锥虫是一类重要的热带和亚热带病原,转录后调控在锥虫基因表达调控中发挥着至关重要的作用,然而参与转录后调控的RNA结合蛋白很少在锥虫中得到鉴定。CCCH型锌指蛋白是一类重要的RNA结合蛋白,主要参与了RNA的加工、运输和稳定性调控等。计算机分析表明锥虫基因组数据库中存在48个CCCH型锌指蛋白,其中38个功能完全未知。本项目将对这些未知锌指蛋白的功能及参与转录后调控的作用机制进行研究,主要包括利用RNAi筛选锥虫生长必需的未知锌指蛋白基因,通过蛋白过表达/亲和纯化/质谱技术和已有的蛋白质数据库构建出蛋白相互作用网络,并借此判断未知锌指蛋白的主要功能;利用基因敲除合并Microarray等对参与RNA稳定性调控的锌指蛋白的靶RNA进行分析,并确定所识别的靶RNA序列。预期研究成果不但会进一步揭示基因表达转录后调控的详细机制,而且还会鉴定出对锥虫的分化、发育和致病性等至关重要的功能蛋白。
Trypanosome brucei;CCCH-type zinc finger protein;post-transcriptional regulation;RNA-binding protein;RNA stabilty
布氏锥虫是医学和生物学上重要的寄生性原虫,是研究转录后调控的原虫模式生物。其独特的基因串联排列、多顺反子转录、转录水平调控的匮乏,使得锥虫主要在转录后水平进行基因调控。转录后调控的实现依赖于多种RNA结合蛋白参与各种RNA加工代谢过程,其中CCCH型锌指(zinc finger motif, ZnF)蛋白是一类重要且广泛存在的RNA结合蛋白。本项目采用生化和遗传学手段对布氏锥虫基因组范围内的CCCH型锌指蛋白进行了不同程度的功能及作用机制的研究,并对其潜在的RNA结合活性、是否以及如何参与了RNA加工及稳定性调控进行了研究。在诸多研究结果中,我们认为最重要的研究结果包括两项(1)解析了剪切/多聚腺苷化复合物(CPSF)的组装以及RNA结合活性,发现poly(A)核心因子在不同基因mRNA的3’-端加工中,尤其在poly(A)位点选择上表现出分化效应。我们的研究较为全面地解析了锥虫CPSF的结构及功能,为揭示锥虫mRNA 3’-末端加工机制提供了许多重要数据。(2)发现未知锌指蛋白ZC3H39和ZC3H40相互作用并解析了其复合物组成,用大量的数据为ZC3H40通过识别结合特异的靶RNA序列而参与了特定基因mRNA的稳定性调控提供证据,尤其ZC3H40可能参与了锥虫氧化磷酸化的发育调控是一项非常重要的发现,对于揭示氧化磷酸化的分子调控机制具有重要参考价值。上述两项研究结果,目前未见国内外有任何相关报道。其它重要的研究结果包括发现ZC3H5和ZC3H9是胞质分裂必需的基因;ZC3H5可能参与了tubulin的表达调控;发现ZC3H35和ZC3H36过表达引发锥虫表型改变;ZC3H37与ZC3H38蛋白序列高度相似但功能差异显著;发现锥虫eIF3a在结构及功能上可能显著不同于人eIF3a;建立了一个高效、快速鉴定RNA结合蛋白的检测方法CLiTAP,并利用该方法对本项目所研究的锌指蛋白进行了RNA结合活性检测,效果良好。综上所述,除文章发表滞后外(除个别研究结果已发表外,多数处于文章整理中并将陆续投稿),我们顺利地完成了本项目设定的绝大多数研究目标,不但为揭示锥虫mRNA转录后调控机制提供了许多重要数据,而且为抗锥虫治疗提供了许多潜在的新治疗靶位。