【摘 要】
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目的:核仁是真核细胞细胞核内没有膜结构包被的细胞器,由于其结构的特殊性,赋予它细胞应激反应中枢控制器的功能。核仁应激是指由于细胞受到外界刺激而发生的一种维持细胞稳态的适应性反应。众所周知,核仁是核糖体生物合成的主要场所,核仁应激发生会导致核糖体合成及成熟受损,因此核仁应激也称为“核糖体应激”。核仁应激或核糖体应激反应伴随着核糖体合成受损,从而引起“核糖体病”、肿瘤及神经退行性疾病等疾病的发生,但核
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目的:核仁是真核细胞细胞核内没有膜结构包被的细胞器,由于其结构的特殊性,赋予它细胞应激反应中枢控制器的功能。核仁应激是指由于细胞受到外界刺激而发生的一种维持细胞稳态的适应性反应。众所周知,核仁是核糖体生物合成的主要场所,核仁应激发生会导致核糖体合成及成熟受损,因此核仁应激也称为“核糖体应激”。核仁应激或核糖体应激反应伴随着核糖体合成受损,从而引起“核糖体病”、肿瘤及神经退行性疾病等疾病的发生,但核仁应激导致以上疾病发生的作用机制至今尚未明确。因此,研究核仁应激发生机制及由其引发的疾病发生机制,对疾病的治疗及预防具有重要意义。目前对于核仁应激的研究手段基于外界刺激诱发核仁内核仁结构改变,核仁蛋白发生核质易位,达到核仁应激的目的,而对于由细胞内源性改变引起的核仁应激鲜有报道。为此,我们试图构建一种能够从细胞内源性水平来实现核仁应激反应的系统,并结合蛋白组学分析研究内源性核仁应激反应发生后细胞生物学特征的变化,为进一步研究核仁应激作用机制提供一定的思路。方法:1.细胞系模型的构建本研究运用CRISPR/Cas9技术结合同源重组原理在人T淋巴瘤细胞Jurkat E6-1中构建针对核仁标志蛋白NPM1的生长素诱导型降解系统。通过基因型水平、蛋白水平、细胞水平的验证,证明所构建的细胞系为纯合型敲入细胞系。加入诱导剂诱导核仁标志蛋白NPM1降解后,通过免疫荧光及免疫印迹实验观察其降解效果,最终得到理想的细胞系模型。加入诱导剂48 h后,内源核仁蛋白NPM1降解效率达到90%以上。2.内源性核仁应激反应发生的验证通过免疫荧光观察核仁标志蛋白(NCL)的定位;细胞计数的方式观察细胞增殖情况;流式细胞术观察细胞周期的变化。3.对核仁应激发生前后细胞进行蛋白组学分析对核仁应激发生前后细胞进行蛋白组学分析,将差异表达蛋白进行基因本体论(GO)富集分析,京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析,PPI蛋白互作网络分析,寻找内源性核仁应激发生相关的蛋白及其所参与的信号通路。4.蛋白组学结果的验证通过实时荧光定量PCR的方法检测蛋白p53、CHEK1、AURKA转录水平的变化,同时运用免疫印迹实验检测和分析蛋白HJURP表达水平的变化。结果:1.成功构建针对核仁标志蛋白NPM1的E3泛素化依赖的生长素诱导型降解系统。2.核仁标志蛋白NPM1降解,细胞增殖抑制,细胞周期阻滞于G1/S期,NCL发生核质易位。3.蛋白组学分析结果表明,内源性核仁应激发生,影响线粒体结构与功能相关蛋白的表达及信号通路。4.核仁标志蛋白NPM1降解,HJURP蛋白表达水平下降;同时核仁应激发生,p53转录水平上调,而CHK1、AURKA转录水平下降,与蛋白组学结果一致。结论:E3泛素化依赖的生物素诱导降解系统(AID系统)降解核仁蛋白NPM1,是内源性核仁应激的重要方式,内源性核仁应激使细胞增殖抑制及细胞周期阻滞,其与线粒体能量产生与转换具有相关性。
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