Asr1p在酿酒酵母细胞骨架及酒精应激反应中的作用

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingjing2011
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肌动蛋白骨架(actin cytoskeleton)是细胞中最重要的组成成分之一,细胞的许多生命活动都依赖于肌动蛋白骨架动态平衡的变化。在细胞的各种生物学进程中,肌动蛋白骨架动态平衡的变化又依赖于一系列高度保守的肌动蛋白结合蛋白的协调调控。Coronin蛋白(Crn1p),是真核生物中保守的与肌动蛋白骨架相关的蛋白,在肌动蛋白骨架的聚合和解聚过程中都发挥着重要的作用。但是关于Crn1p自身的调控迄今为止未见报道。本研究报道了Crn1p可以被Alcohol Sensitive Ring/PHD finger1 protein(Asr1p)调控的新机制。鉴定了Crn1p与酒精耐受相关蛋白Asr1p之间新的相互作用,且证实了Crn1p能够被E3酶Asr1p在其572位位点进行单泛素化修饰且修饰后使其在体内的稳定性及活性增加。Asr1p对Crn1p泛素化的修饰依赖于Asr1p的两个RING/finger PHD结构域。二者的相互作用能够影响肌动蛋白骨架的动态平衡及一系列与肌动蛋白骨架相关的细胞生物学行为。此外,Asr1p过表达对细胞产生的不利影响能够被Crn1基因的缺失部分或完全解除。本研究论证了除目前报道的磷酸化可以对Crn1p修饰外,泛素化是一种新的对其调控的机制,同时揭示了酿酒酵母中的蛋白Asr1p在细胞中新的生物学功能。在此基础上,还初步探讨了Asr1p在酒精逆境耐受中的作用。主要结果如下:   1.鉴定了Crn1p与Asr1p之间具有相互作用   通过酵母双杂交、GST-pull down、免疫共沉淀及Asr1p亚细胞定位等独立的实验证明Crn1p与Asr1p在酿酒酵母体内、体外具有相互作用。   2.Asr1p参与影响肌动蛋白骨架的动态平衡及肌动蛋白骨架相关的细胞生物学过程   通过构建△Asr1、ACrn1、△Asr1△Crn1及Asr1p过表达等菌株,比较不同菌株中肌动蛋白骨架的分布,结果发现:△Asr1△Crn1及Asr1p过表达菌株肌动蛋白骨架呈现异常,细胞中肌动蛋白斑点消失,且出现了无规则分布的索状(cables-like)的结构,且两株菌的细胞生长较野生型菌株明显减慢,Asr1p过表达菌株细胞膨大,子细胞不分裂且细胞周期停滞在G2期,对荧光黄(Lucifer Yellow)的内吞也受到明显的抑制。芯片结果也说明:Asr1基因缺失后,细胞中有176个基因的表达量上调,其中大约有48个(27.2%)基因与细胞周期和肌动蛋白骨架相关,说明Asr1p参与影响肌动蛋白骨架依赖的细胞生物学过程;   3.Crn1p通过与Asr1p的RING finger/PHD结构域结合调节肌动蛋白骨架的动态平衡   把Asr1蛋白依次截短,采用酵母双杂交验证其与Crn1p相互作用的结构域。结果显示:Asr1p通过两个RING finger/PHD结构域与Crn1p相互作用。通过构建pGAL-Asr1p△Crn1菌株,观察细胞中肌动蛋白骨架、细胞生长、细胞周期等一系列细胞生物学的变化,结果提示:当Asr1p在△Crn1菌株中过表达时,由于Asr1p过表达对细胞产生的不利影响部分或完全被Crn1基因的缺失所解除;   4.Crn1p能被Asr1p在其572位位点进行单泛素化修饰且修饰后使其稳定性增加   体内、体外实验证实Crn1p可以被Asr1p单泛素化修饰。构建不同赖氨酸位点的Crn1p突变体进行泛素化实验,结果显示:Asr1p对Crn1p的单泛素化修饰发生在572位赖氨酸位点。分别在野生菌株、△Asr1菌株以及Asr1p过表达菌株中融合表达Crn1p-9MYC,采用western blot方法检测不同菌株中Crn1p稳定性的变化。结果提示:Asr1p过表达时,Crn1p的稳定性增加;   5.Asr1p参与酿酒酵母酒精耐受   Real-time PCR结果显示:当环境中有酒精压力时,Asr1基因的表达量随时间的变化逐渐增加且Asr1p会发生亚细胞定位的改变,从胞质转到胞核中;△Asr1菌株在大于或等于8%酒精浓度的平板上或液体中的生长较野生菌株慢;   论文的创新性主要表现为:   (1)证实了Crn1p与Asr1p之间的相互作用,发现二者相互作用可以对Crn1p单泛素化修饰且增加后者在体内的稳定性;   (2)揭示Asr1p可以参与调节肌动蛋白骨架的动态平衡和分布的生物学功能;   (3)提出了保守的肌动蛋白结合蛋白Crn1p可以被Asr1p单泛素化修饰体内调节其活性的模型;   (4)阐述了Asr1p可以通过调节酵母细胞肌动蛋白骨架的动态平衡参与到酒精压力的耐受反应过程中。
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