甲基转移酶SET7/9介导的底物甲基化修饰及其生理病理学功能的研究进展

赖氨酸的甲基化修饰能够影响蛋白质的稳定性、基因表达、亚细胞定位或酶活性,该过程与多种生理病理现象密切相关。其中,包含SET结构域的组蛋白甲基转移酶7/9(SET domain containing 7/9,SET7/9)是最先被鉴定出来的甲基转移酶,SET7/9参与的组蛋白甲基化修饰是重要的表观遗传修饰方式之一,在多个生物过程如转录激活和抑制、复制及DNA损伤修复中都有重要的作用。SET7/9对非组蛋白的甲基化修饰,不仅影响基因表达、调控、遗传等生理机制,且对于肿瘤等重大疾病的诊断、防治和预后判断有重要意义。本文就甲基转移酶SET7/9通过对组蛋白及非组蛋白底物的甲基化修饰及其生理学功能予以综述。

miR-1298通过调控SetD7表达抑制青光眼视网膜神经节细胞生长

目的探索miR-1298调控青光眼视网膜神经节细胞生长及其机制。方法20只C57BL/6小鼠被用于阻断巩膜上静脉建立慢性小鼠青光眼模型。脂多糖诱导Müller细胞作为体外模型,同时转染miR-NC(空白对照组)、miR-1298 mimic、miR-1298 inhibitor、miR-1298 mimic+重组人Set7/9组蛋白甲基转移酶(SetD7)。采用MTT实验、乳酸脱氢酶(LDH)活性和Caspase-3、Caspase-9试剂盒、RT-qPCR和Western blot方法探索miR-1298的功能和机制。结果在青光眼小鼠模型视网膜组织中miR-1298表达量显著提高。上调miR-1298能够抑制Müller细胞增殖和激活LDH活性,下调miR-1298能够促进Müller细胞增殖和减少LDH活性。SetD7是miR-1298调控靶点,激活SetD7可以减弱miR-1298对青光眼视网膜神经节细胞生长的抑制作用。结论miR-1298在青光眼小鼠模型视网膜组织中表达量显著提高,miR-1298能够通过调控SetD7表达抑制青光眼视网膜神经节细胞生长,miR-1298的表达可为青光眼预防和治疗提供参考。

活性SET7/9融合蛋白的表达与纯化

目的:表达与纯化活性GST-SET7/9融合蛋白(SET7/9融合蛋白)。方法:以含人SET7/9基因结构域全长cDNA的pCMV-SET7/9质粒为模板,聚合酶链反应(PCR)法扩增获得目的基因片段,将测序正确的目的基因片段经EcoRⅠ与XhoⅠ双酶切,插入载体pGEX-6P-3中,构得质粒经转染和异丙基β-D硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达融合蛋白,纯化后采用组蛋白甲基化转移酶(HMT)测定法鉴定蛋白活性。结果:构成pGEX-SET7/9重组质粒,表达分子质量约为77 kD的融合蛋白,纯化后测得CPM值明显高于对照组。结论:pGEX-SET7/9可表达高活性的SET7/9融合蛋白。

sh-Set7/9表达载体的构建及其在HepG2细胞中的功能

目的构建sh-Set7/9表达载体并筛选稳定转染HepG2细胞株,考察其干扰效果,为后续研究Set7/9基因的功能及其在肝癌细胞系中的作用提供实验基础。方法寻找靶向序列,设计siRNA片段,构建针对人Set7/9基因的shRNA和对照载体,将干扰载体和载体稳定转染肝癌细胞HepG2,Real-time PCR检测细胞中Set7/9基因的表达水平;同时利用Western blot方法在蛋白质水平进行检测,确定该基因的干扰效果。结果成功构建载体Set7/9-shRNA;Real-time PCR结果显示该基因表达水平明显被抑制(P<0.05),同样Western blot检测表明其蛋白表达也显著下调。此外,与其相关的Sirt1蛋白表达水平提高8.4倍,Suv39h1蛋白表达水平升高1.1倍。结论构建稳定转染株后,可以显著下调Set7/9基因的表达,同时影响与其相关的Sirt1和Suv39h1蛋白表达水平,提示对肝癌HepG2细胞活性产生影响。

