GOLPH2蛋白的结构与功能研究

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GOLPH2(Golgiphosphoprotein2,GP73)是2000年发现的Ⅱ型高尔基体膜蛋白。在一例巨细胞肝炎患者肝组织内,发现GOLPH2mRNA表达量增高;随后的研究发现,GOLPH2的高表达与肝癌、前列腺癌、肾癌等疾病都有相关性。高表达的GOLPH2蛋白可以被剪切和分泌,在血液和尿液中都能检测到GOLPH2蛋白。分泌型GOLPH2作为肝癌的诊断标志,灵敏度和特异性都优于甲胎蛋白(AFP)。   GOLPH2的功能未知,目前尚没有研究GOLPH2功能的实验模型。本研究的重点是从两方面出发,试图揭示GOLPH2的功能,并建立可信的GOLPH2功能研究模型。(1)通过结构分析和相互作用蛋白筛选,探讨GOLPH2在蛋白调控、转运等生理过程中的作用;(2)在整体水平,利用非洲爪蛙早期胚胎发育模型,探讨GOLPH2在早期胚胎发育过程中,可能参与的调控过程。   本研究首先从GOLPH2的蛋白结构入手,发现GOLPH2能与自身相互作用,通过免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation)和酵母双杂交实验研究发现,全长和分泌的GOLPH2都是以二聚体形式存在,两个亚基依靠coiled-coil结构域相互作用,并形成稳定的二硫键;酵母双杂交实验证明相互作用的界面在coiled-coil结构域的前两个α螺旋里。另外,本研究用酵母双杂交筛选得到数个GOLPH2相互作用蛋白,鉴定了血管紧张素原(AGT)、CASC4(cancersusceptibilitycandidate4)与GOLPH2的相互作用,希望通过分析相互蛋白的来研究GOLPH2的功能。   本研究选择非洲爪蛙(Xenopuslaevis)作为研究golph2功能的模式动物。比较了爪蛙golph2蛋白和人GOLPH2蛋白的性质,发现golph2也是二聚体,也在高尔基体定位,golph2在爪蛙胚胎的上皮细胞中高表达,普遍分布在大部分器官的上皮细胞中。这些结果显示,golph2和GOLPH2蛋白在蛋白性质和表达调控机制上是类似的。   非洲爪蛙发育经历卵裂、原肠作用、三胚层分化、器官分化的过程,golph2从原肠作用开始表达,主要表达于胚孔背唇;在尾牙胚(st24期开始),检测到golph2在原肾的表达。根据表达的时间,推测golph2参与原肾的分化过程(st21期开始到st38期)。   当用特异性morpholino抑制内源golph2蛋白翻译时,非洲爪蛙胚胎出现水肿表型。原肾蛋白表达谱分析证明,抑制golph2表达之后,肾小球结构蛋白Nephrin表达增强,表达范围增大;而肾小管上皮细胞转运蛋白的表达普遍下降(atp1b1,CIC-K,NKCC2和NBC1),特别是在中段肾管和远端肾管。原肾倾向于分化成肾小球,而肾小管的分化程度变弱。基于早期发育转录因子表达分析(WT1,Pax2,Pax8,Lim1,GATA3和HNF1β),本研究发现WT1的表达量增强,表达范围增大,并且在肾管区有少量异位表达。推测抑制golph2表达之后,转录因子WT1表达量增高,从而诱导原肾异常分化,和胚胎水肿表型。   综上所述,本研究证明内源和分泌形式的GOLPH2蛋白都是二聚体,并详细分析了二聚体的作用界面;本研究筛选得到数个GOLPH2相互作用蛋白,可以用于下一步功能分析。   本研究首次克隆了非洲爪蛙golph2基因,并且分析了golph2在脊椎动物早期胚胎发育中的表达位置和表达量变化。本研究用非洲爪蛙模型,研究golph2的功能,发现golph2是原肾发育必须的蛋白,并且发现golph2可能通过调节WT1表达,影响原肾发育。
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