鲫鱼PKZ Zα结构域与d(GC)、d(TA)重组质粒的结合

Zα是能够特异性识别并结合左旋DNA(Z-DNA)的蛋白结构域,首先在人ADAR1中鉴定,随后又在ZBP-1(DLM-1)和E3L等蛋白质中发现了该结构域.鲫鱼PKZ是首次报道的具有Zα结构域的鱼类eIF2α激酶.为深入了解鲫鱼PKZZα的功能,原核表达并亲和层析纯化了3种多肽,即野生型PZα(Zα1Zα2)、替换型P(Zα1)2(Zα1Zα1)和点突变型(PZαK34A、PZαS35A、PZαR39A、PZαP57A).同时,构建了含有d(GC)6、d(GC)13、d(TA)13特殊插入序列的3种重组质粒,用于体外模拟Z-DNA.凝胶阻滞实验分析了3种多肽分别与重组质粒的亲和性.结果表明,PZα和P(Zα1)2能够与d(GC)重组质粒结合,并且随着多肽含量的增加,阻滞效应越明显.与野生型PZα相比,替换型P(Zα1)2结合d(GC)重组质粒的能力更强.PZα和P(Zα1)2还能微弱地与d(TA)13重组质粒结合.点突变型多肽都不能与重组质粒结合,暗示鲫鱼PKZZα结构域中这4个氨基酸残基在结合核酸分子的过程中非常关键.该文结果有利于进一步揭示鱼类PKZZα结构域与Z-DNA结合的分子机理.

鱼类eIF2α激酶和PKZ

真核细胞翻译起始因子2α激酶是在进化中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,存在于哺乳类不同的组织和细胞中,通过调节翻译起始因子2α的活性参与机体内多种应激反应。eIF2α激酶主要包括HRI、PKR、PERK和GCN2等成员,其同源序列近年来在鱼类中也有相继克隆和报道。此外,新报道的一个鱼类干扰素系统中含Z-DNA结合域的蛋白激酶——PKZ,可能是一种新的eIF2α激酶。

鱼类eIF2α激酶PKR和PKZ研究进展

PKR和PKZ是eIF2α激酶家族中2个重要的成员。由于其特殊的进化地位,鱼类具有一些自身特有的免疫因子和免疫机制。研究发现,斑马鱼、鲫鱼和草鱼的基因组中同时存在PKR和PKZ,其结构与功能既相似又不同。在细胞中,PKR是一种ds RNA受体,PKZ为一个Z-DNA/Z-RNA识别受体,它们都可能对病毒侵染产生应答。在病毒侵入鱼类细胞时,PKR和PKZ有功能的重叠,但也有作用机制的分化。

Poly d(GC)在负超螺旋下形成的Z-DNA

为建立一个生理状态下的左旋DNA(Z-DNA)模型,本文以pMD18-T质粒为母本质粒,将含有d(GC)_6、d(GC)_8、d(GC)_(10)、d(GC)_(13)等poly d(GC)片段的特殊序列插入到pMD18-T质粒中,构建了poly d(GC)重组质粒。这些poly d(GC)重组质粒处于负超螺旋状态。甲基化抑制实验证实,这些插入到质粒中的poly d(GC)能够形成潜在的Z-DNA构象。同时,为进一步验证poly d(GC)重复的长度与形成Z-DNA效率的关系,原核表达并亲和层析纯化了鲫鱼PKZZα多肽(P★)。凝胶阻滞实验分析了d(GC)_6、d(GC)_8、d(GC)_(10)、d(GC)_(13)4种重组质粒与P_(Zα)的亲和性。结果显示,P_(Zα)对这4种重组质粒的迁移都能产生阻滞效应,并且随着GC的增多,阻滞效应越明显。说明d(GC)越多,poly d(GC)形成Z-DNA的能力越强。