裂殖酵母Sty1 MAPK信号转导通路介导氧化应激的新机制研究

Excessive ROS can induce oxidative damage in cell constituents and promote a number of diseases and aging. The mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways are critical for the response of cells to changes in their external environment. By using the model yeast Schizosaccharomyces pombe,we studied the regulatory mechanisms of Sty1 MAPK signaling pathway and transcription factor Atf1 in response to oxidative stress. Our previous job found that in response to oxidative stress a measurable activation of Atf1 transcription factor induced by ROS-generating agents exists even though both of Sty1 MAPK was deleted. This measurable activity was abolished by the addition of a thiol antioxidant NAC, suggesting that redox state of cells may directly regulates Atf1.On another hand, results of our reporter assay showed some mitochondria-related proteins also take part in regulating Sty1 MAPK signaling pathway, suggesting a novel regulatory mechanism of Sty1 MAPK signaling pathway. We will continue our study to validate these hypotheses by using many kinds of related mutants in this project, which will provide some useful information to the research of stress-activated MAPK signaling pathway in mammalian cells.

当机体在遭受各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧自由基产生过多就会出现氧化应激，氧化应激是导致机体衰老和出现许多疾病的一个重要因素。真核生物感受外界刺激以及做出相应的反应主要是通过激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）。我们应用模式生物粟酒裂殖酵母菌，针对氧化应激过程中 Sty1 MAPK信号转导通路以及其下游的转录因子Atf1的调控机制进行了研究。我们的前期研究中发现细胞内可能存在直接作用于转录因子Atf1中重要的半胱氨酸的硫醇基的新的调控机制。另外，一些线粒体相关蛋白也参与氧化应激过程中Sty1 MAPK信号转导通路的活化。本课题利用各种相关基因缺失（突变）株，从多重角度验证细胞内氧化应激可直接氧化作用于Atf1调控其转录活性以及在Sty1 MAPK信号转导通路的活化过程中，一些线粒体相关蛋白也参与其中。这些新机制的发现为哺乳动物细胞内应激活化MAPK信号转导通路的研究提供新的线索。

当机体在遭受各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧自由基产生过多就会出现氧化应激，氧化应激是导致机体衰老和出现许多疾病的一个重要因素。真核生物感受外界刺激以及做出相应的反应主要是通过激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）。我们应用模式生物粟酒裂殖酵母菌，针对氧化应激过程中 Sty1 MAPK信号转导通路以及其下游的转录因子Atf1的调控机制进行了研究。我们发现，当酵母细胞内Atf1的heterodimer Pcr1缺失的时候， Atf1的活动仍有存留，然而，在Δsty1Δpcr1双重基因缺失株中，Atf1的活性完全消失。这一新机制的发现为细胞内应激活化MAPK信号转导通路的研究提供新的线索。另外，氧化应激与DNA损伤有着密切的联系，我们也对DNA双链损伤修复进行了系统研究。我们发现，包含酵母细胞内rhp51基因启动子全长和仅包含MCB模块的变异启动子区域的仍能够应答DNA复制应激，然而移除了启动子中MCB模块的变异启动子无法诱导DNA复制应激引起的rhp51基因的转录。与此相一致的实验结果证明，当MBF(MCB结合因子)的共同抑制因子Nrm1和Yox1缺失时，也妨碍了DNA复制应激诱导的rhp51基因的转录。在节点信号分子的缺失细胞中，我们发现Rad3-Cds1/Chk1信号通路仅部分介导了DNA复制应激诱发的rhp51基因的转录，说明了未阐明信号转导通路的存在。