Na+-HCO3-共轉(zhuǎn)運(yùn)體NBCn1與NBCn2表達(dá)產(chǎn)物多樣性及功能研究.pdf

1、SLC4家族蛋白是一類(lèi)重要的酸堿調(diào)控蛋白，對(duì)維持機(jī)體酸堿平衡、調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外pH和促進(jìn)HCO3-的重吸收或者分泌具有重要的作用。SLC4家族共含有十個(gè)成員。其中NBCn1和NBCn2分別由Slc4a7和Slc4a10編碼，都是電中性的Na+/HCO3-共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。NBCn1和NBCn2在基因結(jié)構(gòu)及蛋白一級(jí)序列上有著很高的同源性。
　　每個(gè) SLC4家族基因都能夠通過(guò)選擇性轉(zhuǎn)錄或者選擇性剪接產(chǎn)生多種剪接異構(gòu)體。選擇性轉(zhuǎn)錄和選擇性剪接對(duì)

2、SLC4家族蛋白的表達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)功能具有重要的調(diào)控作用。在此前的研究中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Slc4a7含有3個(gè)可選擇性剪接外顯子cassette I、cassette II和cassette III，并且在人類(lèi)組織中發(fā)現(xiàn)了NBCn1-A和NBCn1-F，在小鼠和大鼠組織中發(fā)現(xiàn)了NBCn1-B/C/D/E。人類(lèi)NBCn1的Nt（N terminus，Nt）以11個(gè)特異性氨基酸殘基為起始，稱(chēng)為MERF-NBCn1，而嚙齒類(lèi)NBCn1的N端以16個(gè)特異性氨

3、基酸殘基為起始，稱(chēng)為MEAD-NBCn1。在本研究開(kāi)展之前并不知道人類(lèi)基因組能否產(chǎn)生MEAD-NBCn1，小鼠組織能否產(chǎn)生MERF-NBCn1，也不清楚NBCn1的選擇性剪接元件對(duì)各個(gè)NBCn1剪接異構(gòu)體表達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)功能的影響。
　　在本研究中，我們首次發(fā)現(xiàn)小鼠基因組既能夠產(chǎn)生MEAD-NBCn1，又能夠產(chǎn)生MERF-NBCn1。此外，我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新的可選擇性剪接外顯子exon3和exon11（又稱(chēng)cassette IV）。根據(jù)小

4、鼠Slc4a7基因含有的2個(gè)5，UTR和5個(gè)可選擇性剪接外顯子，我們共鑒定了12個(gè)新的NBCn1剪接異構(gòu)體。在這12個(gè)NBCn1剪接異構(gòu)體中，有10個(gè)是全長(zhǎng)型MEAD-NBCn1和MERF-NBCn1；1個(gè)是全長(zhǎng)型NBCn1-R，NBCn1-R的Nt以21個(gè)特異性氨基酸起始，稱(chēng)為MIPL-NBCn1；1個(gè)是NBCn1-Q，相比全長(zhǎng)型MERF-NBCn1而言，NBCn1-Q缺失了Nt115個(gè)氨基酸殘基，稱(chēng)為MDEL-NBCn1。通過(guò)電生理

5、學(xué)手段和生物素酰化方法分析NBCn1剪接異構(gòu)體在爪蟾卵母細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn)活性和膜蛋白表達(dá)，我們發(fā)現(xiàn)NBCn1的特異性Nt和可選擇性剪接元件能夠影響NBCn1的轉(zhuǎn)運(yùn)功能和上膜能力。MEAD型Nt傾向于提高而cassette IV傾向于減少NBCn1的上膜表達(dá)，cassette II、cassette III和cassette IV都傾向于增強(qiáng)NBCn1的單分子轉(zhuǎn)運(yùn)活性。當(dāng)在爪蟾卵母細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，MIPL-NBCn1即NBCn1-R能夠表現(xiàn)出正

6、常的Na+/HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)活性，而MDEL-NBCn1即NBCn1-Q的Na+/HCO3-轉(zhuǎn)運(yùn)活性較為微弱，但是NBCn1-Q仍能表現(xiàn)出明顯的Na+電導(dǎo)活性。
　　與Slc4a7基因類(lèi)似，Slc4a10也能夠通過(guò)選擇性轉(zhuǎn)錄和選擇性剪接產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)錄本。我們課題組的前期western blot結(jié)果表明，MCDL-NBCn2在大鼠腎臟中的蛋白表達(dá)非常豐富，但是根據(jù)已有的cDNA序列設(shè)計(jì)引物，無(wú)法擴(kuò)增得到MCDL-NBCn2 cDNA全長(zhǎng)

7、，只能夠得到起始密碼子“ATG”下游片段。因此我們猜測(cè)，在大鼠腎臟中，Slc4a10的MCDL-NBCn2轉(zhuǎn)錄本很有可能含有一個(gè)新的5，UTR，并且MCDL-NBCn2的轉(zhuǎn)錄受到一個(gè)新的啟動(dòng)子調(diào)控。
　　通過(guò)5，RACE和熒光素酶活性分析，我們發(fā)現(xiàn)大鼠 Slc4a10基因含有一個(gè)新的啟動(dòng)子（P2），從此啟動(dòng)子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，大鼠Slc4a10既能夠產(chǎn)生MCDL-NBCn2，又能夠產(chǎn)生Nt截短的NBCn2剪接異構(gòu)體。Nt截短的NBCn2異

8、構(gòu)體以“MHAN”為起始，稱(chēng)為MHAN-NBCn2。當(dāng)在neuro-2a細(xì)胞中外源表達(dá)時(shí)，MHAN-NBCn2幾乎全部滯留在細(xì)胞質(zhì)中。通過(guò)一系列的Nt截短，我們發(fā)現(xiàn)NBCn2的Nt氨基酸序列“HDLFTEL”對(duì) NBCn2的正常上膜具有重要的作用。當(dāng)全長(zhǎng)型 NBCn2與 Nt截短型 NBCn2在neuro-2a細(xì)胞中共表達(dá)時(shí)，全長(zhǎng)型NBCn2能夠顯著增強(qiáng)Nt截短型NBCn2的上膜表達(dá)。免疫共沉淀和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明在 neuro-2

9、a細(xì)胞中，全長(zhǎng)型 NBCn2與Nt截短型NBCn2能夠形成異源二聚體。最后，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示獨(dú)立的Nt結(jié)構(gòu)域仍然能夠與Nt截短型NBCn2相互作用并增強(qiáng)Nt截短型NBCn2在neuro-2a細(xì)胞中的上膜表達(dá)。
　　通過(guò)比較分析SLC4家族的NBCn1、NBCn2和NBCe2的Nt截短蛋白在neuro-2a細(xì)胞中的定位，結(jié)合我們?cè)诒狙芯恐泻蛣e的課題組的電生理研究成果，我們發(fā)現(xiàn)NBCn1、NBCn2和NBCe2的Nt可變區(qū)1（var