论文部分内容阅读
肌肉组织的发育及其功能由多种基因控制,基因功能失常则引发相应的疾病。肌肉发育相关基因的发现为肌肉疾病的诊断和治疗提供潜在的靶点,同时也为肌肉干细胞的增殖、分化及其应用提供指导,具有重要的理论价值和实际意义。小鼠伴肌动蛋白相关锚定蛋白(nebulin related anchoring protein,N-RAP)特异表达于骨骼肌和心肌组织,是肌纤维组装的引发中心。它在MLP(muscle LIM protein,MLP)敲除和tropomodulin转基因小鼠中的表达都上调,提示有可能作为扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM)的早期标志。 我们获得了一条在胎儿和成人骨骼肌中差异表达的与小鼠N-RAP有86%相似性的新EST序列(GenBank登录号为BQ091951),它可能代表小鼠N-RAP基因在人类中的同源物。本研究利用生物信息学分析工具和分子生物学技术,从成人骨骼肌噬菌体cDNA文库中成功地克隆了人N-RAP基因的全长cDNA序列。人N-RAP基因cDNA序列含有一个5088bp的开放读码框,多聚腺苷酸加尾信号在第5375位(ATTAAA),第85~87位有同相位的终止密码子TGA。搜索人类基因组数据库,发现人N-RAP基因定位于10q25~q26之间,跨越75kb的基因组序列,与HABP2和CASP7紧密连锁,3’端已与HABP2负链重叠。编码区由41个外显子组成,外显子与内含子的组织遵循GT-AG规律。5088bp的开放读码框可翻译成含1695个氨基酸的蛋白质,预测相对分子质量为193kDa,等电点为9.7,无疏水区,无信号肽和线粒体定位信号,151~165位(KSLGEEYTEDYEQPR)可能是PEST区,第425位、1182位Thr可能是O型糖基化位点,可能存在多个Ser、Thr和Tyr磷酸化位点。蛋白质序列相似性搜索表明,人N-RAP与小鼠和大鼠N-RAP分别有87%和90%的相似性,与人、小鼠、大鼠和鸡伴肌动蛋白(nebulin)分别有约63%、59%、58%和60%的相似性。保守结构域分析发现人N-RAPN端为LIM结构域,随后连续出现nebulin相关重复序列(NEBU)。小鼠(NP 032759)和大鼠N-RAP蛋白(XP 217637)以及人(NP 004534)、小鼠(AAC52678)、大鼠(XP 229925)和鸡Nebulin蛋白(BAB18734)与人N-RAP一样,均含有多个串联重复的nebulin相关重复序列,相似的序列和结构域组成提示它们同属Nebulin家族。进化分析表明人N-RAP蛋白与小鼠和大鼠N-RAP蛋白距离最近,属于不同物种之间的直系同源物,可能具有相似的功能,与Nebulin蛋白则可能是旁系同源物,功能可能相似,也可能不同。电子表达谱分析表明,人N-RAP基因表达于肌肉、心脏、脊髓和前列腺组织。巢式PCR结果表明,人N-RAP基因高表达于成人骨骼肌、心脏和脑组织,低表达于成年骨髓和胎儿骨骼肌组织,神经干细胞中则未能检测到表达。用半定量RT-PCR结合图象分析方法估算人N-RAP基因在成人骨骼肌组织中的表达量是在胎儿组织中的10.6倍。利用生物信息学工具进行亚细胞定位分析,预测人N.RAP基因无信号肚和线粒体定位信号,无疏水区,为可溶性胞浆蛋白。亚细胞定位实验结果与预测结果一致,人N~RAP基因表达于胞浆。 基于序列相似性比较、结构域分析、进化树分析、表达谱分析和亚细胞定位研究,可以推测新基因人N一RAP可能是参与骨骼肌和心肌的发育、肌纤维生成和扩张型心肌病发生发展的重要功能基因。