人体SOD1突变体在酵母细胞模型中的毒性功能的发现和研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterDiscoveryofatoxicgain·-of-functionforhumanALS—causingCu,ZnSODImutantsinyeastSaccharomycesByJiangXiaojieSupervisor:Prof.ZhuZhiwuOrganicChemistryCollegeofChemistryandMolecularEngineeringMav,2014-,,原创性声明1111111111111111111HIHIIIflIIHJY2544562本人郑

2、重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者:萎眺参日期:2。14年6月2日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅:本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其

3、他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关韵学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者:萎貔参日期:2014年6月2日摘要肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种致命的渐进型神经退行性疾病。它是由遗传缺陷或者非遗传性因素造成的。发病年龄通常在45岁至60岁,发病后的生存时间一般为l一5年,目前还没有可治愈的药物。已有多个基因缺陷被发现引起ALS,称作家族性肌萎缩侧索硬化症(fALS)。其中,最为著名的是由Cu,ZnSODI的突变而造成的fALS。Cu,ZnSODl因催化细胞中自由基的歧化反应而著称。它在细胞抵抗

4、超氧化合物对细胞的损伤过程中起关键作用。目前已发现近150个Cu,ZnSODI的突变能导致fALS。转基因小鼠研究结果表明fALS并不是因为突变使Cu,ZnSODI失去活性,而是使Cu,ZnSODl获得了一个新的有毒功能导致的。同时,也认为不同的突变是通过相同的机理引起fALS。但是,这一假说还未在实验上被完全证明。至于突变使Cu,ZnSODl获得了什么性质的有毒新功能还有待被发现。本论文选择在酵母细胞中研究在人体中引起fALS的Cu,ZnSODl突变体A4V,G41D,G41S,G85R,G93C和1113T。我们实验室的研究结果表明酵母细胞也是研究fALS的理想模型。我们发现,当酵母细胞

5、的H+-ATPasePmaI被过度表达时,酵母Cu,ZnSodl的G85R突变使其获得一个能使酵母细胞产生急剧形态变化和死亡的有毒新功能。酵母细胞和人体的Cu,ZnSodl相互间具有高度的同源性。因此,本论文在酵母细胞中研究人体Cu,ZnSodl的这些突变体是否获得相同的有毒新功能。所得的实验结果表明人体的Cu,ZnSodl完全能够替代酵母细胞的Cu,ZnSodl抵抗H202的毒性,使酵母细胞能够在39*(2温度下生长。人体Cu,ZnSodl也能够像酵母的Cu,ZnSodl那样使Pmal正确定位于细胞膜。突变体A4V和1113T也能够使sodld细胞抵抗H202的毒性和在39℃温度下生长。相

6、比之下,其它G41D,G41S,G85R和G93C均在抗氧化和耐高温方面显示了不同程度的缺陷。尽管像A4V,G93C和1113T这样的突变体具有正常的催化歧化反应活性,然而在这些突变体细胞中Pmal.GFP仍然发生了定位错误。在G41D和G41S突变体细胞中,Pmal.GFP有正确显示细胞膜定位,也有发生了与A4V,G95R,G93C和1113T突体类似的定位错误。除了Pmal定位错误外,A4V和1113T突变体引起酵母细胞的体积发生了明显增大的变化。和酵母Cu,ZnSodl的G85R突变体细胞一样,人体的1113T突变体使酵母在YPD培养基上呈现棕黑色的皱摘蜓纹形态,突变体细胞呈现细丝状形

7、态。如此急剧的形态变化表明人体Cu,ZnSodl的1113T突变和酵母Cu,ZnSodl的G85R突变一样严重扰乱了细胞周期这一关键的生物过程。本论文所得实验结果首次利用酵母细胞模型证明在人体中能引起fALS疾病的1113T突变确实使Cu,ZnSodl获得了一个新的有毒功能,使酵母细胞产生了急剧的形态变化和死亡。这结果从而在酵母模型中证明了有关fALS的假设,也就是atoxicgain—of-function

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