利用核磁共振技术检测植物细胞凋亡

在细胞凋亡的研究中,通常以检测细胞核和细胞器的形态改变或生物化学特性变化为指标进行分析。已有的实验表明: 动物细胞在凋亡过程中, 细胞膜的脂质双分子层发生了一系列生物物理和生物化学改变,如膜电位的改变、磷脂酰丝氨酸由细胞膜内侧向外翻转、细胞膜微粘度的改变等,这些变化会导致细胞中亚甲基信号强度的增加。我们利用质子核磁共振光谱分析(1H-NMR)方法, 首次发现用物理和化学方法诱导的烟草(Nicotiana tabacumL. cv. BY-2)和胡萝卜(Daucus carota L.)细胞在凋亡过程中伴随有亚甲基信号强度的明显增加。在用烟酰胺处理的烟草细胞中, 亚甲基信号强度的增加与DNA Ladder 几乎同时出现,随诱导时间的延长, 亚甲基信号强度也逐渐增大,在24 h亚甲基信号强度增加约2倍。而这种特征在坏死的细胞中并不存在。说明亚甲基信号强度的增加是动、植物细胞凋亡过程中所具有的共同特征,1H-NMR技术提供了一种精确可靠的分析植物细胞凋亡的手段,同时由于它所具有的非侵害性的特点,可能在揭示细胞凋亡机制的研究中具有一定的意义。     

转录激活因子1(ATF1)内部核糖体进入位点的鉴定及活性分析

蛋白质翻译起始通常有两种机制,一是依赖帽结构的翻译,另一种是依赖5′非翻译区的内部核糖体进入位点(IRES).在后一种方式中,在某些IRES反式作用因子,如La蛋白、多聚嘧啶串结合蛋白1等的参与下,直接招募核糖体小亚基到mRNA的翻译起始位点,启始翻译.研究发现,参与细胞生长、分化、细胞周期进程、凋亡和压力调控的相关蛋白中通常含有IRES元件.基于功能,我们提出假说：转录激活因子1(ATF1)的5′-UTR可能具有IRES活性.为验证假说,首先构建了含全长ATF1 5′-UTR的双荧光素酶报告质粒|质粒转染结合报告酶活性分析显示,ATF1 5′-UTR在Bel7402、HCT-8和HEK293细胞中表现出不同的IRES活性|而此IRES活性与5′-UTR中的隐藏启动子无关.同时还发现,ATF1 5′-UTR在NIH3T3细胞中却没有IRES活性.与此结果相一致,Western印迹检测ATF1在这几种细胞系中的表达.结果显示,Bel7402、HCT 8和HEK293中ATF1蛋白质表达水平较高,而在NIH3T3中却极低. ATF1 5′-UTR的系列5′-删除突变及报告酶分析证明,ATF1 5′-UTR的完整性对其IRES活性大小发挥重要作用|其中5′端的204 bp序列对其IRES活性贡献较大. RNA-蛋白免疫共沉淀实验揭示,ATF1 5′-UTR可与La和PTBP1蛋白结合|抑制La和PTBP1蛋白质的表达,并可减低HEK293细胞中ATF1蛋白质表达水平.这些结果提示,La和PTBP1蛋白（两种ITAFs）为ATF1 5′-UTR发挥IRES活性所必需.总之,上述结果证明,ATF1 5′-UTR具有IRES活性,其活性发挥依赖与La和PTBP1蛋白的结合.上述发现为进一步研究La和PTBP1表达及亚细胞定位对ATF1 IRES调控机制的影响奠定了基础.