發(fā)布時間：2018-03-23 22:02

  本文選題：組織蛋白酶D　切入點：細胞老化　出處：《中國科學院北京基因組研究所》2016年博士論文

【摘要】：組織蛋白酶D(Cath D)是在細胞中廣泛分布的一種溶酶體內的蛋白水解酶,該蛋白對于維持細胞內穩(wěn)態(tài)起到了重要作用。一方面,Cath D可以通過水解其他蛋白,如蛋白酶原、纖維連接蛋白等,發(fā)揮其生物學功能。另一方面,被釋放到胞漿中的Cath D會引發(fā)細胞凋亡相關蛋白的水解,從而引發(fā)凋亡。近些年來,該蛋白在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到的作用引起了人們的日益關注。與癌旁／正常組織相比,該蛋白經常在腫瘤組織中過表達,而且Cath D的過表達可以顯著增強癌癥細胞的侵襲性。盡管關于Cath D與腫瘤發(fā)生的報道很多,但這樣的報道絕大多數都是關聯性的,其背后的分子機制尚不完全清楚。我們認為其分子機制的缺失主要是由兩方面引起的,一是大多數Cath D在腫瘤細胞中的功能研究都利用了其過表達的模型。由于Cath D在腫瘤細胞中本底表達量已經較相對正常細胞有所提高,利用這樣的研究模型觀察到的細胞表型以及信號通路的改變可能并不大。二是直到目前為止,針對Cath D引起的全局性蛋白質改變的研究仍然很缺乏,大多數的研究僅僅局限于少數幾條特異的蛋白或信號通路上。因此對Cath D基因沉默引發(fā)的全面蛋白質組變化進行表征會加深對Cath D在癌癥細胞中功能的理解。本實驗室前期在HeLa細胞中利用基因沉默的手段建立了Cath D穩(wěn)定低表達的細胞株,HeLa-CR,并對該細胞株表型進行了初步的測定,發(fā)現細胞老化水平顯著提高,并伴隨著細胞周期在G2-M期的阻滯。為了對Cath D引起的蛋白質組變化進行多維度的觀察,對HeLa-CR細胞的胞漿、溶酶體和細胞核三個亞細胞組分進行了基于氨基酸體內標記法(SILAC,Stable Isotope Labeling with Amino Acid)的定量蛋白質組學分析。發(fā)現Cath D的基因沉默造成二十余個注釋為溶酶體定位的蛋白質在溶酶體組分中豐度下降,而相應的在胞漿中的豐度上升,提示HeLa-CR的溶酶體狀態(tài)可能受到了影響。另一方面,氧化還原蛋白的豐度在HeLa-CR的胞漿中顯著下調,提示細胞內氧化還原穩(wěn)態(tài)受到了干擾�；谏鲜鰜喖毎M分的定量蛋白質組學結果以及細胞溶酶體狀態(tài)以及氧化還原穩(wěn)態(tài)與細胞老化之間的關聯性,Cath D基因沉默有可能會升高溶酶體膜通透性以及ROS水平,進而誘導細胞老化。進一步的驗證分析證實了這一點,并且發(fā)現ROS在Cath D基因沉默誘導細胞老化的過程中起到重要作用。另外在HeLa-CR細胞中,盡管ROS水平升高,但抗氧化轉錄因子NRF2活性是相對降低的,并且利用實驗揭示這一現象的產生的原因：長期氧化壓力可以抑制NRF2的轉錄活性以及抗氧化蛋白的豐度。結合前人關于Cath D在腫瘤組織中高表達的發(fā)現,我們的研究結果提示了Cath D在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中起到了維持組織內環(huán)境穩(wěn)態(tài),防止細胞老化的作用。
[Abstract]:Cathepsin D(Cath D, a proteolytic enzyme widely distributed in cells, plays an important role in maintaining intracellular homeostasis. On the one hand, cathepsin D can hydrolyze other proteins, such as proproteinogen. On the other hand, Cath D released into the cytoplasm can induce the hydrolysis of apoptosis-related proteins, thus inducing apoptosis. The role of the protein in tumorigenesis and development has attracted increasing attention. Compared with paracancerous / normal tissues, the protein is often overexpressed in tumor tissues. And overexpression of Cath D can significantly increase the invasiveness of cancer cells. Although there have been a lot of reports about Cath D and tumorigenesis, most of these reports are related. The molecular mechanism behind it is not completely clear. We believe that the absence of the molecular mechanism is mainly caused by two aspects. One is that most of the studies on the function of Cath D in tumor cells have made use of its overexpression model, because the background expression of Cath D in tumor cells has been increased compared with that of normal cells. The changes in cell phenotypes and signaling pathways observed using this model may not be significant. Second, until now, studies of global protein changes caused by Cath D have been scarce. Most studies are limited to a few specific protein or signaling pathways. Therefore, characterization of the total proteome changes caused by Cath D gene silencing will enhance the understanding of the function of Cath D in cancer cells. A stable and low expression Cath D cell line, HeLa-CR-R, was established by gene silencing in HeLa cells in the early stage of the experiment, and the phenotype of the cell line was preliminarily determined. In order to observe the proteome changes induced by Cath D, the cytoplasm of HeLa-CR cells was observed. Three subcellular components of lysosome and nucleus were analyzed by quantitative proteomic analysis based on amino acid labeling method: silac Isotope Labeling with Amino acid.The gene silencing of Cath D resulted in more than 20 proteins annotated as lysosomal localization. The abundance of lysosome components decreased, The corresponding increase in cytoplasmic abundance suggests that the lysosomal state of HeLa-CR may be affected. On the other hand, the redox protein abundance is significantly down-regulated in the cytoplasm of HeLa-CR. Based on the quantitative proteomics results of the above subcellular components and the relationship between redox homeostasis and cellular aging, the relationship between redox homeostasis and cell aging is also discussed, based on the quantitative proteomics results of the above subcellular components and the correlation between redox homeostasis and cell aging. It is possible to increase the permeability of lysosomal membrane and the level of ROS. Further validation analysis confirmed this and found that ROS plays an important role in the process of cell aging induced by Cath D gene silencing. In addition, in HeLa-CR cells, despite the increase of ROS level, However, the activity of antioxidant transcription factor NRF2 was relatively decreased. The reasons for this phenomenon were revealed by experiments: long term oxidative pressure could inhibit the transcription activity of NRF2 and the abundance of antioxidant protein, combined with previous findings on the high expression of Cath D in tumor tissues. Our results suggest that Cath D plays an important role in maintaining homeostasis and preventing cell aging during tumorigenesis and development.
【學位授予單位】：中國科學院北京基因組研究所
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R730.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李新發(fā);;一切基因說了算?[J];科學與文化;2006年07期

