核仁蛋白Dnt1在裂殖酵母rDNA沉默中功能的初步研究
真核生物基因组中包含多个rDNA拷贝，以串联重复序列的形式存在，成簇排列形成一个或多个核仁组织区。核仁是rRNA合成、加工和核糖体亚单位装配的场所。rDNA重复序列的稳定性和完整性对于维持一定水平的rRNA合成、核糖体装配和蛋白质合成是非常重要的。理论上，rDNA作为一种重复序列，相当不稳定，彼此之间很容易发生同源重组。姐妹染色单体间发生不均等交换，会导致rDNA越来越短，影响细胞生长和其它功能。然而，细胞在进化过程中，产生了保护rDNA重复序列稳定性和完整性的内在机制，可能是通过抑制同源重组和外源基因启动子的转录来实现的。
最近对粟酒裂殖酵母(fissionyeast，Schizosaccharomyces pombe)中新核仁蛋白Dnt1的研究表明其参与调控rDNA沉默(rDNA silencing)。所谓rDNA沉默是指由RNA聚合酶Pol II驱动转录的外源基因插入到rDNA区时，外源基因的表达受到抑制的现象。并且，Dnt1是Pcs1/Mde4复合体中的Pcs1在核仁中的正确定位所必需的。人们已经知道Pcs1/Mde4在芽殖酵母(buddingyeast，Saccharomyces cerevisiae)中的同源复合体Csm1/Lrs4是维持rDNA沉默所必需的。由于Dnt1与芽殖酵母的Tof2有一定的同源性，Tof2又同Csm1、Lrs4及其核仁沉默与末期退出调控复合体(regulator of nucleolar silencing and telophase exit，RENT complex)相互联系共同调控rDNA沉默及其同源重组，我们推测在裂殖酵母中可能也存在一个类似的复合体参与这一调控。
对于Dnt1的前期研究工作还发现，Dnt1是RNA聚合酶I大亚基Nuc1专一地定位在核仁所必需的，前期证据指向这种情况似乎也适用于上游激活因子Rrn5。同时Nuc1和Rrn5也是Dnt1专一地定位在核仁所必需的，它们可能不是简单的上下游关系。新近研究结果表明，Nuc1和Rrn5是集缩素(condensin)有丝分裂中期富集在rDNA区所必需的，而早先就有芽殖酵母中集缩素参与调控rDNA沉默的报道，因此我们也推测在裂殖酵母中Dnt1可能通过影响集缩素调控rDNA沉默。
另外，有趣的是，在裂殖酵母中存在芽殖酵母中未曾发现的RNAi系统。人们已经有证据显示裂殖酵母中的RNAi系统直接或间接地参与调控rDNA重复序列的稳定性和完整性及其沉默。我们感兴趣于Dnt1和RNAi在调控rDNA沉默上是否有相互联系。
在本论文中，我们主要采用遗传学、细胞生物学和分子生物学方法，研究Dnt1在调控裂殖酵母rDNA沉默中的可能机制。遗传学实验结果表明，Pcs1/Mde4复合体不同于其在芽殖酵母中的同源体，不参与调控rDNA沉默，显示出这两种亲缘关系较远的酵母在进化上保守而又分化的两面性。裂殖酵母集缩素亚基类似于其在芽殖酵母中的表现，参与了rDNA沉默的调控。此外，集缩素有丝分裂中期在rDNA区的富集依赖于Dnt1，而调节集缩素亚基在有丝分裂中期在rDNA区富集的其它蛋白因子的突变体，包括Nuc1、Rm5、Cut15、Cut17和Ark1等也都表现出rDNA沉默的解除，也就是说它们都能够参与调控rDNA沉默。所以我们推断，Dnt1是通过调节集缩素在有丝分裂中期rDNA区的富集调控rDNA沉默。本论文还发现Dnt1独立于RNAi系统中的Agol和Dcr1调控rDNA沉默，显示出裂殖酵母调控rDNA沉默的复杂性和多样性。
核仁蛋白Dnt1;集缩素;rDNA沉默;粟酒裂殖酵母
厦门大学
硕士
微生物学
靳全文
2009
中文
TS201.3
60
2009-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）