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目的:研究Optineurin(OPTN)及其两种疾病相关突变体在细胞内蛋白质量控制的不同,从细胞分子生物学水平揭示其引起不同疾病的可能机制。方法:为了明确OPTN及其突变体在细胞内的降解代谢:在HEK293细胞内分别过表达三种OPTN蛋白,加入125μg/ml的环己酰亚胺(cycloheximide,CHX),不同时间点收集细胞进行裂解,Western blot检测三种蛋白的蛋白水平,确定三种OPTN是否降解及其速率;加入泛素蛋白酶体抑制剂MG132或者自噬抑制剂Bafi,收集细胞进行裂解,Western blot检测三种蛋白的蛋白水平,明确其降解通路;加入CHX和MG132或CHX和Bafi,不同时间点收集细胞进行裂解,Western blot检测三种蛋白的蛋白水平,进一步确认其降解途径。筛选并明确介导OPTN降解的介质:HEK293细胞中分别共表达GFP-WT-OPTN和FLAG或FLAG-Hrd1或myc-trim5或FLAG-RNF6或FLAG-trim8或FLAG-trim26,收集细胞进行裂解,检测WT-OPTN的蛋白水平;在HEK293细胞中分别共表达GFP-WT-OPTN或GFP-E50K-OPTN或GFP-E478G-OPTN和FLAG-Hrd1,收集细胞裂解,检测三种OPTN蛋白水平的变化;在HEK293细胞中敲除E3链接酶Hrd1 48 h,再过表达GFP-WT-OPTN或GFP-E50K-OPTN,加入或者不加入MG132处理,收集细胞裂解,并检测这两种蛋白水平的变化;PCR方法亚克隆突变E3链接酶Hrd1的功能位点ring finger,HEK293细胞中分别共表达三种OPTN蛋白和FLAG或FLAG-Hrd1或FLAG-Hrd1△ring finger,免疫荧光检测其共定位情况;HEK293细胞中分别共表达GFP-N3和FLAG-Hrd1或者GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1或者GFP-WT-OPTN和FLAG,免疫共沉淀检测GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1的结合情况。探讨E3链接酶Hrd1促进三种OPTN形成聚集的机制:HEK293细胞中分别共表达FLAG-Hrd1和三种蛋白,γ-tubulin的标记微管组织中心,免疫荧光确定聚集和微管组织中心的关系;HEK293细胞共表达GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1,分别加入MG132、MG132和微管解聚药Nocodazole、MG132和HDAC抑制剂TSA或者MG132和dynein抑制剂EHNA进行处理,α-tubulin标记微管结构,免疫荧光检测聚集形态与微管改变的关系;小RNA干扰技术敲除HEK293细胞中的Hrd1,48 h后过表达GFP-WT-OPTN,加入或者不加入MG132进行处理,γ-tubulin标记微管组织中心,免疫荧光观察颗粒分布与微管组织中心的关系。结果:HEK293细胞分别过表达三种蛋白,加入CHX后收集的蛋白水平提示,GFP-E50K-OPTN降解速率最快,其次为GFP-WT-OPTN,GFP-WE478G-OPTN稳定而不易降解;加入泛素蛋白酶体抑制剂MG132或者自噬抑制剂Bafi,收集细胞蛋白检测显示,GFP-WT-OPTN和GFP-E50K-OPTN主要经过泛素蛋白酶体系统降解,GFP-E478G-OPTN稳定而不易降解;MG132可延缓泛素蛋白酶体系统对WT-OPTN和E50K-OPTN的降解。HEK293细胞中分别共表达GFP-WT-OPTN和FLAG或E3链接酶(FLAG-Hrd1或myc-trim5或FLAG-RNF6或FLAG-trim8或FLAG-trim26),结果显示,E3链接酶Hrd1可介导GFP-WT-OPTN的降解;在HEK293细胞中分别共表达GFP-WT-OPTN或GFP-E50K-OPTN或GFP-E478G-OPTN和FLAG-Hrd1,蛋白水平的变化表明,E3链接酶Hrd1介导WT-OPTN和E50K-OPTN的降解;在HEK293细胞中敲除E3链接酶Hrd1后再过表达GFP-WT-OPTN或GFP-E50K-OPTN,并检测这两种蛋白水平的变化,结果表明缺失E3链接酶Hrd1时,WT-OPTN和E50K-OPTN降解抑制,而MG132可放大该效应;HEK293细胞中分别共表达三种OPTN蛋白和FLAG或FLAG-Hrd1或FLAG-Hrd1△ring finger,免疫荧光检测显示,三种蛋白均与FLAG-Hrd1共定位,但是与FLAG-Hrd1△ring finger失去共定位功能;此外E3链接酶Hrd1使得WT-OPTN在核周形成较大聚集结构,E50K-OPTN在核周形成分散的聚集,E478G-OPTN在核周形成较小的聚集结构;HEK293细胞中分别共表达GFP-N3和FLAG-Hrd1或者GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1或者GFP-WT-OPTN和FLAG,免疫共沉淀检测显示GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1结合,并泛素化增强。HEK293细胞中分别共表达FLAG-Hrd1和三种蛋白,免疫荧光发现聚集结构均与微管组织中心共定位;HEK293细胞共表达GFP-WT-OPTN和FLAG-Hrd1,分别加入MG132、MG132和微管解聚药Nocodazole、MG132和HDAC抑制剂TSA或者MG132和dynein抑制剂EHNA进行处理,免疫荧光检测提示Nocodazole、TSA和EHNA导致WT-OPTN无法聚集;小RNA干扰技术敲除HEK293细胞中的E3链接酶Hrd1,48 h后过表达GFP-WT-OPTN,加入或者不加入MG132进行处理,免疫荧光观察到MG132处理后,E3链接酶Hrd1的缺失可导致WT-OPTN无法形成聚集,并失去与微管组织中心的共定位。结论:WT-OPTN和E50K-OPTN主要通过泛素蛋白酶体系统(UPS)而非自噬途径降解,E3链接酶Hrd1不但介导WT-OPTN和E50K-OPTN的降解,还介导其在MTOC形成聚集体或前聚集体结构;E478G-OPTN不易降解,体内两种降解系统都不容易对其发挥作用,但E3链接酶Hrd1可介导其在MTOC形成较小的聚集体结构。