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钾离子调节转录因子活性参与神经元凋亡机制的探讨

杨巧云

  近年来的研究发现,细胞内的钾离子稳态对细胞凋亡起着非常重要的作用。过量的钾离子外流和细胞内钾离子的丢失是多种类型的细胞凋亡早期的共同现象,并且钾离子通道的阻断剂或提高细胞外钾离子浓度都可以阻断细胞凋亡。但是对于细胞内钾离子浓度的降低是如何促进细胞凋亡的机制的了解还很模糊。已有很多文献报道了有多种转录因子参与各种刺激诱导的神经元凋亡,因而我们探讨了胞内钾离子浓度变化与凋亡相关的转录因子及其基因转录调控的关系,从而试图阐明细胞内钾离子浓度降低促进细胞凋亡的机制。通过凝胶阻滞实验(EMSAs),我们发现钾离子浓度的改变可以直接影响某些转录因子和DNA之间的相互作用,而且钾离子浓度对转录因子和DNA之间的调节作用具有选择性,如NF-κB、p53、Forkhead、HIF和Oct-1等转录因子与DNA的结合活性随着钾离子浓度的降低而升高,CREB、AP-1和NPAS2等转录因子与DNA的结合活性随着钾离子浓度的降低而降低,而Sp1、E2F、STAT、YY1、C/EBP和Egr-1等转录因子结合DNA的活性对钾离子浓度变化则不敏感。通过反转录PCR,蛋白免疫印迹实验(Western blotting)检测其中某些转录因子下游基因的转录水平和蛋白表达情况,我们发现NF-κB,p53和Forkhead的下游促进细胞凋亡基因Bcl-XS、BAX和Bim的表达水平都随着胞内钾离子的丢失而升高,而CREB的下游基因c-fos、Nur77和Nor-1的表达水平都随着胞内钾离子的丢失而降低。通过染色质免疫沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)实验,我们证明了当细胞内钾离子浓度降低时,细胞内的NF-κB和DNA的结合能力确实增强了。由以上实验结果,我们得出这样的结论,神经细胞内的低钾浓度可以直接增强某些促进细胞凋亡的转录因子或降低某些促进细胞存活的转录因子与下游基因启动子序列结合位点的结合,从而提高或降低下游与凋亡相关基因的转录效率,进而促进细胞凋亡。……   
[关键词]:神经细胞凋亡;转录因子;NF-κB;p53;Forkhead;CREB;细胞内钾离子浓度;DNA结合
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)2006年