《生物鐘對於NMD因子UPF1基因表達及下游轉錄本組的調節作用》是依託中山大學，由郭金虎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物鐘對於NMD因子UPF1基因表達及下游轉錄本組的調節作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭金虎
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以晝夜節律變化為周期的生物鐘調節著各種生物的生理和行為，生物鐘與人類健康也息息相關。真核生物不同物種的生物鐘在分子調節水平上具有高度的保守性。UPF1是調節無義介導的mRNA降解(NMD,nonsense-mediated mRNA decay)的一個重要因子。mRNA在剪接過程中會產生含PTC(提前終止密碼)的異常剪接本，這些異常剪接本通過NMD機制降解。如果NMD出現問題，對會基因的正確表達產生嚴重影響。NMD異常與約1/3人類遺傳病有重要關聯。我們以分枝狀真菌粗糙鏈孢霉為模式生物的初步研究中發現生物鐘調節著UPF1基因的表達，提示生物鐘可能通過UPF1對下游轉錄本組起著調節作用。在此基礎上，我們將對生物鐘調節NMD及下游轉錄本組的分子機制進行研究。該項目的深入研究對於闡明真核生物生物鐘和NMD信號通路之間的互相作用，以及對於理解NMD相關人類疾病的分子機理都具有重要意義。
結題摘要
生物鐘對於生物的環境適應具有重要意義，調控生物分子、生理、代謝和行為近24小時的晝夜節律性變化。粗糙鏈孢霉生物鐘由正調節元件White Collar 1（WC-1）和WC2，和負調節元件FREQUENCY（FRQ）組成的負反饋通路組成。無義介導的RNA降解（Nonsense-mediated RNA decay NMD）是真核生物基因表達質量監控的一種重要機制，可以識別帶有提前終止密碼子(premature termination codon，PTC)的轉錄本並進行降解，以避免截斷蛋白產物對基因正常功能產生影響。NMD因子包括upf1、upf2、upf3等基因。我們發現upf1-3基因都呈現出近24小時周期的節律性表達，upf1-3基因的啟動子部位都存在生物鐘調控元件C-box，WC-2可以動態地結合到這些啟動子上。這些結果表明，生物鐘調控NMD因子的基因表達。生物鐘基因frq 的表達在這些敲除菌株中的周期明顯縮短，其中upf1ko和upf2ko的周期縮短更為明顯。frq的剪接會導致翻譯出兩種蛋白同源異構體small FRQ(s-FRQ)和l-FRQ， s-FRQ促進長周期而l-FRQ促進短周期，並影響生物鐘的溫度補償。在upf1-3ko菌株中frq剪接都顯著減少，與生物鐘短周期的表型一致。我們進一步分析了與調控剪接有關的可變剪接複合物spliceosome中一些基因在upf1-3ko菌株中的表達情況，發現有部分基因的表達出現了改變；在upf1ko菌株里spliceosome的組裝也出現了明顯改變。這些結果表明，NMD可以通過調節spliceosome基因表達及組裝調節生物鐘的周期及溫度補償。為了闡明生物鐘調控NMD基因表達的生物學意義，我們研究在光照12小時/黑暗12 小時(LD12:12)等條件下一些含PTC基因的表達情況，發現一些基因含PTC轉錄本的表達量也受到生物鐘的調節。本課題從立項至今，完成了所有的既定目標和預期成果。本課題已資助發表（含待發表）生物鐘相關SCI論文3篇、中文核心期刊論文1篇。此外，我們還發現NMD特異調節與生物鐘相關的蛋白磷酸酶基因的表達，而蛋白磷酸酶對於生物鐘也具有重要的調控作用。我們將在其他相關項目的資助下，繼續深入進行研究。我們計畫將會於2014年產生更多的數據，爭取在高影響力期刊上發表。
