Tudor-SN蛋白的表达调控及参与蛋白翻译调控的机制初探

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目的:  真核生物的基因表达调控普遍存在于自然界中,是非常复杂的过程,可以发生在DNA水平、转录水平、蛋白质翻译水平等多种不同层次,而基因在不同水平上的表达调控,可能对机体的生物学功能产生不同影响。本课题组前期研究发现成年小鼠的心肌组织中Tudor-SN蛋白的表达水平远低于1天小鼠心肌组织中Tudor-SN蛋白的表达水平,然而其mRNA的表达水平并没有明显的变化,即心肌成熟过程中Tudor-SN蛋白的表达调控发生在转录后的翻译水平,但关于其具体调控机制还不清楚。本课题旨在探讨心肌细胞中Tudor-SN蛋白的表达调控机制。此外,研究过程中,课题组发现Tudor-SN的5UTR区含有5TOP序列,是一个新发现的TOP基因,有可能参与蛋白翻译调控,因此本课题接下来又对Tudor-SN蛋白参与蛋白翻译调控的机制做初步探讨。希望通过本部分研究,明确心肌细胞中 Tudor-SN蛋白的表达调控机制,并为研究 Tudor-SN蛋白通过参与蛋白翻译调控进而影响心脏功能以及参与肿瘤的发生发展提供新的思路。  方法:  本课题主要分为三个部分:第一部分,利用基因重组技术构建Tudor-SN UTR区域的荧光素酶质粒;利用脂质体转染、双荧光素酶等实验技术检测构建的Tudor-SN UTR区域的荧光素酶重组质粒所表达的荧光素酶的活性。第二部分,利用DBTSS数据库分析Tudor-SN的转录起始位点,并分析其5UTR区域是否含有5 TOP序列;利用信号通路抑制剂、蛋白质免疫印迹、Real-Time PCR、密度梯度离心及多聚核糖体曲线分析等技术研究Tudor-SN的表达调控机制。第三部分,分析实验室Tudor-SN蛋白 pull-down mRNA数据,并利用DBTSS数据库对Tudor-SN蛋白结合的翻译相关mRNA的5UTR序列进行分析;利用脂质体转染、蛋白质免疫印迹、Real-Time PCR等技术检测过表达Tudor-SN后翻译相关蛋白的表达情况;利用质谱(MS)、蛋白质免疫共沉淀(CoIP)、GST融合蛋白钓取(GST pull-down)技术对可以与Tudor-SN蛋白结合的翻译起始复合物相关蛋白进行检测和分析。  结果:  第一部分,①成功构建了Tudor-SN UTR区域的荧光素酶表达质粒;②双荧光素酶实验显示pGL3-5UTR重组质粒的荧光素酶活性最高,即Tudor-SN的5UTR区可更高效率地促进荧光素酶的表达。  第二部分,① Tudor-SN的5UTR区含有5 TOP序列,并且其翻译水平的表达主要受PI3K/AKT/mTOR信号通路的调控,因此,Tudor-SN是一个TOP基因;②当使用PI3K/AKT/mTOR信号通路的抑制剂后,与正常组相比,实验组的多聚核糖体曲线更趋于平缓即多聚核糖体发生解聚,这说明PI3K/AKT/mTOR信号通路被抑制时会降低Tudor-SN的翻译效率。  第三部分,① Tudor-SN蛋白可与许多翻译相关蛋白的 mRNA结合,并且这些翻译相关蛋白mRNA的5UTR区均含有5 TOP序列;②过表达Tudor-SN后,会促进与 Tudor-SN蛋白结合的一些翻译相关基因的蛋白表达。③质谱结果分析及蛋白质免疫共沉淀(CoIP)实验证明了Tudor-SN蛋白可以与翻译相关蛋白结合,另外GST融合蛋白钓取(GST pull-down)实验也说明了Tudor-SN蛋白是通过其SN片段与eIF4F复合体中的蛋白结合。  结论:  1) Tudor-SN的5UTR区含有5 TOP序列,可以增强基因的表达活性,且翻译水平的表达受PI3K/ AKT/ mTOR信号通路调控,因此,Tudor-SN是一个TOP基因。  2) Tudor-SN蛋白与许多翻译相关基因的mRNA结合,并且参与这些翻译相关基因的蛋白表达调控。  3) Tudor-SN蛋白参与eIF4F翻译起始复合体的形成,其中SN结构域是介导其形成的主要功能片段。
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