跳到主要内容
访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
美国国家科学院院刊。1997年1月21日;94(2): 385–390.
数字对象标识:10.1073/pnas.94.2.385
预防性维修识别码:项目经理19520
PMID:9012791

酵母U1小核核糖核蛋白复合物蛋白质的质谱鉴定

摘要

在这里,我们报道了从酵母中快速鉴定剪接体U1小核核糖核蛋白(snRNP)的蛋白质酿酒酵母通过在基因组序列数据库中搜索质谱数据。U1 snRNP含有组氨酸标记的70K蛋白,通过抗m3G-cap免疫亲和性和随后的镍-硝基三乙酸色谱。获得了含有20个蛋白质的U1 snRNP组分。通过甘油梯度离心进一步纯化,鉴定出九种U1-snRNP特异性蛋白和六种常见蛋白。利用纳米电喷雾质谱对U1-snRNP蛋白进行部分测序,并通过多肽序列标签在数据库中鉴定其基因。除了已知的常见蛋白质D1、D3、F和G外,还鉴定了D2和E同源物。在核心U2 snRNP中检测到相同的六种常见蛋白,分别进行纯化和分析。这里首次显示了这六种蛋白质与酵母snRNP的生化关联。有趣的是,未检测到Sm B/B′同源物。除了特征明确的酵母U1特异性蛋白[U1-70K(Snp1p)、U1-A(Mud1p),Prp39p和Prp40p]外,还鉴定了U1-C蛋白的同源物以及四种新的U1特异蛋白,这四种蛋白在哺乳动物U1中未发现。这是首次用质谱法对具有测序基因组的生物体的多蛋白复合物的成分进行表征。该技术应适用于任何可以从基因组已知的生物体中进行生化纯化的蛋白质复合物。

细胞的许多重要功能都是由大蛋白复合物实现的。虽然复杂的生物化学纯化方法允许分离此类复合物,但其成分的表征最困难也最耗时,而且通常由于分离的蛋白质数量较少而完全无法实现。

现在可以从高灵敏度的蛋白质中获得质谱数据。最近,开发了根据序列数据库筛选此类数据的方法(有关审查,请参阅参考文献。1)第一个大规模蛋白质鉴定项目已经完成(2). 通过电喷雾获得的部分肽序列信息(3,4)串联质谱可以很容易地组装成一个“肽序列标签”,基本上是一小段氨基酸加上测量到的到肽N和C末端的质量距离(5). 在这个方案中,两到三个氨基酸足以在大型序列数据库中识别一个独特的肽。使用纳米电喷雾质谱(6,7)在未分离的肽混合物中,来自银染凝胶的蛋白质可以在亚皮摩尔范围内进行测序(8). 这些分析工具与模型生物(如酵母)中的完整基因组信息相结合,现在可以使用从凝胶中切除的少量蛋白质,提供一条通往任何基因的捷径。

这项新技术的一个很有前景的应用领域是拼接机械,尤其是在酵母中酿酒酵母U1、U2、U4、U5和U6小核糖核蛋白颗粒(snRNP)是剪接体的基本成分,剪接体是催化从初级基因转录物中切除内含子的复合物(参考文献。910以及其中的参考)。哺乳动物snRNP由一个RNA分子和两组蛋白质组成。8种常见蛋白,B/B′、D1、D2、D3、E、F和G(也称为Sm蛋白)与除U6外的所有snRNP相关。此外,每个snRNP都包含几个粒子特异性蛋白质(11).

大多数剪接过程的研究都是在人类(HeLa)细胞和酵母中进行的酿酒酵母。HeLa细胞中snRNP的高拷贝数允许进行生化实验,而遗传学无法进行。相反,在酵母中,与剪接有关的基因通常是通过遗传学或通过搜索已经表征的人类蛋白质的同源物来确定的(9).

