BRD4-NUT调控基因转录和上皮-间质转化机制的研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveqin11
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
研究背景:NUT癌(NUT Carcinoma)是一种组织起源不明的罕见的恶性肿瘤,多发于青少年中线器官,因此又被称为NUT中线癌(NUT Midline Carcinoma,NMC)。在NMC细胞中,NUT基因发生染色质易位,与BRD4基因编码区融合,翻译出新的融合蛋白BRD4-NUT。BRD4-NUT蛋白通过BRD4部分的串联双溴域(tandem bromodomains)识别组蛋白尾端的乙酰化赖氨酸,而NUT部分能够结合乙酰基化转移酶p300,并招募p300蛋白到染色质上,激活p300蛋白的乙酰基转移酶活性。因此,BRD4-NUT蛋白能招募并激活p300蛋白催化活性,使染色质发生超乙酰化,改变染色质结构,激活癌基因表达,促进癌细胞增殖、去分化和永生化。NMC是一类极难治疗的鳞状细胞癌,其侵袭能力极强,通常在确诊时癌细胞已发生大范围转移,平均生存期仅为6.7个月。目前针对NMC的治疗方法较少,传统的手术或放化疗预后效果较差,因此靶向治疗成为了新的研究重点。BET(Bromodomain and Extra-terminal)家族蛋白抑制剂能够抑制BRD4-NUT蛋白串联溴域(Br D)与染色质之间的结合,被应用于NMC靶向治疗的临床实验。但是,初步临床实验结果显示,BET抑制剂仅对20%的患者有敏感疗效,患者长时间使用后还会产生耐药反应。由于BET抑制剂对所有BET蛋白家族的蛋白均有抑制效果,所以BET抑制剂选择性较差,毒性较高,患者在使用时会出现多种并发症。因此科学家需要研发选择性更高的BET抑制剂,或者开发靶标NMC的新位点的创新型替代治疗方法。p300蛋白是一个包含多个功能结构域的大蛋白。BRD4-NUT蛋白通过NUT部分能与p300蛋白相互作用,导致p300蛋白乙酰基转移酶活性的异常增强。在NMC细胞中敲低BRD4-NUT蛋白水平,可以减低p300蛋白的催化活性,抑制肿瘤细胞增殖。因此,抑制p300蛋白与BRD4-NUT蛋白结合,或可成为降低p300蛋白酶活性,治疗NMC新的研究思路。目前,已用于临床实验的p300蛋白抑制剂主要针对其具有乙酰基转移酶活性的催化结构域HAT(Histone Acetyl-transferase)为靶点而设计。数据显示,p300-HAT结构域抑制剂可有效抑制多种癌细胞的增殖,但由于p300蛋白的HAT结构域是染色质组蛋白赖氨酸乙酰化关键催化酶,对正常细胞生长发育具有重要作用,完全抑制p300-HAT活性可能会影响正常细胞的生长发育。因此,探索BRD4-NUT激活p300蛋白酶活性的结构机制,解析p300蛋白其他结构域的调控机理,可为研发新型p300蛋白抑制剂提供理论依据。液-液相分离(Liquid-Liquid Phase Separation,LLPS)是指两种液体不溶于一种均一液相中,产生了不同的相-相分离的现象。细胞中某些蛋白质或核酸等生物大分子间可通过多价相互作用,局部浓缩,使得原本均一存在于细胞中的大分子突破溶解度阈值,进而产生新相并分离,呈现出液-液相分离的特征。生物大分子的液-液相分离与许多生物功能密切相关,如压力应激反应、DNA损伤修复、基因转录调控等,是近年来快速发展的研究新领域。液-液相分离通常发生于具有多价相互作用的分子中,这类分子包括:(1)具有多个分子间相互作用结构域的蛋白;(2)包含能提供多种弱相互作用的固有无序区间(Intrinsic Disordered Region,IDR)的蛋白。由于BRD4-NUT蛋白的NUT部分含有大量固有无序区域,因此我们设想,BRD4-NUT蛋白在细胞中通过NUT部分的LLPS的方式富集,并凝聚多种相关的转录因子,共同发挥生物学功能。上皮-间充质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)是指上皮细胞在形态学上发生变化,向间充质细胞表型转变并获得迁移能力的过程。EMT是一种对胚胎发育、伤口愈合以及肿瘤转移有着重要作用的细胞程序。正常情况下,EMT途径受到如SNAIL,TWIST等EMT转录因子(EMT transcriptional factor,EMT-TF)的精准调控。但受多种因素影响,癌细胞中EMT-TF常处于异常活化或异常表达的状态,促进癌细胞转移。ALX1蛋白是ALX蛋白家族的一员,它能够介导脊椎动物间质源性细胞的生存和发育,其突变将阻止额鼻和上颌的融合。