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背景与目的:世界人口正面临严重的老龄化问题,有关衰老和老龄化的研究显得十分紧迫而必需。由于人类生命周期较长,机体老化是缓慢渐进的,因而不易研究,但基因突变可能引起机体老化加速和一些生理功能障碍,从而出现早衰,因此利用早老病人揭示正常衰老过程的分子机制具有重要的现实意义。Hutchinson-Gilford progeria syndrome(HGPS)是一种罕见的儿童早老症,主要由A型核纤层蛋白(lamin A)突变蛋白progerin的表达引起。Progerin在健康个体中低水平存在而在老年个体中积累显示核纤层蛋白突变与人类衰老之间的联系。表达A型核纤层蛋白前体(prelamin A)的Zmpste24-/-表现类似于儿童早老症的表型。Prelamin A积累导致核纤层缺陷能够引起广泛的衰老症状,很可能通过prelamin A相互作用蛋白来实现。因此筛选prelamin A作用蛋白,检测它们在细胞衰老中的作用具有重要意义。
方法:以pGBKT7-PLA为诱饵质粒,运用酵母双杂交技术筛选人骨骼肌细胞cDNA文库,经pACT2质粒通用引物测定插入片段cDNA序列,NCBI进行BLAST分析,初步获得候选克隆的基本信息。候选克隆经单一文库质粒对AH109自主激活和一对一回复性杂交检测后,确定prelamin A相互作用蛋白的阳性克隆。然后,以HEK293细胞cDNA为模板,PCR扩增构建阳性克隆Homo sapiens family withsequence similarity96,member B(Fam96B)蛋白和诱饵蛋白的各种表达载体。分别采用细胞外GST-pull down,细胞内免疫共沉淀、GFP荧光定位以及与prelaminA、lamin A/C的定位关系进一步检测Fam96B在正常细胞和衰老细胞中的表达情况以及与prelamin A、lamin A/C的相互作用。融合蛋白His-Fam96B原核诱导表达纯化后免疫家兔,制备anti-Fam96B多克隆抗血清。Real-time PCR检测Fam96B的mRNA水平在HEK293、HEK293PLA、HEK293LA和HEK293△50细胞中表达情况。
结果:以prelamin A为诱饵蛋白筛选出19个阳性相互作用蛋白。所有阳性克隆分别与prelamin A和lamin A蛋白一对一回复性杂交,结果发现与两者均能结合。GST pull-down和免疫共沉淀进一步证实了人Fam96B与prelamin A蛋白在细胞外和细胞内的相互作用。荧光融合蛋白表达结果显示:Fam96B在HEK-293中主要存在于细胞质,然而在表达RFP-PLA或RFP-LA/LC的HEK293细胞中却易位到细胞核内,且主要存在于细胞核的核膜。成功制备了融合蛋白His-Fam96B的多克隆抗体,检测其效价和特异性;RT-PCR和Western blotting分别验证了未知蛋白Fam96B在HEK293细胞中mRNA水平和蛋白质水平的内源性表达。Real-timePCR结果显示Fam96B的mRNA水平在HEK293PLA、HEK293LA和HEK293△50细胞中均有所增加。
结论与意义:本文运用酵母双杂交技术筛选获得19个prelamin A相互作用蛋白,且都能与lamin A蛋白结合。Fam96B是一个新的,功能未知的prelamin A结合蛋白,主要定位在细胞质。本文分别从mRNA水平和蛋白质水平检测了未知蛋白Fam96B细胞内源性表达。Fam96B在过表达RFP-PLA/LA/LC的HEK293细胞中发生易位,这使我们假设:在表达prelamin A的细胞中,prelamin A能够错误地将Fam96B锚定到核膜,而影响其正常功能,这可能是导致包括HGPS在内的某些核纤层蛋白病的部分发病机制。
本研究对于探索Fam96B的功能以及在A型核纤层蛋白前体或突变体积累表达导致衰老的过程中,Fam96B所起的作用具有重要的意义,同时也为HGPS等核纤层蛋白病发病机制的研究提供了一定的实验依据。