PRMT1通过对MyoD精氨酸甲基化修饰调控成肌细胞分化
表观遗传学是指在基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表达水平与功能发生改变，并产牛可遗传的表型组，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、RNA介导的调控。组蛋白修饰是表观遗传学中很重要的调控方式。包括组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等，它对基因的激活和抑制起着重要作用。
MyoD是碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)家族的一个重要蛋白，在肌肉分化过程中起关键作用。我们以低血清诱导小鼠C2C12细胞作为肌肉分化的模型，并对其分化机制以及分化过程中早期分化标志—myogenin基因启动予区转录相关因子的结合进行研究，特别是精氨酸甲基转移酶修饰对myogenin基因表达调控机制。
C2C12细胞，主要呈三角形和纺锤形，少数多边形；而低血清诱导处理后，C2C12细胞逐渐呈现典型的分化形态，如胞体伸长，出现多核肌纤维类似结构并整齐排列等。我们利用甲基转移酶抑制剂AdOx处理C2C12细胞后发现，C2C12细胞的分化受到抑制。包括细胞形态学上不能出现多核肌纤维类似结构，分化标志myogenin的蛋白水平及mRNA水平的抑制。而组蛋白修饰酶PRMT1、PCAF及CARM1的蛋白质水平在药物处理前后变化不明显。表明甲基化修饰可能是肌肉分化过程中的必需过程。
双荧光素酶报告基因分析发现，在转染的各PRMT家族成员中，PRMT1和CARM1显著地增强myogenin基因启动子活性。我们进一步共转染组蛋白乙酰基转移酶PCAF、当PRMT1与CARM1及PCAF共转染时，比单独转染三者任何一个，或二二组合，激活效应更明显。说明PRMT1可与CARM1及PCAF协同激活MyoD介导的myogenin基因启动子活性。PRMT1是肌肉分化主导开关(master switch)MyoD的转录共激活子。
染色质免疫沉淀(Chromatin Immunoprecipitation，ChIP)分析是近些年发展起来检测蛋白因予在体内与染色质的结合，进而为蛋白因子参与染色质水平基因转录调控提供证据的方法。本研究运用该方法，检测了低血清诱导的C2C12细胞分化过程中，肌细胞分化决定因子MyoD、乙酰转移酶PCAF与精氨酸甲基转移酶CARM1及PRMT1在myogenin基因启动子区染色质的结合情况。这些转录冈子在诱导3h后即可结合到染色质。
GST-pulldown实验显示，MyoD与PRMT1共存于一个复合物中。我们进一步确定了MyoD的氨基端及bHLH结构域与PRMT1相互作用，而MyoD的羧基端(MyoD162-318)则不能与PRMT1相互作用。将MyoD亚克隆至pEGFP-C1表达绿色荧光蛋白标签的融合蛋白，将PRMT1克隆至pmCherry-C1载体表达带红色荧光蛋白标签的融合蛋白。将GFP融合的MyoD与Cherry融合的PRMT1共转染C2C12细胞,48h后用激光扫描共聚焦荧光显微镜观察。我们发现，GFP-MyoD主要定位于核内，而Cherry-PRMT1则在整个细胞广泛分布，将二者荧光融合（merge）发现，绿色荧光的MyoD与红色荧光的PRMT1在细胞(后面原书缺内容)
PRMT1因子;肌细胞分化决定因子MyoD;精氨酸甲基化修饰;成肌细胞分化;调控机制
清华大学医学部;北京协和医学院;中国医学科学院
博士
生物化学与分子生物学
张业;沈珝琲
2010
中文
Q516;Q786
92
2012-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）