RNA干扰STUB1基因对人晶状体上皮细胞增殖及分子伴侣表达的影响

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蛋白质变性沉积是白内障发生的重要的蛋白质基础。分子伴侣和泛素-蛋白酶体(UPP)通路是真核细胞内蛋白质质量控制系统的核心机制。分子伴侣,主要由热休克蛋白组成,对细胞内变性蛋白质进行重新折叠和修复;UPP通路则将修复失败的有害蛋白质降解清除。二者相辅相成,共同降低细胞内受损蛋白质的浓度,维持细胞的正常生理功能。年龄相关性白内障和其他年龄相关性疾病的发生都与二者的功能下降密切相关。   STUB1蛋白(又称CHIP蛋白)是一种同时具有E3泛素连接酶活性和辅助分子伴侣活性的胞浆蛋白,它将分子伴侣和UPP通路两条蛋白质质量控制途径联系起来,对变性/有害蛋白质的命运起着关键的决定作用。STUB1是一种氨基酸序列高度保守的胞浆蛋白,在心肌、骨骼肌和脑等高代谢组织中高表达,在晶状体中也有表达。很多研究已证实STUB1蛋白与多种神经变性疾病及蛋白质沉积疾病的发生有密切联系。但目前对STUB1蛋白在晶状体内作用的研究很少。   为了探讨STUB1蛋白在人晶状体上皮细胞(HLEC)的蛋白质质量控制中的作用,以及这些蛋白质间的相互作用,从而为研究白内障发生的分子机制提供实验依据。我们构建了针对人STUB1基因的ShRNA干扰慢病毒载体,观察干扰STUB1基因后HLEC生长状态的变化及分子伴侣HSP70、HSP90及HSP27的转录和翻译水平的变化。进一步探讨其相互作用的具体机制。   目的:明确RNA干扰STUB1基因对人晶状体上皮细胞生长状态的影响及对分子伴侣HSP70、HSP90、HSP27表达的影响,探讨STUB1在白内障防治中的重要作用。   方法:构建1个针对STUB1基因的表达质粒和3个不同靶序列的干扰质粒(KD1,KD2,KD3),共转染293T细胞,36h后收集细胞总蛋白质样本,Westernblot检测各实验组STUB1蛋白的表达变化,筛选出具有最高干扰效率的靶序列,包装成慢病毒载体;按不同的转染条件,用阴性对照慢病毒预转染人晶状体上皮细胞系SRA01/04株(HLEC),转染后第4天激光共聚焦生物显微镜观察转染效率,确定最佳转染条件;设定实验分组:RNA干扰组,阴性对照组,空白对照组。按预实验确定的最佳转染条件将干扰慢病毒及阴性对照慢病毒转染HLEC,倒置显微镜观察转染后第1、5、10、15及20天细胞形态的变化,MTT比色法检测转染后第1-6天及第10、15天各组间细胞生长活性的变化;收集转染后第5、10天的各组总RNA样本,Real-TimePCR检测各组的STUB1及分子伴侣HSP90,HSP70,HSP27的mRNA水平的变化;收集转染后第5、10、15、20天的各组总蛋白样本,WesternBlot检测各组的STUB1及分子伴侣HSP90,HSP70,HSP27的蛋白水平的变化。   结果:慢病毒载体可成功转染人晶状体上皮细胞系(SRA01/04株),并可长期稳定表达其携带的外源性基因,KD1序列具有最佳干扰效率;转染后第1、5天各实验组的细胞形态无明显变化,第10天RNA干扰组及阴性对照组的HLEC变成梭状,呈现纤维老化变形,以RNA干扰组为甚。随着时间推移,细胞变形现象明显。MTT结果显示:转染后第1-3天RNA干扰组的HLEC生长活性较阴性对照组有下降趋势,第4-5天生长活性趋于稳定,而第6-15天HLEC生长活性受到抑制,但随时间推移细胞的生长活性逐渐恢复。Real-TimePCR结果显示:RNA干扰STUB1基因后第5天,STUB1和HSP70的mRNA水平分别较阴性对照组下降了5.12倍和4.24倍,均具有统计学差异。RNA干扰后第10天,STUB1的mRNA水平较阴性对照组下降了5.88倍,具有统计学差异;HSP70、HSP27和HSP90均无明显下降,甚至较阴性对照组有所增加。WesternBlot结果显示:STUB1在干扰后第5、10、15、20天蛋白含量明显减少;HSP70第5、10天蛋白水平均减少;HSP27第5、15天蛋白水平下降,而第10、20天无明显变化;HSP90在第10天减少,第5、15、20天无明显变化。   结论:RNA干扰HLEC的STUB1基因可引起细胞老化变形,生长活性降低,并引起分子伴侣HSP90、HSP70和HSP27在不同时间点的mRNA和蛋白表达水平的减少。这意味着RNA干扰STUB1基因可导致HLEC内部分分子伴侣HSPs及其他一些重要蛋白质因子的改变,进一步引起HLEC的生长状态及增殖活性的变化。因此,STUB1对人晶状体上皮细胞的增殖及蛋白质质量控制系统的调节可能具有重要的作用。
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