本文選題：SAMHD1　切入點(diǎn)：dNTP水解酶　出處：《吉林大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：包含SAM和HD結(jié)構(gòu)域的蛋白(即SAMHD1蛋白)是一個(gè)非常獨(dú)特的蛋白。它是目前為止唯一一個(gè)已知可以通過水解作用直接調(diào)控細(xì)胞d NTP水平的酶,它是可以抑制包括逆轉(zhuǎn)錄病毒等多種病毒感染的抗病毒因子,它還是人體自身免疫疾病AGS綜合癥和家族性紅斑狼瘡的相關(guān)蛋白。這一切都說明,SAMHD1在人體細(xì)胞中的地位舉足輕重。然而,人們對SAMHD1蛋白功能的理解并不全面。首先,未有充足的證據(jù)表明d NTPase活性在SAMHD1抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒感染的作用;其次,作為一種干擾素誘導(dǎo)蛋白,SAMHD1在干擾素誘導(dǎo)出的抗病毒活性中扮演何種角色也尚不清楚;再者,鑒于逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄元件復(fù)制過程的相似性,SAMHD1能否調(diào)控細(xì)胞內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄元件活性也待考察。這些都是本論文在立題時(shí)所要解答的問題。本論文通過對SAMHD1生物學(xué)功能的系統(tǒng)研究,得到以下成果:1.SAMHD1可能并不參與干擾素所誘導(dǎo)的抗病毒活性干擾素可以在外周血免疫細(xì)胞中誘導(dǎo)出很強(qiáng)的抗病毒活性。在體外實(shí)驗(yàn)中,類似的現(xiàn)象可以在單核細(xì)胞THP-1細(xì)胞中得以重復(fù)。本論文的研究發(fā)現(xiàn),IFNα和PMA在THP-1細(xì)胞中都可以誘導(dǎo)出抗病毒活性,但是IFNα的誘導(dǎo)活性更為強(qiáng)大。有趣的是,無論IFNα還是PMA都無法誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞中SAMHD1蛋白水平的增多。后續(xù)報(bào)道表明,PMA可以恢復(fù)SAMHD1蛋白的抗病毒能力,而Vpx蛋白則可以誘導(dǎo)SAMHD1蛋白的降解。因此,表達(dá)Vpx蛋白的野生型SIV可以突破PMA在THP-1中誘導(dǎo)出的抗病毒活性。但是,無論是HIV-1、SIV、還是SIVΔvpx都無法突破IFNα的作用。實(shí)際上,SIV根本無法在IFNα刺激的THP-1細(xì)胞中誘導(dǎo)SAMHD1蛋白的降解,一方面說明逆轉(zhuǎn)錄病毒無法膜融合作用將核心顆粒釋放到IFNα刺激的THP-1細(xì)胞中,另一方面也說明在SAMHD1蛋白發(fā)揮作用之前,IFNα已經(jīng)激活了其它免疫通路來防止THP-1細(xì)胞被感染。與此同時(shí),我們有證據(jù)顯示,即使在分裂細(xì)胞中,SAMHD1也參與細(xì)胞對逆轉(zhuǎn)錄病毒的抑制。2.SAMHD1是全新的逆轉(zhuǎn)錄元件調(diào)控因子逆轉(zhuǎn)錄元件是真核細(xì)胞內(nèi)唯一利用逆轉(zhuǎn)錄活性實(shí)現(xiàn)自身復(fù)制的DNA元件,其活性和血友病以及癌癥的發(fā)病相關(guān)。有跡象表明,逆轉(zhuǎn)錄元件的活性與人體自身免疫疾病同樣存在聯(lián)系。作為AGS相關(guān)蛋白的SAMHD1很可能通過d NTPase活性抑制逆轉(zhuǎn)錄元件的逆轉(zhuǎn)錄過程來抑制逆轉(zhuǎn)錄元件活性并調(diào)控細(xì)胞免疫。結(jié)果表明,SAMHD1確實(shí)可以有效地抑制多種逆轉(zhuǎn)錄元件的活性,并且這種抑制確實(shí)是通過抑制逆轉(zhuǎn)錄元件的逆轉(zhuǎn)錄活性實(shí)現(xiàn)的。然而,細(xì)致的分析則表明,SAMHD1抑制逆轉(zhuǎn)錄元件并非通過d NTPase活性,而主要是通過特異性誘導(dǎo)LINE1 ORF2p蛋白的降解實(shí)現(xiàn)的。對不同物種的SAMHD1蛋白抗LINE1活性的試驗(yàn)證明SAMHD1的這一活性在哺乳動物中是保守的。而AGS相關(guān)突變則在不同程度上削弱了SAMHD1對逆轉(zhuǎn)錄元件活性的抑制能力,說明AGS相關(guān)蛋白、逆轉(zhuǎn)錄元件、細(xì)胞免疫激活三者存在潛在的聯(lián)系。3.四聚體是SAMHD1發(fā)揮生物學(xué)功能的必要條件SAMHD1的N末端截短突變體109-626和120-626在抑制LINE1活性的功能上存在極大不同。這一現(xiàn)象引發(fā)了我們對兩者結(jié)構(gòu)差異的興趣,并最終導(dǎo)致了SAMHD1四聚體形式的發(fā)現(xiàn)。本論文隨后考察了四聚體形式對SAMHD1各個(gè)生物學(xué)功能的意義。結(jié)果發(fā)現(xiàn),單體突變體D137A僅保留了5%的d NTPase活性。在U937細(xì)胞中,D137A幾乎無法抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染。而在HEK293T細(xì)胞中,單體D137A和二聚體120-626都不再可以有效地抑制LINE1的活性。這說明四聚體是SAMHD1發(fā)揮生物學(xué)功能的必要條件。更讓人驚訝的是,四聚體還是SAMHD1被Vpx誘導(dǎo)降解的前提條件。這一切都說明了四聚體形式對SAMHD1蛋白的重要意義。綜上,本論文的研究結(jié)果從多個(gè)不同的角度深入考察了SAMHD1蛋白在細(xì)胞中的生物學(xué)功能,揭示了SAMHD1參與調(diào)控逆轉(zhuǎn)錄元件活性的全新功能,發(fā)現(xiàn)了SAMHD1蛋白參與蛋白穩(wěn)定性調(diào)控的證據(jù),并驗(yàn)證了四聚體形式是SAMHD1發(fā)揮全部生物學(xué)功能的必要條件。這些發(fā)現(xiàn)對理解SAMHD1在細(xì)胞中的活性提出了更多的信息,為探索SAMHD1作為抗病毒因子的功能提供了更多線索,對解析SAMHD1調(diào)控細(xì)胞免疫系統(tǒng)的機(jī)制具有指導(dǎo)意義,并將為防治艾滋病和人體自身免疫疾病手段的研發(fā)提供分子機(jī)制和靶點(diǎn)。
[Abstract]:This paper studies the biological function of SAMHD1 , which can inhibit the anti - viral activity of SAMHD1 in THP - 1 cells . In this paper , we investigated the biological function of SAMHD1 protein in cells , and demonstrated that SAMHD1 is a necessary condition for the biological function of SAMHD1 .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q26

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1 趙可;細(xì)胞因子SAMHD1生物學(xué)功能的研究[D];吉林大學(xué);2016年

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本文編號：1673323