人體SOD1突變體在酵母細(xì)胞模型中的毒性功能的發(fā)現(xiàn)和研究.pdf

1、A t h e s i ss u b m i t t e dt oZ h e n g z h o u U n i v e r s i t yf o rt h ed e g r e eo f M a s t e rD i s c o v e r y o f a t o x i c g a i n ·- o f - f u n c t i o nf o r h u m a nA L S —c a u s i n gC u ，Z n

2、 S O D Im u t a n t s i ny e a s t S a c c h a r o m y c e sB yJ i a n g X i a o j i eS u p e r v i s o r ：P r o f ．Z h uZ h i w uO r g a n i c C h e m i s t r yC o l l e g e o f C h e m i s t r ya n d M o l e c u l a rE

3、 n g i n e e r i n gM a v ，2 0 1 4 - ，，摘要摘要肌萎縮側(cè)索硬化癥( A L S ) 是一種致命的漸進(jìn)型神經(jīng)退行性疾病。它是由遺傳缺陷或者非遺傳性因素造成的。發(fā)病年齡通常在4 5 歲至6 0 歲，發(fā)病后的生存時(shí)間一般為l 一5 年，目前還沒有可治愈的藥物。已有多個(gè)基因缺陷被發(fā)現(xiàn)引起A L S ，稱作家族性肌萎縮側(cè)索硬化癥( f A L S ) 。其中，最為著名的是由C u ，Z n S O D I的突

4、變而造成的f A L S 。C u ，Z n S O D l 因催化細(xì)胞中自由基的歧化反應(yīng)而著稱。它在細(xì)胞抵抗超氧化合物對(duì)細(xì)胞的損傷過程中起關(guān)鍵作用。目前已發(fā)現(xiàn)近1 5 0 個(gè)C u ，Z n S O D I 的突變能導(dǎo)致f A L S 。轉(zhuǎn)基因小鼠研究結(jié)果表明f A L S 并不是因?yàn)橥蛔兪笴 u ，Z n S O D I 失去活性，而是使C u ，Z n S O D l 獲得了一個(gè)新的有毒功能導(dǎo)致的。同時(shí)，也認(rèn)為不同的突變是通過相同

5、的機(jī)理引起f A L S 。但是，這一假說還未在實(shí)驗(yàn)上被完全證明。至于突變使C u ，Z n S O D l 獲得了什么性質(zhì)的有毒新功能還有待被發(fā)現(xiàn)。本論文選擇在酵母細(xì)胞中研究在人體中引起f A L S 的C u ，Z n S O D l 突變體A 4 V ，G 4 1 D ，G 4 1 S ，G 8 5 R ，G 9 3 C 和1 1 1 3 T 。我們實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明酵母細(xì)胞也是研究f A L S 的理想模型。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酵母細(xì)

6、胞的H + - A T P a s e P m a I 被過度表達(dá)時(shí)，酵母C u ，Z n S o d l 的G 8 5 R 突變使其獲得一個(gè)能使酵母細(xì)胞產(chǎn)生急劇形態(tài)變化和死亡的有毒新功能。酵母細(xì)胞和人體的C u ，Z n S o d l 相互間具有高度的同源性。因此，本論文在酵母細(xì)胞中研究人體C u ，Z n S o d l 的這些突變體是否獲得相同的有毒新功能。所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明人體的C u ，Z n S o d l 完全能夠替代酵

7、母細(xì)胞的C u ，Z n S o d l 抵抗H 2 0 2 的毒性，使酵母細(xì)胞能夠在3 9 * ( 2 溫度下生長。人體C u ，Z n S o d l 也能夠像酵母的C u ，Z n S o d l 那樣使P m a l 正確定位于細(xì)胞膜。突變體A 4 V 和1 1 1 3 T 也能夠使s o d l d 細(xì)胞抵抗H 2 0 2 的毒性和在3 9 ℃溫度下生長。相比之下，其它G 4 1 D ，G 4 1 S ，G 8 5 R 和G

8、9 3 C 均在抗氧化和耐高溫方面顯示了不同程度的缺陷。盡管像A 4 V ，G 9 3 C 和1 1 1 3 T 這樣的突變體具有正常的催化歧化反應(yīng)活性，然而在這些突變體細(xì)胞中P m a l ．G F P 仍然發(fā)生了定位錯(cuò)誤。在G 4 1 D和G 4 1 S 突變體細(xì)胞中，P m a l ．G F P 有正確顯示細(xì)胞膜定位，也有發(fā)生了與A 4 V ，G 9 5 R ，G 9 3 C 和1 1 1 3 T 突體類似的定位錯(cuò)誤。除了P m