蛋白激酶研究进展

蛋白激酶的研究不仅有理论意义,而且有重要的现实意义.因为蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化”)是所有具有重要生物学功能的磷蛋白(千种以上)活性、性质改变的“开关”,因此,可以通过用人工方法对功能蛋白(酶)磷酸化和去磷酸化的化学修饰和去修饰来调节细胞代谢、生长、分化、增殖,这一方法在农业、医药、食品和化学工业等方面有广泛的应用价值.值得指出的是,中科院院士、清华大学教授赵玉芬已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸,并提出了“微型酶”学说.众所周知,氨基酸本身化学性质十分稳定,无催化活性,当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时变得极其活泼,具有催化剂的功能,为模拟酶的研究和合成开辟了一个崭新的途径和领域.可以设想,以氨基酸为基本组成单位的生物大分子蛋白质或多肽通过磷酸化和去磷酸化的修饰和去修饰必将使蛋白质或多肽具有许多新的化学性质和功能,为模拟酶、酶工程、蛋白质化学工程的研究和应用开辟新的途径,具有广泛的发展前景.     

磷酸酰胺天然产物氮磷键的生物合成研究进展

磷酸酰胺天然产物是指生物体产生的含有氮磷键的小分子化合物.因其结构和细胞内磷酸化的生物小分子或羧酸小分子相似,它们竞争生物生命活动某些必需酶的功能,从而表现出各种各样的生物活性.目前已知的磷酸酰胺天然产物氮磷键生物合成机制可以分为3类:Mcc B蛋白催化类、APS腺苷酰基转移酶(adenylyl sulphate:ammonia adenylyltransferase,APSAT)催化类和丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase,PPDK)同源蛋白催化类.本文就这3类氮磷键生物合成机制进行综述.     

MAPK参与调节猪卵母细胞和受精卵细胞周期的转变

从猪卵巢中获取卵母细胞，在体外成熟，体外受精和电激活后的不同时间采集样品，经裂解变性后利用蛋白电泳和蛋白免疫印迹技术，检测其中MAPK磷酸化变化，并且用免疫荧光化学法观察ERK2的迁移，结果显示，猪卵母细胞中MAPK的量基本不变，体外培养前GV期猪卵内MAPK无磷酸化，培养20h和MAPK开始发生磷酸化，30h时进一步增加，36h时有所下降，40h时达到最高，一直到60h仍未降低，在卵母细胞成熟过程中，ERK2由胞外向胞内迁移，并分布于核区，猪卵母细胞电激活后18，20hMAPK磷酸化降低，几乎被灭活，但22h时开始上升，体外受精12h后MAPK完全去磷酸化，16h时重新磷酸化，以上结果表明，MAPK磷酸化/去磷酸化在猪卵母细胞MⅠ向MⅡ转化，受精后原核的形成及第一次有丝分裂的启动等方面可能发挥重要的调节作用。     

N-磷酰氨基酸的分子内磷酰基迁移与结构的关系

美国的埃德蒙·费希尔和埃德温·克雷布斯因“可逆的蛋白质磷酸化作用”方面的发现而获得1992年度诺贝尔医学奖.事实证明,大多数酶的活性是通过肽链中的某个丝氨酸残基的磷酰化-去磷酰化进行调节的.许多情况下这一丝氨酸N-端附近总存在碱性氨基酸,C-端附近总存在酸性氨基酸残基.要了解磷酸化-去磷酰化过程起什么样作用的细节,就需要对磷酰化的丝、苏氨酸的化学特性进行研究.     

光合环中RuDP羧化酶研究的新趋势

光合环中双磷酸核酮糖羧化酶(简写RuDP羧化酶)是绿色植物固定大气中CO_2的一种重要的调节酶。这种酶在大气氧分的压力下同时还能催化双磷酸核酮糖(RuDP)的加氧分解反应,故称为     

1-苄基-4-甲基-3,4-环四次甲基吡唑酮-5在多聚磷酸作用下的化学行为

1-苄基-3,4-环四次甲基-吡唑酮-5(Ⅰ)与多聚磷酸共热,可发生一种新型的降解与聚合反应——“裂解—聚合”:     

磷酸化修饰动态调控流感病毒复制

磷酸化是一种常见的蛋白质翻译后修饰形式,调控蛋白质的活性、稳定性、细胞内定位和蛋白质互作等功能.在真核细胞中,丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是最常见的磷酸化位点.在流感病毒复制的生命周期中,病毒蛋白可被宿主激酶磷酸化修饰,并调节其核质穿梭、信号转导等功能,从而调控病毒的生长、复制和致病力.本文就近年来关于流感病毒内部核蛋白、基质蛋白1、非结构蛋白1的磷酸化修饰位点和其生物学功能进行综述,为深入了解流感病毒复制周期及抗病毒药物研发提供理论基础.     