最近,抗m3全细胞提取物的G-cap亲和层析(12). 通过SDS/PAGE对蛋白质组分的表征表明,酵母中存在常见和颗粒特异性snRNP蛋白质,如哺乳动物的情况。由于常规微测序材料不足以及所得组分的杂质,无法鉴定单个酵母snRNP蛋白。此外,类似于此处所述的有效蛋白质测定方法尚未开发。

U1 snRNP是第一个通过其RNA的5′端与pre-mRNA的5’剪接位点碱基配对与pre-mRNA接触的snRNP(9,10). 酵母U1 snRNP比人类对应物(12S颗粒,11个蛋白质)更大(18S颗粒),含有更多蛋白质(至少15个)(12). 人类和酵母U1 snRNP的大小和蛋白质组成不同可能很好地反映了这两个物种剪接过程早期步骤的差异(12).

一些酵母U1 snRNP蛋白已经通过遗传方法或酵母基因组序列中的同源性搜索鉴定出来。酵母U1特异性蛋白Snp1p(人类U1-70K蛋白的同源物)、Mud1p(人U1-A的同源物(1316). 人类Sm蛋白的一些同源物也已被鉴定:D1、D3、F和G(1719). 这四种蛋白质已被克隆,并且通过免疫沉淀分析证明与酵母snRNAs的关联(1719). 然而,Sm蛋白B/B′、D2和E以及U1 snRNP特异性蛋白C的酵母同源物尚未描述。

在这里,我们报道了利用一株在其N末端带有组氨酸标签的表达U1特异性蛋白Snp1p的菌株从酵母中制备分离U1 snRNP。分离出高纯度的U1-snRNP颗粒,通过纳米电喷雾质谱对其蛋白质进行部分测序,并在数据库中鉴定出相应的基因。D1、D2、D3、E、F和G蛋白均得到明确鉴定。这里首次显示了D2和E与酵母snRNP的关联。在另一项分析中,U2 snRNP与U1 snRNP含有相同的六种常见蛋白质。令人惊讶的是,到目前为止,所分析的酵母snRNP中似乎没有Sm B/B′同源物。在酵母U1-snRNP的特异蛋白中,我们清楚地检测到U1-70K(Snp1p)、U1-A(Mud1p),Prp39p和Prp40p。此外,我们还鉴定了人类U1-C蛋白的同源物和分子量为52、55、57和77kDa的四种新的特异性蛋白。在数据库中找到了所有这些基因的对应基因。

材料和方法

提取物的制备、免疫亲和性、亲和性、单Q色谱法和Gycerol梯度。

酵母菌株BSY283(MATa、ade2、arg4、leu2-3、112、trp1-289、ura3-52、snp1::LEU2级)携带质粒pBS357(SNP1系列具有N-末端六组氨酸标签,欧洲标准化委员会,TRP1)在30°C下,在16升YPD培养基(1%酵母提取物/2%蛋白胨/2%葡萄糖)中培养至OD600= 3. 按说明制备全细胞提取物(12). 用D200缓冲液透析提取物[20 mM Hepes-KOH(pH 7.9)/200 mM KCl/8%甘油/0.5 mM DTT/0.5 mM苯甲基磺酰氟/4μg/ml胃蛋白酶抑制素]。用于纯化snRNP,anti-m3按照所述进行G色谱分析(12),但EDTA从所有缓冲区中省略。镍-次氮基三乙酸(Ni-NTA)亲和层析如下进行。snRNP洗脱液的盐浓度提高到300 mM KCl。总snRNP通过500μl床层体积Ni-NTA琼脂糖柱,用缓冲液D300(作为缓冲液D200,但含有300 mM KCl和10 mM 2-巯基乙醇,而不是DTT)进行预平衡。在用含有0.8 mM咪唑的12个床层体积的缓冲液D300和含有8 mM咪唑啉的8个床层容积的缓冲液D 300清洗后,用含有40 mM咪嗪的缓冲液D100洗脱U1 snRNP,得到10-20μg U1 snRNA。

按照说明执行Mono-Q FPLC(20). 用缓冲液DE0[20 mM Tris·HCl(pH 6.8)/1.5 mM MgCl稀释Ni-NTA柱的流通2/0.5 mM DTT/0.5 mM PMSF]至最终浓度100 mM KCl。加载到100μl Mono-Q柱(Pharmacia)上后,在缓冲液DE中使用50至1000 mM KCl的三步盐梯度进行洗脱。收集100μl组分。

