多聚谷氨酰胺延伸蛋白募集细胞内转录因子及对基因转录调控的影响

多聚谷氨酰胺(polyglutamine,PolyQ)疾病是由特定基因序列中CAG三核苷酸的不稳定重复扩增所引发的一类神经退行性疾病。至今已发现9种类型的PolyQ疾病,其中多数疾病的致病蛋白质在转录调控中发挥着重要的病理作用。PolyQ蛋白中谷氨酰胺的异常重复延伸会引发蛋白质错误折叠并在细胞中积聚形成包涵体。积聚的蛋白质可通过自身结构域、泛素修饰和RNA等介导的相互作用,有效地募集细胞内的转录因子、泛素接头或受体蛋白,以及分子伴侣等组分到包涵体中。这些组分在细胞中的可溶性比例减少,使得机体内的转录调控系统功能受损,造成转录失调从而诱发疾病。因此,研究异常延伸的PolyQ蛋白对细胞内转录因子及其他组分的募集作用,可在分子水平上解释神经退行性疾病的发病机制,从而为临床应用提供潜在的预防和治疗方法。

多聚谷氨酰胺延伸蛋白募集细胞内正常蛋白质或RNA的分子机制

多聚谷氨酰胺(PolyQ)疾病,是一类由编码蛋白质的基因中CAG三核苷酸重复序列的异常延伸所引发的神经退行性疾病.CAG三核苷酸重复序列导致所编码蛋白质的PolyQ序列的异常延伸,使蛋白质发生错误折叠和积聚,并在细胞内形成包涵体.包涵体的形成是神经退行性疾病的一个重要特征.PolyQ蛋白在积聚过程中,可以将细胞内与其特异相互作用的蛋白质或RNA募集到包涵体中.被募集的其他蛋白质或RNA不仅自身的可溶性组分减少,而且由于被"挟持"到包涵体中其在细胞内的有效组分也相应地减少,从而影响其正常的生物功能.根据特异相互作用的模式,我们将募集作用分为以下几种类型:蛋白质(含Poly Q蛋白)的共积聚;特定结构域或模体介导的募集作用(包括泛素等修饰介导的募集作用);RNA介导的募集作用;以及对分子伴侣蛋白的募集作用.PolyQ延伸蛋白的积聚和对其他组分的募集可能是引发细胞毒性和神经退行性病变的重要原因.

Ataxin-7蛋白在基因调控中的作用及与SCA7疾病的关系

Ataxin-7(Atx7)蛋白是真核细胞SAGA(Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase)复合物中的重要组成亚基,能将其去泛素化模块锚定到整个复合物上并起到骨架支撑作用,进而参与SAGA复合物对染色质组蛋白乙酰化和去泛素化修饰的调控。Atx7通过调控SAGA复合物与视锥视杆细胞同源盒基因蛋白(cone-rod homeobox,CRX)的结合,对依赖CRX的基因转录激活起到调节作用。然而,Atx7的N-端多聚谷氨酰胺(polyglutamine,PolyQ)序列的异常延伸,会使其在细胞内发生蛋白质积聚(aggregation),进而引起Ⅶ-型脊髓小脑共济失调症(spinocerebellar ataxia 7,SCA7)的发生。现综述Atx7在细胞内的正常生理功能及其PolyQ延伸引起的蛋白质积聚,探讨PolyQ延伸的Atx7对细胞功能的影响,以及最终引发神经退行性疾病的分子机制。