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异戊烯化转移酶一类是调节细胞信号转导网络的重要蛋白分子,它可以影响细胞的癌变。在蛋白质翻译后,异戊烯化转移酶通过硫脂键(-C-S-C)将异戊稀基团转移到蛋白质C 端的半胱氨酸残端上,使被修饰蛋白能附着于细胞膜脂上。真核生物细胞内很多蛋白质需要经过异戊烯化才能促进细胞生长分化,维持细胞形态活力和细胞分裂周期等。大部分被异戊烯化转移酶所修饰的蛋白属于Ras 家族蛋白,如Ras,Rab等。
TERE1/UBIAD1 蛋白一类是人体中新的异戊烯转移酶,已经被证明在人体MK-4的合成过程中起着重要的作用。TERE1/UBIAD1与人体膀胱癌、前列腺癌等多种癌症相关,并且TERE1/UBIAD1的突变导致施奈德结晶状角膜营养不良疾病,表现为系统脂质代谢紊乱而引起脂质在眼角膜的异常堆积。人体TERE1/UBIAD1基因和果蝇heix基因同源。在果蝇中,heix是一个肿瘤抑制基因,控制和调节着果蝇血细胞的增殖和分化。目前,对TERE1/UBIAD1的研究逐渐成为肿瘤相关研究领域关注的热点。本文采用生物信息学、分子生物学、细胞生物学和荧光成像等手段研究了TERE1/UBIAD1的亚细胞定位,跨膜结构和分子进化;预测和鉴定果蝇heix基因的启动子,以及调节heix基因表达的microRNAs。
生物信息学研究结果表明TERE1/UBIAD1 蛋白有多个疏水区域,TERE1/UBIAD1是一个八次跨膜的膜蛋白。TERE1/UBIAD1 蛋白定位在细胞膜,内质网和高尔基体上面。分子进化分析表明TERE1/UBIAD1是一类异戊烯转移酶或者甲基萘醌合成酶。TERE1/UBIAD1 蛋白在空间上面是一个有八个跨膜区段围成的桶状结构。
活细胞荧光成像结果表明TERE1/UBIAD1与细胞内质网和高尔基体共定位,并且少量的TERE1/UBIAD1 蛋白定位在除细胞膜,内质网和高尔基体之外的细胞器上,TERE1/UBIAD1在高尔基体上面的分布比较多。免疫荧光结果表明TERE1/UBIAD1的N 端游离在细胞的胞浆中,并且其Loop1 结构比较靠近细胞膜内侧。TERE1/UBIAD1截短体实验表明TERE1/UBIAD1的N端对于TERE1/UBIAD1的亚细胞定位起着重要的作用。
本研究成功的克隆了人体Hras基因,并将蓝色荧光蛋白BFP基因连接到Hras基因的5`端,构建了pBFP-hras 重组质粒,能在真核细胞中表达出BFP和Hras的融合蛋白,为研究TERE1/UBIAD1与Hras 之间的关系提供了很好的帮助。
果蝇heix基因调控研究结果表明,果蝇heix基因的启动子位于转录起始位点上游170bp和下游350bp 之间。果蝇heix基因的启动子包含多个转录调控元件,并且具有较高的转录活性。果蝇heix基因的3`UTR 区域存在特定microRNA的结合靶位点,heix基因的表达可能受到果蝇多个microRNAs 转录后水平的调控,如dmiRNA3,dmiRNA309,dmiRNA318,dmiRNA4,dmiRNA133和dmiRNA79。该研究成果为进一步研究果蝇heix基因的功能及其表达调控奠定了基础。