按照说明进行甘油梯度离心(12),但所有缓冲液均含有0.01%的Nonide P-40。在10–30%(wt/vol)的线性甘油梯度上加载约10μg U1 snRNP。离心后,从顶部提取500μl组分,通过凝胶电泳分析蛋白质和RNA。使用相同的梯度加载总酵母RNA和/或T7 U1 RNA作为沉降标记进行比较。

snRNP蛋白质的凝胶内消化。

使用苯酚/氯仿/异戊醇(50:49:1)提取含有约5-10μg蛋白质的Ni-NTA部分;蛋白质用丙酮从有机相中沉淀,用12%的SDS/PAGE进行分级,并用考马斯兰胶体染色(Sigma)。对含有核心U2 snRNP的组分也进行了同样的处理。如前所述,进行凝胶内消化和随后的肽提取(8,21). 切除、洗涤、凝胶还原和烷基化蛋白质带,然后用胰蛋白酶进行凝胶内消化(Boehringer Mannheim,测序级)。经过几步提取得到的肽并在真空离心机中干燥。

纳米电喷雾质谱法。

肽混合物在毛细管针中脱盐,如所述(7,8). 将未分离的肽混合物逐步稀释,将总体积为0.5–1μl的50%甲醇/5%甲酸直接稀释到我们小组开发的纳米电喷雾离子源的喷雾针中(6,7). 所有实验均在Sciex API III三重四极杆仪器(Sciex,Perkin–Elmer)上进行。每个肽混合物的测序时间为30–60分钟,样品体积约为0.5–1μl。

数据库和同源性搜索。

肽搜索(5)是一个将质谱信息与序列数据库关联的程序,用于在一个综合的非冗余数据库中搜索肽序列标签,该数据库目前包含约200000个条目。没有规定对蛋白质分子量或来源物种的限制。同源搜索使用闪电战,爆炸、和法斯塔.

结果

U1 snRNPs的纯化。

U1 snRNP通过两步纯化得到高度富集。在第一步中,所有m3从全细胞提取物中分离出G-capped snRNP(包括核仁snRNP)3G免疫亲和层析(12),除了使用了表达组氨酸标记的U1-70K(Snp1p)蛋白的菌株。从这种snRNP混合物中,通过Ni-NTA色谱法对U1 snRNP进行了特异性纯化。图。图11A类显示了Ni-NTA柱的RNA分析。到目前为止,U1 snRNA是用40mM咪唑洗脱的级分中的主要RNA种类。然而,除了U1 RNA之外,与U1 RNA相比,U5 RNA的检测范围要小得多。一些U5 snRNP与Ni-NTA柱上的U1 snRNP的共分离可能是由于U1–U5相互作用或U5特异snRNP蛋白中存在富含组氨酸的序列。Ni-NTA洗脱液显示20条蛋白质带,其表观分子量如图所示。图11B当Ni-NTA洗脱液进一步进行甘油梯度离心时,U1和U5 snRNP颗粒可以至少部分分离(图。(图11C类,RNA分析),得到纯U1 snRNP制剂(馏分16和17,图。图11C类). 图。图11D类显示了这些snRNP组分的蛋白质组成。我们观察到15种蛋白质与酵母U1 RNA明显共沉积。这15种蛋白质的表观分子量为9、10、11、12、15、18、31、32、34、37、52、55、57、69和77kDa。组分13和14主要含有U5 RNA和U5蛋白质(图。(图11C类D类). 36和38 kDa的两种蛋白质(图。(图11B,星号)位于渐变顶部(未显示数据)。因此,它们很可能是污染物。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为pq0273314001.jpg