PLMT家族成员SET7/9的非组蛋白甲基化作用

SET7/9是蛋白赖氨酸甲基化转移酶(protein lysine methyltransferases,PLMTs或PKMTs)家族成员,具有SET结构域。现已发现SET7/9是一种赖氨酸单甲基化转移酶,除了能使组蛋白H3第四位赖氨酸(lysine4 of histone 3,H3K4)单甲基化外,更重要的能使一些转录因子、肿瘤抑制因子、膜相关受体等非组蛋白单甲基化,其甲基化作用主要与蛋白稳定和转录活化有关。该效应受赖氨酸特异性去甲基酶1(lysine specifcdemethylase,LSD1)的抑制。SET7/9与LSD1两者效应的平衡对维持体内活性蛋白质含量、调节基因表达具有重要意义。

转录因子E2F1蛋白纯化及甲基化鉴定

目的:构建人E2F1基因原核表达质粒p GEX-KG-E2F1,并在大肠杆菌中诱导表达。随后验证纯化得到的E2F1蛋白可作为底物被甲基化转移酶修饰。方法:构建原核表达质粒p GEX-KG-E2F1,在大肠杆菌BL-21中经异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,利用GST亲和层析法纯化表达的E2F1蛋白。随后将纯化的E2F1蛋白作为底物,组蛋白甲基化转移酶SET7/9作为酶进行体外同位素标记放射自显影实验,检测纯化的E2F1蛋白能否被甲基化。结果:酶切鉴定和测序结果证明成功构建了原核表达载体p GEX-KG-E2F1,SDS-PAGE检测结果证明实现了人E2F1基因在大肠杆菌中的可溶性表达,放射自显影证明纯化得到的E2F1蛋白可作为底物被甲基化转移酶SET7/9甲基化。结论:成功构建了转录因子E2F1体外甲基化体系,为筛选新的能甲基化E2F1的酶奠定基础。

沉默SETDB1对肾癌细胞生长的影响及分子机制研究

目的探讨组蛋白赖氨酸N端甲基转移酶SET结构域分支型1(SETDB1)对人肾癌细胞增殖、凋亡的影响。方法体外培养肾癌ACHN细胞及正常肾小管上皮HK-2细胞,qRT-PCR及Western blot分别检测两种细胞系中SETDB1 mRNA及蛋白的表达。采用转染SETDB1特异性干扰性小核糖核酸(siRNA)敲低ACHN细胞中SETDB1表达,并采用实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)、Western blot检测SETDB1的敲低效果,CCK-8法、溴脱氧尿嘧啶核苷(Brd U)结合试验检测细胞活力与增殖,流式细胞仪、caspase3/7活性分析检测细胞凋亡的变化。采用qRTPCR、Western blot检测沉默SETDB1后p53 mRNA及蛋白的表达水平。结果 SETDB1在肾癌ACHN细胞中表达水平明显高于正常肾小管上皮HK-2细胞(t=14.435,P<0.01);转染SETDB1特异性siRNA沉默SETDB1表达后,ACHN细胞中SETDB1 mRNA(t=13.091,P<0.01)及其蛋白表达水平明显降低;ACHN细胞活力显著降低(P<0.05);细胞内DNA复制活性明显降低(P<0.01);细胞凋亡率增加(t=6.765,P<0.01);Csapase3/7酶活性提高(t=5.763,P<0.01);同时p53 mRNA(t=9.241,P<0.01)及蛋白的表达水平显著提高。结论 SETDB1在肾癌细胞中表达升高,下调SETDB1能够通过促进p53表达而发挥抗肿瘤生长作用。