生物信息学分析TBX5和GLI1同源蛋白及实验研究

发布时间：2018-01-29 07:58

  本文关键词： TBX5 GLI1 心手综合征 生物信息学　出处：《中国医科大学》2008年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】： 前言 TBX5是T-box转录因子家族成员之一,编码518个氨基酸,在胚胎心脏和发育中的肢体组织中表达,并且在正常心脏和肢体发育中起重要作用。TBX5基因突变可引起心手综合征,后者是以先天性心脏和上肢畸形为特点的常染色体显性遗传病。大多数发生在TBX5羧基端的突变引起心手综合征的分子机制尚不清楚,而且,TBX5羧基端的转录激活机制在很大程度上未知。因此,TBX5羧基端序列特征的研究对探索突变引起的心手综合征致病分子机制和阐明TBX5的转录激活作用很有必要。目前已知,TBX5与其它心脏发育相关转录因子GATA4和NKx2-5存在相互作用。研究表明,发生于TBX5蛋白的G80R,R237Q和R237W突变可减低TBX5与靶基因的DNA结合能力,导致TBX5对靶基因的转录激活水平降低,并且丧失了与NKx2-5的协同转录激活功能;TBX5蛋白的G80R和R237W错义突变可干扰与人类心脏间隔缺损相关转录因子GATA4的相互作用,而Q49K、I54T、G169R和S252I突变则不具有这种作用。因此,进一步确定是否还存在与TBX5相互作用的其它蛋白,对于揭示人类心脏发育机制和先天性心脏病发病机制具有重要意义。 与TBX5同属于转录因子的GLI1蛋白介导Hedgehog通路,在果蝇和脊椎动物胚胎发育中起关键作用。GLI1蛋白含有两个已知的结构域,即锌指蛋白区域和假定的转录抑制子SFP1区域。最近报道并命名了GLI1氨基端中一段富含丝氨酸的N-端调控区,它在GLI/Ci家族中高度保守,功能未明。尽管如此,对GLI1蛋白氨基端的序列-功能研究仍然很少,并且该序列对GLI1转录活性的影响也不清楚。据报道,大约三分之一的致死性肿瘤与Hedgehog通路成员突变或者对Hedgehog配体过度反应引起Hedgehog过度激活有关,而GLI1介导Hedgehog通路,在其中起重要作用。GLI1过表达与许多肿瘤发生有关,例如,胶质瘤,黑色素瘤,前列腺癌,食道鳞状细胞癌和胃癌。目前的许多抗肿瘤药物均以信号传导通路中关键的激酶为靶点。MEK、PI3K抑制剂具有应用于临床治疗肿瘤的前景,但由于其特异地抑制MEK、PI3K通路,可能存在着一定的不可预见的毒副作用,并未全面开展其临床实验研究。因此,掌握MEK、PI3K抑制剂对肿瘤细胞中某些肿瘤相关蛋白的表达和细胞侵袭力的影响,将为MEK、PI3K抑制剂应用于肿瘤临床治疗提供理论基础。 方法 一、实验材料 1、全部物种蛋白数据库http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=proteincmd=searchterm= 2、人类非冗余数据库(Non-redundant Database)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/RefSeq/ 3、PSI-BLAST(位置特异性叠代BLAST)网址PSI-BLAST:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi 4、FFAS03(折叠和功能预测系统)网址FFAS03:http://ffas.ljcrf.edu/ffas-cgi/cgi/ffas.pl 5、HHpred(隐马尔科夫模型的同源检测和结构预测)网址:HHpred:http://toolkit.tuebingen.mpg.de/hhpred 6、比对软件M-Coffee:M-Coffee:http://tcoffee.vital-it.ch/cgi-bin/Tcoffee/tcoffee_cgi/index.cgi 7、蛋白磷酸化位点预测软件PredPhospho:PredPhospho:http://pred.ngri.re.kr/PredPhospho.htm 8、昆明种小白鼠由中国医科大学实验动物部提供 9、胃癌细胞SGC7901 人胃癌细胞SGC7901常规在1640培养基(10%胎牛血清,含青霉素及链霉素)中,于37℃、5%CO_2及饱和湿度的条件下培养。 10、MEK、PI3K抑制剂 MEK抑制剂U0126(Camarillo,San Diego,CA)浓度12.51μM,PI3K抑制剂LY29400(Calbiochem,San Diego,CA)浓度25μM。以DMSO溶解以上两种抑制剂。 二、实验方法 1、应用PSI-BLAST、FFAS03、HHpred生物信息学同源检测工具对非冗余数据库进行TBX5、GLI1同源蛋白检测。 2、采用M-Coffee进行不同物种TBX5、GLI1蛋白的多重比对。 3、采用PredPhospho进行TBX5羧基端、GLI1氨基端磷酸化位点预测。 4、提取小鼠心肌组织核蛋白以TBX5为抗体进行免疫沉淀,目的条带进行质谱鉴定。应用核蛋白提取试剂盒(Pierce)提取核蛋白。采用Pierce免疫共沉淀试剂盒#23600进行免疫沉淀。实验组:有活性gel+15μl Tbx5多克隆抗体,对照组:无活性gel+15μl Tbx5多克隆抗体,IgG组:有活性gel+5μl IgG,分别加入20μl小鼠心肌组织核蛋白进行免疫沉淀。 