SIRT2蛋白在小鼠1-细胞期受精卵的表达和定位研究

来源 :内蒙古医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rr_uu
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目的细胞周期包括DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)和有丝分裂(M期),其中G2/M过渡期是有丝分裂的关键时期,组蛋白乙酰化/去乙酰化作用的平衡在此过程中至关重要。Sirtuins(信息沉默调节蛋白)是由七个高度保守的NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)依赖的组蛋白脱乙酰基酶组成的蛋白酶家族,家族成员为SIRT1-SIRT7,其组织特异性、亚细胞定位、酶活性和作用底物各不相同。在亚细胞定位方面,SIRT2是唯一定位于细胞质的蛋白;SIRT3、SIRT4和SIRT5定位于线粒体;SIRT1、SIRT6和SIRT7定位于细胞核,属于核蛋白。在酶活性方面,SIRT1、SIRT2和SIRT3都表现为较强的NAD+依赖的脱乙酰基酶活性,其中SIRT2的酶活性最强,SIRT4-7拥有各自特异的酶活性,其脱乙酰基酶活性较弱。已有研究表明,Sirtuins蛋白酶家族在卵母细胞的成熟过程中,可以通过与组蛋白和非组蛋白结合并去乙酰化修饰蛋白底物,调节染色质的浓缩和微管动力学,从而影响细胞周期进程。通过对Sirtuins蛋白亚型的研究表明,SIRT1基因敲除的细胞,处于M期的细胞群数量明显减少,细胞多停滞在G2期且染色体出现了非整倍性和不完全凝集,证明SIRT1与调节细胞周期进程和染色质的变化密切相关;SIRT2虽已被定义为胞质蛋白,但可以在G2/M过渡期蛋白丰度显著增加并快速穿梭到细胞核中与组蛋白H4共定位于染色质,调节染色质的浓缩及有丝分裂期的退出,提示SIRT2在G2/M过渡期中发挥了重要作用,并正性调节有丝分裂进程。SIRT2在小鼠卵母细胞的研究表明:在GV期,定位于胞浆,在M期,定位于纺锤体,在后期和末期,定位更多集中在中间体,敲低SIRT2脱乙酰基酶可导卵母细胞纺锤体缺陷、染色体解体和微管-动粒的相互作用被破坏;SIRT3以线粒体依赖的方式调节有丝分裂期间的微管动力学和染色体排列,其过表达的细胞G1期细胞群数量增加且细胞周期延长;SIRT4在G2/M过渡期向中心体聚集,呈现高表达;研究SIRT5基因敲除的细胞发现,处于G1期的细胞群数量减少,以及随后的S和G2/M过渡期的细胞数量增加;SIRT6基因敲除的细胞中,细胞周期被阻滞在G0/G1过渡期,细胞有丝分裂被延迟或抑制;SIRT7基因过表达可促进细胞由G1到S期的转变,加速细胞分裂进程。以上研究均表明Sirtuins蛋白与细胞周期调节关系密切,但关于SIRT2蛋白在受精卵中是否存在,在受精卵1-细胞期中定位和表达如何,是否可以通过对组蛋白和微管蛋白的乙酰化/去乙酰化修饰,影响微管动力学和染色体凝集功能,从而实现G2/M过渡尚不清楚,到目前为止国内外未见报道。本课题主要研究SIRT2在小鼠1-细胞期受精卵G1、S、G2和M期的表达和定位,为进一步研究SIRT2在小鼠1-细胞期受精卵G2/M期转换中作用机理的研究提供理论依据。方法1.通过小鼠超排卵技术分别收集G1、S、G2和M四个时期的一细胞期受精卵。2.通过Real-time PCR检测小鼠1-细胞期受精卵各期SIRT1-7的m RNA相对表达量。3.通过Western-blotting检测小鼠1-细胞期受精卵各期SIRT1-7蛋白的表达水平。4.通过细胞免疫荧光法观察SIRT2和α-tubulin(α微管蛋白)在小鼠1-细胞期受精卵G1、S、G2及有丝分裂的前期、中期、后期和末期的迁移及共定位情况。结果1.Real-time PCR实验显示:SIRT1-SIRT7 m RNA在小鼠1-细胞期受精卵G1、S、G2和M四个时相中均有表达且其相对表达量不同。在G1期主要表达亚型为SIRT3、SIRT5和SIRT7,在S期主要表达亚型为SIRT2和SIRT6,在G2期主要表达亚型为SIRT1、SIRT2、SIRT4和SIRT6,在M期主要表达亚型为SIRT1和SIRT4;2.Western-blotting实验显示:SIRT1-SIRT7蛋白在小鼠1-细胞期受精卵G1、S、G2和M四个时相中均有表达,且蛋白的表达趋势与其各自m RNA的表达趋势大体一致;SIRT2蛋白的表达由G1到G2期逐渐增加,于G2期表达最高,M期表达又降低;3.细胞免疫荧光实验显示:在G1、S和G2期,SIRT2(红色荧光)定位于细胞质,M期的中期,SIRT2(红色荧光)进入细胞核,SIRT2(红色荧光)和α-tubulin(绿色荧光)共定位于纺锤体,在M期的后期和末期又重新定位于细胞的皮质和细胞质。结论1.在小鼠1-细胞期受精卵的四个时相中,SIRT1-7蛋白均有表达且表达水平有所不同。在G1期主要表达亚型为SIRT3、SIRT5和SIRT7,在S期主要表达亚型为SIRT2和SIRT6,在G2期主要表达亚型为SIRT1、SIRT2、SIRT4和SIRT6,在M期主要表达亚型为SIRT1和SIRT4。2.SIRT2蛋白在四个时相均有表达,从G1期到G2期表达逐渐增加,在G2期表达最高,在M期表达有所降低。3.SIRT2在G1、S、G2期定位于小鼠受精卵的细胞质和皮质,在M期的中期定位于纺锤体,在M期的后期、末期又重新定位于细胞质和皮质,SIRT2可能是通过核浆穿梭调节纺锤体微管的动力学和动粒的功能,实现G2/M过渡期的转换。
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