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核仁因子Def在真核生物中保守,是核糖体小亚基加工复合体的组分,与U3snoRNA及核仁蛋白Mpp10和Sas10互作,参与核糖体RNA的加工;另外,在人和斑马鱼中,Def与分别与半胱氨酸蛋白酶CAPN3和Capn3b互作,介导p53蛋白在核仁中降解。Def作为一个如此重要的多功能蛋白,蛋白的活性需要受到精细的调控,但目前却知之甚少。 本课题主要着眼于Def的翻译后修饰研究,利用遗传学,细胞生物学,生物化学和分子生物学的研究方法,旨在寻找调控Def-Capn3b降解途径的翻译后修饰位点。本研究首先通过碱性磷酸酶处理蛋白样品,结合蛋白免疫印迹的方法,发现Def蛋白存在磷酸化修饰,而且其中一部分磷酸化修饰,发生在具有介导p53降解功能的Def肽段上。接着,我们利用定点突变的方法,在这一重要的肽段上,找到了5个磷酸化修饰位点,分别为S50,S58,S62,S87和S92。之后通过构建并研究磷酸化位点突变的转基因斑马鱼,发现磷酸化修饰通过调节细胞周期从G1到S以及G2到M的进程,调节斑马鱼肝脏发育。更为重要的是,研究也发现磷酸化修饰是Def在核仁中介导p53降解所必需。本研究的成果,为Def-Capn3蛋白降解途径的信号通路研究,奠定了坚实的基础。 此外,本研究还发现DefN端具有的酸性氨基酸(E和D)富集的特性,导致其在SDS-PAGE上的分子量,比其理论分子量大13 kDa。通过分析Def来源的13个蛋白片段迁移速率与不同类型氨基酸比例之间的关系,我们发现蛋白分子量的差异与酸性氨基酸的比例,呈线性正相关:y=276.5x-31.33(x代表酸性氨基酸的比例,y代表每个氨基酸的平均ΔMW)。并且该方程成功地预测了其它13个酸性蛋白在SDS-PAGE上的分子量。该方程的建立,成功地解决了酸性氨基酸影响蛋白迁移速率这一问题。 综上所述,论文以解析Def-Capn3b蛋白降解途径为研究目的,着重开展Def蛋白的生化功能研究,发现Def磷酸化修饰调控细胞周期和p53降解,以及酸性氨基酸影响蛋白迁移速率的特性并建立了计算方程。