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蛋白质降解对细胞生命活动的调节起着非常重要的作用,而泛素-蛋白酶体系统(UPS)负责调控细胞内大部分蛋白的降解。UPS与神经系统的功能有着密切的联系,它可以控制神经的生长发育、调节突触的可塑性与功能,而其功能异常时会导致多种神经退行性疾病。因此,在神经系统中研究泛素-蛋白酶体系统具有重要的生物学和医学意义。
我们在非洲爪蟾大规模原位杂交中鉴定到一个在神经管腹侧特异表达的基因xRNF220-like。同时我们也克隆了小鼠的mRNF220和爪蟾的xRNF220基因。它们都在神经管的腹侧表达,且蛋白都具有E3泛素连接酶的活性。为了寻找其降解的底物,我们通过酵母双杂交技术进行筛选。我们发现mRNF220可以与Sin3B蛋白结合。进一步实验发现Sin3B受到UPS的调控。而mRNF220可以促进Sin3B的泛素化修饰与降解。在爪蟾胚胎中通过morpholino阻断xRNF220-like和Sin3B的功能都可以导致神经发育的异常。因此,在神经系统中mRNF220可能通过控制Sin3B的蛋白水平来调节Sin3/HDAC转录抑制复合体的活性,进而调节神经相关基因的表达。
我们还发现了一个可以与RNF220及RNF220-like结合的新基因HCA127。HCA127在进化上非常保守,在早期胚胎中特异地表达在神经管位置。在胚胎中阻断其功能会影响神经的诱导与分化。生化实验表明HCA127并不能被泛素化修饰。通过对HCA127进行酵母双杂交筛选我们发现它跟多个RING泛素连接酶有相互作用,还可以与一些泛素化通路中的调节蛋白结合,提示它可能是UPS中的调节蛋白。将其转染细胞发现可以降低细胞的泛素化水平。因此,HCA127在神经系统中可能通过调节蛋白的泛素化修饰来发挥功能。
我们还对ASPP2基因在早期发育中的功能进行了初步研究。ASPP2可以促进p53介导的细胞凋亡,并在体内抑制肿瘤的发生,但其在早期发育中的功能仍不清楚。我们发现ASPP2在神经系统有非常强的表达。阻断其功能可以导致眼睛、体轴和头部的异常,并影响细胞增殖,还可以抑制神经分化标记基因N-tubulin和神经嵴标记基因Slug的表达。我们初步揭示了ASPP2在早期神经发育的功能。