本技术涉及基因工程技术,提供了一种调控溶酶体生物合成的方法及其应用。该方法通过降低RPL10A表达量,导致溶酶体相关基因发生可变剪接变化,进而减少溶酶体的数量。
背景技术
20世纪50年代,Christian De Duve的发现将溶酶体确立为细胞的降解和代谢中心而获得诺贝尔奖。溶酶体是单层膜细胞器,溶酶体膜包含数百种整合和外周膜蛋白,包括不同的转运蛋白和离子通道。溶酶体内腔由V-ATP酶维持其酸性,低pH值能激活多种溶酶体内的水解酶,这些水解酶可以消化包括蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物在内的大分子;溶酶体还可以利用多种内吞途径,通过细胞膜从细胞外吸入大分子并将其运输到溶酶体中进行降解;除此之外,溶酶体还可以通过自噬捕获细胞中的大分子、受损或错误折叠的蛋白质、甚至整个细胞器,并将其输送到溶酶体。因此,溶酶体一直被认为是细胞的垃圾桶,其功能障碍会导致多种人类疾病,如溶酶体储存性疾病和神经退行性疾病。
溶酶体在许多细胞过程中发挥着重要作用,除了作为细胞的垃圾桶它们还是细胞的信号中枢,对能量、氨基酸传感、信号转导和自噬调节至关重要。此外,溶酶体与细胞内其他细胞器,如线粒体、内质网相互作用,进行相互稳态调节;溶酶体还参与分泌和质膜修复,当真核细胞受到损伤时,溶酶体通过胞吐作用修复质膜;溶酶体在肿瘤发生、免疫反应和许多其他生理或病理过程中也发挥着重要作用。溶酶体在细胞稳态中发挥着重要作用,因此溶酶体的生物发生是溶酶体最重要的机制之一,增加了溶酶体的数量,以满足不同的细胞需求,如饥饿诱导的自噬和细胞分裂过程中溶酶体分配给子细胞。
真核生物的核糖体由40S和60S亚单位组成,它们结合形成具有翻译活性的80S核糖体。RPL10A是核糖体60S亚基的组成部分。RPL10A可以恢复对氧化应激敏感缺陷菌株的抗氧化能力;在植物对病毒的防御反应中作为底物和特异性伴侣、作为脱落酸反应的调节因子发挥作用;一些证据表明,RPL10A可能参与细胞增殖,比如促进果蝇卵巢发育和调节斑马鱼的胸腺发育。
pre-mRNA剪切是原核和真核生物基因表达前一个非常重要的步骤。所有pre-mRNA都是由内含子和外显子相间排列组成的,mRNA成熟过程中内含子被去除、形成外显子相互连接的成熟mRNA,然后翻译成蛋白质行使其功能。可变剪切增加了真核细胞转录组和蛋白质组的多样性。可变剪切是在剪切体的介导下完成的,剪切体由五种snRNPs(smallnuclear ribonucleoproteins)和几百种调节蛋白组成的动态复合物。可变剪切由一个复杂的调节过程,其中涉及顺式作用元件和反式作用剪切因子。顺式作用元件包括pre-mRNA内的外显子/内含子剪切增强子和沉默子;反作用因子包括SR(serine–arginine-rich)家族蛋白、U2AF(U2 smallnuclear ribonucleoprotein)、hnRNPs(heterogeneousribonucleoproteins)等。
大脑是一个非常复杂的器官,有多种类型的细胞协同工作从而实现体内平衡。pre-mRNA的可变剪切在大脑中尤为重要。与其他组织相比,脑细胞具有非常高比例的可变剪切基因,因此显示出最复杂的可变剪切模式并且产生种类丰富的同型蛋白质。
目前,针对神经退行性疾病尤其是阿尔茨海默病主要药物包括N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)、胆碱酯酶抑制剂、乙酰胆碱酯酶抑制剂、磷酰胆碱合成促进剂。没有相关专利文献及临床疾病报道以RPL10A为靶点和调节溶酶体预防和治疗阿尔兹海默症。
实现思路