文献综述:
在细胞中存在多种蛋白质共价修饰方式,如乙酰化、磷酸化、甲基化,泛素化等,这些存在的共价修饰方式对蛋白质发挥重要的生物功能,有着不可缺少的作用。其中蛋白质泛素化,能够降解细胞内大部分冗余的蛋白。目前研究者发现几种小的类泛素蛋白(ubiquitin likeproteins,Ubls),其中SUMOs就是重要成员之一。SUMOs能够调节调节细胞多种信号通路,如MRNA转录,细胞周期调节,DNA修 复、核转运、信号转导等。
SUMOs的分子量大约为,在结构上和泛素蛋白类似。在细胞体内,SUMs基因最初合成的是无生物活性的前体蛋白,其C末端带有一段约 2~11氨基酸长短不等的短肽。ULP,一种 SUMOs特异的蛋白酶。它是一种半胱氨酸特异的蛋白酶,既可以切除新合成 SUMOs前体蛋白C端的短肽,将无生理活性的前体蛋白转变成有活性的泛素蛋白,又具备去SUMOs泛素化功能。去除SUMO泛素化功能的ULP酶分为两种,ULP1和ULP2。其中ULP2的缺失,会导致基因组的不稳定,如染色体呈现异倍性。
异倍体是由于染色体数目不正常引起的。它普遍存在于单细胞,植物细胞,哺乳动物细胞,以及癌症细胞中。尤其是癌症细胞,因为其生存环境的复杂性,受其营养物质,以及微环境的影响,其基因组发生异倍性的概率更大,尤其是一些调控促进细胞生长的基因(1-3)。当细胞暴露在极端生存环境下,细胞体内某些基因表达会发生变化,或者某条染色体数目倍增等,这些都会导致细胞形成异倍体(4)。
从染色体水平来说,由于细胞分裂期间,染色体不均等的分裂,从而形成了细胞的异倍体。对人类而言,不论是单体染色体还是三体染色体,都是有害处的。如果细胞含有三体或者单体染色体,可能在会发生胚胎致死,无法完成整个发育过程(5)。然而在某些特定的水平,比如面对生存压力时,相比整倍体的细胞(指那些拥有正常染色体数目的细胞),异倍体细胞的存活率更高,更能在极端的环境中存活。有研究表明,90%的实体瘤以及75%和造血系统相关的癌症,其细胞体内的染色体数目,均发生了异常(6-7)。
为了进一步研究细胞的异倍性,科学家以啤酒酵母为研究对象,选育出了一株某号染色体稳定的二倍体酵母(在单倍体的遗传背景上,因为某号特定染色体发生倍增而形成(7)。对此酵母进行转录组水平的分析,结果显示,发生异倍性的那条染色体,其转录得到的mRNA的水平也升高了,蛋白质的含量同样加倍。这些分析表明,染色体拷贝数的增加与mRNA和蛋白含量的增加成线性平行关系(8-9)。
这些随之升高的mRNA以及蛋白含量,有时对细胞的生长有消极的作用。比如这些异倍体细胞,对损伤DNA的试剂特别敏感。这可能是由于染色体的异倍性,从而导致基因组的不稳定。有趣的是,这些二倍体酵母细胞对试剂的敏感程度并不一样,倍增的染色体形态越大,对试剂敏感性越高(7)。
拟解决问题:
本次毕业设计就是以酵母为研究对象,探究ULP2的缺失,对酵母基因组产生的影响。