U1 snRNP的纯化酿酒酵母. (A类)抗m抗体洗脱的snRNAs的银染3G盖(m7G洗脱液)和Ni-NTA亲和色谱柱(Ni-NTA洗脱物)。显示了U1和U5(长型和短型)RNA的位置。(B)总snRNP的蛋白质(m7洗脱液)用银染色。Ni-NTA洗脱液的蛋白质用考马斯蓝染色,然后用质谱法进行部分序列测定。我们估计蛋白质含量在5到1皮摩尔之间。216、115和42 kDa的蛋白质与U5 snRNP相关(参见梯度离心,C类D类). 36和38 kDa的两种蛋白质(星号)是污染物。所有其他蛋白质都与U1 snRNP相关。69kDa的条带含有两种U1特异性蛋白Prp39p和Prp40p。U1-C蛋白被鉴定为32和31 kDa的两条带。在9~18kDa的低分子量区域鉴定出六种常见的酵母snRNP蛋白。分子量以千道尔顿表示。(C类)U1和U5 snRNP在甘油梯度上分离,相应组分的snRNAs用银染色。指示了U1和U5 snRNA。18S U1 snRNP在分数16和17中达到峰值,而15S U5 snRNP则在分数13和14中达到峰值。与U5共迁移的U3区域(星号)的RNA在用于蛋白质测序的制剂中不存在。(D类)分离的U1和U5 snRNP的蛋白质用银染色。216、115和42 kDa的蛋白质与U5 RNA共迁移。所有其他蛋白质与U1 RNA共迁移,分子量在9至18 kDa之间的常见蛋白质与U2和U5 RNA共同迁移。右侧显示U1 snRNP蛋白,左侧显示U5蛋白。49kDa带(星号)是核糖核酸酶抑制剂。

纳米电喷雾质谱鉴定酵母snRNP蛋白并通过数据库搜索检测其基因。

作为U1-snRNP蛋白纳米电喷雾质谱的来源,我们使用Ni-NTA洗脱液,如图所示。图11B,其包含U1以及一些U5蛋白。考马斯蓝染色显示的所有20个蛋白质都通过纳米电喷雾串联质谱法进行了部分测序,并通过数据库搜索确定了它们的基因(表(表1)。1). 将半胱氨酸残基还原和烷基化后,从凝胶中切除蛋白质带,并用胰蛋白酶在凝胶中消化。在一个步骤中提取并脱盐产生的肽。然后用纳米电喷雾质谱法分析未分离的肽混合物(6,7)在三重四极质谱仪上。对于每个蛋白质消化,通过扫描第一个四极杆Q获得肽混合物的质谱或“肽质谱图”1(图。(图22A类). 然后通过Q依次选择感兴趣的肽离子峰1并在碰撞单元Q中破碎2,碎片被第三四极矩Q分开3对于每个肽,都可以获得串联质谱,其中包含通过相邻肽键裂解(每个肽离子一次裂解)产生的“嵌套”片段集,并且这些片段的质量因一个氨基酸残基的分子量而不同。如图所示。图22BC类,构建肽序列标签很简单(5)从串联质谱,这足以从数据库中唯一检索肽。通过将串联质谱与检索序列的预测质谱进行比较,验证完整的肽序列。由于每个蛋白质都有多个肽片段,因此通过这种方法进行鉴定是肯定的,而不是可能的。

表1

酵母U1 snRNP蛋白的鉴定

M(M)第页(近似值)(kDa)M(M)第页(计算)(kDa)肽序列蛋白质名称对应基因加入号码
6975.17Prp39页第39页L29224型L29224型
6969.13Prp40磅项目需求40第33203页第33203页
3734.43泥浆1pMUD1型第32605页第22605页
3434.42Snp1pSNP1系列X59986型X59986型
31273U1-C型SCL8003 17号U17243型U17243型
1816.33史密斯D1SMD1型Q02260问题Q02260问题
1512.15钐D2SCL9328 3号U17245型17245美元
1210.41*Sm E公司SC55020 15号U55020型U55020型
119.62Sm F公司SCL9705 11号U25842号U25842号
1011.24钐D3表面处理3第3321页第3321页
98.52小GSNP2号P40204页P40204页
*通过甲基化和18O型标签。 
保存图片、插图等的外部文件。对象名称为pq0273314002.jpg

