線粒體膜間隙蛋白質(zhì)網(wǎng)絡分析及HPO205功能研究.pdf

1、線粒體膜間隙是線粒體內(nèi)、外膜之間的一個狹小且相對封閉的空間,現(xiàn)已確定的人類線粒體膜間隙蛋白質(zhì)僅40余種,約為線粒體總蛋白的4％。這些為數(shù)不多的蛋白質(zhì)參與調(diào)控多種重要的生物學過程,包括線粒體蛋白轉(zhuǎn)運定位、細胞凋亡、氧化磷酸化、能量代謝及氧化還原狀態(tài)調(diào)控等。為了更好的理解線粒體膜間隙蛋白質(zhì)組的功能構(gòu)建及其生物學性質(zhì),本實驗室前期采用規(guī)?；湍鸽p雜交篩選策略分析了23個人類線粒體膜間隙表達蛋白質(zhì)及18個線粒體內(nèi)、外膜蛋白質(zhì)的相互作用,共獲得4

2、9對非冗余的蛋白質(zhì)相互作用,涉及36種蛋白質(zhì)。生物信息學和獨立的pull-down分析驗證了酵母雙雜交所獲相互作用數(shù)據(jù)的可靠性。
　　在前期研究的基礎上,本學位論文整合誘餌間的已知相互作用數(shù)據(jù),構(gòu)建了涉及36種蛋白質(zhì)的57對相互作用的線粒體膜間隙蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(IMSPN),網(wǎng)絡中48對是新的相互作用。該網(wǎng)絡由一個包含34種(86.1％)蛋白質(zhì)的最大連通子網(wǎng)和1個小網(wǎng)絡組成。對IMSPN生物學特性進行分析,發(fā)現(xiàn)IMSPN具有生

3、物網(wǎng)絡的基本特性。與大規(guī)模人類蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡相比, IMSPN中不同功能蛋白質(zhì)間傾向于發(fā)生相互作用;IMSPN中富集小鼠同源蛋白質(zhì)編碼基因敲出后出現(xiàn)明顯表型的蛋白質(zhì)(以下簡稱表型蛋白質(zhì)),這些蛋白質(zhì)易于發(fā)生高頻率的直接相互作用;21種未報道表型蛋白質(zhì)可與表型蛋白質(zhì)發(fā)生直接相互作用,提示IMSPN中可能包含更多的表型蛋白質(zhì)。IMSPN的這些特點與IMS的特殊性相一致,即狹小空間內(nèi)既不可能容納較多蛋白質(zhì),又需承擔多種復雜功能。此外,我們

4、還從網(wǎng)絡中預測了數(shù)個表型蛋白質(zhì)、疾病候選蛋白質(zhì)、未知功能蛋白質(zhì)的功能和已知功能蛋白質(zhì)的新功能,為進一步開展相關(guān)研究提供了指導信息。通過實驗研究證明GFER(HPO205)通過與COX6B1相互作用調(diào)節(jié)呼吸鏈復合體Ⅳ的活性和組裝。
　　基于網(wǎng)絡分析,選擇IMSPN中的核心蛋白質(zhì)HPO205進行了深入研究。在肝癌細胞系SMMC-7721中過表達HPO205,可以增強線粒體功能,減少輻射引起的線粒體途徑依賴的細胞凋亡;干涉HepG2細胞

5、中HPO205的表達,細胞增殖及存活能力減弱,輻射敏感性增強。這些結(jié)果表明線粒體功能的增強是HPO205促使細胞抗凋亡能力增強的主要原因。線粒體功能穩(wěn)態(tài)與精子發(fā)育有密切關(guān)聯(lián),為研究HPO205在精子發(fā)生中的作用,利用pTSPY2.4啟動子制備了HPO205特異表達于睪丸組織的轉(zhuǎn)基因小鼠,并對小鼠的表型進行了分析。發(fā)現(xiàn)HPO205在小鼠睪丸組織中的持續(xù)過表達影響了生精細胞的發(fā)育與分化,主要表現(xiàn)為:小鼠初級精母細胞增多,隨即精母細胞凋亡比率