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SR蛋白激酶(Serine/arginine Protein Kinases,SRPKs)是一类使SR蛋白特异磷酸化的激酶。SRPKs家族成员通过磷酸化SR 蛋白,影响SR蛋白对pre-mRNA剪接位点的识别,调控剪接复合体的组装,调节SR蛋白在细胞内的定位。
目前,关于SR 蛋白激酶的研究主要集中在高等真核生物上,在低等真核生物中的报道还比较少,尚未见到有关多头绒泡菌SR 蛋白激酶及其功能的研究。本课题组在前期研究中,从多头绒泡菌筛选到一个SR 蛋白激酶类似蛋白的cDNA序列,由于该基因编码的蛋白与其它物种的 SR 蛋白激酶高度同源,因此将其命名为PSRPK(Physarum SR protein kinase)。本文以人SR蛋白ASF/SF2为底物,对PSRPK的磷酸化性质进行了研究,得到的结果如下:
一、多头绒泡菌PSRPK能够磷酸化ASF/SF2。Pull-down检测结果表明重组PSRPK能够在体外与重组人SR蛋白ASF/SF2相互作用,酵母双杂交检测结果也表明PSRPK和ASF/SF2能够在酵母细胞内相互作用,说明PSRPK在体外和体内都能与ASF/SF2形成复合体。将PSRPK基因和ASF/SF2基因分别重组到两个相容的表达质粒pET-28a(+)和pQE-30上,并将重组质粒转化到同一大肠杆菌BL21内进行表达。Western blot检测结果表明,共表达ASF/SF2与单表达ASF/SF2在分子量上有差别,前者比后者的分子量大,说明共表达菌内的ASF/SF2被PSRPK修饰。将共表达ASF/SF2用碱性磷酸酶处理后再经Westem blot检测,发现处理后ASF/SF2的分子量与单表达ASF/SFl2的相同,说明共表达菌内ASF/SF2的化学修饰是PSRPK的磷酸化作用引起,即PSRPK能够在大肠杆菌内磷酸化共表达的ASF/SF2。以放射性[γ-<32>P]AT0P和ASF/SF2为底物,用放射性自显影技术检测了PSRPK的体外磷酸化作用,发现PSRPK能将放射性[γ-<32>P]ATP的γ磷酸根基团转移到ASF/SF2上,说明重组PSRPK具有在体外磷酸化重组ASF/SF2的功能。
二、PSRPK两个保守结构域的存在是其磷酸化ASF/SF2的前提。通过氨基酸序列比对发现,PSRPK像其它SRPK 家族成员一样存在两个保守的结构域,两个保守结构域之间由一段非保守的肽段连接,N-端保守结构域前是一段非保守的酸性肽段。为探究各结构域在PSRPK磷酸化作用中扮演的角色,我们构建了含不同结构域的PSRPK残缺肽,并通过放射性自显影技术检测了含不同结构域的:PSRPK残缺肽对ASF/SF2的体外磷酸化作用。结果显示:保留两个保守结构域但缺失了N-端28个氨基酸的PSRPK残缺肽具有与完整PSRPK相同的磷酸化功能,而只含有两个保守结构域之一的PSRPK残缺肽不能催化ASF/SF2磷酸化。这个结果说明,两个保守结构域对PSRPK磷酸化功能的发挥是必不可少的。通过PSRPK与经典蛋白激酶氨基酸序列的比对发现PSRPK含有经典蛋白激酶的十二个功能亚域,而且这些功能亚域恰好分布在PSRPK的保守结构域1和保守结构域2上。我们推测PSRPK的保守结构域1可能具有与ATP结合的功能,保守结构域2可能具有与多肽底物结合并催化磷酸根基团转移的功能。
三、ASF/SF2的RS结构域是发生磷酸化的主要区段。为了探究PSRPK 磷酸化作用的底物的结构特点,我们构建了含有RS结构域而不含RRM结构域的 ASF/SF2残缺肽RS和含有RRM结构域但不含RS结构域的ASF/SF2残缺肽△SR,并通过放射性自显影技术检测了PSRPK对这两个 ASF/SF2残缺肽的体外磷酸化作用。结果显示:重组PSRPK能够磷酸化ASF/SF2残缺肽RS,不能磷酸化ASF/SF2残缺肽△SR;PSRPK磷酸化残缺肽RS的程度与其磷酸化ASF/SF2的程度相似。这些结果说明:ASF/SF2被磷酸化的区段主要位于RS结构域。