嗜热四膜虫自噬相关蛋白Atg5在核程序性降解中的功能分析
发布时间：2021-07-30 11:05
在真核生物中自噬是一种高度保守的分解代谢过程,通过溶酶体与自噬体相融合从而降解多余的细胞成分或有害物质,用以维持细胞生理稳态和响应饥饿或其他恶劣环境。自噬可以分为非选择性和选择性自噬,选择性自噬根据其降解底物的不同又可以分为线粒体自噬、内质网自噬和细胞核自噬等。嗜热四膜虫有性生殖时期亲本大核的程序性死亡（programmed nuclear death,PND）是一种独特的细胞核自噬类型,多种自噬相关蛋白参与调控PND过程。本研究从嗜热四膜虫中鉴定了ATG5自噬相关基因,对ATG5基因在PND过程中的功能进行了分析。主要结果如下:1.自噬相关基因ATG5生物信息学分析:基于人和酿酒酵母Atg5氨基酸序列,在嗜热四膜虫基因组数据库（http://www.ciliate.org）中进行同源序列比对发现基因TTHERM00494030与人和酵母的Atg5蛋白同源,都具有APG5保守结构域。因此,预测TTHERM00494030基因为四膜虫自噬相关基因ATG5。系统发育分析表明,嗜热四膜虫Atg5蛋白与原生动物草履虫中Atg5蛋白的进化地位相近。对嗜...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自噬研究历史进程表[6]
第一章文献综述3图1.2选择性自噬的类型[24]细胞核自噬于2003年在酵母中首次被报道。细胞核自噬是一种重要的选择性自噬，与先天性红细胞再生障碍性贫血（Diamond-Blackfananemia）[25]以及癌症等多种疾病相关[26]。细胞核自噬主要可以分为4类：微核自噬（micronucleophagy）[27]、巨核自噬（macronucleophagy）、巨核巨自噬（giganticnuclearmacroautophagy）和非常规核自噬（unconventionalnucleophagy）[28]（图1.3）。核自噬发生在不同的真核生物中并且进化中具有一定的保守性。在酵母中，存在2种类型的核自噬，一种是核与液泡连接促进小块核隔离，随后核碎片降解的的微自噬（piecemealmicroautophagyofthenucleus，PMN)。第二种是Atg39介导的选择性巨自噬降解酵母中的部分核，Atg39与Atg8结合形成自噬体膜，将部分核封闭在自噬体内从而完成降解。哺乳动物中也有两种类型的核自噬，一种是巨噬细胞吞噬，核自噬体的产生过程可能类似于利用核膜的胞吐过程。另一种是微核自噬，包含受损染色体片段的微核核外小体生成，可与溶酶体融合并通过自噬降解。真菌细胞存在非常规核自噬，整个细胞核通过环状自噬前体包围吸收到液泡中完成降解。四膜虫具有的独特的程序性核降解是一种巨核巨自噬。PND中亲本大核核膜发生改变，与溶酶体相互作用，并将其内含物释放到细胞核中最终降解[29-31]。这些核自噬类型中除鉴定出ATG8基因外，还在真菌，酵母，四膜虫和哺乳动物中还鉴定出了其他一些与核自噬相关的基因。但四膜虫PND机制与酵母、哺乳动物自噬机制不同的是，并未观察到前自噬体结构（pre-autophagosomalstructure，PAS)包裹亲本大核的过程[32]。
嗜热四膜虫自噬相关蛋白Atg5在核程序性降解中的功能分析4图1.3细胞核选择性自噬的类型[28]1.4自噬的分子调控机制在酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）中已经筛选鉴定出了超过40种自噬相关基因（autophagy-relatedgene，ATG），这些基因在真核生物中高度保守，并且严格控制自噬这一生理过程的发生，其中自噬体的形成是自噬起始的关键，依赖两个泛素样结合系统，分别是Atg8结合系统和Atg12-Atg5共轭系统，其中有超过8种Atg蛋白参与这两个系统[33,34]。在Atg8结合系统中，Atg8被半胱氨酸蛋白酶Atg4切割暴露甘氨酸残基形成Atg8-I[35]，Atg8-I被Atg7、Atg3和Atg12-Atg5-Atg16复合物调控[36],结合磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)形成Atg8-PE[37,38]。Atg8–PE促进自噬体膜的延伸以及所要降解内容物的特异性识别[39]。最终，位于自噬体膜外的Atg8-PE可以被Atg4解离下来得以重新循环利用，内膜上的Atg8则会在自噬溶酶体内被降解[40-42]。在第二个泛素样结合系统中，在E1样酶Atg7和E2样酶Atg10的调控下蛋白Atg12与Atg5共价结合。Atg12-Atg5复合物接着与Atg16非共价结合形成一个大的多聚体蛋白复合物（~800kDa），这一复合物作为自噬体的支架，招募自噬体延伸所需要的分子组分参与自噬体膜的扩增。此外，Atg5-Atg12-Atg16复合物促进Atg7和Atg3蛋白的招募和活化，从而在Atg8脂化过程中起E3样酶的作用[43]（图1.4）。当自噬体形成后，Atg5-Atg12-Atg16复合物通过与位于溶酶体膜上TECPR1蛋白相互作用调节自噬体-溶酶体融合[44]。在酵母和哺乳动物中研究发现失活Atg5-Atg12-Atg16复合物比抑制Atg8-PE的结合更能损伤自噬体的形成[45-47]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自噬相关蛋白Atg4.1过表达促进嗜热四膜虫亲本大核程序化降解[J]. 郑文萍,薄涛,刘亚,许静,王伟. 中国细胞生物学学报. 2019(05)