图15 kDa波段的识别。图11B通过质谱分析。(A类)消化蛋白质带后获得的肽混合物的部分质谱。(B)峰的碎片/z(z)756.9部分A类.通过扫描第三四极矩Q获得的碎片的质谱3.高分子量区域中的突出片段以氨基酸分子量隔开,并显示箭头所示的部分序列LEEL(注意,通过我们的方法,等压氨基酸亮氨酸和异亮氨酸无法区分)。序列延伸及其起始质量、终止质量和肽的分子量被输入数据库搜索程序(肽搜索)在这里它们被转换为肽序列标签。在非冗余数据库中搜索标签可以唯一地检索来自基因L932.5(GenBank)的序列AELEELEEFEFK。预测的C末端或Y“离子碎片(4,22)在光谱中标记该肽的序列并验证完整序列。(C类)基因L9328.5的蛋白质序列。对五个肽进行了部分测序,确定了基因中的肽,如下划线所示(质量范围内的肽也用子弹标记A类). B呈灰色,完整的肽被装箱。

这样,图中的所有蛋白质。图11B已明确确定。这种方法还可以识别两种蛋白质的混合物,这两种蛋白质在同一条带中共同迁移(图。(图3)。3). 这用于鉴定U1特异性蛋白Prp39p和Prp40p,它们在69-kDa带中共迁移(见图。图11B和33以下)。

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为pq0273314003.jpg

图69kDa波段中Prp39p和Prp40p的识别。图11B.从带中提取的肽的串联质谱的一部分。已对标记的峰进行测序,并在数据库中搜索其肽序列标签。它们映射到Prp39p(星号)或Prp40p(子弹)中指定的序列范围。测序肽分别包含Prp39p和Prp40p的106和41个氨基酸;因此,这两种蛋白质的鉴定是肯定的。

在酵母U1和U2 snRNP中发现Sm蛋白D1、D2、D3、E、F和G,但没有发现B/B′。

图。图11D类显示,在甘油梯度离心后,9至18kDa范围内的低分子量蛋白质与U1以及U5 snRNAs共沉淀,使它们成为常见Sm蛋白质的候选。这六个蛋白按上述方法测序,并鉴定为人类Sm蛋白D1、D2、D3、E、F和G的酵母同源物(1219,23,24). 首次鉴定出D2和E的酵母同源物。如前所示,D1、D3、F和G(1719,24,25)D2和E在进化上也高度保守。图。图44A类B分别显示人类和酵母E和D2 Sm蛋白之间的比对。酵母Sm E和D2的表观质量分别为12和15 kDa,与人类对应物的同源性分别为46.7%和58.3%。这两种蛋白质在Sm基序1和2这两个区域具有高度同源性,这些基序存在于来自不同生物体的所有已知Sm蛋白质中(19,24,25).

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为pq0273314004.jpg

(A类)酵母和人类蛋白质Sm E的比对。Sm基序1(浅灰色框)和Sm基模2(深灰色框)显示。(B)酵母和人类蛋白Sm D2的比对。(C类)酵母和人U1-C蛋白的比对。假定的锌指图案的四个金属结合残留物以灰色装箱。用黑体字打印的是质谱测序的肽。SC、,酿酒酵母; HS、,智人.

考虑到纯化的U1 snRNP中鉴定出了酵母Sm蛋白D1、D2、D3、E、F和G,因此未检测到酵母Sm B或B′蛋白。通过对人类B/B′同源物数据库的搜索,我们发现了一种推测的酵母B/B′Sm蛋白。然而,如果存在,该蛋白必须与酵母snRNP松散结合,因此在分馏过程中使用的盐浓度(300 mM)下分解。

为了研究是否所有的酵母snRNP制剂都缺乏Sm B/B′,或者这是否是U1 snRNP的特性,我们通过三个色谱步骤纯化了酵母核心U2 snRNP(参见材料和方法). 通过在约600mM KCl下的Mono-Q阴离子交换色谱法从Ni-NTA流通中分离核心U2 snRNP。同样,分子量范围为9至18 kDa的六个蛋白质与U2 RNA共同分离(数据未显示)。已知Sm蛋白与人类snRNAs稳定相关,即使在高盐浓度下也是如此。对酵母核心U2 snRNP制备物的蛋白质进行测序,结果表明它们与酵母U1 snRNP的Sm蛋白完全相同。同样,未检测到酵母Sm B/B′同源物。我们的结论是,我们所有的snRNP制剂中都不存在B/B′,这就提出了一个问题,即该蛋白是否在snRNP分馏过程中丢失,或者是否与酵母snRNP完全无关。

