非洲爪蟾卵非细胞体系中星体的组装及其在核膜重建中的作用

报道了由微管组成的星体在爪蟾卵细胞提取物中的组装过程、动态变化及其在核膜装配过程中的作用. 用精子染色质在爪蟾卵非细胞体系中诱导细胞核重建. 在初期阶段, 总是在精子染色质基部的中心体周围通过微管装配而形成星体. 随着星体的形成, 具有DNA复制功能的细胞核逐步装配. 当完整的细胞核形成后, 星体开始去组装直至消失. 在实验体系中加入微管装配特异抑制剂秋水仙素, 可以有效地抑制星体的组装, 核膜的组装同时受到严重的影响. 高浓度的秋水仙素还抑制核膜膜泡的融合. 若加入微管稳定剂紫杉醇, 微管可以装配, 并在染色质周围形成大而稳定的星体. 在此情况下, 核膜的装配也受到严重影响. 观察发现, 在此被稳定的星体中, 有转运受阻的膜泡存在. 基于以上实验结果, 认为由微管组成的星体在核膜重建中具有重要的作用, 其机制可能是微管参与核膜前体物质向染色质表面的输运.     

小G 蛋白Ran 在细胞周期调控中的作用

Ran(Ras-Related Nuclear Protein)作为小G 蛋白家族的一类, 具有GTP 水解酶的功能, 在细胞内行使“分子开关”的作用. 利用酵母和脊椎动物细胞的研究结果表明, Ran 参与细胞间期的核质运输、细胞分裂前期的纺锤体组装和细胞分裂末期的核膜重建等过程. 虽然在高等植物细胞中, 关于Ran 功能的研究报道还十分有限, 但是近来利用不同模式植物的研究结果表明,在多种植物细胞中, Ran 都参与了与细胞周期进程相关过程的调节. 此外, 也有研究表明Ran还影响生长素信号通路. 因此, Ran 蛋白在动物及植物等不同物种之间的功能具有一定保守性和特异性.     

高等生物细胞微管蛋白的区域与染色体微管的形成

在有丝分裂及减数分裂时纺锤体包含两组微管,即染色体微管或称动点微管和极间微管(或称极至极微管)。在纺锤体发生的后阶段动点微管的装配是一个基本和重要的过程。在高等生物细胞内,已知纺锤丝附着点(简称着丝点)(SFAs)作为微管组织中心在此过程内起着主要的作用。在有丝及减数分裂时远在核膜破裂之前,SFAs就可以从形态上识别出来。然而虽在整个细胞周期中细胞内均含有大量的微管蛋白,但却从未在这些生物细胞核内发现过任     

金属转运蛋白SLC39A14的代谢性功能研究进展

微量元素是维持人体生理和代谢功能的重要的营养素之一,既可参与人体生理生化功能调控,亦可作为生物大分子的组成或辅助成分,如激素和维生素有机组成.微量元素对维持机体正常生命活动具有重要意义.其中,必需微量元素是机体内不能产生或合成但又是维持生物体正常生理机能不可或缺的,如铁、锰、锌等,主要通过消化道中不同的金属转运蛋白(metal transporter)转运吸收.近年来,随着金属转运蛋白不断被鉴定与发现以及金属转运蛋白的功能研究进展,认为SLC39A14在不同组织中参与铁、锌、锰等必需微量元素转运,并且参与多种生物学功能.基于目前对金属转运蛋白在代谢性器官以及代谢性疾病中的作用机理的了解和认识,本文回顾性总结了金属转运蛋白SLC39A14在不同代谢组织器官的代谢性功能和作用机制.     

宿主因子参与HBV cccDNA形成和转录

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)是引起乙肝的病原体. HBV基因组是一个不完全双链环状DNA(relaxed circular DNA, RC-DNA).当HBV在宿主细胞中复制时,首先RC-DNA需要转化为共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, ccc DNA),后者作为HBV的转录模板,产生病毒的亚基因组和各种m RNA.其中,pg RNA作为逆转录模板逆转录负链DNA,继而合成正链DNA,最后组装成新的RC-DNA. ccc DNA的存在是干扰素(IFNs)、核苷类似物(NAs)等药物无法彻底消除乙肝抗原、治愈乙肝的重要原因. HBV ccc DNA的形成和转录过程受到许多宿主因子的调控,本文从乙肝病毒的感染和复制特征出发,总结了在各个过程中参与HBV ccc DNA形成和转录的宿主因子,对有关HBV ccc DNA形成的具体过程以及调控机制的研究具有一定指导意义.     

