组蛋白赖氨酸去甲基化酶KDM3A特异性磷酸化在热激中对HSP90AA1基因表达的调控

发布时间：2018-05-21 05:58

本文选题：KDM3A + 热激　；参考：《北京协和医学院》2016年博士论文

【摘要】：热激应答是生物体对外界高温刺激(广义的还包括冷刺激,化学刺激等等)的一种生物学应激反应的过程,对生物体适应复杂的外界环境,行使正常的生物学功能有着非常重要的作用。热激蛋白家族是热激过程中一类能受到特异性调控和诱导表达的蛋白家族,对热激应答起到了最关键的作用,能通过分子伴侣等形式保护细胞在复杂环境下存活。组蛋白是一种真核生物细胞中广泛存在的DNA结合蛋白。DNA紧密缠绕在组蛋白八聚体上。组蛋白对染色质有着非常重要的结构和功能意义。组蛋白赖氨酸残基可以发生乙酰化或者甲基化等修饰,这些修饰可以通过空间或电荷效应影响基因转录,而组蛋白H3上第九位赖氨酸上的二、三甲基化则一般与转录抑制过程有关。KDM3A(又名JHDM2A或者JMJD1A)是一种能特异催化去除H3K9me1/2修饰的去甲基化酶。KDM3A已知能参与精子发生、能量代谢、细胞分化、细胞癌变等生物学过程中,但其调控的机制和原理知之甚少。在本课题组之前的研究中发现,热激能激活的部分热激蛋白基因在与热激相似的γ干扰素(IFNy)刺激下不能激活,而这种不同存在细胞特异性,这种差异调控的机制值得进一步研究。本课题研究结果中,检测到人外周血白血病淋巴T细胞细胞系Jurkat在热激条件下HSP90AA1(hsp90a)等基因表达增加,进一步使用转录组测序分析了热激前后Jurkat细胞转录组的变化,找出了表达显著变化的基因群并分析了其功能聚类情况,统计了多种热激蛋白在RNA水平表达变化情况。通过染色质免疫共沉淀(ChIP)等研究发现热激中HSP90AA1基因启动子区会发生组蛋白H3上第九位赖氨酸的二甲基化修饰的减少,进一步研究发现组蛋白去甲基化酶KDM3A参与到此过程中,能在热激中结合到靶基因调控区发挥催化活性。免疫共沉淀、功能缺失突变和敲低实验以及体外磷酸化等实验结果表明蛋白激酶MSK1能特异性的在热激条件下磷酸化KDM3A的264位丝氨酸。制备此位点特异性磷酸化抗体后,通过ChIP-seq研究发现264位丝氨酸磷酸化的KDM3A高度富集于基因调控区,可能参与数种热激蛋白基因在热激中转录活化的过程,且其富集区域统计偏好碱基序列与转录因子STAT1的偏好性最为相似。进一步通过免疫共沉淀证明了磷酸化KDM3A在热激中与STAT1相互作用且LDM3A磷酸化是相互作用关键因素,通过删切实验找出了相互作用区域。干扰STAT1后检测KDM3A在HSP90AA1基因募集情况发现STAT1是磷酸化KDM3A募集的必要条件。ChIP-reChIP实验证明了热激后STAT1与磷酸化的KDM3A的共同结合在靶基因相同位置。这些结果都表明热激条件下磷酸化KDM3A被STAT1募集并发挥酶活性是HSP90AA1基因转录激活的关键。本课题的结果第一次发现组蛋白赖氨酸去甲基化酶能通过特异的磷酸化来调控其被特异的转录因子募集以在刺激条件下完成对靶基因的调控的现象。本课题的研究结果除了更清楚的解析了HSP90AA1等基因在热激后被激活转录的机制,解释了热激与IFNγ处理中部分基因能否活化存在差异的机制,也为热刺激下真核基因转录调控的模式增加了一种新的解释,为组蛋白修饰酶参与调控特定基因表达增添了新的证据。
[Abstract]:Heat shock response is a kind of biological stress response of the organism to external high temperature stimulation ( including cold stimulus , chemical stimulation , etc . ) . It is very important for the organism to adapt to complex external environment and to exercise normal biological function .
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q78

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