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.     

葡萄糖转运蛋白细菌同源体的晶体结构

葡萄糖代谢对于细胞维持正常生理功能有着至关重要的作用。然而,葡萄糖无法自由通过细胞膜,从微生物到人,各种生物摄入葡萄糖都需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白(glucose transporters,GLUT)来完成。在人的GLUT家族蛋白14个成员中,科     

成蛋白: 一种新的细胞微丝骨架组装的调控因子

微丝骨架是真核细胞骨架的重要组成成分, 其动态结构在时空上受一系列肌动蛋白结合蛋白的调节. 近年来, 在众多的肌动蛋白结合蛋白中, 成蛋白(formin)家族蛋白受到了更多的关注, 因为它们可以利用细胞内普遍存在的、与前纤维蛋白结合的肌动蛋白库形成不分支的微丝骨架结构. 目前, 来源于不同生物的成蛋白家族成员已经得到大量报道, 对它们特性的认识亦愈加明确, 但是有一些问题尚待阐明. 本文综述了近年来关于成蛋白家族蛋白在结构、功能和成核机理方面的研究进展, 并且比较了该家族不同成员的理化特性, 以期为成蛋白的进一步深入研究提供更清晰的线索.     

胰岛素介体的产生与诱导的激素活性的关系

最近对胰岛素作用机理的研究指出,胰岛素与它的靶细胞受体结合后,激活细胞膜上的蛋白水解酶,或磷脂酶C而导致膜上某种糖蛋白或磷脂水解,产生多肽样或磷脂样的化学介体。它们能在无细胞系统中模拟胰岛素的各种作用,如,调节胰岛素敏感的酶的活性,以及在完整细胞中模拟胰岛素的一些生物功能,包括调节cAMP水平、腺苷酸环化酶活性、抗     

蛋白磷酸酶4的中心体定位区分析

蛋白磷酸酶4 (PP4)是PPP家族中的重要成员, 它参与了众多细胞功能的调控, 包括中心体成熟、微管成核、剪切体组装、JNK通路激活等. 与一些晶体结构已知的磷酸酶, 如PP1和PP2B不同, 目前对于PP4晶体结构的了解还非常少. 已有的研究仅表明PP4有一个保守的磷酸酶区域, 至于PP4结构区域的其他信息至今还不清楚, 这也制约了关于PP4定位区的研究. 同样, PP4作为一个在果蝇、线虫和哺乳动物细胞等许多物种中都定位于中心体上、在调节中心体功能上有保守作用的蛋白磷酸酶, 与其他中心体蛋白不同, 目前也没有关于PP4中心体定位序列信息的报道. 本研究通过对一系列GFP标记的PP4缺失突变体定位研究, 发现PP4至少存在两个中心体定位区68~136和134~220. 它们能够独立行使定位功能以确保PP4在中心体正确定位. 这个研究为PP4的结构区域和其他研究提供了新的研究结果和思路.     

分子动力学模拟研究穿透肽的跨膜机制及引导新肽设计

细胞穿透肽在体内缺乏细胞和组织专一性,使得这类载体的临床应用受到很多限制.成功设计各类疾病特异性靶向穿透肽的关键是充分认识这类多肽的跨膜分子机制.分子动力学模拟已逐渐成为开展该领域研究不可或缺的重要工具,与实验研究相互促进,对特异性靶向穿透肽的设计具有重要的指导作用.目前,利用分子动力学模拟主要开展的研究内容包括跨膜过程、跨膜自由能变化、多肽序列结构特征以及不同细胞膜组成如何影响其跨膜机制等.随着分子模型及增强采样方法的发展,单组模拟能够直接快速获取多肽跨膜自由能和构象变化.因此,分子动力学模拟对如何改造或设计细胞靶向穿透肽提供理论依据和指导,对改善药物跨膜能力、减少药物对其他健康组织的毒害等方面有着重要的科学和实际意义.     

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.     

