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本文利用酵母双杂交技术筛选得到一个能与Cdc2相关蛋白激酶家族成员PFTK1相互作用的新蛋白CCNY。从结构上预测,这个蛋白的143-243 aa之间含有一个Cyclin box结构域,在预测的高级结构中呈现保守的五螺旋束状核心结构,因而我们将它命名为cyclin Y(CCNY)。Northern杂交检测到CCNY大小分别为4.0 kb和2.0 kb的两个转录本。在检测的16个组织中,4.O kb转录本呈组成性低水平表达,然而2.O kb转录本则有所不同,它在不同组织中的表达量差异很大,在睾丸中大量表达,在心脏和骨骼肌中也有较高的表达量,而在其他组织中却表达量很低。在检测的不同细胞系中,4.0 kb和2.0 kb两个转录本均呈差异性表达,在HepG2中表达量最高,而在NIH3T3中表达量最低。相应于mRNA的这种转录表达方式,在这些细胞系中,Western blot分析检测到两个可能的CCNY蛋白产物,分子量分别为37 kDa和32 kDa,它们均在HepG2中表达量最高,而在NIH3T3和COS7中几乎检测不到。
亚细胞定位实验证明,在不同细胞系中,外源表达的CCNY均可以定位于细胞膜上。随后我们通过组分分离实验进一步证实了内源性CCNY跟细胞膜的结合。CCNY这种定位方式与它第二位Gly上发生的肉桂酰化的修饰(myristoylation)有关,第二位Gly替换成Ala后,CCNY G2A突变体不再定位在细胞膜上,而是分布在胞质并大量聚集于细胞核中。利用组分分离实验,我们得到同样结果,只有野生型CCNY蛋白能在细胞膜组分中被检测到,而CCNY G2A突变体只能在非细胞膜组分中被检测到,说明与p35相似,CCNY可能也是通过Myristoylation修饰而定位于膜上的蛋白。
通过qRT-PCR分析发现,CCNY的转录受细胞周期的调控比较小,在S/G2转变期转录量较低,而在其它细胞周期时相,转录量较高并相对稳定。CCNY是一个磷酸化的蛋白,它的磷酸化水平呈现出了周期性的变化,在G1期磷酸化水平最低,暗示CCNY的磷酸化可能与细胞周期有关。通过在293T细胞中过量表达CCNY以及用RNAi抑制CCNY表达的手段来分析CCNY在细胞周期的功能作用,结果表明,过量表达的CCNY促进S和G2/M期细胞的积累,而用RNAi抑制CCNY的表达后,细胞周期的进展受到抑制。
为了研究CCNY的调控蛋白及其作用底物,我们利用酵母双杂交系统,寻找CCNY的相互作用蛋白。一共得到5个蛋白能与CCNY相互作用,它们分别是PFTK1,14-3-3β,14-3-3η,14-3-3ε,14-3-3τ。
PFTK1蛋白属于CDK蛋白激酶家族成员之一,我们利用酵母双杂交系统证明了PFTK1与CCNY的相互作用,并分析了它们的结合区域。我们构建了多种CCNY和PFTK1的突变体用于双杂交实验,证明了CCNY的cyclin box和PFTK1的PSTAIRE基序在它们的相互结合中发挥关键作用。进一步,我们用免疫共沉淀的方式证实了内源性的CCNY与PFTK1在体内的结合,同时还证明了在哺乳细胞中外源表达的CCNY与PFTK1的结合并未被CCNY的不同定位所影响,而PSTAIRE基序则是CCNY和PFTK1结合所必需的。在利用体内和体外试验证明了PFTK1和CCNY之间的相互作用后,我们继续探讨CCNY对PFTK1的调控作用。实验结果显示,首先,CCNY可以调控PFTK1在细胞中的定位,与CCNY结合使PFTK1能聚集在细胞膜周围,而单独表达的PFTK1只能停留在细胞质中。其次,CCNY能够激活PFTK1,在激酶试验中,CCNY与PFTK1的结合不但提高了PFTK1自身磷酸化的能力,还提高了PFTK1对RB的磷酸化水平,最后,CCNY只有与膜结合时才能发生丝氨酸磷酸化,CCNY的这种磷酸化会因为PFTK1的结合而增强。综合以上的结果,我们推断CCNY可以作为PFTK1的调控亚基,能够与PFTK1结合,并激活和调控PFTK1的功能。
14-3-3家族蛋白是一类氨基酸序列高度保守的酸性蛋白,普遍存在于动物、植物和真菌中。其家族成员在脑神经以及中枢神经细胞中大量表达。我们用酵母双杂交和免疫共沉淀试验证明CCNY蛋白与14-3-3家族成员中的四个蛋白之间存在相互作用。我们将多种CCNY缺失突变体用于双杂交实验,证明了CCNY上的两段序列是结合14-3-3蛋白所必需的。14-3-3识别序列中Ser或Thr的磷酸化与否会影响其与14-3-3的结合,为了深入分析CCNY与14-3-3蛋白的相互作用,我们分别突变CCNY这两段序列中相关的Ser或Thr,并将这些点突变体用于酵母双杂交试验,结果表明CCNY66A/67A突变体和CCNY324A/326A突变体都能阻断CCNY与14-3-3蛋白之间的相互作用,从而证实了14-3-3识别序列RAS66T67IFL和RKRS324AS326是两个蛋白结合所必需,其中Ser或Thr在两者的结合中发挥重要作用。