面对挑战,生物体具有坚持不懈的本领。例如,当基因发生故障时,生物体可能能够通过激活具有相似功能的冗余基因(称为旁系同源基因)来进行补偿。 表达 MBNL2(+E6) 和 MBNL2(–E6) 的单个 COSM6 细胞的免疫荧光图像。包含外显子 6 会产生预测的核定位信号。使用 DAPI(蓝色)和抗 FLAG(绿色)和抗 Myc(红色)抗体对细胞进行染色。 这种补偿的一个例子是 RNA 结合蛋白类肌盲 (MBNL) 家族的两个基因,它们在 1 型强直性肌营养不良症中失去了功能,这是成人发作性肌营养不良症的最常见原因。MBNL1 的缺失会增加其旁系同源物 MBNL2 在蛋白质表达较低的组织中的水平,从而使 MBNL2 能够在功能上补偿 MBNL1 的缺失。在动物模型中,丢失一个旁系同源物不会导致功能后果或仅产生轻微的功能后果,而同时丢失两个旁系同源物会导致严重的病症和致死率。 “虽然这种对基因功能丧失的补偿形式已被广泛观察到,但潜在的分子机制和在预防或改变疾病严重程度方面的作用尚不清楚,”第一作者,病理学和免疫学博士后助理 Larissa Nitschke 博士说。 Thomas A. Cooper 博士在贝勒医学院的实验室。“在这项研究中,我们发现了 MBNL1 的缺失如何导致 MBNL2蛋白的代偿性增加。” MBNL1 的缺失会增加 MBNL2 蛋白,但不会增加骨骼肌、心脏和大脑中的 RNA 水平。Mbnl1 +/+ (WT) 和Mbnl1 - / -小鼠(A) 骨骼肌、(B) 心脏和(C) 大脑中 MBNL1 和 MBNL2 蛋白和 RNA 水平的代表性蛋白质印迹和定量。对于蛋白质印迹定量,将 MBNL1 和 MBNL2 蛋白水平标准化为纽蛋白。请注意,我们发现使用的 MBNL1 抗体与 MBNL2 发生交叉反应(数据未显示),我们认为这是 Mbnl1 中的残留条带- / -纸巾。对于 RT-qPCR 定量,将 Mbnl1 和 Mbnl2 RNA 水平标准化为 Gapdh。对于每个测定,至少进行四次重复。简单比较使用学生 t 检验。在每种情况下,**、***、**** 和 ns 分别表示 P < 0.01、P < 0.001、P < 0.0001 和 P > 0.05。所有数据均表示为平均值±SEM。 Nitschke、Cooper 和他们的同事发现,MBNL1 的丢失会导致 MBNL2 的形成,并有两个新的片段与其拼接,称为外显子 6 和外显子 9。 “这些外显子的加入赋予了 MBNL2 新的特性,使其能够弥补 MBNL1 功能的缺失,”Nitschke 说。“包含外显子 6 促进 MBNL2 更有效地转运到该蛋白质发挥其功能的细胞核中。添加外显子 9 使蛋白质不易降解并且更稳定,这使其能够有效地补偿 MBNL1 功能丧失” “我们的研究结果还可以解释这种疾病在其特征方面的高度可变性,”贝勒 Dan L Duncan 综合癌症中心的成员 Cooper 说。“1 型强直性营养不良可能非常严重或轻微,即使在同一个家庭中也是如此。实施这些补偿措施的能力存在个体差异,这或许可以解释严重程度的差异。” “补偿机制的发现也支持进一步的研究探索,如果类似于脊髓性肌萎缩症中的剪接增强药物,该机制可以用于 1 型强直性肌营养不良症的治疗目的,”Nitschke 说。 |
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