釀酒酵母組蛋白去甲基化酶Rph1及其同源物Gis1的結(jié)構(gòu)與功能研究的開題報(bào)告

釀酒酵母組蛋白去甲基化酶Rph1及其同源物Gis1的結(jié)構(gòu)與功能研究的開題報(bào)告一、研究背景釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）是一種廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)酒精飲料和面包的微生物，它的代謝活動和基因調(diào)控機(jī)制一直是研究的熱點(diǎn)。組蛋白去甲基化酶（Histonedemethylase，HDM）在調(diào)控基因表達(dá)和染色質(zhì)修飾中發(fā)揮著重要作用。多種細(xì)胞因子和信號調(diào)節(jié)通路的異常活化都與HDMs的異常表達(dá)有關(guān)，因此研究HDMs的結(jié)構(gòu)和功能具有很重要的意義。在釀酒酵母中，Rph1是一種高度保守的HDM，其人類同源物是KDM5B/JARID1B。Gis1是另一種HDM，與KDM6B/JMJD3有較高的同源性。這兩種HDM同樣有著重要的生物學(xué)功能，但其在釀酒酵母中的結(jié)構(gòu)和功能并未被深入探究。二、研究目的本研究旨在通過結(jié)構(gòu)與功能研究，探究釀酒酵母中的兩種HDMs：Rph1和Gis1。具體目的包括：1、利用生物化學(xué)和生物物理學(xué)方法研究Rph1和Gis1的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象特征。2、研究Rph1和Gis1的底物特異性和去甲基化效率，探究其對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制。3、探究Rph1和Gis1在細(xì)胞生長、發(fā)育、應(yīng)激響應(yīng)等方面的生物學(xué)功能。三、研究內(nèi)容1、Rph1和Gis1的純化與結(jié)構(gòu)研究通過基因克隆和表達(dá)技術(shù)，純化大量的Rph1和Gis1蛋白，利用X-射線衍射和電子顯微鏡技術(shù)等方法對其晶體結(jié)構(gòu)和三維形態(tài)進(jìn)行研究，并解析其結(jié)構(gòu)域和構(gòu)象特征。2、底物特異性和去甲基化效率研究選取不同的組蛋白底物和豌豆胰蛋白（peptidyl-argininedeiminase，PAD）底物，研究Rph1和Gis1的底物特異性和去甲基化效率。通過毒性試驗(yàn)、基因表達(dá)分析和染色質(zhì)免疫共沉淀等方式，探究Rph1和Gis1對細(xì)胞生長、分化和應(yīng)激響應(yīng)的影響。3、生物學(xué)功能研究通過基因敲除等方法，研究Rph1和Gis1在不同環(huán)境和藥物刺激下對細(xì)胞生長、發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)控作用。研究Rph1和Gis1作為HDMs的調(diào)控機(jī)制，為揭示組蛋白去甲基化在細(xì)胞生物學(xué)中的功能和調(diào)控機(jī)制提供新的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。四、預(yù)期成果1、成功純化Rph1和Gis1蛋白，解析其結(jié)構(gòu)域和三維形態(tài)，揭示其構(gòu)象特征。2、研究Rph1和Gis1的底物特異性和去甲基化效率，探究其對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制。3、揭示Rph1和Gis1在細(xì)胞生長、發(fā)育和應(yīng)激響應(yīng)等多個(gè)方面的生物學(xué)功能。4、提供組蛋白去甲基化酶在細(xì)胞生物學(xué)中的新認(rèn)識，為疾病診斷和治療提供新的思路和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。五、研究意義1、有利于深入探究HDM在細(xì)胞生物學(xué)中的功能和調(diào)控機(jī)制，為相關(guān)疾病的診斷和治療提供新的思路和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。2、有利于加深對組蛋白修飾和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)缺陷等現(xiàn)象的認(rèn)識，為揭示細(xì)胞核結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)