5、质谱分析确定目的蛋白后,应用Western印迹杂交验证免疫共沉淀蛋白的相互作用。 6、胃癌细胞SGC7901分组及处理 实验分为对照组(正常培养的胃癌SGC7901细胞)、DMSO组(在4ml培养基中加入2μl DMSO),以及MEK抑制剂组(浓度12.5μM)、PI3K抑制剂组(浓度25μM)和一组两种抑制剂共同作用组(MEK抑制剂与PI3K抑制剂共同作用,浓度同上),共5组。 7、应用RT-PCR和Western印迹杂交分别检测MEK、PI3K抑制剂作用第0、12、24、48、72小时胃癌SGC7901细胞中GLI1基因和GLI1蛋白表达水平。 8、流式细胞仪检测MEK、PI3K抑制剂作用第12、24、48、72小时胃癌SGC7901细胞表面受体CD44、CD14和TLR2的表达。 9、Transwell实验检测MEK和PI3K抑制剂作用第12、24、48、72小时,对胃癌SGC7901细胞体外侵袭能力的影响。 结果 1、TBX5羧基端、GLI1氨基端与酵母DNA指导的RNA聚合酶Ⅱ最大亚基羧基端结构域具有显著同源性。 2、TBX5羧基端Tyr291和Tyr342是潜在的磷酸化位点,而GLI1氨基端Ser84和Ser102残基是潜在的磷酸化位点。 3、小鼠心肌Tbx5蛋白与α-肌球蛋白重链(Myh6)相互作用。 4、Western Blot验证小鼠Tbx5与α-肌球蛋白重链存在相互作用。 5、MEK、PI3K抑制剂,在作用第48、72小时使胃癌SGC7901细胞中GLI1基因和GLI1蛋白表达水平降低。 6、MEK和PI3K抑制剂在作用第72小时使胃癌SGC7901细胞中CD44表达下调,两者具有协同作用。 7、MEK和PI3K抑制剂在作用第72小时使胃癌SGC7901细胞中CD14表达下调,两者具有协同作用。 8、MEK和PI3K抑制剂,单独或联合使用,在作用第12至72小时,均未对胃癌SGC7901细胞中TLR2表达水平有明显的影响。 9、MEK和PI3K抑制剂,单独或联合使用,在作用第72小时使胃癌SGC7901细胞体外侵袭能力下降。 结论 1、TBX5羧基端残基267-448以及GLI1氨基端残基2-175均与酵母DNA指导的RNA聚合酶Ⅱ最大亚基羧基端结构域高度同源。 2、TBX5羧基端的部分功能可能是通过与其它蛋白相互作用或募集其它蛋白,发挥转录活性。GLI1氨基端高度保守的Ser84和Ser102残基是潜在的PKA和/或PKC磷酸化位点。 3、小鼠心肌Tbx5蛋白与α-肌球蛋白重链(Myh6)存在相互作用。 4、MEK和PI3K抑制剂作用第48、72小时使胃癌SGC7901细胞中GLI1基因和GLI1蛋白表达下降。 5、MEK和PI3K抑制剂在第72小时使胃癌SGC7901细胞中CD44、CD14表达水平明显下降,并且两者存在协同作用。MEK、PI3K抑制剂,单独或联合使用,均对胃癌SGC7901细胞中TLR2的表达无影响。 6、MEK和PI3K抑制剂,单独或联合使用,在作用第72小时使胃癌SGC7901细胞体外侵袭能力下降。
[Abstract]:Preface
TBX5 is one of the T-box transcription factor family, encoding 518 amino acids, is expressed in the embryonic heart and development in body tissues, and play an important role of.TBX5 gene mutation can cause Holt Oram syndrome in normal heart and limb development, which is based on congenital heart and limb malformation characterized by autosomal dominant genetic disease most TBX5 mutations at the carboxyl terminus of the molecular mechanism of heart syndrome caused by unclear, moreover, the transcription of TBX5 C-terminal activation mechanism is largely unknown. Therefore, studies on the transcription of TBX5 C-terminal sequences to explore mutations cause Holt Oram syndrome and elucidate the molecular mechanisms of TBX5 activation is necessary. It is now known that TBX5 and other heart development related transcription factor GATA4 and NKx2-5 interaction. The results show that in TBX5 protein G80R, R237Q and R237W mutations can be reduced 浣嶵BX5涓庨澏鍩哄洜鐨凞NA缁撳悎鑳藉姏,瀵艰嚧TBX5瀵归澏鍩哄洜鐨勮浆褰曟縺娲绘按骞抽檷浣，

本文编号：1472944