裂殖酵母線粒體tRNA5\x27加工酶RNase P的鑑定與功能研究

裂殖酵母線粒體tRNA5\x27加工酶RNase P的鑑定與功能研究

《裂殖酵母線粒體tRNA5'加工酶RNase P的鑑定與功能研究》是依託南京師範大學,由黃鷹擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:裂殖酵母線粒體tRNA5'加工酶RNase P的鑑定與功能研究
  • 項目類別:面上項目
  • 項目負責人:黃鷹
  • 依託單位:南京師範大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

線粒體是細胞內有氧呼吸產生能量的細胞器。線粒體含有DNA,其基因組編碼自身的rRNA、tRNA 及與與電子傳遞和氧化磷酸化相關的部分蛋白。線粒體RNA加工是線粒體產生功能蛋白必不可少的過程。許多人類線粒體疾病與RNA加工的缺陷有關。但我們對參與線粒體tRNA前體3'末端加工的核糖核酸酶P(mt-RNase P)的了解剛開始。本課題鑑定裂殖酵母mt-RNase P的組成成分,研究mt-RNase P中的RNA亞基和蛋白質亞基之間的相互作用、mt-RNase P如何識別底物以及mt-tRNA前體5'末端和3'末端加工順序。此外,研究芽殖酵母、裂殖酵母、擬南芥及人的mt-RNase P中的蛋白質的功能保守性。這些研究結果不但能加深我們對mt-RNase P的進化和mt-RNase P對底物識別機制的了解,而且能幫助我們認識線粒體RNA整個加工過程及人類線粒體疾病。

結題摘要

線粒體是一種具有雙層膜結構的、能獨立複製的細胞器。線粒體是細胞通過氧化磷酸化產生ATP的場所。線粒體還參與脂肪酸和核酸的代謝、鐵硫簇和血紅素的合成 、Ca2+通訊、細胞凋亡、活性氧產生、衰老及天然抗病毒免疫等過程。線粒體基因組編碼呼吸鏈複合體的關鍵亞基和線粒體蛋白翻譯需要的rRNA和tRNA。線粒體基因正常表達對線粒體發揮功能至關重要。線粒體功能異常導致神經退行性疾病(如帕金森氏症和阿爾茨海默病)、糖尿病、高血壓、腫瘤等疾病。目前我們對線粒體基因表達機制的了解不很清楚。 本課題主要利用模式生物裂殖酵母,研究與線粒體基因表達至關重要的線粒體tRNA 5末端加工酶RNase P。我們發現裂殖酵母線粒體RNase P與線粒體內膜緊密結合。我們建立了體外裂殖酵母線粒體RNase P酶活測定方法,並對其酶學活性進行了分析。我們對裂殖酵母線粒體RNase P的組分進行了鑑定。我們發現與芽殖酵母線粒體RNase P相似,但與哺乳動物線粒體RNase P不同(完全由蛋白質組成),裂殖酵母線粒體RNase P由細胞核編碼的RNA(rnpB RNA)和蛋白質組成。裂殖酵母rnpB RNA與芽殖酵母的RMP1 RNA序列同源。PPR蛋白主要存在真核生物細胞器中,參與細胞器RNA代謝過程如RNA編輯、成熟、穩定性和翻譯。已經報導線粒體RNase P含有至少一個PPR蛋白。裂殖酵母中存在10個PPR蛋白(Ppr1-Ppr10),但我們發現這些PPR蛋白都不參與裂殖酵母線粒體tRNA 5末端的加工,不具有裂殖酵母線粒體RNase P的活性。我們深入研究發現缺失ppr3, ppr4,ppr6 and ppr10會引起細胞絮凝、菌絲生長、破壞鐵穩態,最終導致細胞凋亡。Ppr10定位於線粒體基質,對細胞有氧呼吸生長是必需的。通過RNA免疫共沉澱實驗發現,Ppr10能特異地結合線粒體mRNA並能激活其翻譯。免疫親和純化和GST-pulldown實驗發現Ppr10與Mpa1形成一個複合體。Mpa1也定位於線粒體基質,不但能保護Ppr10避免線粒體基質中的蛋白酶Lon1的降解,而且對Ppr10發揮正常功能至關重要。我們推測Mpa1可能調控Ppr10的功能。我們還發現Ppr10能與線粒體蛋白翻譯起始因子2相互作用,線上粒體mRNA翻譯起始階段發揮作用。這些研究對我們認識線粒體基因表達機制具有重要意義。

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