論文參考 - 鐵營養對於大鼠肌肉和肝臟tRNA硫醇鹼基修飾之影響

來源：鐵營養對於大鼠肌肉和肝臟tRNA硫醇鹼基修飾之影響

摘要

Transfer RNA (tRNA) 含豐富的鹼基修飾，目前已知達 100 多種，常見的修飾位置在 tRNA 第 34 號位置 (wobble) 和第 37 號位置，真核生物 tRNAGlu(UUC)、tRNAGln(UUG)、tRNALys(UUU) 和 tRNAArg(UCU) 上的 34 號 Uridine 鹼基 (U34) 常被修飾為 5-methyl-2- thiouridine (xm5s2U, x=為任何取代型式) 的衍生物，主要功能是使 tRNA 反密碼子與 mRNA 密碼子正確辨識與結合，缺乏修飾的核苷酸會導致轉譯效能降低且增加轉譯錯誤，進而影響基因表現。前人以鐵螯合劑 DFO 模擬大鼠肌肉細胞 (L6) 內缺鐵情況，缺鐵會減少細胞質 tRNA 硫鹼基修飾作用，但目前對大鼠肌肉和肝臟 tRNA 總鹼基修飾情形仍未完全了解。因此本研究利用高效能液相層析法 (HPLC) 分析大鼠肝臟和肌肉 tRNA 總鹼基修飾和 mcm5s2U 硫鹼基修飾情形，並進一步以 Northern blot 方法探討鐵營養影響大鼠細胞質含硫修飾 tRNAGlu(UUC)、tRNALys(UUU) 和 tRNAArg(UCU) 的修飾程度與表現量，以動物實驗進行分析，利用大鼠血紅素 (Hb) 再生法，大鼠經耗鐵期三周後，補充不同濃度硫酸亞鐵兩週，結束後根據 Hb 濃度高低將動物分成五組 4-5 g/dL、6-7 g/dL、8-9 g/dL、10-11 g/dL、≥ 12 g/dL。從 HPLC 分析結果得知，肌肉以 Hb 濃度低下 (4-5 g/dL) 組別之總 tRNA 硫醇鹼基 mcm5s2U 含量較 Hb 濃度高者 (≥ 12 g/dL) 減少將近 60%，此修飾隨著 Hb 濃度降低有減少之趨勢；其他類型的修飾鹼基則沒有顯著影響；對肝臟組織皆沒有顯著影響。在肌肉細胞質中 tRNAGlu(UUC)、tRNALys(UUU) 和 tRNAArg(UCU) 表現量，以 Hb 濃度最低 (4-5 g/dL) 比最高 (≥ 12 g/dL) 分別顯著減少 65%、45%、52%。在肌肉細胞質中 tRNALys、tRNAArg 和tRNAGlu 硫醇修飾量，以 Hb 濃度最低 (4-5 g/dL) 比最高組 (≥ 12 g/dL) 分別顯著減少 20%、24%、26%；對肝臟組織皆沒有顯著影響。本研究初步證實動物缺鐵性貧血時，會導致大鼠肌肉組織細胞質 tRNA 表現量及硫醇修飾化程度降低，以及總 tRNA 之硫鹼基 mcm5s2U 含量，且隨著鐵營養狀況良好時 tRNA 硫醇鹼基的修飾會隨之上升，而在其他常見的修飾鹼基則沒有受此影響而改變，表示鐵營養對肌肉組織 tRNA 硫醇鹼基 mcm5s2U 和細胞質中 tRNA 硫醇修飾作用具有組織專一性影響。