论文部分内容阅读
蛋白适当的亚细胞定位是其发挥相应功能的前提，蛋白定位发生异常，将会对细胞功能甚至生命产生影响。酪蛋白激酶-2相互作用蛋白-1(casein kinase 2 interacting protein-1，CKIP-1)是一个含PH结构域的质膜定位蛋白。基于细胞、分子水平的研究表明，CKIP-1参与调控肌细胞分化、细胞骨架重组、细胞凋亡、肿瘤细胞生长，以及募集核内的CK2和ATM激酶到质膜等。本实验室最近建立了CKIP-1基因敲除小鼠模型，首次从遗传学角度发现其生理功能是一个新的骨形成负调控分子，机制是CKIP-1结合并增强特异调控成骨细胞活性的泛素连接酶Smurf1的活性。CKIP-1发挥上述功能主要依赖于其质膜定位，但其质膜定位机制依然不清楚，也是本论文回答的主要问题。此前的研究认为，其PH结构域通过与质膜磷脂结合，决定了CKIP-1的质膜定位。但我们的研究吃惊的发现，CKIP-1的PH结构域单独过表达，却完全定位于细胞核。不同标签的PH、不同细胞系中均得到同样的结论。这提示CKIP-1的亚细胞定位机制比先前认为的要复杂。进而，我们鉴定了CKIP-1的PH结构域内的一个强的非经典核定位信号(NLS)R82KSKSRSKK90,其中R82、K83、K89以及K90这四个碱性氨基酸为NLS功能所必需。通过系列缺失突变分析，我们发现CKIP-1的C末端序列(aa361-382)可通过与N端PH结构域的相互作用抑制PH的核定位功能，这种自抑制机制参与决定了CKIP-1的质膜定位。异源过表达CKIP-1的C端截短体C-term1(aa338-409)可以募集CKIP-1显著入核，而且存在剂量效应关系，其机制是打破了CKIP-1的自抑制，暴露了PH的NLS，牵引CKIP-1入核。综上，我们通过研究提出了一种新的CKIP-1质膜定位决定机制：CKIP-1亚细胞定位是通过N端PH结构域内的NLS和N端-C端自抑制作用共同决定的，CKIP-1入核需要NLS介导，但通常情况下NLS受C端的抑制，同时PH与质膜磷脂结合使得CKIP-1定位于质膜；当细胞处于某些应激条件，或者人为表达C-term1，干扰了CKIP-1自抑制作用，暴露N端的NLS，介导CKIP-1入核。本研究对于增进理解PH结构域在蛋白质定位决定中的功能具有重要的借鉴意义。