Tudor-SN蛋白参与DNA损伤应答的机制探讨

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目的:各种来自机体内外环境中的损伤因素,如机体代谢产生的活性氧、紫外线、电离辐射、基因毒性药物等均能引发基因组DNA的结构性损伤、拷贝数变化、表达调控紊乱等。为了对抗这些不利因素的影响,细胞在长期进化过程中,形成了一整套完备的包括损伤监视、周期调控、损伤修复、凋亡诱导等在内的DNA损伤应答机制。这种DNA损伤应答是维持基因组稳定性的基石。Tudor-SN蛋白是一种细胞内广泛表达的多功能蛋白,其不仅作为STAT6等多种转录因子的共激活因子,而且还参与pre-mRNA剪接加工过程、应激颗粒的形成等。值得注意的是,近年陆续有研究报道,Tudor-SN蛋白可以被PARP-14、CoaSt6等多聚ADP核糖聚合酶家族蛋白修饰,发生多聚ADP核糖基化修饰。多聚ADP核糖基化修饰是一种涉及到基因组稳定、转录和能量代谢等方面,与DNA损伤修复密切相关的蛋白翻译后修饰。我们实验室通过质谱检测发现,Tudor-SN蛋白可以和PARP-1蛋白相互结合,本课题的主要目的是在现有的研究基础上,探讨Tudor-SN蛋白在DNA损伤应答过程可能发挥的潜在作用并试图探讨其作用机制。方法:本课题分五部分进行,第一部分研究Tudor-SN蛋白与DNA损伤修复蛋白的相互作用。该部分主要从两方面研究:1、采用质谱技术,检测到Tudor-SN蛋白钓取的蛋白复合物中含有PARP-1蛋白;2、利用免疫共沉淀实验和GST-pulldown的方法分别检测细胞内外Tudor-SN蛋白和PARP-1等DNA修复蛋白的结合情况。第二部分,利用免疫共沉淀实验检测Tudor-SN蛋白在DNA损伤应答中的蛋白质翻译后修饰。第三部分,观察Tudor-SN蛋白对细胞凋亡敏感性的影响。该部分主要从三方面研究:1、采用流式细胞分析检测DNA损伤应答过程Tudor-SN蛋白对细胞凋亡率的影响。2、利用免疫印迹法、免疫共沉淀实验对凋亡标志物进行检测。3、通过克隆形成实验观察Tudor-SN蛋白对细胞增殖能力的影响。第四部分,探讨Tudor-SN蛋白在DNA损伤应答过程中对表观遗传调控的影响。该部分主要从两方面研究:1、采用免疫印迹法、H2AX活化双重染色法、细胞免疫荧光染色技术观察Tudor-SN蛋白影响H2AX的磷酸化修饰;2、利用免疫印迹法、染色体松弛实验及免疫共沉淀实验探索Tudor-SN蛋白如何影响组蛋白乙酰化修饰。第五部分,通过免疫印迹法和免疫共沉淀实验研究Tudor-SN蛋白对ATM蛋白激酶途径磷酸化通路的影响。结果:1.质谱检测Tudor-SN蛋白可以钓取PARP-1蛋白;Tudor-SN蛋白与PARP-1、XRCC1、DNA Polymerase beta等DNA损伤修复蛋白可以在细胞内结合;Tudor-SN蛋白与PARP-1蛋白可以在细胞外结合。2.Tudor-SN蛋白在DNA损伤应答过程中可以发生磷酸化、多聚ADP核糖化以及泛素化等蛋白质翻译后修饰。3.敲除Tudor-SN蛋白导致细胞凋亡率升高,凋亡标志物的激活增加以及细胞增殖能力显著受抑,细胞活力明显下降。4.Tudor-SN蛋白在DNA损伤应答过程中影响H2AX的磷酸化修饰;Tudor-SN蛋白促进H3K9ac的表达;随着DNA损伤进程,Tudor-SN蛋白能够募集到更多的组蛋白乙酰基转移酶Gcn5;敲除Tudor-SN蛋白导致细胞染色体结构不能有效松弛,不利于DNA损伤的修复。5.Tudor-SN蛋白能够促进ATM蛋白激酶的磷酸化及其介导磷酸化通路的激活;Tudor-SN蛋白影响ATM蛋白激酶和NBS1蛋白的结合。结论:1.Tudor-SN 蛋白能够和 PARP-1、XRCC1、DNA Polymerase beta、ATM 等多种DNA损伤修复蛋白相互结合,形成动态变化的复合体,共同发挥作用。并且在DNA损伤应答过程中,Tudor-SN蛋白可以发生不同的翻译后修饰,各种翻译后修饰形式相互影响、相互协调,通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现对外界环境的各种应答。2.Tudor-SN蛋白影响细胞凋亡敏感性,Tudor-SN蛋白的缺如会导致细胞的凋亡率明显增高,细胞增殖能力显著受抑,细胞活力明显下降。3.DNA损伤应答过程中,Tudor-SN蛋白影响组蛋白修饰,促进H2AX发生磷酸化修饰;Tudor-SN蛋白通过募集组蛋白乙酰转移酶Gcn5促进H3K9ac的表达,进而影响染色体结构的改变。4.Tudor-SN蛋白促进ATM及其介导的磷酸化通路的激活。
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