爪蟾卵非细胞体系诱导小鼠肝细胞核凋亡

通过向正常爪蟾卵提取物S_150中加入dATP和细胞色素c,得到能有效诱导外源细胞核凋亡的非细胞体系 .温育在上述非细胞体系中的小鼠肝细胞核表现出明显的凋亡特征并形成大量的凋亡小体 .染色质在核膜下凝集形成直径相差较大并相互分离的球形区域 ,球形小体通过核膜向外突出 ,并逐渐与核膜分离 .最后 ,细胞核几乎将所有DNA凝集并排出 ,只在核膜边缘残留一些DNA成分 ,而温育体系中充满高度凝集的凋亡小体 .这种凋亡小体产生的过程以往工作未见描述 .同时 ,小鼠肝细胞核在卵提取物中发生的形态变化伴随着染色质DNA被降解成DNAladder.我们的研究表明 ,利用爪蟾卵提取物研究细胞核凋亡是一个很好的实验模式 .     

植物染色质重塑复合体的保守性和特异性

真核生物基因组DNA及其所包绕的组蛋白形成的核小体是染色质的基本单位。染色质的形成一方面有助于将基因组DNA组装到细胞核中,另一方面也对基因表达具有重要影响。染色质重塑因子能够利用水解ATP产生的能量调控染色质上核小体的组装、移除、滑动及组蛋白变体的置换等,从而调控基因转录和其他多种生物学过程。真核生物中的染色质重塑因子主要包括SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四类,这些染色质重塑因子往往以多亚基复合体的形式存在。最近的研究工作系统鉴定了植物染色质重塑复合体的亚基组成和功能,揭示了植物染色质重塑复合体相对于酵母及动物染色质重塑复合体的保守性和特异性。对于这些复合体调控基因转录分子机制的认识也在不断深入。这些发现为深入研究染色质重塑在植物生长发育和胁迫应答中的作用奠定了基础。     

微管解聚驱动蛋白Kinesin-13的研究进展与展望

微管是细胞骨架的重要组成成分,其在细胞内的动态调节关系着细胞正常生理功能的发挥和维持.目前发现多种参与细胞内微管组装与解聚调控的蛋白,其中发挥微管解聚功能的Kinesin-13驱动蛋白家族被广泛地研究,该蛋白具有控制有丝分裂,调控纤毛组装与解聚和神经轴突发育与修复等功能.本文主要对Kinesin-13微管解聚机制,以及在主要的模式生物中生物学功能与调控机制进行比较与分析.     

HMG1/2和HMG14/17与人ε-珠蛋白基因启动子DNA的相互作用

HMG (high mobility group)蛋白质是真核细胞核内一类含量丰富的非组蛋白, 它们在染色质的结构与功能及基因表达调控中起着重要作用. 应用凝胶电泳阻滞法和体外核小体重组技术, 分析了HMG1/2和HMG14/17与人ε-珠蛋白基因启动子(ε-promoter,-177 ～ + 1 bp) DNA的结合模式. 实验结果表明, HMG1/2能与ε-珠蛋白基因启动子DNA相结合, 而HMG14/17不能与它结合. 将ε-珠蛋白基因启动子DNA在体外组装成核小体后, HMG1/2则不能与组装成核小体的ε-珠蛋白基因启动子 DNA结合, 而HMG14/17却能与之结合. 结果提示, 当 ε-珠蛋白基因启动子DNA处于不同的状态时, 它所结合的HMG蛋白是不同的, 推测它们可能就是通过这种选择性的结合模式而积极参与了人体 ε-珠蛋白基因的表达调控.     

细胞核内肌动蛋白及其功能研究进展

肌动蛋白是细胞内含量丰富的蛋白质. 近年来, 肌动蛋白已被证实普遍存在于各类细胞的细胞核中. 肌动蛋白、肌动蛋白结合蛋白和肌动蛋白相关蛋白等蛋白共同参与了细胞核内肌动蛋白形式和功能的调节, 包括肌动蛋白单体与聚合形式的转换、染色质结构调整、基因转录调控、mRNA加工和运输等许多重要生理功能. 综述了细胞核内肌动蛋白及其功能的研究进展.     

