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p53抑癌蛋白在DNA的损伤应答和修复机制中起极为重要的作用,在超过50%的人类恶性肿瘤中都发现有p53基因的突变而且90%集中于中部的DNA结合结构域处,因此p53作用的主要分子机制是作为转录因子激活其靶基因表达。SMC5/6作为新发现的SMC(Structural maintenance of chromosomes)复合物家族成员,与Cohesin和Condensin的功能有所不同,主要参与DNA损伤修复过程,但其作用机制仍不明了。
在本实验室以往的研究中,曾对果蝇基因组一个未知基因CG13142的表达产物进行了分析,发现其与果蝇p53具有物理水平、转录水平和遗传学水平上的相互作用。但该基因的属性仍不清楚。本论文对该基因进行了进一步分子水平的鉴定,并对其基因功能进行了初步研究。
1. CG13142是酵母,哺乳动物nse4的同源基因。
对CG13142基因产物蛋白质序列的BLAST同源序列搜索和物种间比对结果表明其与哺乳动物及酵母中的NSE4蛋白具有最高相似性,其C端序列更趋保守,符合NSE4蛋白的序列特征。提示CG13142可能编码果蝇NSFA。由于在酵母和哺乳动物中,NSEA作为SMC5/6蛋白复合物的必要组分均为与SMC5和SMC6蛋白有直接作用,因此,我们用体外重组蛋白验证了CG13142编码蛋白与果蝇SMC5的直接物理结合作用。这些结果表明,CG13142确实编码NSE4的同源蛋白。我们将CG13142命名为dnse4。
2. NSE4和p53的相互作用在DNA损伤修复过程中得到加强
我们进一步观察了哺乳动物NSE4与p53蛋白的相互作用。结果表明,在哺乳动物细胞中,NSE4的两种亚型NSE4a和NSE4b和p53的相互作用比较微弱,但细胞经UV照射引起DNA损伤时,这种相互作用明显增强。因此,NSEA与p53蛋白的这种相互作用可能在DNA损伤应答中起作用。该结果也表明,我们在果蝇中发现的NSFA和p53的相互作用在物种间是保守的。
3.dNSE4抑制p53介导的转录作用
为了进一步研究NSE4与p53相互作用的生物学功能,我们对dnse4参与p53转录过程的可能性进行了探索。在p53的功能调控中,CREB binding protein/p300(CBP)发挥着重要的作用,一方面CBP乙酰化p53使之成为活性蛋白,另一方面CBP也可以作为共激活因子直接参与p53的转录激活作用。我们的体外实验结果表明,dNSFA和果蝇CBP的C末端存在直接的相互作用。在细胞中,过表达dnse4可以抑制dCBP依赖的转录激活作用;而利用RNA干涉降低dNSE4的表达则可促进dCBP介导的转录激活作用,表明果蝇细胞内源性dNSE4也具有相同的这种作用。我们进一步在体考察了dnse4基因对果蝇p53的靶基因之一hid表达的影响。我们的初步结果发现dnse4 RNA干涉果蝇中hid基因表达量有所上升。考虑到我们以前发现的dNSE4和p53之间的相互作用,这些结果提示,NSE4可能直接参与p53介导的转录过程,起负向调控作用。因为hid果蝇p53凋亡通路的一个重要靶基因,我们由此推测NSE4可能参与p53的凋亡通路。
综上所述,NSFA与p53的相互作用在p53介导的转录激活过程中发挥作用,可能是p53生物学功能的一种新的调控机制。根据目前所知,NSE4的唯一生物学功能是作为SMC5/6复合物的一个成员,因此,我们首次将SMC5/6复合物与p53通路联系起来。这些研究将有助于我们进一步了解SMC5/6复合物及p53的生物学机制。