線粒體膜間隙蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)分析及HPO205功能研究.pdf

1、線粒體膜間隙是線粒體內(nèi)、外膜之間的一個(gè)狹小且相對(duì)封閉的空間,現(xiàn)已確定的人類(lèi)線粒體膜間隙蛋白質(zhì)僅40余種,約為線粒體總蛋白的4％。這些為數(shù)不多的蛋白質(zhì)參與調(diào)控多種重要的生物學(xué)過(guò)程,包括線粒體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)定位、細(xì)胞凋亡、氧化磷酸化、能量代謝及氧化還原狀態(tài)調(diào)控等。為了更好的理解線粒體膜間隙蛋白質(zhì)組的功能構(gòu)建及其生物學(xué)性質(zhì),本實(shí)驗(yàn)室前期采用規(guī)模化酵母雙雜交篩選策略分析了23個(gè)人類(lèi)線粒體膜間隙表達(dá)蛋白質(zhì)及18個(gè)線粒體內(nèi)、外膜蛋白質(zhì)的相互作用,共獲得4

2、9對(duì)非冗余的蛋白質(zhì)相互作用,涉及36種蛋白質(zhì)。生物信息學(xué)和獨(dú)立的pull-down分析驗(yàn)證了酵母雙雜交所獲相互作用數(shù)據(jù)的可靠性。
　　在前期研究的基礎(chǔ)上,本學(xué)位論文整合誘餌間的已知相互作用數(shù)據(jù),構(gòu)建了涉及36種蛋白質(zhì)的57對(duì)相互作用的線粒體膜間隙蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(IMSPN),網(wǎng)絡(luò)中48對(duì)是新的相互作用。該網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)包含34種(86.1％)蛋白質(zhì)的最大連通子網(wǎng)和1個(gè)小網(wǎng)絡(luò)組成。對(duì)IMSPN生物學(xué)特性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)IMSPN具有生

3、物網(wǎng)絡(luò)的基本特性。與大規(guī)模人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)相比, IMSPN中不同功能蛋白質(zhì)間傾向于發(fā)生相互作用;IMSPN中富集小鼠同源蛋白質(zhì)編碼基因敲出后出現(xiàn)明顯表型的蛋白質(zhì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)表型蛋白質(zhì)),這些蛋白質(zhì)易于發(fā)生高頻率的直接相互作用;21種未報(bào)道表型蛋白質(zhì)可與表型蛋白質(zhì)發(fā)生直接相互作用,提示IMSPN中可能包含更多的表型蛋白質(zhì)。IMSPN的這些特點(diǎn)與IMS的特殊性相一致,即狹小空間內(nèi)既不可能容納較多蛋白質(zhì),又需承擔(dān)多種復(fù)雜功能。此外,我們

4、還從網(wǎng)絡(luò)中預(yù)測(cè)了數(shù)個(gè)表型蛋白質(zhì)、疾病候選蛋白質(zhì)、未知功能蛋白質(zhì)的功能和已知功能蛋白質(zhì)的新功能,為進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究提供了指導(dǎo)信息。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證明GFER(HPO205)通過(guò)與COX6B1相互作用調(diào)節(jié)呼吸鏈復(fù)合體Ⅳ的活性和組裝。
　　基于網(wǎng)絡(luò)分析,選擇IMSPN中的核心蛋白質(zhì)HPO205進(jìn)行了深入研究。在肝癌細(xì)胞系SMMC-7721中過(guò)表達(dá)HPO205,可以增強(qiáng)線粒體功能,減少輻射引起的線粒體途徑依賴(lài)的細(xì)胞凋亡;干涉HepG2細(xì)胞

5、中HPO205的表達(dá),細(xì)胞增殖及存活能力減弱,輻射敏感性增強(qiáng)。這些結(jié)果表明線粒體功能的增強(qiáng)是HPO205促使細(xì)胞抗凋亡能力增強(qiáng)的主要原因。線粒體功能穩(wěn)態(tài)與精子發(fā)育有密切關(guān)聯(lián),為研究HPO205在精子發(fā)生中的作用,利用pTSPY2.4啟動(dòng)子制備了HPO205特異表達(dá)于睪丸組織的轉(zhuǎn)基因小鼠,并對(duì)小鼠的表型進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)HPO205在小鼠睪丸組織中的持續(xù)過(guò)表達(dá)影響了生精細(xì)胞的發(fā)育與分化,主要表現(xiàn)為:小鼠初級(jí)精母細(xì)胞增多,隨即精母細(xì)胞凋亡比率