Chk1 C 末端调控结构域对其在DNA 损伤后的核定位及修复活性的影响

DNA 损伤效应激酶Chk1 是一种在进化过程中高度保守的蛋白激酶, 它是联系DNA 完整监控器和细胞周期引擎的关键介导蛋白. 通过对一系列GFP 标记的Chk1 调控结构域缺失突变体细胞核定位变化分析, 发现Chk1 C 末端调控结构域中的34 个氨基酸残基(334~368)参与了调控损伤诱导的Chk1 核积累. 同时通过构建Chk1 及不同Chk1 调控结构域缺失突变体的pXJ41 重组质粒, 并与报告质粒pEGFP-N2 共转染HeLa 细胞, 研究不同Chk1 调控结构域缺失突变体的DNA 损伤修复能力, 同时检测了不同Chk1 调控结构域缺失突变体对细胞周期的影响, 并通过Western blot 检测Chk1 下游靶标Cdc25C 的磷酸化情况进行了Chk1 缺失突变体激酶活性分析. 结果显示, C 末端缺失108 个氨基酸残基(368~476)的CΔ368 活性高于全长Chk1,并且其过表达可诱导细胞G1/S 期阻滞, 延迟细胞周期进程. C 末端缺失142 个氨基酸残基(334~476)的CΔ334 活性与全长Chk1 相当, C 末端缺失188 个氨基酸残基(288~476)的CΔ288几乎没有酶活性, 说明调控结构域包括抑制和激活元件. 通过本研究对Chk1 的功能有了新的更为深入的认识.     

生物结构自组装

生物大分子、复合物分子机器、细胞器、完整细胞乃至生命个体的形成, 自组装贯穿其中, 并有极其复杂的调控机制. 本文归纳分析了生物结构自组装的特点及其物理、化学和几何学原理, 并以新生肽链折叠和染色体折叠浓缩为例描述自组装的生物调控原理. 采用自组装策略, 已经开发了许多生物纳米功能结构, 如DNA平面和立体结构、DNA马达、蛋白纳米线、荧光双分子互补系统等. 研究复杂生物体系的自组装极具挑战, 可使我们更接近生命的本质, 还将为纳米科学技术和仿生学提供许多启示.     

转录前起始复合物的组装和启动子识别机制

基因转录作为中心法则的关键环节,将遗传信息由DNA传递至RNA,从而指导蛋白质的合成,是生物体最重要的生命活动之一。转录起始过程发生在几万种不同基因的高度多样化的启动子区,启动子区转录前起始复合物(PIC)的装配是转录起始的关键步骤,受到极其复杂的调控,是基因表达调控的核心。数十年来,大量基于TBP-TATA框体系开展的PIC结构和功能研究逐步揭示了基于TBP的PIC在TATA框启动子上的组装机制。近年来,研究显示,人类超过85%基因启动子不含有TATA框,并且几乎所有的基因转录过程都需要TFIID参与,且功能并不能够被TBP所替代。近期,基于TFIID的不同组装阶段的PIC结构和包含+1核小体的复合物结构的研究突破,首次系统地展示了PIC识别不同类型启动子及其在染色质上组装的分子过程,为后续研究基因表达调控提供了理论基础。     

Chk1防止DNA损伤的S期肿瘤细胞进行异常的有丝分裂

为探讨在p53失活的肿瘤细胞中DNA甲基化试剂引发的DNA损伤对于细胞周期的影响, 我们将同步化在G1, S和G2/M期的HeLa细胞分别进行甲磺酸甲酯(MMS)处理. MMS的处理结果表明, 各个时相的细胞周期进程均发生延迟或阻滞, 其中S期细胞对药物最为敏感. 进一步的分子机理研究表明, 3个时相中ATM-Chk2和p38 MAPK通路均被激活, 但是Chk1仅在S期中被活化, 提示Chk1特异地参与了S期的DNA损伤检查点(DNA damage checkpoint)或者DNA复制检查点(DNA replication checkpoint)的作用. 为了进一步确定Chk1在S期的检查点功能, 用专一的小分子抑制剂抑制Chk1的磷酸化, 发现被MMS处理的S期细胞能在未完成复制的情况下进行异常的有丝分裂, 提示Chk1主要是在HeLa细胞S期的DNA损伤检查点而不是DNA复制检查点发挥其作用. 另外, 本研究还检查了参与G2/M期进程的cyclin B1的表达变化情况. 在MMS处理的S期细胞中, cyclin B1表达量不能上调; 而在加入Chk1抑制剂处理后, cyclin B1则有所增加. 这一结果进一步支持DNA损伤S期细胞在Chk1失活时进入异常有丝分裂的推论. 研究结果表明, Chk1是MMS诱发的HeLa细胞S期DNA损伤检查点的专一性的重要蛋白激酶; 当MMS引发DNA损伤后, 上游蛋白激酶对Chk1进行磷酸化, 从而激活了S期的DNA损伤检查点, 阻止细胞进入G2/M期. 由于这一过程不依赖于p53的活性, 因此Chk1有可能作为p53失活的肿瘤细胞的药物靶标.     

