《多聚ADP核糖糖基水解酶抗基因毒劑的作用機理研究》是依託復旦大學，由葛曉春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多聚ADP核糖糖基水解酶抗基因毒劑的作用機理研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葛曉春
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蛋白質的多聚ADP核糖化修飾與磷酸化、泛素化等修飾作用一樣具有重要的生理意義，但目前對植物中多聚ADP核糖化修飾的作用了解非常之少。我們從擬南芥中發現一個與之相關的多聚ADP核糖糖基水解酶 [poly(ADP ribose) glycohydrolase， 簡稱PARG] 突變體，在含有基因毒劑絲裂黴素和博萊黴素的平板上，表現出與野生型完全不一樣的生長狀態：其葉原基及根尖生長點處的細胞分裂受到嚴重影響，表現為真葉的生長發育受阻；同時根的生長也較野生型大大減慢。進一步研究發現在突變體的根及葉片中積累了大量的活性氧，細胞死亡增加。這些表型說明，PARG1基因可能為根尖及葉原基細胞的DNA損傷修復所必需。我們將採用進一步的生理及生化分析手段，闡明植物PARG1在耐受基因毒劑脅迫時的作用機理。本項目研究結果將為了解植物體內蛋白質的多聚ADP核糖化修飾的生理調控作用提供依據。
結題摘要
多聚ADP-核糖化[Poly(ADP-ribosyl)ation]是生物體內一種重要的翻譯後修飾。其正反應由PARP[Poly(ADP-ribose) Polymerase]催化，它以NAD+為底物，將ADP-核糖基團轉移到靶蛋白上，形成多聚ADP-核糖 [Poly(ADP-ribose),PAR]鏈；而逆反應則由多聚ADP-核糖糖基水解酶PARG[Poly(ADP-ribose) Glycohydrolase]催化，它水解PAR，使蛋白質去除ADP核糖化修飾。擬南芥基因組具有兩個位置相鄰的PARG基因，一致性為57%，但它們的功能及進化上的關係不明確。我們發現，相比於野生型，PARG1缺失突變體parg1-4對基因毒劑博萊黴素敏感性增加：突變體根長變短，真葉生長變慢，並且發生細胞死亡。parg1-4突變體內積累了大量的PAR，PARP抑制劑 3-AB能夠抑制PAR的積累，並恢復突變體的表型。進一步分析發現，parg1-4突變體中與DNA修復有關的基因表達水平上調，表明parg1-4中DNA損傷可能比野生型中更為嚴重，彗星電泳的結果證實了這種推測。PARG2基因的突變體parg2-1在正常情況及基因毒劑的存在下均顯示與野生型一致的表型，說明PARG2在維持基因組穩定性上不起主要作用；通過RNA干擾技術抑制PARG2在parg1-4植物的表達, 發現parg1-4PARG2RNAi植株顯示出比parg1-4單突變對基因毒劑更敏感的表型，說明PARG2在抵禦基因毒劑的信號途徑中起輔助作用。進一步對PARG1和PARG2進行表達分析發現，PARG1和PARG2均受基因毒劑的誘導，組織特異性相似。亞細胞定位發現，PARG1主要存在於細胞核；而PARG2則同時存在於細胞質和細胞核中。重組PARG1和PARG2在體外都具有降解PAR的活性。另外，在parg1-4突變體中，通過western blot檢測到了3個多聚ADP核糖化修飾的底物，大小分別為35kD, 40kD和120 kD左右，這些條帶在PARP抑制劑處理之後均會減弱或消失，說明是ADP核糖化修飾的底物。綜上所述，我們的結果表明，擬南芥多聚ADP-核糖糖基水解酶PARGs對於維持基因組完整性具有重要作用，這種作用主要由PARG1來執行，PARG2保留了部分與PARG1相似的功能，但存在位置上已發生分化。
