線粒體通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP為細(xì)胞供能,因此氧濃度的變化極易導(dǎo)致線粒體的功能紊亂。低氧條件下電子傳遞鏈因氧分子的缺乏而產(chǎn)生大量（reactive oxygen species,ROS）活性氧,并導(dǎo)致線粒體膜電位的降低,從而損傷線粒體。另一方面,低氧又能通過激活多種適應(yīng)性反應(yīng)來維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài),保證機(jī)體功能的正常行使。線粒體自噬（mitophagy）便是一種重要的低氧適應(yīng)性反應(yīng),是細(xì)胞通過自噬溶酶體途徑特異性地清除受損或冗余線粒體的一種生物學(xué)現(xiàn)象。低氧條件下,線粒體自噬通過選擇性地識別并降解損傷的線粒體,維持細(xì)胞氧化還原平衡,防止細(xì)胞進(jìn)入死亡途徑。在低氧調(diào)控線粒體自噬的機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn),一些線粒體膜蛋白能作為受體分子通過與自噬膜蛋白LC3結(jié)合介導(dǎo)自噬隔離膜對線粒體的識別,線粒體外膜蛋白BNIP3便是其中重要的一種受體分子。此外,BNIP3也是低氧誘導(dǎo)因子HIF-1的靶基因,受低氧調(diào)控。以往的研究揭示了低氧條件下BNIP3被轉(zhuǎn)錄上調(diào)進(jìn)而激活線粒體自噬的分子機(jī)制。然而除了轉(zhuǎn)錄水平影響其對線粒體自噬調(diào)控之外,BNIP3翻譯后修飾對線粒體自噬的調(diào)控目前知之甚少。在本研究中,我們首先發(fā)現(xiàn)低氧能... 

【文章來源】：軍事科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

哺乳動(dòng)物中線粒體自噬的調(diào)節(jié)途徑

.3.1. BNIP3 的結(jié)構(gòu)BNIP3 是一種定位于線粒體外膜的 BH3-only 蛋白，在其 C 端具有一個(gè)跨構(gòu)域（transmembrane domain, TM, 164-184 aa.），使其能插入到線粒體外膜同于 Bcl-2 家族的絕大多數(shù)成員，TM 結(jié)構(gòu)域在 BNIP3 介導(dǎo)的多種功能中發(fā)不可或缺的作用[36]。BNIP3 預(yù)測的分子量為 21.5 kDa，而在 SDS-PAGE 電常常在 30 kDa 和 60 kDa 處檢測到 BNIP3 的表達(dá)，這種結(jié)果顯示 BNIP3 自形成穩(wěn)定的同源二聚體[33]。而 TM 結(jié)構(gòu)域?qū)τ?BNIP3 形成同源二聚體不可，通過突變構(gòu)建 TM 結(jié)構(gòu)域缺失的 BNIP3 則導(dǎo)致其既不能形成同源二聚體能定位于線粒體[35]。之后多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究證明缺失 TM 結(jié)構(gòu)域不僅會(huì)導(dǎo)變的 BNIP3 失去線粒體去極化和細(xì)胞死亡的誘導(dǎo)活性，還能拮抗外源過表低氧/缺血下高表達(dá)的野生型 BNIP3 所介導(dǎo)的細(xì)胞死亡活性[37,38]。此外，在心肌細(xì)胞和 HL-1 心肌細(xì)胞株中的研究發(fā)現(xiàn)，缺失 TM 結(jié)構(gòu)域也能完全抑NIP3 介導(dǎo)的自噬活性[38,39]。

軍事科學(xué)院博士學(xué)位論文現(xiàn)，在 CHX 處理細(xì)胞時(shí) BNIP3 的蛋白表達(dá)量顯著被降低（圖 3.2A, B）。鑒于CHX 的作用是抑制新蛋白的合成，常用于對快速降解蛋白的檢測，因此我們推測 BNIP3 可能通過泛素-蛋白酶體途徑被降解。隨后，我們通過蛋白酶體抑制劑MG132 處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)常氧或低氧下 BNIP3 均能被 MG132 所積累（圖 3.2C）。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，BNIP3 能經(jīng)泛素-蛋白酶體途徑被快速降解。


本文編號：2901432