复522 里学提Fudani 厶u 2。11 N。v,38(6)u ’J0 u UnivJMedSc ‘医学版组蛋白去乙酰化酶抑制剂对裂殖酵母核基因 SRK1和线粒体基因转录的影响 王 莉 ( 复旦大学药学院RNA生物学实验室 上海陈东戎 上海200032) 201203; 复旦大学生物医学研究院RNA生物学实验室【摘要】目的研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacety lase inhibitors)丙戊酸(valproic acid,VPA)对裂殖 酵母体内应激激酶核基因SRK1和线粒体基因转录的影响。方法 在裂殖酵母972细胞中加入梯度稀释的 VPA测定细胞生长曲线并计算半数抑菌浓度(ICs。)。检测分别加入1和5 ̄mol/L VPA处理6 h后,核基因 SRK1的转录水平;检测同等处理条件下裂殖酵母体内线粒体基因的转录水平。结果VPA对972细胞的IC5。 为7.57 umol/L。l umol/L VPA处理的细胞中核基因SRK1转录水平上调5.5倍,外加5 8mol/L VPA处理的 细胞中SRK1基因转录水平上调4.2倍;经1 umol/L VPA处理后,线粒体基因COB,SPMIT2,SPMIT3上调倍 数分别为3、4.59和6.31倍,其他基因变化不大,经5 umol/L VPA处理后,线粒体基因转录水平全部上调,上调 范围2.63--7.02倍。结论在裂殖酵母体内,VPA能通过抑制细胞内去乙酰化酶而调节细胞核基因和线粒体 基因的转录水平,加入ICso水平的VPA引起与应激相关核基因SRK1的转录水平显著上升,且线粒体内大部分 基因转录水平也随之升高,说明细胞受到刺激后核基因和线粒体基因均能通过调节转录水平来阻挡外界刺激对 细胞的影响。 【关键词】蛋白去乙酰化酶抑制剂;丙戊酸;裂殖酵母;基因转录;应激反应;线粒体 【中图分类号】Q 75 【文献标志码】A doi:10.3969/j.issn.1672 8467.2011.06.012 The effects of transcription of nuclear gene SRK1 and mitochondrial genes with the histone deacetylase inhibitors in fission yeast WANG Li 一CHEN Dong rong , △ ( RNA Lab,School of Pharmacy,Fudan University,Shanghai 201203,China; RNA Lab,Institute of Biomedical Sciences,Fudan University,Shanghai 200032,China) [Abstract] Objective To get the effects of transcription of nuclear gene SRK1 and mitochondrial genes with the histone deacetylase inhibitors,valproic acid(VPA),in fission yeast. Methods We added serial dilutions of VPA into 972 cells,then measured growth curves and calculated IC50.After we detected the transcription level of nuclear gene SRK1 with 1 and 5 umol/L VPA respectively,and then we treated mitochondrial genes with the same level of VPA. Results IC5o of 972 ceils was 7.57 umol/ L with VPA;SRK1 gene transcription increased 5.5 and 4.2 times with 1 and 5 umol/L VPA, respectively.Transcription levels of mitochondrial genes COB,SPMIT2 and SPMIT3 increased 3,4.59 and 6.31 times,and others had no difference with 1肛mol/L.Transcription levels of all mitochondrial genes distinctly increased from 2.63 to 7.02 times with 5 umol/L VPA. Conclusions VPA can regulate the nuclear and mitochondrial genes transcription by inhibiting histone deacetylase.The transcription of nuclear gene SRK1 and mitochondrial genes are significantly increased when VPA concentration closes to IC50.These results show both the nuclear and mitochondrial genes could regulate the gene transcription when the cells face the environment stress. [Key words]histone deacetylase inhibitors; valproic acid; fission yeast; gene transcription; stress response; mitochondria ACorresponding author E—mail:drchen@fudan.edu.CD 王莉,等.组蛋白去乙酰化酶抑制剂对裂殖酵母核基因SRK1和线粒体基因转录的影响 523 裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)的分 裂生殖方式与哺乳动物细胞有较高相似性,是进行 转录调控分子机制和疾病机制研究的良好的模 型 -3]。