乳腺癌特异性多肽介导生物大分子体内外效应

探讨乳腺癌特异性多肽PI携带外源性生物大分子靶向抗肿瘤的作用.将分离纯化获得的融合蛋白PI-EGFP与靶细胞MDA-MB-231体外共培养,探讨融合蛋白与靶细胞的结合能力;将此融合蛋白经尾静脉及肿瘤局部注射入荷瘤裸鼠体内,探讨其在肿瘤部位的聚集程度;利用分子克隆技术构建重组原核表达载体pET-28a(+)-pI-tk,诱导表达、分离纯化、鉴定获得的融合蛋白PI-HSV-TK,将不同浓度的融合蛋白与MDA-MB-231细胞共培养,经更昔洛韦(ganciclovir,GCV)作用后,探讨PI-HSV-tk对细胞的靶向杀伤效应.荧光显微镜下观察,在靶细胞内可检测到绿色荧光信号,经尾静脉及局部注射融合蛋白PI-EGFP后,在不同组织器官可见不同强度的荧光信号,在尾静脉注射组的肾脏和肿瘤部位可检测到荧光信号,而局部注射组仅在肿瘤部位可检测到;成功构建了重组原核表达载体pET-28a(+)-pI-tk;分离纯化获得高效表达的PI-TK融合蛋白,SDS-PAGE电泳及Western blotting鉴定融合蛋白的表达正确;CCK-8法及流式细胞仪检测显示,GCV对转导融合蛋白的MDA-MB-231细胞有杀伤作用,IC50值为152.64μg/mL.乳腺癌特异性转导多肽能携带生物大分子进入靶细胞,并携带具有杀伤效应的物质,使其发挥靶向治疗作用,为进一步探讨该多肽作为靶向性载体奠定实验基础和理论依据.     

乳腺癌细胞靶向特异性多肽研究

通过噬菌体肽库技术, 研究能特异性结合并具有携带目的基因进入靶细胞能力的多肽. 以人乳腺癌细胞MDA-MB-231为靶细胞, 与pC89噬菌体肽库共培养筛选出能特异性进入靶细胞的小肽噬菌体. Subtilisin被用于灭活未进入细胞的噬菌体, 进入细胞的特异性小肽噬菌体经细胞裂解、转化E. coli XLI-Blue得到扩增. 经5轮反复共培养, 富集得到能特异性进入乳腺癌细胞的小肽噬菌体. 以RGD-integrin binding噬菌体为对照, 分别检测乳腺癌细胞特异性小肽噬菌体与MDA-MB-231、其他乳腺癌细胞株以及实体瘤细胞株的亲和性. 测序并合成无噬菌体外壳蛋白的特异性多肽(CASPSGALRSC)以标记FITC; 同时为了解氨基酸序列排列对特异性的影响, 合成了调整氨基酸序列排列次序的多肽(CGSLSRAPSAC), 并检测其与人乳腺癌细胞的特异性. 实验获得与MDA-MB-231细胞特异性结合的小肽噬菌体; 合成的无噬菌体外壳蛋白的多肽序列保持与MDA- MB-231细胞的特异性, 并且亲和性高于嵌合蛋白(RGD-integrin). 本研究建立了一种利用噬菌体肽库研究能结合或进入不同细胞的未知多肽的技术; 得到了一条能与MDA- MB-231高特异性结合的氨基酸多肽序列; 这种高特异性呈现氨基酸多肽序列高度依赖性; 该氨基酸多肽具有作为乳腺癌基因治疗高效靶向性载体的潜在临床应用价值.     

细胞外囊泡及其在疾病诊疗中的应用

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞分泌的一种脂质囊泡,尺寸介于30～5000 nm.通过不同的发生机理, EVs可以形成微囊泡体(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和外泌体(exosomes)等.它们通过携带母细胞的不同脂质、蛋白质和核酸等活性成分来靶向附近或远端细胞,在细胞的信息交流及生理病理过程中均具有重要作用. EVs在生物体系内广泛存在,其生物学功能也越来越多地被认识,或许正在成为一个"细胞外囊泡生物学"领域.对EVs性质的认识也促进了相关应用研究,涉及疾病诊断、治疗和药物运送等.本文重点阐述了EVs的生物起源、生物组成、生物学特性、生物学功能、制备和表征手段,并针对EVs在疾病诊疗中的应用所面临的问题开展讨论.可以预期,对EVs形成和调控机理的深入认识,一方面有助于我们更好地理解EVs的生物学功能、异质性和功能多样性;另一方面有可能基于这些知识来解决EVs开发应用中的瓶颈问题.     

