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目的:细胞分裂周期25(cell division cycle25,Cdc25)蛋白家族是一种双重特异性磷酸酶,参与细胞周期的调控。Cdc25家族包括三种磷酸酶,分别是Cdc25A、Cdc25B、Cdc25C。有研究表明Cdc25B是有丝分裂过程中最主要的启动者。14-3-3是一种高度保守的酸性蛋白家族,能够特异性地与磷酸化的丝氨酸或苏氨酸残基结合,参与了多种信号转导途径。对爪蟾卵母细胞的研究表明,蛋白激酶A(Protein Kinase A,PKA)可直接磷酸化Cdc25C的第287位丝氨酸,此位点磷酸化后导致了14-3-3蛋白与之结合,从而使Cdc25C活性受到抑制,最终导致卵母细胞发生G2期阻滞。小鼠卵母细胞的研究表明,Cdc25B-Ser321被PKA磷酸化后,通过与14-3-3ε结合,二者共定位于细胞质中,Cdc25B不能穿梭进入细胞核,不能使Cdc2-Tyr15脱磷酸化,因而不能激活成熟促进因子(Maturation Promoting Factor,MPF),导致了卵母细胞阻滞于GV期。Uchida S等的研究也证实14-3-3ε、β与人的Cdc25B第309位磷酸化的丝氨酸结合,致使Cdc25B定位于细胞质中。Xiao等的研究证实,当Cdc25B的第149位丝氨酸突变为丙氨酸时可提高小鼠一细胞期的卵裂率,而且149位丝氨酸在G1、S期是磷酸化的,在G2、M期是脱磷酸化的。我们前期的研究已证实小鼠一细胞期受精卵有14-3-3ε的表达,并且在G1、S期,14-3-3ε和Cdc25B共定位于细胞质;在G2期, Cdc25B进入细胞核;在M期,Cdc25B又均匀地分布于整个细胞。综合上述资料,暗示在小鼠一细胞期受精卵的G1、S期,14-3-3ε和Cdc25B的第149位磷酸化的丝氨酸结合使Cdc25B不能入核激活MPF,因而受精卵阻滞于G2期。为了验证上述假设,我们以小鼠一细胞期受精卵作为研究对象,通过显微共注射14-3-3ε和Cdc25B(野生型和突变型)的mRNAs,以观察它们对小鼠一细胞期受精卵G2/M期转换的影响。本研究通过免疫共沉淀实验来确定14-3-3ε与Cdc25B是否存在相互作用以及具体的作用位点,这为进一步研究14-3-3ε与Cdc25B在小鼠一细胞期受精卵发育过程中的分子调控机制提供理论依据。对小鼠受精卵这一天然的细胞周期模型进行深入研究,将有利于揭示哺乳动物生殖发育的调控机制,从而进一步了解细胞生长、发育、分化以及癌变、凋亡的分子机制,这对以后人类辅助生殖,以及农牧业繁殖有着重要的社会实用价值。 方法:⑴小鼠超排卵以及收集G1、S、G2、M四个时相的小鼠一细胞期受精卵;⑵将构建的表达质粒体外转录成mRNA,用于显微注射;⑶mRNA的显微注射,观察对受精卵发育的影响;⑷Western Blotting检测Cdc2-Tyr15的磷酸化状态;⑸放射免疫测定MPF的活性;⑹荧光质粒的细胞核注射,观察目的蛋白的亚细胞定位;⑺直接免疫荧光观察目的蛋白的亚细胞定位;⑻免疫共沉淀确定14-3-3ε与Cdc25B是否存在相互作用以及具体的作用位点。 结果:①14-3-3ε mRNA和Cdc25B-S149A mRNA共注射组,在hCG注射后29.5-30h开始出现卵裂,hCG注射后33h,受精卵的卵裂率是91.0%,而14-3-3ε mRNA单独注射组和14-3-3ε mRNA和Cdc25B-(WT或S149D) mRNA共注射组的卵裂率为零。②14-3-3ε mRNA和Cdc25B-S149A mRNA共注射组的MPF活性呈现周期性波动,在hCG注射后29h开始升高,在hCG注射后30h达到峰值,之后又开始缓慢下降;而在14-3-3ε mRNA单独注射组和14-3-3ε mRNA和Cdc25B-(WT或S149D) mRNA共注射组MPF活性一直保持较低的水平。14-3-3ε mRNA和Cdc25B-S149A mRNA共注射组,hCG注射后29h可以检测到强的磷酸化信号,而在hCG注射后30h已检测不到Cdc2-Tyr15的磷酸化信号;而14-3-3ε mRNA单独注射组和14-3-3ε mRNA和Cdc25B-(WT或S149D) mRNA共注射组在hCG注射后33h仍然可以检测到Cdc2-Tyr15的磷酸化信号。③直接免疫荧光观察,在受精卵的G2早期和晚期,14-3-3ε的红色荧光信号和Cdc25B-WT的绿色荧光信号均匀地分布于细胞质中;但是G2晚期Cdc25B-S149A的绿色荧光信号主要集中于细胞核,并且在核内的荧光信号明显增强。④免疫共沉淀实验结果显示:14-3-3ε可以与Cdc25B-WT和Cdc25B-S149D结合,当Cdc25B的第149位的丝氨酸(Ser)突变为丙氨酸(Ala)时,14-3-3ε不能和Cdc25B-S149A发生结合。 结论:⑴14-3-3ε和Cdc25B存在相互作用,调控着受精卵的发育;14-3-3ε可以与Cdc25B的第149位丝氨酸结合,使Cdc25B定位于细胞质中,不能进入细胞核激活MPF,从而导致受精卵阻滞于G2期。⑵14-3-3ε调控着Cdc25B的细胞内定位,Cdc25B的第149位丝氨酸对Cdc25B的细胞内定位起着关键的作用。⑶Cdc25B的第149位丝氨酸是14-3-3ε的结合位点。14-3-3ε可以与Cdc25B-WT和具有模拟磷酸化作用的Cdc25B-S149D结合,而不与不能磷酸化的Cdc25B-S149A结合。进一步证实14-3-3ε能与Cdc25B第149位磷酸化的丝氨酸结合,使Cdc25B定位于细胞质而不能入核激活MPF,14-3-3ε调控受精卵G2/M期的转换。