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目的:细胞内许多蛋白质的降解都依赖于泛素蛋白酶体系统(UPS),在该系统中有3种非常重要的酶,泛素激活酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3。泛素蛋白酶体系统的失调与许多人类疾病,如癌症、免疫性疾病、神经退行性疾病以及病毒感染等关系甚密。现有研究主要致力于该系统中E3泛素连接酶及其底物蛋白质的研究。泛素结合酶E2在泛素分子修饰底物蛋白质的过程中同样具有非常重要的作用。尽管多数的泛素结合酶也只不过是泛素分子的两倍分子量大小而已,但是这些特殊的酶却在泛素链的起始和延长过程中起着至关重要的作用。现有研究除了它们有可能的泛素结合酶功能之外,对它们的其它性质并不了解。本课题所要研究的CDC34(cell division cycle34)蛋白,是E2泛素结合酶家族中的一员,它能联合E3泛素连接酶复合体(SCF,Skp1-Cullin1-F-box protein)泛素修饰靶蛋白。CDC34可以产生有K48连接的多聚泛素链,从而利用蛋白酶体降解这些泛素化靶蛋白。近年来发现CDC34能通过对p27Kip1蛋白水平的调节来调控细胞的增殖,CDC34对 p27Kip1蛋白水平的不正常调节已被证实与人二倍体成纤维细胞的增殖有关。有研究表明,CDC34能在HCC(hepatocellular carcinomas)细胞(肝癌细胞)的细胞质及细胞核中过表达,发现它对肝细胞癌的增殖和分化有着促进作用[10]。我们发现关于CDC34及与其相互作用蛋白的研究甚少,还没有系统地研究CDC34的相互作用蛋白以及这些蛋白与CDC34功能的关系。本论文中,我们把CDC34的活性位点93位的半胱氨酸进行了点突变,探索了突变体对其自身泛素化和稳定性的影响,使用野生型和突变体来纯化并用LC-MS/MS寻找CDC34相互作用蛋白,然后对这些蛋白进行了验证和相互调控关系的研究。 方法:构建带有Strep-FLAG标签的野生型CDC34以及突变型的 CDC34 C93S质粒,在HEK293T细胞中表达CDC34野生型和突变体,蛋白免疫印迹在全蛋白中检测野生型和突变体的表达情况,检测活性位点突变对CDC34自身稳定性和泛素化的影响;利用免疫沉淀的方法将与CDC34相互作用的蛋白进行纯化,然后利用银染检测差异相互作用蛋白、利用LC/MS-MS分析酶解后的多肽;通过蛋白质数据库(UniProt)搜索,筛选出在对照组、野生型以及突变型相互作用差异较大的蛋白,获得潜在的与CDC34相互作用的蛋白质,运用生物信息学的方法分析这些蛋白质的功能,并通过蛋白质印迹验证它们与CDC34的相互作用及调控关系。 结果:⑴CDC34C93S显著抑制了CDC34 C93S自身的泛素化修饰,使其稳定性增加。⑵CDC34 C93S突变体能增加部分相互作用蛋白的稳定性。⑶质谱分析鉴定到了MCM7、PRKDC、GNL3等与CDC34相作用的蛋白质,并且CDC34能上调MCM7的水平,下调GNL3的蛋白水平。 结论:发现CDC34活性位点的突变可以显著增强CDC34的稳定性。其作用机制为CDC34 C93S突变体活性位点发生突变,进而阻断了CDC34泛素化修饰的过程,减缓其降解速度,从而使其稳定性增加。经生物信息学分析发现 CDC34相互作用蛋白与DNA复制、mRNA转运等生物学过程相关,预示着这些相互作用蛋白或许与CDC34促进细胞增殖、调控细胞周期的功能相关联。