从人到线虫的RNAa现象

RNA干扰(RNAi)原理的发现,使人们认识到小RNA-Argonaute通路介导的基因调控总是负性的,即导致基因表达沉默.2006年RNAa(RNA activation)现象的发现颠覆了这一看法,也引发争议.RNAa首先发现于人等哺乳类细胞,是由靶向基因启动子的、小RNA指导的RNAArgonaute通路对基因转录/表观遗传的正性调控.在RNAa过程中,小RNA与Argonaute蛋白形成RNA-蛋白复合物并进入胞核,与染色体上的靶位点结合,导致靶位点的组蛋白修饰等表观遗传的改变从而在转录水平激活基因表达.最近多项在线虫中的研究显示,线虫内源性22G-RNA指导Argonaute蛋白CSR-1在表观遗传水平促进内源性基因表达,以及微小RNA介导的RNAa,从而确立了RNAa是一种至少从线虫到人细胞进化保守的细胞机制,并揭示了小RNA基因调控通路的复杂性和功能多样性.     

基于靶向多肽的量子点探针用于结肠癌肿瘤组织识别

多肽标记的量子点已经被广泛应用于肿瘤细胞成像, 特别是靶向多肽标记的量子点能够特异性地标记细胞从而识别肿瘤. 然而到目前为止, 还没有靶向多肽标记的量子点用于结肠癌肿瘤组织成像. 本文合成了一种双功能的TCP-1-H6多肽, 这种多肽既有TCP-1的靶向性, 又含有一个组氨酸标签(His-tag). 多肽与量子点可以通过His-tag偶联并通过毛细管电泳表征. TCP-1可以特异性地识别结肠癌细胞的受体. 实验结果表明, 靶向多肽标记的量子点能特异性地识别结肠癌细胞及肿瘤组织. 这一工作对肿瘤细胞的识别诊断研究具有重要的参考价值.     

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.     

TRPC通道的结构机制研究进展

经典型瞬时受体电势通道(transient receptor potential canonical channel, TRPC)是一类重要的非选择性阳离子通道.该通道家族包含多个成员,在体内广泛分布,参与多种生理病理过程,是治疗如局灶节段性肾小球硬化症(focal segmental glomerular sclerosis, FSGS)等疾病的药物靶点.得益于单颗粒冷冻电子显微镜技术的快速发展,目前已解析的TRPC通道家族多个成员的结构展示了TRPC通道四聚体的组装模式、各结构域的空间排布、具有调节功能的钙离子结合位点和多种小分子化合物的作用位点.这些结构信息与功能实验相辅相成,共同揭示了TRPC通道被钙离子双向调节的机制、小分子化合物的作用机制,以及在人类遗传疾病中发现的致病突变体的激活机制.这些研究进展为进一步探索TRPC通道的工作原理和靶向TRPC通道的药物开发提供了坚实的基础.     

药用植物转录因子AP2/ERF研究与展望

药用植物作为中药和世界传统药物的主要来源,面临着资源稀缺和活性成分含量低等问题.通过转录水平调控发育相关基因及活性成分合成途径酶基因表达是实现定向、高效调节药用植物生长及活性成分合成的有效手段之一.因此,近年来转录因子调节药用植物发育及活性成分合成的研究备受关注.转录因子AP2/ERF家族是植物最大转录因子家族之一,家族成员均包含保守AP2结构域,根据结构域数量和识别序列不同,AP2/ERF家族被分为5个亚家族:AP2(APETALA2),ERF(ethylene-responsive factor),DREB(dehydration-responsive element binding proteins),RAV(related to ABI3/VP1)和Soloist.本文重点综述转录因子AP2/ERF调控药用植物活性成分生物合成、发育、胁迫响应的研究进展,阐述了转录因子AP2/ERF调控靶基因和自身受到调控的作用机制,同时总结转录因子AP2/ERF研究方法,提出组学和生物信息学方法成为分离、筛选转录因子,预测转录因子功能的强大工具,为分析、预测、验证药用植物AP2/ERF家族成员的功能和阐明AP2/ERF的调控机制提供理论基础和方法指导.转录因子AP2/ERF的功能研究及其作用机制的揭示将有助于利用代谢调控手段提高药用植物活性成分产量,有利于药用植物优良品种的培育,为满足人们对天然药物的需求奠定基础.     

