论文部分内容阅读
Chromodomain(chromatin organization modifier domain)存在于真核生物当中,通过与组蛋白甲基化位点结合来调控异染色质的形成和转录活性。含有Chromodomain的蛋白质广泛存在于各种真核生物之中,不同生物Chromodomain序列是高度保守的。Chromodomain中保守的芳香族氨基酸在立体空间区域上彼此靠近构成疏水“box”区域,该疏水结构可以与组蛋白H3第9位和第27位的赖氨酸(H3K9和H3K27)二甲基或三甲基化修饰的位点发生相互作用,通过改变染色质的结构来实现对基因表达的调控。在嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)有性生殖过程中,基因组发生大量重排与修复过程中形成了特异的异染色质体。Pdd1磷酸化及去磷酸对于异染色质体的形成和内部删除序列(IES)的去除是必需的,本研究对嗜热四膜虫chromodomain蛋白Tcd1存在的磷酸化位点进行了分析,并对其磷酸化位点突变后的定位进行了比较,获得主要结果如下:1.Tcd1蛋白磷酸化位点分析及相互作用蛋白质谱鉴定TCD1(TTHERM01337400)在有性生殖时期特异表达,编码723个氨基酸。Tcd1蛋白有2个chromodomain(CD)和1个chromoshadow domain(CSD)的保守结构域。四膜虫磷酸化蛋白质组学分析表明Tcd1蛋白在四膜虫有性生殖时期S301、S303和S535三个位点发生磷酸化修饰。蛋白质谱鉴定出与Tcd1存在多个相互作用的蛋白。2.Tcd1的磷酸化修饰影响了其在亲本大核的定位通过定点突变,对TCD1基因进行模拟磷酸化突变,获得模拟磷酸化突变基因TCD1S301D(TCD1S1D),TCD1S301DS303D(TCD1S2D),TCD1S301DS303DS535D(TCD1S3D)。然后分别构建了以上突变体的表达载体pXS75-TCD1S1D、pXS75-TCD1S2D、pXS75-TCD1S3D。分别转化不同交配型四膜虫细胞,筛选获得不同突变体细胞株。Western blotting分析表明Tcd1S1D、Tcd1S2D和Tcd1S3D在四膜虫有性生殖期获得表达。免疫荧光定位分析表明,Tcd1S1D点状定位于细胞质当中,Tcd1S2D和Tcd1S3D在有性生殖初期定位于细胞质中,在新大核上形成均匀的定位,但无法定位于亲本大核上。Tcd1的磷酸化修饰影响了其在有性生殖早期从胞质向亲本大核内的转移。3.去磷酸化的Tcd1在新大核发育后期出现异常凝集通过定点突变,对TCD1基因进行去磷酸化突变,获得模拟磷酸化突变基因TCD1S301A(TCD1S1A),TCD1S301AS303A(TCD1S2A),TCD1S301AS303AS535A(TCD1S3A)。然后分别构建突变基因的表达载体pXS75-TCD1S1A、pXS75-TCD1S2A、pXS75-TCD1S3A。转化不同交配型的四膜虫细胞,Western blotting分析表明Tcd1S1A、Tcd1S2A和Tcd1S3A在四膜虫有性生殖期均在细胞中稳定表达。间接免疫荧光定位分析表明,在细胞有性生殖早期,Tcd1S1A、Tcd1S2A和Tcd1S3A蛋白能够进入亲本大核并点状分布,与野生型Tcd1在亲本大核的定位模式一致。在新大核形成时,Tcd1S1A、Tcd1S2A和Tcd1S3A蛋白能从亲本大核转移到新大核上。在有性生殖末期,HA-Tcd1S1A定位于特异的点状异染色质体,而HA-Tcd1S2A和HA-Tcd1S3A发生聚集形成异常的块状结构。Tcd1的去磷酸化影响其在有性生殖后期在新发育大核中的正常定位。4.Tcd1的去磷酸化修饰影响了其在有性生殖后期与Pdd1的共定位Pdd1对于异染色质的形成和IES的删除是必需的。有性生殖初期,Tcd1与Pdd1点状分布于亲本大核上,并且可以形成共定位。新大核形成过程中,Tcd1与Pdd1都会共定位于新大核上,并且形成不均一的定位。在有性生殖后期,Tcd1与Pdd1在新形成的大核上会逐渐聚集形成块状定位,并且Tcd1与Pdd1可以共定位于异染色质体。突变体细胞中,HA-Tcd1S3A与Pdd1在有性生殖初期可以正常共定位于细胞核上。新大核发育时期,HA-Tcd1S3A与Pdd1在新大核上不能完全形成共定位。配对细胞分开后,HA-Tcd1S3A与Pdd1逐渐聚集形成不同的定位信号。结果表明Tcd1的动态磷酸化修饰对其在细胞核中的分布是必需的。本研究对Tcd1蛋白的三个磷酸化位点进行磷酸化以及去磷酸化突变,并对它们的定位模式进行比较分析。磷酸化的Tcd1突变体无法定位于亲本大核,抑制了蛋白的入核转运;Tcd1S2D和Tcd1S3D能够均匀定位于新大核上,但无法形成异染色质体。去磷酸化的Tcd1S1A与Tcd1的定位模式基本一致,但Tcd1S2A和Tcd1S3A在新大核形成异常的块状定位并且与异染色质蛋白Pdd1不能共定位。结果表明,Tcd1不同位点磷酸化修饰的动态变化决定了其在四膜虫细胞中的定位和功能,Chromodomain蛋白的磷酸化以及去磷酸化修饰对于细胞核异染色质体的正常形成是必需的。