γ射线诱导的小鼠5S 核糖体RNA表达水平变化及其机制研究

The alteration of expression level of 5S ribosomal RNA (5S rRNA) induced by ionizing radiation and its possible mechanism is significant for the field of radiation-regulated protein synthesis. Transcription factor ⅢA (TF ⅢA), a metalloprotein coordinated with zinc ions, is a transcription factor for expression of 5S rRNA. Ionizing radiation generates lots of free radicals which may change the valence state of zinc ions of TF ⅢA through redox reaction. The altered valence state of zinc ions may subsequently cause change of structure and function of TF ⅢA, which has a possibility to change the expression level of 5S rRNA. The main objective of this project is to explore the expression level of 5S rRNA in gamma-irradiated mice and elucidate the change mechanism of 5S rRNA through resolution of key points of how γ-rays induces alteration of the valence state of zinc ions and how the relationship is between alterations of the valence state of zinc ions and function of TF ⅢA. This project firstly performs the study of radiation effects of metalloprotein based on altered valence state of metal ions. The valence state of metal ions coordinated in metalloprotein may be the potential target for study of radiation biological effects.

电离辐射诱导的5S 核糖体RNA表达变化及其变化机制的研究对于深入了解辐射调控蛋白质合成的机制具有重要意义。转录因子ⅢA是5S核糖体RNA表达的转录因子，电离辐射产生的自由基很有可能通过氧化还原作用使转录因子ⅢA的配位锌离子价态发生改变，导致转录因子ⅢA结构和功能变化从而改变5S 核糖体RNA表达水平，但到目前为止转录因子ⅢA作为金属蛋白质所可能特有的金属离子价态变化导致的放射生物效应尚未被关注。本项目围绕γ射线对配位锌离子价态的影响及该影响与TFⅢA功能变化之间关系的关键问题，采用PCR、X射线光电子谱、DNase酶1体外足迹及ChIP等技术，探讨γ射线辐照小鼠淋巴细胞转录因子ⅢA功能变化对5S 核糖体RNA表达水平的影响，为电离辐射调控蛋白质的合成机制研究提供理论依据。本项目首次进行基于金属离子价态变化的金属蛋白质放射生物效应研究，可为放射生物学研究提供新靶点。

5S 核糖体RNA在生物体蛋白质合成中发挥重要作用。转录因子ⅢA（Transcription Factor ⅢA,TFⅢA）通过锌指结构与5S DNA结合开启5S DNA转录为5S 核糖体RNA的过程。锌指结构主要构成成分半胱氨酸和金属锌离子分别由于其氧化性和还原性而成为辐射敏感位点。本项目主要研究γ射线对TFⅢA锌指结构的作用及其作用机制，以及γ射线诱导的TFⅢA锌指结构功能损伤对5S 核糖体RNA表达水平的影响，并建立基于TFⅢA锌指结构辐射损伤的小鼠淋巴细胞5S rRNA表达水平调控方法。本项目研究结果证明γ射线可诱导TFⅢA锌指结构功能的损伤；且锌指结构功能损伤的结构基础为其半胱氨酸的巯基氧化，和二价锌离子还原。针对锌指结构的辐射损伤机制，建立了基于二硫苏糖醇/蛋氨酸锌调控辐照小鼠淋巴细胞5S 核糖体RNA表达水平的方法。电离辐射调控生物体蛋白质合成机制的研究是放射生物学重要研究内容之一。本项目从蛋白质合成相关蛋白的辐射敏感位点入手，研究电离辐射调控蛋白质合成的机制，具有一定的理论意义。