EB病毒潜伏膜蛋白1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节

EB病毒编码的潜伏膜蛋白 1 (LMP1)是重要的致瘤蛋白, 可活化包括AP-1在内的多个转录因子. 转录因子功能性活化体现在其与靶基因启动子结合, 反式激活靶基因转录, 调节靶基因的表达, 从而发挥其生物学效应. 最近发现LMP1可介导c-Jun/Jun B活性异源二聚体的形成, 为寻找其靶基因提供了重要的依据. 采用生物信息学技术, 确定了c-Jun/Jun B活性异源二聚体调控的潜在靶基因p16; 在此基础上, 利用建立的Tet-on系统调控LMP1表达的细胞系, 采用间接免疫荧光法联合激光共聚焦荧光显微镜技术、Western blot方法、荧光素酶活性检测、Super-EMSA方法和流式细胞术, 探讨LMP1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节功能. 结果表明, LMP1介导的c-Jun/Jun B异源二聚体可下调p16启动子活性及其表达, 并影响细胞的演进. 该研究在AP-1信号传导通路和细胞周期之间建立了新的直接联系, 从而为肿瘤发病机制研究提供了新的思路和实验模式.     

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.     

Bd-BH3结构域短肽对线粒体PTP的作用及其机制

在细胞凋亡过程中,线粒体通过释放促凋亡因子对细胞凋亡进行调控.而促凋亡因子的释放主要是由Bcl-2家族成员相互作用来调控的.Bcl-2家族成员在线粒体中的主要作用位点是内外膜接触点上的膜透过性转运孔(PTP).应用体外方法来探讨促凋亡蛋白Bid的BH3结构域短肽对线粒体及其PTP的作用.实验发现促凋亡蛋白Bid的BH3结构域短肽能作用于线粒体PTP,引起线粒体肿胀、跨膜电位下降和细胞色素c释放;而突变的Bid-BH3结构域短肽因为不能与抑凋亡蛋白Bcl-xL结合而没有上述作用.此外,Bcl-xL和环胞菌素A(CsA)能抑制Bid-BH3短肽引起的线粒体膜通透性改变.以上结果说明.Bid-BH3短肽通过作用于线粒体PTP而使得线粒体膜通透性改变,可能通过Bid-BH3与Bcl-xL的结合并抑制Bcl-xL的抑凋亡进而实现促凋亡作用,对合成的Bid-BH3短肽促凋亡作用的研究,为将来研究细胞凋亡调控药物提供了基础.     

纳米尺度金属超分子配合物对DNA的特殊识别与功能调控新进展

配体通过靶向特殊基因,进而调节该基因所参与的生物学功能一直是生物无机化学领域十分活跃的研究课题.当前,金属配合物对DNA的结构识别以及功能调控引起了人们的高度重视,越来越多的研究表明,金属配合物能够有效地识别DNA的二级结构并影响其生物学功能.最近研究发现,一些具有纳米尺度的金属超分子配合物能够特异性识别DNA并表现出特殊的生物学效应.本文总结了纳米尺度金属超分子配合物对不同DNA二级结构的选择性识别及调控等方面的研究进展.     

北京鸭红细胞膜β-肾上腺素能受体的纯化及其与Gs和AC在脂质体上的重建

儿茶酚胺类物质如肾上腺素、去甲肾上腺素和异丙肾上腺素等通过与细胞膜上特异的肾上腺素能受体的结合,调节机体的一系列生理反应.肾上腺素受体可分为α和β两型,β-肾上腺素能受体(β-Adrenergic receptor,β-AR)与配基结合后,通过定位于细胞膜内侧的激活型G-蛋白(Stimulatory GTP-binding Protein,Gs)的偶联,激活腺苷酸环化酶(Adenylate cyclase,AC),促进细胞内第二信使cAMP的形成,从而调节细胞的多种功能如物质代谢、离子交换、突触传递、基因转录、蛋白质生物合成和细胞的分裂、分化等.迄今,β-AR的纯化已在火鸡和蛙红细胞、仓鼠肺等组织中获得成功.本文用亲和层析法从北京鸭红细胞中纯化到β-AR