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半桥粒是上皮组织中负责将上皮细胞与细胞外基质连接的一种高度保守的重要黏着结构。过去,人们一直认为半桥粒是一种稳定的细胞锚定结构,而越来越多的研究发现,半桥粒是被多种机制精细调控的动态结构,并且在机械信号传导以及固有免疫应答等过程中都发挥着重要作用。但我们对半桥粒动态变化的具体过程以及调控半桥粒动态结构的分子机制还不是很清楚。 本课题采用秀丽隐杆线虫为主要模式生物,详细记录半桥粒的动态重排过程,同时寻找并深入研究调控半桥粒动态结构的分子机制。 我们采用的研究方法如下:1)通过荧光标记详细记录胚胎以及幼虫阶段半桥粒的动态重排过程。2)从全基因组RNAi筛选到的影响线虫半桥粒功能的基因中,选定候选基因ccar-1为深入研究对象。通过胚胎死亡率的检测,以及免疫染色确定ccar-1的突变对半桥粒的影响。3)利用序列比对分析线虫CCAR-1与哺乳动物CCAR1的同源性,通过GFP荧光融合蛋白转基因检测CCAR-1的表达定位。4)通过基因互作,microarray,荧光定量PCR以及免疫染色技术揭示CCAR-1影响半桥粒的下游靶基因unc-52。5)通过IP-MS,免疫共沉淀,荧光共定位以及RNAi技术研究CCAR-1调控unc-52的RNA选择性剪接的具体分子机制。 结果发现:1)在胚胎发育过程中,半桥粒经历了动态重排的过程,即从横向排布的点状逐步依附于肌动蛋白丝融合形成了平行的短竖条带,并在后胚胎时期与肌动蛋白从相间的位置关系转变为重叠的位置关系。而在幼虫发育阶段,半桥粒发生了一分为二的复制分裂。2)在vab-10A(e698)突变的背景下,CCAR-1功能的缺失显著性提高了晚期胚胎的死亡,并导致了胚胎时期半桥粒的破坏,体壁肌肉与上皮细胞的剥离。3)秀丽隐杆线虫CCAR-1的蛋白序列与哺乳动物肿瘤相关的转录因子CCAR1高度同源,尤其是在主要的蛋白结构域上。并且我们发现在线虫中CCAR-1A定位于大多数组织的细胞核中,其中包括所有的上皮细胞,但在亚核定位上不同于其他CCAR-1亚型。4)通过CCAR-1与半桥粒相关成分的基因互作分析,我们发现细胞外基质蛋白UNC-52是CCAR-1的调控靶标。进一步我们发现CCAR-1功能的缺失并不影响unc-52以及其他半桥粒相关基因的转录水平,而是特异性抑制UNC-52/perlecan的RNA选择性剪接,导致含17外显子的UNC-52亚型显著性增多。剪接因子MEC-8的缺失引起的含17外显子的UNC-52亚型的累积,在vab-10A(e698)突变的背景下同样导致胚胎半桥粒的破坏。而与MEC-8功能相反的剪接因子SMU-2的缺失,导致含17外显子的UNC-52亚型减少,则可拯救ccar-1(gk433); vab-10A(e698)双突变的表型。说明胚胎时期unc-52的RNA选择性剪接的异常产生过多的含17外显子的UNC-52亚型确实不利于半桥粒的结构功能。UNC-52不同亚型的定位分析显示,UNC-52第17号外显子的选择性剪接可能通过影响UNC-52与半桥粒样成分的结合从而影响半桥粒的动态结构。5)我们通过IP-MS分析寻找与CCAR-1相结合的蛋白,识别出不均一核糖核蛋白家族蛋白HRP-2。之前的报道发现HRP-2抑制unc-52第17号外显子的选择性剪接,从而产生更多的含17外显子的UNC-52亚型。我们发现HRP-2和CCAR-1具有相似的亚核定位,并且体外免疫共沉淀实验也证实了HRP-2确实与CCAR-1A相互结合。而且hrp-2的敲降拯救ccar-1(gk433); vab-10A(e698)双突变的半桥粒缺陷,说明CCAR-1可能通过解除HRP-2对unc-52 RNA选择性剪接的抑制从而直接参与选择性剪接过程。 综上所述,我们提出CCAR-1可能是通过直接调控细胞外基质蛋白UNC-52的RNA选择性剪接影响半桥粒的结构功能的。因为目前的研究对哺乳动物CCAR1的了解只限于CCAR1作为转录共激活蛋白在细胞周期,细胞分裂以及凋亡过程中的作用,而CCAR1在影响细胞黏着结构和RNA选择性剪接方面的作用还并未被发现。因此我们的发现将帮助人们更深入地了解哺乳动物的肿瘤相关蛋白CCAR1在RNA选择性剪接以及在细胞黏着结构形成过程的功能以及作用机制。