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信号通路磷酸化抗体芯片技术在生殖医学研究中的应用

信号通路磷酸化抗体芯片技术在生殖医学研究中的应用

【概要描述】信号通路磷酸化抗体芯片决定线粒体蛋白翻译速率,并与小鼠雄性不育有关,但其机制尚不清楚。我们使用PEX100筛选小鼠睾丸中的蛋白磷酸化谱,并快速识别mTOR信号通路的具体变化。

信号通路磷酸化抗体芯片技术在生殖医学研究中的应用

【概要描述】信号通路磷酸化抗体芯片决定线粒体蛋白翻译速率,并与小鼠雄性不育有关,但其机制尚不清楚。我们使用PEX100筛选小鼠睾丸中的蛋白磷酸化谱,并快速识别mTOR信号通路的具体变化。

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  • 发布时间:2022-09-28 10:20
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信号通路磷酸化抗体芯片技术在生殖医学研究中的应用

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信号通路磷酸化抗体芯片

信号通路磷酸化抗体芯片决定线粒体蛋白翻译速率,并与小鼠雄性不育有关,但其机制尚不清楚。我们使用PEX100筛选小鼠睾丸中的蛋白磷酸化谱,并快速识别mTOR信号通路的具体变化。进一步研究发现mTOR通路在线粒体蛋白翻译和细胞质蛋白翻译之间起着动态平衡调节作用,mTOR通路的缺陷会导致精子细胞周期阻滞和凋亡,进而诱导mtEF4敲除小鼠不育。

 

本研究发现了信号通路磷酸化抗体芯片线粒体功能障碍在不孕症发病机制中的作用,并详细解释了其机制,对生殖医学的研究具有重要意义。mTOR通路作用的发现是本研究的关键环节,信号通路蛋白磷酸化谱的筛选工具为新机制的研究和探索提供了很好的技术选择。翻译是核糖体在多种因素的辅助下结合mRNA模板,通过tRNA识别mRNA的三联体密码子,转移相应的氨基酸,然后根据mRNA信息依次合成蛋白质肽链的过程。之后的蛋白质是细胞和生物体生命活动的主要承担者,是生物特性的体现,控制着人体不同的生物过程,使生命得以运行。

 

在翻译过程中,信号通路磷酸化抗体芯片线粒体延伸因子4(mtf4)作为多肽链延伸过程中的易位酶发挥着重要的催化作用,它沿着mRNA使核糖体退化,从而调控蛋白质合成(Qin et al, Cell, 2006)。mtEF4基因在细菌和高等植物中单次敲除均未导致显著的表型变化。本研究中,项目组研究人员通过mtEF4基因敲除小鼠哺乳动物,惊奇地发现mtEF4敲除抑制小鼠精子成熟过程,导致小鼠雄性不育表型的发生,研究人员从mtDNA拷贝数、mRNA转录机制、翻译、蛋白质合成、产物稳定的线粒体结构五个层面进行测量。有趣的是,脉冲跟踪实验表明,mtf4敲低可以促进线粒体翻译,增加心脏和睾丸组织中mtDNA编码的13个多肽的含量,但这些多肽的稳定性完全不同。心肌线粒体蛋白稳定,睾丸线粒体蛋白降解。课课组与华银生物合作,应用信号通路磷酸化广谱筛选抗体芯片PEX100(覆盖细胞内31个经典信号通路)系统筛选WT和mtf4 -/- ko小鼠睾丸组织蛋白磷酸化谱。在梳理了PEX100芯片后,研究人员很快将重点放在了mTOR信号通路上,该通路在KO小鼠样本中磷酸化后显著下调。后续雷帕霉素治疗KO小鼠抑制mTOR信号通路的研究显示,KO小鼠出现心室增大、心力衰竭等症状,心脏线粒体中OXPHOS复合物丰度也降低。


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