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细胞凋亡,是生物体自主清除衰老或受损细胞,维持细胞动态平衡的一类非常重要的生物学过程,在调控生物体生长发育以及DNA损伤修复过程中发挥着至关重要的作用。蛋白质精氨酸甲基化修饰是一类重要的蛋白质翻译后修饰方式,它参与了RNA加工,信号转导,转录调控以及DNA修复等生物学过程。蛋白质精氨酸甲基转移酶的表达或活性改变与许多人类严重疾病密切相关,而这些疾病的直接或间接因为都源于细胞凋亡失调。但是,目前蛋白质精氨酸甲基化修饰在细胞凋亡过程中的作用还缺乏系统深入的研究。因此,阐明蛋白质甲基化修饰对细胞凋亡的调控,对于认识这些疾病的发病机制具有十分重要的意义。
在本研究中,我们以线虫为研究模式,发现哺乳动物Ⅱ型蛋白质精氨酸甲基转移酶在线虫中的同源物,即PRMT-5,参与了DNA损伤引起的细胞凋亡的调控。prmt-5基因的缺失突变体gk357在受到γ-辐照以及ENU浸泡处理后发生了生殖细胞过度凋亡,表明prmt-5在DNA损伤引起的凋亡过程中起到负调控的作用。我们通过遗传学分析发现:prmt-5对DNA损伤引起的凋亡的调控依赖于细胞凋亡核心通路以及转录因子cep-1/p53。并且在γ-辐照后,prmt-5(gk35)突变体中CEP-1的转录活性增强,导致其靶基因egl-1的表达上调,而过量表达的egl作为凋亡通路的起始因子进而启动了细胞凋亡的发生。体外研究表明:PRMT-5蛋白具有有甲基转移酶活性,能够与CEP-1的C末端特异结合,但不能甲基化修饰CEP-1。进一步研究发现,PRMT-5能够结合并甲基化修饰CBP-1。CBP-1是哺乳动物p300/CBP在线虫中的同源物,我们首次证明了线虫CBP-1是CEP-1的转录共激活因子(coactivator),它对CEP-1的转录活性起到正调控的作用。此外,通过RNAi处理,部分抑制cbp-1的活性,可显著抑制prmt-5(gk35)突变体中因DNA损伤而引起的过度凋亡和 egl-1的过量表达。综合以上结果,我们提出了PRMT-5参与DNA损伤引起的细胞凋亡的调控机制:PRMT-5与CEP-1和CBP-1形成复合体,通过甲基化修饰CBP-1而抑制了其转录共激活因子的活性,从而使CEP-1的转录活性下调。因此,PRMT-5是DNA损伤诱导的细胞凋亡的负调控因子。