所有已知的酵母U1特异性蛋白质,包括U1-C和四种新蛋白质,都存在于纯化的酵母U1 snRNPs中。

所有已知的U1特异性蛋白,即U1-70K(Snp1p)、U1-A(Mud1p),Prp39p和Prp40p(1316)在纯化酵母U1 snRNP中鉴定出。这些在34 kDa(U1-70K)、37 kDa和69 kDa的表观分子量(Prp39p和Prp40p,它们在同一条带中共同迁移)的蛋白质带中发现(图。(图11 BD类和图。图3)。3). 除了70K和A蛋白外,人类U1 snRNP还含有第三种U1特异性蛋白U1-C(11). 我们在酵母U1 snRNP颗粒中鉴定了人类U1-C的同源物(图。(图11 BD类). 酵母U1-C以分子量为31和32 kDa的双带迁移。我们不知道这是因为U1-C蛋白的降解还是翻译后修饰。在这方面,值得注意的是,人U1-C蛋白在凝胶电泳后可重复地显示出类似的双带(11). 图。图44C类显示了人类和酵母U1-C蛋白的比对。两种C蛋白的N端40个氨基酸显示50%的同源性。有趣的是,酵母蛋白包含相同的CC-HH型锌指基序,在相同的位置上具有相应的氨基酸(参考文献。26; 图。图4)。4). 这两种蛋白质的C末端部分几乎没有同源性。

在数据库中对分子量为52、55、57和77kDa的四种新蛋白质进行了类似的测序和鉴定(图。(图11 BD类). 甘油梯度分馏后,这些蛋白质仅与U1共同迁移,而不与U5 snRNAs共迁移(图。(图11D类分数15、16和17)。因此,它们是额外U1特异性蛋白质的良好候选。然而,即使它们与Mono-Q柱上的U1 RNA共同洗脱(数据未显示),它们与U1 snRNP的特定关联也必须通过其他技术来证明。

讨论

质谱学的最新进展与完全测序基因组的可用性相结合,为蛋白质复合物分析开辟了新的令人兴奋的可能性,如本文所示酿酒酵母本文首次将U1-snRNP质谱与数据库检索相结合,对多蛋白复合物的组成进行了表征。

尽管酵母中snRNP丰度较低,但成功分离出了酵母U1 snRNP。所有与酵母U1 RNA相关的蛋白质及其相应基因均通过纳米电喷雾质谱结合肽序列标签搜索进行鉴定。纳米电喷雾离子源的极低流速允许从未分离的消化混合物中收集少量肽的序列信息,这与肽的质量信息一起,产生了对蛋白质的可靠鉴定。由于缺乏分离肽的任何色谱程序,这使得该方法快速可靠,使我们能够在几周内分析整个复合物。在任何情况下,都不必使用额外的分析技术来确定蛋白质带。

与人类类似,酵母U1 snRNP由常见和特异蛋白质组成。与含有两个额外Sm蛋白(B和B′)的人类对应物相比,我们仅明确鉴定出六种酵母常见蛋白:D1、D2、D3、E、F和G(11). 其中,D2和E首次被确定为U1组分,而其他组分之前通过其他方法被确定(1719). 由于D2和E也在纯化的U2 snRNP中鉴定出来,因此它们很可能与其他mRNA相关3G-capped酵母snRNAs(即U4和U5;图。图11D类). 本文首次采用直接生化方法对酵母snRNP中的这六种蛋白质进行了鉴定。与D1、D3、F和G一样,D2和E在进化上高度保守(与人类同行约50%相同;图。图44 A类B). 考虑到六种Sm蛋白的结构保守性,令人惊讶的是,我们无法鉴定脊椎动物Sm B/B′蛋白的酵母同源物。我们排除了未检测到酵母B/B′的原因,因为凝胶中可能与另一种U1蛋白共迁移,因为质谱技术即使在1:5的摩尔比下也能检测到B/B′候选蛋白。作为阳性对照,我们已经能够在相同的蛋白带中识别Prp39p和Prp40p(图。(图3)。3). 我们最终无法回答以下问题:酵母U1 snRNP是否包含人类B/B′蛋白的对应物,或者B/B′是否仅与U1 snRNA松散结合,并在生化分馏过程中与颗粒分离。我们已经在数据库中确定了酵母B/B′对应物的候选者(22.4kDa,登录号:。第40460页第40460页然而,我们尚不知道假定的Sm B/B′是否是真正的酵母同源物。需要额外的实验,如标记其基因,以显示假定酵母Sm B/B′与snRNAs的免疫共沉淀。

