转录因子nSREBP2的相分离机制研究

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胆固醇是具有环戊烷多氢菲骨架的衍生物,在许多生理过程中都发挥着重要的作用。胆固醇代谢异常会影响细胞正常的生理过程,甚至引发严重的疾病。固醇调节元件结合蛋白2(sterol regulatory element-binding protein 2,SREBP2)在胆固醇代谢调控过程中具有重要作用。SREBP2是一个转录因子,当体内胆固醇水平较低时,SREBP2前体经过蛋白酶S1P(Site-1 protease)、S2P(Site-2 protease)水解后释放具有转录激活功能的N端结构域(nuclear SREBP2,nSREBP2),入核后增强胆固醇代谢相关基因表达。因此,探究nSREBP2在核内调控基因表达的机制对于胆固醇代谢平衡是十分重要的。研究表明,转录因子的激活结构域中含有内部无序区域(intrinsically disordered regions,IDRs),可以使蛋白通过相分离机制聚集。实验室之前的研究发现,在胆固醇depletion的条件下,nSREBP2在CHO(中国仓鼠卵巢细胞)细胞核内呈液滴状聚集分布。那么,转录因子nSREBP2形成液滴状结构是否由相分离机制所介导的呢。通过对nSREBP2氨基酸序列分析,我们发现其N端、C端各有一段IDR。接着,我们将EGFP与IDR融合表达,通过体外相分离实验,发现EGFP-nSREBP2-401-481可以形成液滴状结构,且液滴大小随蛋白浓度增大而增大。同时,荧光漂白后恢复实验(FRAP)中被漂白的区域能够迅速恢复,说明液滴内部组分具有流动性。为了进一步找到介导nSREBP2发生相分离现象的具体区段,通过构建EGFP-nSREBP2-401-436和EGFP-nSREBP2-437-481两个截短蛋白和体外液滴实验,我们发现EGFP-nSREBP2-401-436是介导相分离现象发生的关键区段。然而将其中三个赖氨酸突变成谷氨酸并不影响nSREBP2-401-436发生相分离,提示nSREBP2-401-436这一区段的正电荷并不是介导相分离的发生的关键位点。这一区段发挥功能的具体机制以及关键位点还需我们进一步探究。综上所述,nSREBP2可以通过相分离机制在体外聚集形成液滴状结构,且nSREBP2-401-436是其发挥功能的主要区段。但是在细胞水平上,nSREBP2形成的液滴状结构是否也具有荧光漂白后恢复的特性,以及是否有其他蛋白在体内参与调控nSREBP2相分离的发生需要进一步探索。对nSREBP2相分离现象的研究不仅从丰富了对于转录因子调控基因表达作用机理的认识,同时也为依托此机制进行药物设计、开发提供了新思路及新模型。
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