核修飾基因MTO1調(diào)控攜線粒體15S rRNA C1409G突變酵母對氨基糖苷類抗生素的敏感性及其機制研究.pdf

1、線粒體是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化形成ATP的主要場所，是生命活動的能量來源，對細(xì)胞生命活動至關(guān)重要。線粒體是由核基因和線粒體基因共同編碼的，核基因和線粒體基因的突變都會影響到線粒體的功能。線粒體的功能異常會導(dǎo)致細(xì)胞正常活動障礙，進(jìn)而引發(fā)一系列疾病。對線粒體疾病的研究具有很重要的社會意義。
　　 核修飾基因MTO1，是進(jìn)化上高度保守的線粒體蛋白，參與與線粒體tRNA搖擺位置修飾相關(guān)的cmnm5s2U的5-羧甲基氨甲基基團(tuán)的生物合成。酵母的

2、15SrRNAC1409G突變是人耳聾相關(guān)的12S rRNAA1555G突變的同源突變。A1555G突變相關(guān)的耳聾的表型決定于核基因、線粒體基因和環(huán)境因素間的相互作用，本文把核修飾基因、線粒體突變和抗生素三者作為一個整體來系統(tǒng)研究。以酵母作為模式生物，對攜帶野生或敲除的核修飾基因MTO1、和/或線粒體15S rRNAC1409G突變的酵母菌株系列，通過表型鑒定、機制分析等多種實驗方法，研究抗生素脅迫環(huán)境下，核修飾基因調(diào)控線粒體突變的作用

3、。
　　 在氨基糖苷類抗生素作用下，核修飾基因MTO1野生或敲除、線粒體基因野生的菌株可以良好生長，說明MTO1敲除與否不影響線粒體野生型酵母在氨基糖苷類抗生素作用下的生長。而核為野生型、線粒體為突變型的菌株幾乎不能存活，說明攜帶15S rRNA C1409G突變的菌株對抗生素非常敏感，生長受到明顯抑制。核基因MTO1敲除、線粒體攜帶15S rRNA C1409G突變的菌株，其因核基因突變和線粒體突變導(dǎo)致的呼吸缺陷與抗生素對其的

4、抑制作用沒有發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，反而使該菌株對抗生素的敏感性顯著降低，說明MTO1的敲除調(diào)控了攜帶15S rRNA C1409G突變的酵母對氨基糖苷類抗生素的敏感性。
　　 從線粒體的氧耗水平、膜電位和轉(zhuǎn)錄水平分析線粒體的功能，攜帶15S rRNAC1409G突變的菌株在新霉素作用下線粒體功能低下。核和線粒體均為突變型的菌株的線粒體功能顯著低于核野生、線粒體突變的菌株，不是因為基因型的差異造成線粒體功能的變化而出現(xiàn)表型;分析能量代謝相

5、關(guān)的糖酵解通路，核和線粒體均為突變型的菌株在新霉素作用下的糖酵解關(guān)鍵酶的表達(dá)，在RNA水平和蛋白水平上都顯著高于核野生、線粒體突變的菌株。核基因MTO1的敲除可能引起了糖酵解通路的變化，加速產(chǎn)能彌補呼吸缺陷造成的能量不足，從而產(chǎn)生這樣的表型。分析菌株產(chǎn)生氨基糖苷類抗生素抗性的機制，菌株間不存在抗生素攝入量和氨基糖苷類抗生素修飾酶的差異。分析多種氨基糖苷類抗生素的作用，4，5-取代的氨基糖苷類抗生素具有和新霉素一致的表型。酵母中15S r

6、RNA1477-1583(1409-1491)堿基的配對與否對酵母菌株對新霉素的敏感性非常重要，不配對時菌株形成類似人A1555G的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出對新霉素的敏感性，而配對后其對新霉素不敏感。將MTO1所在通路的MTO1、MTO2、MSS1系列菌株比較分析，核和線粒體均為突變型的菌株在新霉素作用下有不同程度的生長恢復(fù)，且糖酵解途徑的己糖激酶的蛋白水平存在差異。分析和MTO1相互作用的基因，提示MTO1敲除可能通過影響cAMP的變化激活糖酵解