H3K4甲基化在clk-1和isp-1突变线虫长寿以及应激抵抗中的作用

论文摘要

组蛋白甲基化由甲基转移酶负责,去甲基化由去甲基化酶负责,以维持不同甲基化状态,属于表观遗传修饰。组蛋白H3、H4的赖氨酸（K）和精氨酸（R）残基是甲基化常发生的位点,其中K4和K9是两个组蛋白H3N末端拖尾上甲基化常发位点。此前对组蛋白甲基化修饰的研究主要集中在甲基转移酶和去甲基化酶上,直到近年来的研究发现组蛋白甲基化参与许多生物学过程包括衰老和寿命。比如对秀丽隐杆线虫（Caenorhaditis elegans）H3K4甲基化研究发现,H3K4甲基转移酶复合物ASH-2组分突变可以延长线虫寿命,且延长寿命的表型可以持续三代。已经发现的甲基转移酶有SET-30、SET-26、SET-17、SET-9、SET-2、WDR-5,去甲基化酶SPR-5、RBR-2。它们介导不同的甲基化状态同时在不同的部位起作用,如SET-26全身广泛表达,而RBR-2和SET-9只在germline（生殖腺）起作用。SET-30和SET-17是H3K4me1/2的甲基转移酶,RBR-2则为H3K4me3的去甲基化酶。有许多研究寿命的文章都对RBR-2进行了探讨,但是SET-30和SET-17在寿命中研究较少,作用机制尚不明确。在本研究中,我们选择具有长寿表型的线粒体呼吸链损伤突变clk-2（qm30）和isp-1（qm150）作为实验株。结果发现,在clk-1（qm30）和isp-1（qm150）突变线虫中,H3K4me2水平升高,H3K4mel和H3K4me3水平降低。同时,我们发现两个甲基转移酶set-30、set-17 mRNA水平在clk-1（qm30）和isp-1（qm150）突变线虫中显著升高。进一步研究发现,set-30和set-17参与clk-1（qm30）线虫的寿命延长,set-30（而非set-17）参与isp-1（qm150）线虫的寿命延长。RNAi沉默set-30、set-17抑制clk-1（qm30）线虫的H3K4me2水平,而RNAi沉默set-30则导致isp-1（qm150）H3K4me2水平降低。同时实验发现,在clk-1（qm30）线虫中,set-30的活性增加对线虫抵抗高渗环境是有害的。综上所述,在clk-1（qm30）线虫中,set-30、set-17表达上调导致H3K4me2水平增加,从而延长寿命,而在isp-1（qm150）线虫中,set-30表达上调导致H3K4me2水平,从而延长寿命。本研究为解释线粒体呼吸链损伤突变导致的长寿提供了一个新机制。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1、模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）简介
•   2、表观遗传学在寿命中的研究
•     2.1 表观遗传修饰——组蛋白甲基化
•     2.2 组蛋白甲基化与寿命相关研究
•   3、影响线虫寿命的信号通路
•     3.1 insulin/IGF-1 signaling
•     3.2 生殖腺通路（germline-signaling）
•     3.3 饮食限制
•     3.4 TOR（雷帕霉素靶标）抑制
•     3.5 线粒体呼吸链/ATP合成体系
•   4、秀丽隐杆线虫中应激反应的研究
•     4.1 病原菌侵染
•     4.2 高渗
•   5、本文研究思路及意义
• 第二章 试验材料以及实验方法
•   1、实验仪器和试剂
•     1.1 主要仪器
•     1.2 主要试剂
•     1.3 主要试剂盒
•     1.4 主要培养基及其配制方法
•     1.5 主要溶液及其制备方法
•   2、实验材料
•     2.1 实验所用到的C.elegans
•     2.2 实验菌株
•   3、试验方法
•     3.1 固体培养基培养C.elegans
•     3.2 C.elegans同步化
•     3.3 C.elegans寿命检测
•     3.4 C.elegans侵染实验
•     3.5 C.elegans的压力应激实验
•     3.6 C.elegans的RNAi
•     3.7 rbr-2干扰株的构建
•     3.8 qPCR
•     3.9 蛋白质免疫印迹（Western Blot）
•   4、数据分析
• 第三章 实验结果
•   1、clk-1 （qm30）、isp-1 （qm150）组蛋白H3K4甲基化水平发生改变
•   2、编码H3K4mel/me2甲基转移酶的基因set-30、set-17 mRNA和编码H3K4me3去甲基转移酶的基因rbr-2 mRNA水平变化的研究
•   3、在clk-1 （qm30）、isp-1（qm150）线虫中,甲基转移酶SET-30、SET-17表达水平降低导致寿命缩短
•     3.1 野生型中甲基转移酶SET-30、SET-1 7表达水平降低不影响寿命
•     3.2 clk-1（qm30）、isp-1 （qm 150）线虫中甲基转移酶SET-30、SET-1 7表达水平降低导致寿命缩短
•   4、ser-30和set-17 RNAi使clk-1 （qm30）、isp-1（qm150）突变线虫的H3K4me2水平降低
•   5、set-30、set-1 7RNAi clk-1（qm39）以及isp-1（qm150）应激抵抗研究
•     5.1 对高渗透压的应激抵抗力研究
•     5.2 对病原菌铜绿假单胞菌PA14和鼠伤寒沙门氏菌应激抵抗力研究
• 第四章 讨论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 和运帆

导师: 邹成钢

关键词: 寿命,秀丽隐杆线虫,甲基化,甲基转移酶

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 云南大学

分类号: Q75

总页数: 61

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