组蛋白去乙酰化酶能使组蛋白去乙酰化, 使带负电荷的DNA结合紧密,染色质卷曲缠绕,最 终导致核基因的转录受到抑制l_4]。作为一种组蛋白 去乙酰化酶抑制剂,丙戊酸钠盐(valproic acid sodium salt)能够提高细胞内组蛋白乙酰化水平,从 而激活转录_5]。 SRK1是一个由细胞核基因编码的激酶,最初 在裂殖酵母中被发现,与细胞应激相关,SRK1和 STY1/MAP激酶形成的复合物,通过STY1的磷酸化 而被激活。在裂殖酵母中,细胞周期依赖性蛋白激 酶CDC25是一个普遍存在的保守磷酸酶,可以通过 磷酸化CDC2促使细胞进入有丝分裂。当细胞受到 外界环境的刺激时,SRK1基因的转录会上调,导致 体内SRK1蛋白表达量增多,通过抑制CDC25的磷 酸化而抑制其活性,引起CDC25激酶在胞质中积 累,继而影响CDC2和有丝分裂的起始 ]。 线粒体是细胞生命活动能量来源的主要场所, 与人类许多疾病的发生有重大关联。线粒体基因组 (mtDNA)包含能编码部分rRNAs、tRNAs和与呼吸 相关的蛋白质的基因,可以独立于细胞核进行基因 转录,但比细胞核的基因转录要简单的多。在 mtDNA中:15S和21 S编码15s和21s的核糖体 RNA;C0B、COX2和C0X3分别负责编码细胞色素 C氧化酶的b、2和3亚基;ATP6和A 9编码ATP 酶的6和9亚基;SPM 了、2和SPMIT3负责编码线 粒体DNA内切酶相关亚基,这些基因均参与细胞氧 化磷酸化的相关途径,因此在细胞凋亡、衰老、体内 钙平衡等细胞进程中发挥重要作用。通过体外标记 转录酶已经在mtDNA上确定出3个转录起始位点 P 、P i和Pi ,较大的启动子P 在靠近15S基因的 5 端,较小的启动子P 在∞X3基因的上游,P 启 动子位于COB基因的内含子区域。 在外界刺激下,细胞会产生应激反应,增强核内 应激相关基因以及线粒体基因的转录水平以抵抗外 界刺激,从而保护细胞__7]。我们通过对裂殖酵母加 入不同浓度的VPA处理后,研究与应激相关的核基 因SRK1及线粒体基因的转录水平,可为细胞应 激、细胞周期和疾病研究等相关领域提供理论基础。 材料和方法 材料裂殖酵母野生型972细胞来自英国剑桥 大学韦尔科姆基金会桑格学院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute),由伦敦大学学院遗传、进化 和环境系Jurg Bahler课题组赠送。VPA化合物和 水饱和酚均购自美国Sigma公司;反转录试剂盒 PrimeScript ̄1 Strand cDNA Synthesis和实时荧 光定量PCR试剂盒SYBR@Pemix Ex TaqTM均购自 日本TaKaRa公司。引物由上海生物工程有限公司 合成并纯化。 IC 。测定将裂殖酵母972细胞置于5 mL YE 培养基(5g/L酵母提取物,30g/L葡萄糖)中,30℃ 振荡培养至D6。。≈0.6,稀释至D 。0≈0.15,按每孔 300 L接种于96孔培养板中(3 X 7=21孔),置于 30℃摇床内振荡培养。在各孔中分别加入VPA,使 其终浓度依次为i00、25、6.25、1.56、0.39和0.098 肚mol/L。每个浓度设3个复孔,以未用VPA处理的 野生型972细胞作为对照,间隔3 h测定D。。o值,取 3个复孔的平均值并计算IC 。值 ]。 热酚法抽提裂殖酵母总RNA将裂殖酵母972 细胞于10 mL YE培养基中30℃振荡培养至D。。。≈ 0.6,稀释至D ∞≈0.15,加入VPA至终浓度分别为 1和5 mol/L处理6 h,以未用VPA处理的972细 胞生长6 h作为对照,于4 000 r/rain离心5 rain,收 菌。将细胞悬浮于1 mL AE缓冲液(醋酸钠 50 mmol/L,EDTA 10 mmol/L,pH=5.2),加入等体 积酸性苯酚(pH=4.5),于65℃水浴1 h,每10 rain 取出震荡混匀,于4℃、12 000 r/min离心10 min; 取上层水相,加入等体积的苯酚/氯仿/异戊醇(25: 24:1),震荡混匀,于4℃、12 000 r/min离心15 arin;取上层水相,加入等体积氯仿/异戊醇(49:1), 震荡混匀,于4℃、12 000 r/rain离心15 rain;取上 层水相,加入1/10体积的醋酸钠(3 mol/L,pH= 5.2)和2.5倍体积的纯乙醇,于一80℃沉淀核酸 2 h;沉淀样品于4℃、12 000 r/rain离心10 rain,去 除液体;力Ⅱ人DNA酶I,于37℃消化30 min,去除 DNA酶,加入等体积的苯酚/氯仿/异戊醇(25:24: 1),震荡混匀,于4℃、12 000 r/min离心15 rain;取 上层水相,加入等体积氯仿/异戊醇(24:1),震荡混 匀,于4℃、12 000 r/min离心15 min;取上层水相, 加入1/10体积的醋酸钠(3 mol/L,pH=5.2)和2.5 倍体积的纯乙醇,于一80℃沉淀核酸2 h;沉淀样品 于4℃、12 000 r/rain离心10 rain,去除液体;加入1 mL预冷乙醇,于4℃、12 000 r/rain离心10 rain,去 除液体;将RNA放置15 rain晾干,最后用适量 DEPC水溶解RNA,使用紫外分光光度法准确定量 RNA浓度 。 实时荧光定量PCR检测 反转录试剂盒 PrimeScript固1 Strand cDNA Synthesis置于42℃ 526 复旦学报(医学版) 2011年l1月,38(6) MAPK in fission yeast _lJ].J Biol Chem,2002,277 参 考 文 献 [1] Wood V,Bahler J.Website review:How to get the best from fission yeast genome data[J].Comp Funct Genomics,2002,3(3):282—288. 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(收稿日期:2011 01—11;编辑:张秀峰)