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Saccharomyces cerevisiae蛋白Ure2在体内prion化导致的[URE3]表型,其稳定性和传播受多种分子伴侣改变的影响,如Hsp70(Ssa1)或Hsp40(Ydj1)的过表达,Hsp70(Ssa1)和Hsp70(Ssa2)的某些突变等,都能消除[URE3]表型。然而,Hsp70/Hsp40影响Ure2体内prion化的机制仍不完全清楚。
Ure2也能在体外形成淀粉样纤维。我们主要以硫黄素T(ThT)结合荧光监测Hsp70(Ssa1/Ssa2)对Ure2纤维化时间过程的影响,辅以原子力显微镜(AFM)检测。我们采用SPR、CD、分子筛、非变性电泳、电镜(EM)等方法检测Ssa1-Ure2相互作用。结果表明:Ssa1和Ssa2都能不依赖于ATP/ADP及Hsp40抑制Ure2的淀粉样纤维化,ATP/ADP仅使Ssa1能微弱的延长Ure2纤维化的延迟期;只有在进入对数期之前加入的Ssa1才能减少平台期ThT反应性聚集物的积累;Ure2的C端参与的天然态Ure2和Ssa1之间的相互作用依赖于ATP/ADP的存在;这种相互作用使近似于六体的寡聚体Ssa1很小部分转化为单体。我们的工作提示:Ssa1对Ure2纤维形成的抑制主要通过寡聚体Ssa1与成纤维早期的Ure2中间体相互作用;ATP/ADP依赖性的单体Ssa1和天然态Ure2相互作用,导致Ure2纤维形成的延迟期轻微延长。
我们也用SPR探测其他分子伴侣如Hsp104、Ydj1及Cna1与Ure2的相互作用。结果表明:无论ATP/ADP存在与否,Hsp104与天然态Ure2的相互作用都不能被检测到;Ydj1-Ure2相互作用同样涉及Ure2的C端球形结构,且N端无规则结构区域很可能干扰此Ydj1-Ure2相互作用;Cns1作为Hsp90/Hsp70的辅分子伴侣不能与天然态Ure2直接相互作用。
为了更深入探讨Hsp70影响prion的机制,我们采用酵母遗传学方法,探测Ssa1/Ssa2自身突变以及一些Hsp70的辅助因子的对[URE3]表型的影响。结果表明:一些发生在Ssa1/Ssa2的ATPase结构域的突变能治愈[URE3]表型;辅助分子伴侣Ydj1、Sis1、Cns1、Sti1、Cpr7、Fes1、Apj1的过表达中,只有Ydj1的过表达能治愈[URE3];核苷酸交换因子Sse1的缺失强烈导致[URE3]表型的丧失。这些结果提示:Ssa1/Ssa2的ATPase结构域的正常功能和Sse1对其功能的正常支持对Ure2的prion表型维持具有相当重要的意义,然而Ydj1治愈prion的作用很可能与Ydi1能独立于Hsp70直接干扰Ure2聚集有关。