《Tec1基因調控生物鐘溫度補償的分子機制研究》是依託中國農業大學，由何群擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Tec1基因調控生物鐘溫度補償的分子機制研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：何群
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地球自轉引起的晝夜交替深刻的影響了生活在地球上的生物。為了更好地預知時間以協調各項生命活動，生物在漫長的進化過程中在體內進化出一套晝夜節律調控機制，即生物鐘系統。生物鐘具有三個重要的特徵：1，生物鐘是內源的，在恆定條件下周期一般為24個小時；2，生物鐘能夠被外界環境因子光和溫度引導；3，生物鐘是溫度補償的，即生物鐘的周期在不同溫度基本維持恆定。生物鐘的第一個和第二個特徵已經有了很好的分子機制的了解。而生物鐘溫度補償的分子機制仍然很不清楚。儘管人們提出了多個數學模型來解釋溫度補償性，然而一直缺乏實驗證據。我們的初步研究發現tec1基因缺失導致生物鐘溫度補償出現障礙，說明Tec1是調控生物鐘溫度補償的一個重要基因。基於此，本課題擬進一步闡明tec1基因調控生物鐘溫度補償的分子機制，從而更好的了解生物鐘的運行機制。
結題摘要
生物鐘系統對生物有效地適應地球晝夜環境變化有重要意義。粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）是研究生物鐘的重要模式生物之一。粗糙脈孢菌生物鐘的核心振盪器由正調控因子和負調控因子組成的負反饋調控環路構成，其中：轉錄激活因子WHITE COLLAR-1（WC-1）和WHITE COLLAR-2（WC-2）是正調控因子；而生物鐘蛋白FREQUENCY（FRQ）是負調控因子。 FRQ的降解速率是決定生物鐘周期長短的主要因素。通過遺傳篩選，我們發現Tec1缺失導致脈孢菌分生孢子形成節律周期變短，這是由於Tec1缺失導致FRQ降解速率加快造成的。FRQ合成以後被磷酸化並通過泛素—蛋白酶體途徑降解。FRQ的磷酸化和泛素化是影響其降解速率的主要原因。我們研究發現Tec1缺失不影響FRQ的磷酸化，但導致FRQ的泛素化升高。蛋白的泛素化由泛素化和去泛素化兩個過程共同決定。Tec1缺失不影響催化FRQ泛素化的泛素連線酶SCFFwd-1的活性。我們發現去泛素化酶UbpX與FRQ相互作用；Tec1缺失導致UbpX磷酸化水平增加及UbpX與FRQ相互作用增強。根據以上結果我們認為Tec1通過調控UbpX從而影響FRQ降解。 黑暗下Tec1缺失導致 frq mRNA水平降低，這說明Tec1調控frq轉錄。WC-1和WC-2激活frq轉錄，Tec1缺失導致WC-2增加及WC-1和WC-2磷酸化水平降低。磷酸化是決定WC-1和WC-2轉錄活性的主要因素。Tec1缺失導致WC-2在frq啟動子的募集增加以及在frq轉錄起始位點組蛋白H3K4me3的募集增加。這說明Tec1缺失導致WC複合體轉錄活性增加，同時這也暗示Tec1影響frq轉錄的其它階段。我們發現轉錄延伸對frq基因轉錄至關重要。我們推測tec1缺失抑制frq轉錄延伸從而導致frq mRNA水平降低。 在tec1突變體中，WC-2增加是由其mRNA增加造成的，這說明Tec1也調控wc-2轉錄。我們發現去乙醯化酶HDAC-2和轉錄共抑制因子Rco-1缺失也導致wc-2 轉錄增加,而且Tec1與HDAC-2、Rco-1相互作用。我們認為Tec1、HDAC-2和Rco-1組成蛋白複合體共同調控wc-2轉錄。 Tec1是一個高度保守的蛋白，從酵母到人中都存在同源蛋白，我們的研究對於Tec1同源蛋白的研究具有一定指導意義。
