家族性肌萎缩侧索硬化症（fALS）发病机理的酵母模型的研究

发布时间：2019-10-16 13:30

【摘要】：肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一种十分常见的运动神经元退行性疾病，家族遗传性ALS(fALS)中约有20%是由SOD1基因的遗传突变导致的，但其具体的致病机理尚未被阐明。铜锌超氧化物歧化酶（Cu,ZnSOD）是生命体中主要的抗氧化酶，其功能是将O2-·自由基歧化成H2O2和O2，使细胞免受氧自由基的损伤。已有动物实验表明SOD1催化功能的丧失并非是fALS的致病原因，目前一个被普遍接受的发病机理的理论是SOD1的突变使其获得了一种有毒的功能，该毒性引起神经细胞的死亡，从而导致fALS病。但是这一理论的关键，也就是导致fALS病的SOD1突变使该酶获得一种新的有毒功能，还没有在实验上被直接证明。因此，对SOD1自身本来具有的或者突变后获得的生物功能的研究无疑成为探究fALS致病机理的关键。 实验室前期工作中发现失去了Sod1活性的酵母细胞会表现出不耐高温和钙离子敏感的缺陷，而且敲除BSD2基因能使没有Sod1酶的酵母细胞恢复耐高温和钙离子平衡。据文献报道，H+-ATP酶Pma1发生定位错误时也会导致相同的缺陷，这些缺陷也同样被BSD2的敲除而消除。因此，我们推断Sod1在Pma1的正确定位过程中起重要作用，Pma1在没有Sod1的细胞中发生了定位错误，从而使细胞丧失耐高温的能力和钙离子失衡。本论文首先从实验上检验了这一假设是否正确。 我们在酵母野生态和sod1突变株细胞中表达了Pma1-GFP嵌合蛋白，借助激光共聚焦显微镜来观察的Pma1的定位，结果发现野生态细胞的Pma1-GFP蛋白分子同文献报道的一样定位于细胞膜，而在sod1突变细胞中则分布在整个细胞质空间中。这一结果表明，Pma1在没有Sod1的细胞中确实发生了定位错误。此外，，我们还发现在sod1bsd2菌株中，Pma1和在野生态细胞中一样正常定位在细胞膜上。这些实验结果发现了Sod1的一个以前未知的新生物功能，同时表明缺乏Sod1引起的Pma1的定位错误很可能使酵母细胞丧失了耐高温的能力和钙离子失衡。 在获得上述实验结果的基础上，我们研究了Pma1在SOD1G85R和SOD1G93A的酵母细胞中的定位。这两个酵母细胞株表达类似于在人体中能导致fALS的Sod1的突变体G85R或者G93A。结果显示，在SOD1G85R突变株中，30℃和39℃温度下Pma1-GFP均错误定位在了细胞质中；而在SOD1G93A突变株中，在39℃时发生了定位错误。更为重要的是，我们发现SOD1G85R细胞过度表达Pma1-GFP时发生了严重的细胞形态缺陷，而这个缺陷在过度表达Can1-GFP时显得更为严重。同样实验条件下，野生态和sod1细胞的形态都正常，没有显示变形。这是一个有重要意义的发现，因为它是首次在酵母细胞形态变化的水平上显示与导致fALS病的相类似的G85R的Sod1突变确实获得了一个新的有毒功能，而该功能使酵母细胞产生严重的形态缺陷。这些实验结果也表明，酵母是研究fALS发病机理的一个很好的模型。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ926;R744.8

【参考文献】

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1 陈淮杨，刘望夷;从超氧化物歧化酶的分布和结构看其分子进化[J];生物化学与生物物理进展;1996年05期

本文编号：2550013