检测到的九种特异蛋白中有四种是酵母U1-snRNP的已知成分:U1-70K、U1-A、Prp39p和Prp40p(1316). 在这里,我们还鉴定了酵母U1特异性蛋白C。酵母U1-C在N端40个氨基酸中与人类对应物50%相同。该部分含有CC-HH型锌指状结构域,这被证明是将蛋白质掺入人U1 snRNP所必需和足够的(26). 酵母菌U1-C的C末端区域几乎没有同源性,除了在酵母菌和人类蛋白质中每隔一段时间就有7到8个脯氨酸残基。然而,该区域的同源性很低,这表明这两个区域在酵母和人中的功能不同。

总之,酵母U1 snRNP不仅包含先前鉴定的U1特异蛋白,还包含后生动物中缺失或尚未鉴定的四种新的特异蛋白。虽然与U1 snRNP的所有新蛋白相对应的基因都已被鉴定,但它们不会在这里展示。这将等待其他实验,如标记和免疫沉淀研究,以进一步表征这些基因产物与U1 RNA的关联。

本文和我们早期研究中的数据表明,大18S酵母U1 snRNP可能代表前mRNA承诺剪接所需的预组装复合物(参考文献。12以及其中的参考)。酵母和人U1 snRNP的生化组成和形状的差异可以反映剪接体组装早期的功能差异。由于人类U1 snRNP需要用于剪接过多不同的前mRNA,因此可能需要更大的灵活性,因此需要根据要执行的特定任务招募特定因子。鉴定物种特异性酵母U1蛋白(Prp39p和Prp40p)的脊椎动物同源物,并了解它们是否在人类剪接体中作为非nRNP相关因子发挥作用,将是一件有趣的事情。

用目前可用的其他方法分析酵母U1 snRNP蛋白是非常困难的,甚至是不可能的。Edman降解不会成功,因为至少有两种蛋白质,Sm F和U1-A,被证明是N末端被阻断的,并且可用的材料数量不足。另一种方法是通过肽图鉴定凝胶分离的蛋白质,其中需要低皮摩尔量的蛋白质。该方法已成功用于大规模鉴定酵母中的蛋白质(2). 然而,在U1 snRNP的情况下,这种方法对于许多蛋白质来说也会失败,因为小蛋白质的消化只产生很少的肽(在某些情况下,这些肽也被修改过),并且一些条带是混合的,这使得某些鉴定变得困难。

酵母U1 snRNP蛋白基因的鉴定允许体内将要执行的单个基因产品的功能研究。一旦通过PCR从酵母基因组DNA中鉴定并扩增出相应的基因,克隆这些基因就很简单。体内对酵母U1 snRNP基因引入突变的影响的研究应能更完整地描述剪接过程的早期步骤,并澄清人与酵母之间的差异。

除了特征基因组外,我们鉴定多蛋白复合物组分的方法只需要在凝胶分离之前用生化“手柄”纯化复合物。对特定复合物的一个成分进行组氨酸标记是从酵母和其他易于进行遗传学研究的生物体中分离其他此类复合物的策略之一,前提是至少已知其中一个成分。如果可以通过凝胶电泳分离出至少0.1–0.5 pmol的这种复合物,则可以通过本文所示的技术快速表征其蛋白质组分。

