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目的:泛素特异性蛋白酶(ubiquitin specific protease,usp)26基因位于X染色体q26.2区域,基因编码区由一个外显子构成,含2794个碱基,编码913个氨基酸,推测其蛋白质分子量约104KDa。Usp26基因属于去泛素化酶家族(deubiquitinating enzymes,DUBs),去泛素化酶在泛素蛋白酶体途径发挥多个作用,包括多聚泛素链的分离,将被泛素化的蛋白上的泛素去除以避免蛋白被降解,以及去除泛素残基促进蛋白酶体的降解作用和泛素的再利用,进而调节蛋白的活性或其降解。Usp26由wang等首次报道,分离自小鼠精原细胞。在人和小鼠中,usp26在睾丸组织特异性表达。但是目前对于usp26基因的生理机制和分子途径并不十分清楚。最近有一些研究指出,usp26基因多态性可能与男性不育相关。DiracAM等的研究提示USP26在雄激素受体信号传导途径中的作用可能与其去泛素化酶活性有关。因此,我们通过检测usp26种突变型的去泛素酶活性变化,研究usp26基因的几种突变型对其去泛素化活性的影响,为usp26的分子途径和生理功能提供线索,同时为研究usp26基因与男性不育症的关联性研究奠定基础。
方法:
1、质粒的构建。野生型usp26基因由荷兰研究者AnnetteM.G.Dirac提供。利用野生型usp26基因为模版,进行PCR扩增,引入BamHI酶切位点,以便后续构建质粒。引物序列:上游引物为5-GGATCCATGGCTGCCCTATTCCTAC-3,下游引物为5-GGATCCTTATTCCTTCTGAAGGGTCTCC-3。PCR产物纯化回收后进行BamHI位点酶切反应,连接到pGEX-6p-1中。构建的质粒pGEX-usp26最后进行测序鉴定。将pET-3d质粒的T7启动子以BglⅡ和HindⅢ酶切位点切下,与BamHI及HindⅢ处理的pACYC184质粒进行连接,确保T7启动子处于阅读编码框内。将已构建的pGEX-usp26中的usp26基因以BamHI酶切位点切下,连入pAC-T7中。将构建的pAC-T7-usp26质粒进行测序鉴定。
2、定点突变。利用定点突变的方法构建5个SNP:468G>T、1274C>T、2144A>T、2204T>G、2239A>T突变型及CS无活性突变型911G>C。分别以特异性引物进行定点突变PCR反应,反应条件95℃预变性30sec,95℃变性30sec,55℃复性1min,68℃延伸10min,18次循环,最后72℃延伸5min。
3、去泛素化酶活性分析。采用模型底物GST-Ub52及Ub-Met-β-gal进行去泛素化酶活性分析。质粒pACYC-usp46和pAC-T7分别作为阳性对照和阴性对照。将pAC-T7-usp26野生型、pAC-T7-usp26突变型、pACYC-usp46及pAC-T7分别与pGEX-Ub52共转化入BL21细菌中,IPTG诱导蛋白表达。细菌超市破碎后,将底物GST融合蛋白用GSH-SepharoseResin纯化后,10%SDSPAGE电泳检测。另一模型底物Ub-Met-β-gal检测体系,采用pGEX-usp46和pGEX-6p-1分别作为阳性和阴性对照。pGEX-usp26野生型、pGEX-usp26突变型、pGEX-usp46及pGEX-6p-1分别与与pAC-M-β-gal共表达与BL21细菌中,IPTG诱导表达后,采用小鼠β-gal抗体及兔抗小鼠荧光抗体进行蛋白质印迹分析。采用Odyssey双色红外激光成像系统进行结果收集。
结果:
1、定点突变:对测序结果进行序列分析证实定点突变成功突变位点468G>T,1274C>T,2144A>T,2204T>G,2239A>T及911G>C。
2、USP26具有去泛素化酶活性:为检测USP26去泛素化酶活性,将其分别与模型底物GST-Ub52及Ub-Met-β-gal共表达与BL21细菌中。USP46与GST-Ub52共表达后,GST-Ub52被去泛素化,产生分子量约36KDa的产物。野生型USP26与USP46一样具有去泛素化酶活性,其活性较之USP46更为显著。与预期一致,USP26CS突变型失去去泛素化酶活性。用模型底物Ub-Met-β-gal进行去泛素化酶活性分析发现,结果与GST-Ub52模型底物的分析一致。
3、USP26的5个SNP活性检测:为检测USP26468G>T,1274C>T,2144A>T,2204T>G及2239A>T突变去泛素化酶的活性,将各个突变质粒分别与模型底物GST-Ub52及Ub-Met-β-gal共表达于BL21细菌中。与GST-Ub52共表达后,468G>T,1274C>T,2144A>T,2204T>G及2239A>T突变株,与野生型一样,GST-Ub52被去泛素化,产生分子量约36KDa的产物。用模型底物Ub-Met-β-gal进行去泛素化酶活性分析的结果与GST-Ub52模型底物的分析一致,总之,此5种突变型未影响USP26的去泛素化酶活性。
结论:
1、通过定点突变PCR,成功突变usp26基因5种SNP突变位点。
2、GST-Ub52及Ub-Met-β-gal模型底物检测去泛素化酶活性体系可有效检测USP26的去泛素化活性。
3、野生型USP26具有显著的去泛素化酶活性。当USP26活性关键位点第304位半胱氨酸被丝氨酸取代后,USP26失去去泛素化酶活性。
4、Usp26基因的五个SNP:468G>T、1274C>T、2144A>T、2204T>G、2239A>T,并未影响USP26的去泛素化酶活性。