【摘要】：亮氨酸是人體中含量最為豐富的必需氨基酸之一,作為調(diào)節(jié)因子控制蛋白的合成和降解,參與調(diào)節(jié)能量代謝并為蛋白合成提供底物。亮氨酸缺乏導(dǎo)致嚴(yán)重的生長缺陷,因此維持亮氨酸的代謝平衡對于生物活動(dòng)的正常進(jìn)行相當(dāng)重要。生物體中存在多種蛋白質(zhì)修飾方式,調(diào)控著細(xì)胞的各種生理以及病理過程。乙�；揎検且环N重要的蛋白翻譯后修飾,涉及到轉(zhuǎn)錄調(diào)控、信號通路調(diào)控、代謝調(diào)控、蛋白質(zhì)活性調(diào)控乃至病原微生物感染調(diào)控等多個(gè)重要生理功能而受到廣泛關(guān)注與研究。我們在探尋營養(yǎng)代謝的過程中,首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)真核生物中去乙�；窰da1在亮氨酸的代謝過程中起著重要調(diào)節(jié)作用。本論文以釀酒酵母為模式生物,利用分子生物學(xué)和代謝組學(xué)的方法研究去乙酰化酶Hda1在亮氨酸代謝過程中的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示HDA1基因敲除菌株在SC培養(yǎng)基中顯示出生長缺陷并且其亮氨酸含量當(dāng)對于野生型菌株顯著降低。補(bǔ)充外源亮氨酸,hda1?細(xì)胞恢復(fù)生長,而其它氨基酸等氮源則無恢復(fù)效應(yīng)。利用自發(fā)突變,篩選hda1?細(xì)胞突變菌株,檢測發(fā)現(xiàn)其亮氨酸含量均恢復(fù)到野生型(WT)水平。自發(fā)突變菌株全基因組測序結(jié)果表明SEO1(推斷的通透酶)和BAP2(高親和力的亮氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的蛋白序列發(fā)生點(diǎn)突變(Seo1-A242G,Bap2-D573N),COS4(調(diào)控蛋白周轉(zhuǎn)的蛋白)則是在表達(dá)水平發(fā)生變化。在hda1?細(xì)胞中過量表達(dá)SEO1、BAP2和COS4均能恢復(fù)在SC培養(yǎng)基上的生長。m RNA表達(dá)水平測定和Lac-Z報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)結(jié)果顯示,BAP2和COS4在hda1?細(xì)胞中的m RNA表達(dá)顯著高于野生型水平;而亮氨酸均誘導(dǎo)SEO1、BAP2和COS4 m RNA表達(dá)。蛋白水平檢測結(jié)果證實(shí)SEO1以及突變體SEO1在野生型和hda1?細(xì)胞中并無顯著差別。本論文研究結(jié)果證明去乙酰化酶Hda1通過調(diào)控SEO1、BAP2和COS4來控制亮氨酸吸收,從而影響細(xì)胞的生長。該機(jī)制的闡明將為亮氨酸引起的營養(yǎng)缺陷和疾病產(chǎn)生機(jī)制提供全新的詮釋和思維。
【圖文】：

圖 1-1 釀酒酵母中亮氨酸的生物合成途徑進(jìn)入人體后，，其主要作用有三個(gè)方面，首先是作為蛋白合酸的合成提供碳源和 α-氨基氮源[25,26]。進(jìn)入乳腺的亮氨酸成，另一部分亮氨酸參與調(diào)節(jié)了其他物質(zhì)的合成或發(fā)生作為蛋白周轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)因子來控制蛋白的合成和降解[27-29]（亮氨酸作為調(diào)節(jié)因子的一種主要分子機(jī)制是通過激活雷（mTOR pathway）[30-32]。mTOR 信號系統(tǒng)整合了細(xì)胞內(nèi)翻譯、細(xì)胞代謝、生長、分化和生存，同時(shí)營養(yǎng)物質(zhì)和途徑。亮氨酸補(bǔ)給實(shí)驗(yàn)證明其與體重控制、能量消耗和肌顯著關(guān)聯(lián)[33-35]，并且亮氨酸的吸收量多少能阻止或治療肥上世紀(jì) 70 年代到現(xiàn)在，一系列的實(shí)驗(yàn)表明亮氨酸的缺乏削弱[38-40]。這些亮氨酸調(diào)控的蛋白質(zhì)、糖、脂肪代謝以及

人體亮氨酸第三個(gè)功能是降解后進(jìn)入三羧酸循環(huán)調(diào)節(jié)能量代謝[42]（圖1-2）。亮氨酸對于能量代謝的主要機(jī)制是通過支鏈氨基轉(zhuǎn)移酶（BCAT）轉(zhuǎn)化成 α-酮異己酸（α-KIC），然后通過線粒體酶支鏈 α-酮酸脫氫酶脫羧為異戊酰輔酶 A，然后最終形成�；�-CoA 衍生物并進(jìn)入檸檬酸循環(huán)[42]。此過程不僅通過控制能量代謝來調(diào)節(jié)激酶活性，而且其中間產(chǎn)物（如�；�-CoA 等）可參與糖和脂肪的代謝。亮氨酸在生物體內(nèi)含量豐富，功能多樣，為了確保生長發(fā)育的正常進(jìn)行，生物體進(jìn)化了非常精致的吸收體系來保持亮氨酸的代謝平衡。在真核生物釀酒酵母中就有 5 種氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以吸收亮氨酸，分別是一般氨基酸通透酶 Gap1（general amino acid permease Gap1）[43]，枝鏈氨基酸通透酶 Bap2 和 Bap3（branched-chain amino acid permeases Bap2 and Bap3）[44, 45]，色氨酸/酪氨酸通透酶 Tat1（tryptophan/tyrosine permease Tat1）[46]
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q936

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本文編號：2670981