致谢

我们感谢蛋白质和多肽小组的其他成员,特别是马蒂亚斯·威尔姆博士和安德烈·舍甫琴科博士建立了这里使用的许多实验技术,以及安娜·舍甫琴科教授的专家样品制备。我们感谢C.Marshalsay博士批判性地阅读了这份手稿。这项工作得到了德国技术部(BMBF)对M.M.的资助,以及德国化学工业基金会(SFB272)对R.L.的支持。

脚注

缩写:snRNP,小核糖核蛋白颗粒;Ni-NTA,镍硝基三乙酸。

工具书类

1Patterson S D,Aebersold R。电泳。1995;16:791–814。[公共医学][谷歌学者]
2舍甫琴科A、威尔姆M、沃姆O、詹森O、波德雷杰尼科夫A、莫滕森P、舍甫琴柯A、萨利奥科F、布切里H、曼恩M。美国国家科学院程序。1996;93:14440–14445. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
三。Fenn J B、Mann M、Meng C K、Wong S F、Whitehouse C M。科学。1989;246:64–71.[公共医学][谷歌学者]
4Mann M,Wilm M。生物化学科学趋势。1995;20:219–223.[公共医学][谷歌学者]
5Mann M,Wilm M。分析化学。1994;66:4390–4399.[公共医学][谷歌学者]
6Wilm M,Mann M。国际J质谱离子过程。1994;136:167–180。 [谷歌学者]
7Wilm M,Mann M。分析化学。1996;66:1–8。[公共医学][谷歌学者]
8Wilm M、Shevchenko A、Houthaeve T、Breit S、Schweigerer L、Fotsis T、Mann M。自然(伦敦)1996;379:466–469.[公共医学][谷歌学者]
9Rymond B C,Rosbash M.In:酵母的分子和细胞生物学。Jones E W、Pringle J R、Broach J R,编辑。纽约州普莱恩维尤:冷泉港实验室出版社;1992年,第143-192页。[谷歌学者]
10Moore M J,查询C C,Sharp P A.In:RNA世界。Gesteland R F,Atkins J F,编辑。纽约州普兰维尤:冷泉港实验室出版社;1993年,第303–357页。[谷歌学者]
11Will C L、Fabrizio P、Lührmann R.In:核酸与分子生物学。Eckstein F,Lilley D M J,编辑。第9卷。柏林:斯普林格·弗拉格;1995年,第342-372页。[谷歌学者]
12Fabrizio P、Esser S、Kastner B、Lührmann R。科学。1994;264:261–265.[公共医学][谷歌学者]
13史密斯五世,巴雷尔B·G。EMBO J。1991;10:2627–2634. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
14廖X C、唐J、罗斯巴什M。基因发育。1993;7:419–428.[公共医学][谷歌学者]
15洛克哈特S,雷蒙德B。分子细胞生物学。1994;14:3623–3633。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
16Kao H-Y,Siliciano P G。分子细胞生物学。1996;16:960–967. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
17Rymond B C.公司。美国国家科学院程序。1993;90:848–852. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
18罗伊·J、郑·B、赖蒙德·B·C、伍尔福德·J·L。分子细胞生物学。1995;15:445–455. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
19塞拉金B。EMBO J。1995;14:2089–2098. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
20Lübben B、Fabrizio P、Lührmann R。生物化学杂志。1995;270:11549–11554.[公共医学][谷歌学者]
21舍甫琴科A、威尔姆M、沃姆O、曼恩M。分析化学。1996;68:850–858.[公共医学][谷歌学者]
22Roepstorff P,Fohlman J。生物质谱。1984;11:601.[公共医学][谷歌学者]
23Lehmeier T、Raker V、Hermann H、Lührmann R。美国国家科学院程序。1994;91:12317–12321. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
24Hermann H、Fabrizio P、Raker V A、Foulaki K、Hornig H、Brahms H、Lührmann R。EMBO J。1995;14:2076–2088. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
25库珀·M、约翰斯顿·L·H、贝格斯·J·D。EMBO J。1995;14:2066–2075. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
26Nelissen R L H、Will C L、van Venrooij W J、Lührmann R。EMBO J。1994;13:4113–4125. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]

文章来自美国国家科学院院刊由以下人员提供美国国家科学院