近期研究发现,ALX1蛋白可上调SNAIL蛋白表达,进而促进卵巢癌、肺癌、黑色素瘤等多种癌症细胞侵袭和转移。据报道,与正常细胞相比,ALX1蛋白在NMC细胞中表达水平过高,但具体功能未知。我们分析,NMC细胞中ALX1蛋白高表达可能是导致EMT途径异常活化,促进NMC细胞转移的关键。研究目的:探究BRD4-NUT蛋白与p300蛋白相互作用的结构机制,以及BRD4-NUT蛋白通过液-液相分离调控基因表达促进细胞侵袭的分子机制,为NUT中线癌的治疗提供新的治疗靶点。研究方法:结构上,通过表达纯化不同NUT蛋白截短体,利用GST pulldown和NMR HSQC实验确认NUT蛋白质结合p300-TAZ2结构域的关键序列;通过多维核磁共振技术解析NUT与p300-TAZ2复合物的高精度液体结构;机制上,在体外,纯化带有EGFP蛋白标签的NUT蛋白质EGFP-NUT以及带有Cherry蛋白标签的p300-TAZ2蛋白质Cherry-TAZ2,利用激光共聚焦显微镜研究NUT蛋白质LLPS性质;通过体外乙酰化实验检测NUT与p300相互作用对p300乙酰基转移酶活性的影响;在细胞内,借助FRAP等实验确认EGFP-BRD4-NUT蛋白在细胞内是否以液-液相分离形式凝集,并用免疫荧光实验(IF)分析EGFP-BRD4-NUT凝聚物的组成成分;构建NUT关键结合序列删除的EGFP-BRD4-NUT突变体(EGFP-BRD4-NUT-F1c),研究NUT/p300相互作用对p300蛋白酶活性以及基因转录的影响;最后,利用荧光定量PCR、免疫印迹以及染色质免疫共沉淀技术探究BRD4-NUT蛋白促进细胞上皮-间充质转化作用机制。研究结果:(1)NUT蛋白包含两个p300-TAZ2结构域结合基序;(2)x Px xx基序在结合p300-TAZ2结构域后,可折叠为α螺旋结构,是p300-TAZ2结构域识别的关键基序之一;(P代表Pro,为疏水氨基酸,x为任意氨基酸);(3)NUT蛋白质可在体外以LLPS的液滴形式存在,与p300-TAZ2结合可促进NUT/TAZ2复合蛋白的LLPS的液滴的形成;(4)在细胞核内的染色质上,BRD4-NUT通过富集转录机器相关的蛋白质复合物,形成液态相分离的核斑点,参与调控基因表达;(5)BRD4-NUT结合在ALX1基因启动子位点上,促进ALX1基因表达,从而介导上皮-间充质转化发生。
其他文献
早晨遇见小区里的一位老太太,拎一袋水果,行走趔趄。我急忙帮她把水果接过来,拎着和她一道走。送老人回家后,我在报栏前浏览新闻。
建立了一套综合反映研究区社会、经济、环境状况的空间开发功能区划指标体系,并运用相应的方法对其进行了量化.在对各指标数据进行极差标准化处理后,根据层次分析法(AHP)和二元对
针对500~600 MPa低合金高强度钢的韧化问题,研究了夹杂物对Ti-B微合金化焊缝金属针状铁素体形成的影响.钢中的非金属夹杂物,对促进晶内针状铁素体的形成,提高焊缝金属韧性有显
1 轴承电流的产生交流变频系统中轴电流有多种产生的方式,虽然现代电机的设计和制造工艺基本上消除了由于电动机不对称感应出的低频轴电流,但是在变频系统中,快速上升的电压可能
采用电化学合成前驱体直接水解法制备纳米TiO2膜修饰电极,通过循环伏安法研究了纳米TiO2膜电极的电化学行为,并使用纳米TiO2膜电极作为阴极在三室离子膜电解槽中电解还原顺丁
改良小说社作为晚清一所小型民营出版社,成社地点在上海,成社时间在1907年左右,大概在1911年基本停止出版活动。1908-1911这四年是其活动高峰期,虽只有短短四年,但对晚清文坛
目的:研究附子乌头碱调节PGE2/COX2通路对荷胃癌小鼠Treg的干预作用,探究中药克服肿瘤免疫抑制的可能作用靶点,指导临床用药,并为开发靶向调控Treg细胞的中药提供实验依据。方法:(1)利用经典超声、蒸馏、脱水等方法提取乌头碱。(2)接种模型鼠分为荷瘤生理盐水组、附子乌头碱高、中、低剂量组、塞来昔布对照组,接种24h后灌胃。正常组不接种、不灌胃。(3)14天后取眼球血,脱颈处死,无菌取脾脏;
目的:了解建平县农村育龄妇女生殖道感染(RTI)的相关知识和就医行为,掌握育龄妇女对生殖道感染和生殖健康的需求,为促进国家“十一五”农村卫生适宜技术在我县的推广提供科学依据
通过凝胶色谱分析,研究了阳离子单体ABS对抗泥型聚羧酸减水剂侧链密度以及大单体反应转化率的影响。结果发现ABS的加入方式不同会导致侧链接枝密度和HPEG转化率的不同,抗泥效
摩擦扭矩是保证获得高质量和高可靠性摩擦焊接头的关键参数。本研究在计算机系统的辅助下,通过对连续驱动摩擦焊驱动主电机定子电压(Voltage)和电流(Current)信号的实时同步检测,根据摩擦焊能量传