《裂殖酵母多胺代謝途徑中新型核糖開關的研究》是依託復旦大學，由陳東戎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：裂殖酵母多胺代謝途徑中新型核糖開關的研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳東戎
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
核糖開關是存在於mRNA非編碼區域並且具有調控基因表達功能的RNA序列，這類RNA能夠特異性結合代謝小分子、離子或者感應周圍環境的變化從而調控基因表達。多胺是所有生物細胞中有著重要的生物功能的小分子，多胺代謝途徑直接和多種人類重大疾病如癌症、神經退行性疾病、衰老和細胞對環境脅迫的回響等密切相關。本項目試圖在裂殖酵母多胺代謝途徑中關鍵酶的mRNA非編碼區域尋找具有調控關鍵酶基因表達的核糖開關序列，這一特殊的RNA能與多胺類配體小分子相結合，通過RNA高級結構的改變調控關鍵酶基因的表達。本項目將通過尋找並證實新型核糖開關的存在，深入研究裂殖酵母這一真核生物基因表達和調控的新的機理，同時這項研究將藉助揭示裂殖酵母多胺代謝途徑中關鍵酶的基因表達和調控的機理，更進一步認識多胺代謝途徑的重要性，更全面地了解多胺代謝途徑的生物學和生理學功能，最終為臨床治療人類多種重大疾病提供理論依據。
結題摘要
多胺(polyamine)包括丁二胺(putrescine)、亞精胺(spermidine)和精胺(spermine)等,在低等到高等生物中分布非常廣泛,具有重要的生物功能。它們是多胺代謝途徑中合成和代謝的主要 成分,直接或間接地參與細胞生長,生存,增殖和分裂等重要的細胞過程。多胺代謝途徑直接和人 類多種重大疾病如癌症和神經退行性疾病等密切相關,它也與衰老和細胞對環境脅迫的回響有著直接關係。裂殖酵母多胺代謝途徑中包括多種關鍵酶如鳥氨酸脫羧酶,S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶, 亞精胺合成酶,精胺合成酶等。有研究表明, 亞精胺主要在 RNA 水平上調控相關基因的表達。亞精胺在生理狀態下帶正電荷,可以中和局部生理環境中的帶負電的分子,與DNA、RNA、ATP 和蛋白質等相互結合,參與細胞內的多個生理過程。亞精胺在細胞中的濃度是通過多胺代謝途徑降解和運輸來嚴格調控的。亞精胺的分子結構和化學特徵引示它很可能是一個極好的潛在的可與核開關結合的效應小分子配體。我們課題的目標是重點在裂殖酵母多胺代謝途徑中尋找和驗證可以以亞精胺作為配體小分子的核糖開關。實驗內容和結果以及數據如下： 1. 找到裂殖酵母多胺代謝途徑中的關鍵酶SPE2非編碼區中的RNA序列。 2. 通過構建報告基因的質粒檢測證實SPE2RNA序列能在體內特異地應答亞精胺的誘導，而結構類似物則不能誘導報告基因的表達。 3. 利用表面電漿共振光譜(SPR)的方法在體外證實了RNA序列和亞精胺的結合及其特異性。 4. 利用RNA化學探測方法預測RNA二級結構，選用了DMS 或 NMIA (SHAPE)，Cross-linking 和OsO4的方法，發現RNA的空間結構在亞精胺存在的條件下有改變。 5. 用生物信息學的軟體在酵母的其他亞種中找到類似的結構。 6. 通過對RNA進行突變分析,檢測突變體RNA對報告基因表達的影響,突變體RNA和亞精胺的結合以及突變體 RNA 化學探測進一步驗證了RNA結構和功能上的重要性。 我們的實驗結論是SPE2非編碼RNA是裂殖酵母中能於亞精胺結合併調節其代謝通路的核糖開關。這是真核生物中發現的第二個核糖開關，是與多氨代謝途徑相關的多種重大人類疾病的重要理論基礎。
