背景[1-6]
核糖體RNA即rRNA，是細(xì)胞內(nèi)含量最多的一類RNA，也是3類RNA（tRNA，mRNA，rRNA）中相對(duì)分子質(zhì)量的一類RNA，它與蛋白質(zhì)結(jié)合而形成核糖體，其功能是在mRNA的指導(dǎo)下將氨基酸合成為肽鏈（肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體作用下盤曲折疊加工修飾成蛋白質(zhì)，原核生物在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)完成）。
rRNA占RNA總量的82%左右。rRNA單獨(dú)存在時(shí)不執(zhí)行其功能，它與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體，作為蛋白質(zhì)生物合成的“裝配機(jī)”。rRNA的分子量較大，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，目前雖已測(cè)出不少rRNA分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)，但對(duì)其二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及其功能的研究還需進(jìn)一步的深入。
原核生物的rRNA分三類：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA。真核生物的rRNA分四類：5SrRNA、5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA。(S為大分子物質(zhì)在超速離心沉降中的一個(gè)物理學(xué)單位，可間接反映分子量的大小)原核生物和真核生物的核糖體均由大、小兩種亞基組成。在人基因組的四種rRNA基因中，18S、5.8S和28S rRNA基因是串聯(lián)在一起的，每個(gè)基因被間隔區(qū)隔開，5S的rRNA基因則是編碼在另一條染色體上。
rRNA是單鏈，它包含不等量的A與U、G與C，但是有廣泛的雙鏈區(qū)域。在雙鏈區(qū)，堿基因氫鍵相連，表現(xiàn)為發(fā)夾式螺旋。rRNA在蛋白質(zhì)合成中的功能尚未完全明了。但16 S的rRNA3’端有一段核苷酸序列與mRNA的前導(dǎo)序列是互補(bǔ)的，這有可能有助于mRNA與核糖體的結(jié)合。在核糖體中，rRNA是起主要作用的結(jié)構(gòu)成分，是結(jié)構(gòu)和功能核心，主要功能是：
（1）具有肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性。
（2）為tRNA提供結(jié)合位點(diǎn)。
（3）為多種蛋白質(zhì)合成因子提供結(jié)合位點(diǎn)。
（4）在蛋白質(zhì)合成起始時(shí)，參與同mRNA選擇性的結(jié)合以及在肽鏈的延伸中與mRNA結(jié)合。
（5）此外，核糖體大小亞單位的結(jié)合、校正閱讀、無(wú)意義鏈或框架漂移的校正以及抗生素的作用等都與rRNA有關(guān)。
應(yīng)用[7][8]
可用于KRAB型鋅指蛋白PITA和PISA轉(zhuǎn)基因小鼠表型分析及SUMO化修飾的Apak對(duì)核糖體RNA合成調(diào)控的研究：
p53作為重要的轉(zhuǎn)錄因子,響應(yīng)多種細(xì)胞信號(hào)的應(yīng)激,從而調(diào)控下游不同的靶基因維持細(xì)胞的穩(wěn)定。以往的研究主要關(guān)注p53對(duì)細(xì)胞周期阻滯和凋亡的調(diào)控,近年來(lái)p53相關(guān)代謝的靶基因的研究成為熱點(diǎn),研究表明p53可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活下游靶基因TIGAR和SCO2的表達(dá)抑制糖酵解,促進(jìn)氧化磷酸化。隨著對(duì)p53參與代謝調(diào)控研究的深入,p53的上游分子如何參與代謝靶基因的選擇性調(diào)控,從而最終決定細(xì)胞的命運(yùn)成為研究的新方向。
在哺乳動(dòng)物中KRAB型鋅指蛋白分子(KZNF)組成了的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子家族,大量的研究發(fā)現(xiàn)KZNF蛋白表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄抑制效應(yīng),參與細(xì)胞的增殖、凋亡及代謝等調(diào)控過(guò)程。Apak(ATM and p53 associated KZNF protein)是實(shí)驗(yàn)室前期在該家族中鑒定到新的p53負(fù)調(diào)控因子,能夠選擇性調(diào)控p53相關(guān)的凋亡靶基因的表達(dá),而對(duì)細(xì)胞周期阻滯沒有明顯影響。KZNF家族分子功能結(jié)構(gòu)域比較保守,那么該家族是否還有其它分子參與p53介導(dǎo)的代謝相關(guān)靶基因的選擇性調(diào)控,目前尚無(wú)報(bào)道。
分子實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),KZNF蛋白家族中兩個(gè)分子KZNF475和KZNF568能夠抑制p53的轉(zhuǎn)錄活性,且能夠與p53結(jié)合;KZNF475特異性抑制p53下游靶基因TIGAR的表達(dá),因此將其命名為PITA(p53 inhibitor on TIGAR activation),KZNF568特異性抑制p53下游靶基因SCO2的表達(dá),因此將其命名為PISA(p53inhibitor on SCO2 activation)。TIGAR抑制糖酵解中的限速酶磷酸果糖激酶1(PFK1)的活性抑制糖酵解并促進(jìn)磷酸戊糖旁路途經(jīng);SCO2促進(jìn)細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體的組裝并對(duì)酶活性有重要的調(diào)控作用。
在細(xì)胞學(xué)水平檢測(cè)發(fā)現(xiàn)PITA選擇性的抑制TIGAR的表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞糖酵解進(jìn)程;PISA選擇性的抑制p53對(duì)SCO2的轉(zhuǎn)錄激活,從而抑制氧化磷酸化。p53感應(yīng)不同程度的應(yīng)激從而做出相應(yīng)的細(xì)胞學(xué)反應(yīng),當(dāng)在輕微的損傷應(yīng)激下PITA解除了對(duì)p53的抑制,促進(jìn)細(xì)胞的修復(fù)存活。在嚴(yán)重?fù)p傷應(yīng)激下,PISA與p53發(fā)生解離,使得p53下游的SCO2被激活,誘發(fā)細(xì)胞的死亡。本研究首先成功構(gòu)建了PITA、PISA轉(zhuǎn)基因小鼠模型,并利用該模型從動(dòng)物體內(nèi)水平進(jìn)一步驗(yàn)證PITA與PISA對(duì)糖酵解通路及線粒體氧化磷酸化通路的調(diào)控。
參考文獻(xiàn)
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