GNE基因p.V543M纯合错义突变对细胞表型的影响及其机制

摘要

目的：UDP-N-乙酰葡糖胺-2-差向异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶(uridine diphospho-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase,GNE)肌病是一种进行性神经退行性变性疾病，与GNE基因的纯合或复合杂合错义突变有关。本研究旨在探讨GNE p.V543M纯合错义突变对细胞表型的影响并进行相关机制探索。方法：基于人胚肾细胞株(human embryonic kidney 293 cell,HEK 293T)构建GNE基因野生型(WT-GNE组)和GNE p.V543M突变型(MUT-GNE组)的过表达模型。分别采用蛋白质印迹法和免疫荧光法检测GNE蛋白的表达水平和亚细胞定位。分别采用细胞计数试剂盒(cell counting kit-8,CCK-8)法和结晶紫染色实验、CCK-8法、流式细胞术和Hoechst 33342/碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色、四甲基罗丹明乙酯(tetramethylrhodamine ethyl ester,TMRE)染色，评估GNE p.V543M突变对细胞黏附、增殖、凋亡、线粒体膜电位的影响。检测唾液酸合成水平及GNE双功能酶活性。采用实时聚合酶链反应检测唾液酸合成相关酶的mRNA转录水平。结果：蛋白质印迹法结果表明过表达GNE的细胞模型建立成功。免疫荧光染色结果显示MUT-GNE组的GNE蛋白与golgin-97的共定位程度显著低于WT-GNE组(Pearson相关系数：0.65±0.08 vs 0.83±0.06,P<0.05)。与WT-GNE组相比，MUT-GNE组细胞黏附能力增强、细胞增殖能力及线粒体膜电位降低(均P<0.05)。2组细胞凋亡情况无明显差异。与WT-GNE组相比，MUT-GNE组唾液酸合成量减少，激酶活性显著降低，唾液酸生物合成相关酶的转录水平下调，差异均有统计学意义(均P<0.001)。结论：GNE p.V543M突变可通过降低GNE酶活性及唾液酸生物合成相关酶的mRNA转录水平，影响唾液酸的合成，导致细胞表型发生改变。

关键词

GNE肌病 / UDP-N-乙酰葡糖胺-2-差向异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶 / p.V543M突变 / 唾液酸 / 细胞表型 / 线粒体