2 克萊夫·庫克森;;【英國(金融時報)文章】題:讓壞基因沉默[J];中國洗滌用品工業(yè);2003年02期

3 房師松,鄧平建,趙樹進;基因沉默機制與預防對策[J];衛(wèi)生研究;2004年04期

4 陳雪梅,杜顯剛,譚志巍,王亞琴,官鵬;基因沉默的研究進展[J];法律與醫(yī)學雜志;2005年03期

5 字友梅;王少元;;新基因功能的研究策略[J];醫(yī)學綜述;2011年10期

6 湯富酬,李成建,薛友紡;雙鏈RNA在基因沉默中的作用[J];中國生物化學與分子生物學報;2002年06期

7 卞曉翠;劉玉琴;;基因功能的抑制[J];中華病理學雜志;2006年05期

8 佟雨;;解開“基因鋼琴”彈奏之謎[J];自然與科技;2011年04期

9 劉春喜;壽命相關基因與衰老的生化機制[J];生理科學進展;2004年01期

10 ;小資料[J];環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學;2005年06期

相關會議論文 前10條

1 袁誠;李萃;馬金;韓成貴;于嘉林;Andrew Jackson;李大偉;;大麥條紋花葉病毒誘導的基因沉默載體系統(tǒng)的改造及其應用[A];中國植物病理學會2009年學術年會論文集[C];2009年

2 陳翔;;RNAi:從科學家的剪九到醫(yī)師的治療手段[A];中華醫(yī)學會第十二次全國皮膚性病學術會議論文集[C];2006年

3 施定基;張文俊;鄧元告;冉亮;康瑞娟;趙興貴;張越南;;藻類基因工程的一些進展[A];中國海洋生化學術會議論文薈萃集[C];2005年

4 王海光;李自超;;植物干旱脅迫應答基因及其產物研究進展[A];2003年全國作物遺傳育種學術研討會論文集[C];2003年

5 陳愛葵;李梅紅;;RNAi—基因沉默[A];遺傳學進步與人口健康高峰論壇論文集[C];2007年

6 項曉瓊;;RNAi技術在毒理學中的應用[A];中國藥理學會毒理專業(yè)委員會第十次學術會議論文摘要匯編[C];2004年

7 劉家云;郝曉柯;李慶霞;馬龍洋;溫偉紅;賈林濤;楊安鋼;;靶向X區(qū)的siRNA抑制HBV基因的表達和復制[A];第九屆西北五�。▍^(qū)）檢驗醫(yī)學學術會議論文匯編[C];2005年

