APE1蛋白酰基化修饰参与维持细胞基因组稳定性功能研究

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DNA脱嘌呤或嘧啶位点(AP)核酸内切酶——APE1是体内清除AP位点的主要蛋白,在细胞应对氧化应激的反应中起核心作用,广泛参与细胞内多种重要的代谢过程。APE1功能的异常会引起DNA修复缺陷,从而导致基因组的不稳定以及疾病的发生,严重的甚至导致早期胚胎死亡。正是由于APE1对维持基因组稳定性的重要作用,它的活性及功能必须受到极为严格的调控。近年来的研究表明APE1的活性受多种翻译后修饰的调控,包括甲基化、酰基化、磷酸化、泛素化等。其中,APE1蛋白的琥珀酰化目前仅有质谱鉴定数据,其具体作用机制尚不清楚,乙酰化在之前的研究中发现是其最主要的类型之一,但其研究主要集中在N端,APE1的酶切活性区域的乙酰化修饰功能尚不清楚。因此,探究APE1酰基化修饰的具体作用机制无论从基础科学还是临床疾病发生发展规律,都有重要意义。本课题根据前期报道的质谱数据,构建了一系列的点突变重组蛋白以及突变细胞株,分别在分子水平以及细胞水平对APE1酰基化修饰的具体功能以及相关机制进行了探索,其具体结论如下:1)通过体内体外实验,验证了APE1的Lys125,Lys197和Lys276位点是其重要的酰基化修饰位点。其中,Lys125,276既是乙酰化位点又是琥珀酰化位点,Lys197位点是琥珀酰化位点,其乙酰化修饰不明显。2)通过体外点突变蛋白的酶切活性实验,发现APE1的酰基化修饰会影响其特定底物的酶切活性。当Lys125,197,276位点的赖氨酸突变为精氨酸(R)时,其AP酶切活性显著下降,而突变为E(模拟持续琥珀酰化)或Q(模拟持续乙酰化)时,其活性得到明显恢复。3)发现APE1的酰基化修饰能够响应DNA的损伤胁迫。在不同的损伤胁迫下,当Lys125,197,276位点的赖氨酸突变为精氨酸后,其存活率有不同程度的下降,细胞损伤信号也显著增强,而突变为E或Q时,其对DNA损伤压力的耐受性有显著提高。4)通过液相质谱鉴定APE1损伤胁迫相关互作蛋白26种。其中与酰基化修饰相关蛋白9种,其蛋白丰度是对照组10倍以上。说明酰基化修饰可能通过影响APE1的互作蛋白来响应损伤胁迫。综上所述,该研究结果确定了APE1的主要酰基化修饰位点,表明APE1的酰基化修饰可以调控酶切活性,响应不同的DNA损伤胁迫,并且很可能通过一定的方式影响APE1互作蛋白网络,从而调控该蛋白参与维持细胞基因组的稳定性。
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