HeLa细胞有丝分裂过程中280kD核骨架蛋白的变化

核骨架(nuclear matrix)是细胞核中以纤维蛋白成分为主的网架体系,近年来的研究表明,核骨架与细胞内许多重要的生命活动有关,如DNA复制、RNA转录和加工、细胞核及染色质的构建等.     

降解微丝能促进核内DNA病毒(IBRV)在细胞质内的装配

疱疹病毒是典型的核内DNA病毒,病毒核壳体是在宿主细胞核内装配的。但近年来发现鸭瘟病毒(一种鸭疱疹病毒)、单纯疱疹病毒等除了在细胞核内装配外,同时存在着一条细胞质内的发生途径,这与经典的病毒学观点有很大差别,目前这方面的报道极少,对于细     

植物DNA从头甲基化的机制

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰,与基因的表达调控、转座子的沉默及异染色质的形成等紧密相关. DNA从头甲基化是指在新位点建立甲基化修饰的过程.植物中存在多个DNA从头甲基化通路,主要分为RNA介导的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation, Rd DM)及CMTs(CHROMOMETHYLASEs)参与的从头甲基化.Rd DM通路在非编码RNA的介导下靶向建立甲基化修饰,可调控植物多类生长发育过程.伴随着研究的深入,多条非经典的Rd DM通路得以发现,这些通路在转座子的识别和沉默方面有着重要作用.此外,非模式植物中的研究还对CMT3参与从头甲基化的机理进行了探索.基于DNA从头甲基化机制,最近的研究开发了多种靶向DNA甲基化操控工具,这些工具将推进对DNA甲基化功能的认识,并有望进一步用于遗传操控进行作物改良.本文综述了植物DNA从头甲基化机制的最新研究进展,并针对该机制的应用进行了讨论.     

利用非洲爪蟾卵的提取物与Lambda DNA进行核重构试验

近年,在国际重要学术刊物上先后发表多篇有关“核重构(或核组装)”的论文,一些科学家认为这是近年细胞生物学领域重要进展之一。我们认为虽然对其理论意义及其在生物工程实践中应用前途的评估还为时过早,但这项研究的前景是令人鼓舞的。体外核重构实验模式的建立对阐明细胞核、染色质、核膜与核骨架的组装及其功能的相互关系以及一系列重要生命现象,无疑将提供一个良好的实验模式。     

植物ABCG转运蛋白功能的研究进展

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以ABCG亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是一类介导多种不同类型物质的跨膜转运以完成相应功能的转运蛋白.植物比其他真核生物拥有数量更多的ABCG转运蛋白,表明植物中ABCG转运蛋白具有多样且重要的功能. ABCG转运蛋白不仅参与植物正常生长发育过程中许多物质的转运,执行诸多重要的生理功能,还广泛参与植物对干旱、重金属、温度、渗透和抗生素等非生物胁迫,以及病原菌、害虫和植物化感作用造成的生物胁迫响应过程中的信号与物质转运,说明ABCG既与植物的正常生长发育相关,也在植物抵抗逆境胁迫中发挥重要作用.本文对植物ABCG转运蛋白的结构、分类、生理功能及在抗生物与非生物逆境胁迫的功能进行系统总结,为深入了解植物ABCG转运蛋白多样化功能、研究趋势和利用植物分子育种技术对ABCG基因进行表达调控以获得具有优良特性的植物新种质提供重要借鉴和参考.     

体外组装的细胞核中的核骨架

细胞核组装(nuclear assembly)普遍存在于真核细胞生命过程中,如有丝分裂和减数分裂完成后细胞核的重组装,是研究细胞核构建与功能的良好模型.但生物体乃至单个细胞是相当复杂的系统,各种因素错综复杂,相互作用,不易操作、控制和分析,细胞核体外组装系统(cell free nuclear assembly system)的建立提供了一个很好的实验模式.核骨架(nuclear matrix)是细胞核内以纤维蛋白成分为主的纤维网架结构,大量研究