8 焦鋒;樓程富;;基因在植物多倍體中的進化研究進展[A];中國蠶學會第三屆青年學術研討會暨浙江省第二屆青年學術論壇——蠶桑分論壇論文集（上冊）[C];2001年

9 吳麗娟;陳偉;康格非;蔣建新;朱佩芳;;鋅指蛋白A20基因沉默載體研究與初步應用[A];第五次全國中青年檢驗醫(yī)學學術會議論文匯編[C];2006年

10 徐新云;毛侃瑯;毛吉炎;;CYP3A4基因沉默和高表達對三氯乙烯致肝細胞毒性的影響[A];中國毒理學會第六屆全國毒理學大會論文摘要[C];2013年

相關重要報紙文章 前9條

1 Esha Dey Pallavi Ail 編譯 碩軍;“基因沉默”先導者[N];醫(yī)藥經濟報;2013年

2 南方日報記者 張勝波　林亞茗 通訊員 粵科宣;“廣東是成果產業(yè)化好地方”[N];南方日報;2011年

3 記者 李荔;朱冰：環(huán)境也可以改變基因[N];北京科技報;2012年

4 記者 毛黎;科學家成功解開大量基因沉默之謎[N];科技日報;2008年

5 醫(yī)學博士 科學松鼠會成員 致樺;美麗的干擾[N];中國經營報;2010年

6 紀光偉;2006,最出彩的是基因[N];健康報;2006年

7 張?zhí)锟?基因編輯器被寄予厚望[N];中國醫(yī)藥報;2014年

8 張?zhí)锟?垃圾DNA并非垃圾[N];文匯報;2012年

9 記者　許琦敏;基因“梁祝悲劇”誘發(fā)血癌[N];文匯報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 張興坦;煙草MAPK基因的功能研究[D];重慶大學;2015年

2 Chabungbam Orville Singh（奧維爾）;家蠶BmPLA2和BmRab3基因的分子克隆、表達和功能研究[D];浙江大學;2014年

3 張彥蘋;桃microRNA的識別及其與靶基因的作用模式分析[D];南京農業(yè)大學;2014年

4 張燕萍;青蝦性別相關基因的篩選、克隆及時空表達分析[D];南京農業(yè)大學;2014年

5 穆春;棉花耐鹽基因篩選及酪氨酸蛋白磷酸酶基因功能研究[D];中國農業(yè)大學;2016年

6 蘇思遠;組織蛋白酶D基因沉默誘導HeLa細胞老化的機制研究[D];中國科學院北京基因組研究所;2016年

7 張凌娣;同源序列高劑量異常表達及病毒編碼蛋白對基因沉默的作用[D];中國農業(yè)大學;2004年

8 袁佐清;東亞三角渦蟲DjPreb和DjStag基因表達與功能分析[D];中國海洋大學;2010年

9 邱慶明;若干生精細胞相關基因功能初步研究[D];中南大學;2009年

10 陳婷;果蠅中染色體乙�；c去乙�；揎椉捌渑c熱休克基因表達的關系[D];東北師范大學;2002年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉炎霖;水茄（Solanum torvum）StUBCc基因的克隆及功能初步分析[D];中國農業(yè)科學院;2015年

2 劉凱;棉花抗黃萎病相關基因GhSKIP35基因的克隆與功能驗證[D];中國農業(yè)科學院;2015年

3 任夢飛;靈芝細胞懸浮培養(yǎng)中高表達靈芝鯊烯合酶基因提高靈芝酸單體的生產[D];昆明理工大學;2015年

4 梁甜;白樺OSC新基因的克隆、RNAi載體構建及遺傳轉化初步研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

5 劉春娟;84K楊HDA903基因的克隆與功能分析[D];東北林業(yè)大學;2015年

6 胡亞平;Peroxiredoxin Ⅰ基因沉默對TGF-β1誘導的成纖維細胞增殖及膠原合成影響的實驗研究[D];河北聯合大學;2014年

7 蘇靜芬;慢病毒介導恒河猴P53和P21基因沉默的初步研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2015年

8 王素艷;殘緣璃眼蜱subolesin和半胱氨酸蛋白酶基因生物學功能初步研究[D];中國農業(yè)科學院;2015年

9 向婷;滲透壓脅迫下AM真菌Rhizophagus irregularis HOG1基因的功能研究[D];華中農業(yè)大學;2015年

10 宋雪;利用CRISPR/Cas9和TALENs技術敲除斑馬魚Vap、C1H7orf55、mri1、BX284640.3和dscr6基因[D];山東大學;2015年

，

本文編號：1655366