[2]细胞自噬进程的分子信号通路研究进展[J]. 张升,吴友苹,顾利强,杨林,由振强,辛艳飞. 生命的化学. 2018(02)
[3]日本血吸虫WD40信号蛋白的原核表达[J]. 罗荣,周春景,石耀军,赵江平,程国锋. 中国动物传染病学报. 2012(03)
本文编号：3311286
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自噬研究历史进程表[6]
第一章文献综述3图1.2选择性自噬的类型[24]细胞核自噬于2003年在酵母中首次被报道。细胞核自噬是一种重要的选择性自噬，与先天性红细胞再生障碍性贫血（Diamond-Blackfananemia）[25]以及癌症等多种疾病相关[26]。细胞核自噬主要可以分为4类：微核自噬（micronucleophagy）[27]、巨核自噬（macronucleophagy）、巨核巨自噬（giganticnuclearmacroautophagy）和非常规核自噬（unconventionalnucleophagy）[28]（图1.3）。核自噬发生在不同的真核生物中并且进化中具有一定的保守性。在酵母中，存在2种类型的核自噬，一种是核与液泡连接促进小块核隔离，随后核碎片降解的的微自噬（piecemealmicroautophagyofthenucleus，PMN)。第二种是Atg39介导的选择性巨自噬降解酵母中的部分核，Atg39与Atg8结合形成自噬体膜，将部分核封闭在自噬体内从而完成降解。哺乳动物中也有两种类型的核自噬，一种是巨噬细胞吞噬，核自噬体的产生过程可能类似于利用核膜的胞吐过程。另一种是微核自噬，包含受损染色体片段的微核核外小体生成，可与溶酶体融合并通过自噬降解。真菌细胞存在非常规核自噬，整个细胞核通过环状自噬前体包围吸收到液泡中完成降解。四膜虫具有的独特的程序性核降解是一种巨核巨自噬。PND中亲本大核核膜发生改变，与溶酶体相互作用，并将其内含物释放到细胞核中最终降解[29-31]。这些核自噬类型中除鉴定出ATG8基因外，还在真菌，酵母，四膜虫和哺乳动物中还鉴定出了其他一些与核自噬相关的基因。但四膜虫PND机制与酵母、哺乳动物自噬机制不同的是，并未观察到前自噬体结构（pre-autophagosomalstructure，PAS)包裹亲本大核的过程[32]。
嗜热四膜虫自噬相关蛋白Atg5在核程序性降解中的功能分析4图1.3细胞核选择性自噬的类型[28]1.4自噬的分子调控机制在酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）中已经筛选鉴定出了超过40种自噬相关基因（autophagy-relatedgene，ATG），这些基因在真核生物中高度保守，并且严格控制自噬这一生理过程的发生，其中自噬体的形成是自噬起始的关键，依赖两个泛素样结合系统，分别是Atg8结合系统和Atg12-Atg5共轭系统，其中有超过8种Atg蛋白参与这两个系统[33,34]。在Atg8结合系统中，Atg8被半胱氨酸蛋白酶Atg4切割暴露甘氨酸残基形成Atg8-I[35]，Atg8-I被Atg7、Atg3和Atg12-Atg5-Atg16复合物调控[36],结合磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)形成Atg8-PE[37,38]。Atg8–PE促进自噬体膜的延伸以及所要降解内容物的特异性识别[39]。最终，位于自噬体膜外的Atg8-PE可以被Atg4解离下来得以重新循环利用，内膜上的Atg8则会在自噬溶酶体内被降解[40-42]。在第二个泛素样结合系统中，在E1样酶Atg7和E2样酶Atg10的调控下蛋白Atg12与Atg5共价结合。Atg12-Atg5复合物接着与Atg16非共价结合形成一个大的多聚体蛋白复合物（~800kDa），这一复合物作为自噬体的支架，招募自噬体延伸所需要的分子组分参与自噬体膜的扩增。此外，Atg5-Atg12-Atg16复合物促进Atg7和Atg3蛋白的招募和活化，从而在Atg8脂化过程中起E3样酶的作用[43]（图1.4）。当自噬体形成后，Atg5-Atg12-Atg16复合物通过与位于溶酶体膜上TECPR1蛋白相互作用调节自噬体-溶酶体融合[44]。在酵母和哺乳动物中研究发现失活Atg5-Atg12-Atg16复合物比抑制Atg8-PE的结合更能损伤自噬体的形成[45-47]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自噬相关蛋白Atg4.1过表达促进嗜热四膜虫亲本大核程序化降解[J]. 郑文萍,薄涛,刘亚,许静,王伟. 中国细胞生物学学报. 2019(05)
[2]细胞自噬进程的分子信号通路研究进展[J]. 张升,吴友苹,顾利强,杨林,由振强,辛艳飞. 生命的化学. 2018(02)
[3]日本血吸虫WD40信号蛋白的原核表达[J]. 罗荣,周春景,石耀军,赵江平,程国锋. 中国动物传染病学报. 2012(03)
本文编号：3311286
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