表觀遺傳學(xué)關(guān)鍵蛋白UHRF1穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的研究.pdf

1、表觀遺傳學(xué)是主要是在基因組的核苷酸序列之外，其額外所攜帶的信息并可以遺傳給下一代的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科。許多傳統(tǒng)遺傳所無法解釋的現(xiàn)象均屬于表觀遺傳學(xué)范疇，主要包括基因組印記(genomic impriting)，母體效應(yīng)(maternal effects)等。其中，DNA甲基化和組蛋白甲基化是表觀遺傳學(xué)的兩個(gè)主要研究領(lǐng)域，DNA甲基化主要是指發(fā)生在CpG的胞嘧啶5位碳原子上添加一個(gè)甲基修飾形式，這種修飾是通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT3A/

2、B以及輔助因子DNMT3L催化生成新的甲基化修飾(de novo methylation)，而DNMT1則在DNA復(fù)制過程中，以高度保真的形式將母鏈上的DNA甲基化傳遞給新生成的子鏈，維持原有的DNA甲基化狀態(tài)。
　　進(jìn)一步的研究表明，DNA甲基化的遺傳過程需要另外一重要重要蛋白UHRF1的協(xié)助方可完成。UHRF1的SRA結(jié)構(gòu)能夠特異性識(shí)別并結(jié)合半甲基化的DNA鏈(hemi-methylated DNA)，并招募DNMT1至DNA

3、上，催化新生的子鏈至CpG甲基化，從而確保了DNA甲基化的穩(wěn)定遺傳。UHRF1包含UBL，TUDOR，PHD，SRA，RING等多個(gè)重要結(jié)構(gòu)功能域，這些結(jié)構(gòu)域賦予它多種生物學(xué)功能。前期研究發(fā)現(xiàn)，UHRF1不僅可以維持DNA甲基化穩(wěn)定遺傳，還可能通過DNA甲基化或者組蛋白的修飾定位于常染色體區(qū)域，參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。
　　早期研究暗示UHRF1蛋白與DNA損傷應(yīng)答以及細(xì)胞通過G1/S相關(guān)調(diào)控密切相關(guān)。然而，UHRF1蛋白參與這些過程

4、的具體機(jī)制尚不清楚，并且，UHRF1蛋白本身功能如何被調(diào)控也不明了。為尋找UHRF1功能調(diào)節(jié)蛋白，我們首先使用親和純化及質(zhì)譜鑒定，進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)去泛素化酶USP7與UHRF1穩(wěn)定結(jié)合，并且這種相互作用隨著細(xì)胞周期的進(jìn)行呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，使UHRF1蛋白穩(wěn)定性隨之相應(yīng)波動(dòng)。進(jìn)一步的分析顯示，其具體的分子機(jī)制為UHRF1蛋白652位絲氨酸在M期特異磷酸化，阻遏UHRF1和USP7的相互作用。
　　UHRF1在被USP7去泛素化之前，必然首

5、先能夠被泛素化修飾。我們綜合使用生物信息學(xué)及分子生物學(xué)手段，對(duì)UHRF1蛋白序列進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在UHRF1的N端區(qū)域存在有E3連接酶SCFβ-TrCP的識(shí)別序列(DSG motif)，該區(qū)域?qū)τ赨HRF1蛋白降解是必不可缺的。SCFβ-TrCP底物的DSG motif首先必須要進(jìn)行磷酸化之后，方可被SCF復(fù)合物識(shí)別并隨后的泛素化反應(yīng)，我們經(jīng)過篩選后發(fā)現(xiàn)CK1δ能夠在體外及體外催化UHRF1蛋白108位絲氨酸磷酸化，進(jìn)一步的體外泛素化反