青藏高原小哺乳动物MDM2-p53相互调节与环境适应性研究

Tibetan animals have a unique adaptation mechanism for high altitude environment. MDM2 is an important member of the RING-type ubiquitin ligase,the main function is a negative regulator of the tumor suppressor gene p53. This research will clone MDM2 gene from those aminals,Myospalax baileyi，Myospalax cansus and Microtus oeconomus, and study the variation of MDM2 gene in small mammals,analyse MDM2 and MDM2 regulating to p53 mRNA and protein,test the function of variation of MDM2 in small mammals by mutagenesis, investigate the methylation of MDM2,identify the mutations or variation in MDM2 gene (including MDM4),and focus on p53 banding domain, acidic domain, Zn finger and p53 RNA domain, explore MDM2 how to regulate p53 gene and protein; and MDM2 phosphorylation,acetylation and ubiquitination how to modulate p53 function. We will clarify the molecular mechanism of MDM2 and p53 interaction and understand the contribution of MDM2 variation to adapt extreme environment stress in the wild mammal at high altitude.

在青藏高原环境中栖息繁衍的小哺乳动物具有独特的低氧适应机制。MDM2是RING型泛素蛋白连接酶的重要成员,主要功能是负调控抑癌基因p53。此项目将克隆该地区优势种小哺乳动物高原鼢鼠（Myospalax baileyi）和根田鼠（Microtus oeconomus）的MDM2基因，用生物信息学原理比对差异确定突变位点，分析分子系统发生与进化；比较野生型MDM2自身及对p53基因转录和蛋白表达的调节作用，以突变位点定点敲除，确立突变点的功能意义；研究MDM2甲基化变化；MDM2中p53结合区、酸性活化区、锌指区和p53RNA转录区以及p21区的变异对MDM2和p53分子调节；分析野生型突变的MDM2的磷酸化、乙酰化和泛素化对MDM2和p53的调节；阐述高原动物MDM2突变对p53基因调节的分子机制，认识高原动物MDM2变异参与环境适应的生物学意义。

在青藏高原环境中栖息繁衍的小哺乳动物具有独特的低氧适应机制。MDM2是RING 型泛素蛋白连接酶的重要成员，主要功能是负调控抑癌基因p53。p53是著名的主基因，参与细胞内平衡稳定，作为转录因子调控多种靶基因。此项目获得了小哺乳动物高原鼢鼠（Myospalax baileyi）和甘肃鼢鼠（Myospalax cansus），以及根田鼠（Microtus oeconomus）和北美草原田鼠（Microtus ochrogaster）的MDM2和MDMX编码区序列，以及高原鼢鼠和甘肃鼢鼠，以及以色列两种低下鼹鼠（Spalax galili）的p53和MDM2的启动子序列。利用生物信息学原理比对差异，确定突变位点，构建了分子系统发生树；通过比较野生型MDM2-MDMX-p53 loop 基因转录和蛋白表达的调节作用，并和平原大鼠比较，高原鼢鼠和甘肃鼢鼠都有相对较高的基础转录和表达。确立MDM2和MDMX突变点参与相互结合以及对p53蛋白的影响；发现p53启动子区甲基化贡献给不同生境的适应性转录调节机制，其中Cut-Like Homeobox 1 (Cux1), paired box 4 (Pax 4), Pax 6, and activator protein 1 (AP-1) 参与p53转录调节机制，而中国青藏高原鼢鼠可能是NF-kB和Pax4调节机制。中国高原鼢鼠和甘肃鼢鼠MDM2 启动子区甲基化变化具有组织特异性，肺脏组织差异明显，呈现高甲基化水平；阐明了MDM2-MDMX-p53 存在loop 的调节分子机制，以及参与细胞凋亡和周期功能。研究为阐述小哺乳动物适应特殊环境的MDM2-MDMX-p53调节策略，生物演化基础理论，以及为临床研究和转化医学提供新的思路。