拟南芥钙调素结合蛋白激酶的克隆和特性分析

通过筛选拟南芥cDNA文库结合RACE的方法，克隆了一个全长cDNA-AtCBK1.Northem杂交和mRNA原位分析表明该基因在生长旺盛的部位和维管组织中大量表达。利用昆虫细胞表达系统，表达并纯化了重组蛋白AtCBK1，钙调素结合实验和自磷酸化、底物磷酸化分析直接证明了其酶活性受钙/钙调素调控，毛细管电泳检测其自磷酸化氨基酸为苏氨酸。系统进行分析推测AtCBK1可能来源于一个古老的CRK，与动物的CaMK在进化上可能来自不同的祖先。结果充分说明AtCBK1编码一个拟南芥中全新类型的钙调素结合的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。     

cAMP和cGMP的昼夜节律与细胞分裂周期的生物钟模型

环一磷酸腺苷(cyclic AMP,CAMP)和环一磷酸鸟苷(cyclic GMP,cGMP)是一对细胞内的第二信使,在许多生物系统中往往呈现相互拮抗的生理作用.已知细胞内cAMP的水平主要受其合成酶和降解酶,即腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)和磷酸二脂酶phosphodiesterase,PDE)之间活性平衡的调节.细胞分裂周期(cell division cycle,CDC)是一个复杂的过程.当细胞在分裂周期中从一个阶段向另一阶段过渡时,有一系列遗传学的和生物化学的反应被启动.这些反应通过级联式调节逐渐达到高峰,然后在反馈机制和其它控制作用下,不断减弱直至停止.经过一段时间后又开始新的循环.这样,整个过程就像一个钟控的振荡系统,周而复始地运行.藻类细胞Euglena gracilis ZC突变子是一个经过详细研究的细胞系统.在该细胞中已确定了几十种生物节律的存在,其中细胞分裂的周期恰巧为24h,呈现典型的昼夜节律.最近的研究提示,在Euglena中,CDC受到至少一个自主振荡子(autonomous oscillator,AO)的控制.由于该振荡子的运行周期为24h,因此被称为昼夜振荡子,而cAMP和cGMP可能与AO对昼夜节律的介导有关.     

SGK和14-3-3蛋白与TPO/MPL信号传导的丝氨酸/苏氨酸磷酸化机制有关

血小板生成素(thrombopoietin, TPO)是调节血小板生成最主要的细胞因子, 它的生物学效应由其受体c-Mpl介导. 用酵母双杂合系统(two-hybrid system)筛选了与c-Mpl膜内部分相互作用的蛋白质. 在5×106个转化子中, 得到48个阳性克隆. 测序结果表明, 其中一个是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SGK (serum and glucocorticoid-inducible kinase)的部分编码序列(编码第246位氨基酸至C末端, 包括3′端非编码区); 另一个为14-3-3 theta亚型蛋白的部分编码序列(编码第67位氨基酸至C末端, 包括3′端非编码区). 体外GST-Pulldown分析和免疫共沉淀进一步证实了c-Mpl与它们的相互作用. 通过系列缺失研究发现两个蛋白与c-Mpl相互作用的区域都在523~554 aa范围内. 用酵母双杂合系统进一步研究SGK和14-3-3蛋白之间的关系, 发现两者可能直接相互作用. SGK和14-3-3蛋白可能与TPO/MPL信号传导过程中的丝氨酸/苏氨酸磷酸化有关.     

酶法合成3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-二苯醌

G.Benfield等曾用真菌漆酶催化2,6(?)甲基酚(DMP)氧化,生成C—C偶联产物,但用漆树漆酶催化DMP氧化却没有报道。本文报道在0.1mol/l磷酸缓冲液(pH8.0)中,用湖北竹溪漆树漆酶催化DMP氧化产生C—     

失血性休克大鼠肝脏线粒体结构与功能的改变

线粒体是细胞内能量代谢的重要场所。糖、脂肪及氨基酸最终要在线粒体内氧化。释放的能量储存于三磷酸腺苷的高能磷酸键中。这就是为生命提供主要能源的氧化磷酸化作用。在创伤或失血对细胞损伤的研究中,人们十分重视线粒体结构及氧化磷酸化功能的改变。sayeed等提出线粒体功能的改变与休克死亡休戚相关。因此,研究不同程度的出血性休克对线粒体结构与功能的影响,有助于了解失血性休克造成细胞损伤的机制,进而提出防治休克的合理措施(文献从略)。     

与光系统Ⅱ颗粒结合的蛋白酶的初步分析

叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,光合作用中光能的吸收、传递和转化、水的裂解及光合磷酸化等功能均是在具有一定分子排列和空间构象并镶嵌于类囊体膜上的叶绿素蛋白复合体中进行的。叶绿体类囊体膜蛋白的周转需要多种蛋白酶的水解作用。在蛋白质合成后加工成熟中,已证实光系统Ⅱ(PS Ⅱ)反应中心D1蛋白(Q_B结合蛋白)的C-末端加工需要一个类囊体膜结合的蛋白酶,质体菁N-末端加工也需要一个类囊体结合的蛋白酶,与PSⅡ水裂解相关联的三种外在性水溶性蛋白如同Cyt.b-f在整合到膜上时需要类囊体膜结合     

磷酸根修饰的二维DNA晶体的研究

利用可编程的刚性DNA分子瓦(DNA tile)中的双交叉(double-crossover, DX)分子的自组装形成二维DNA晶体, 可将分散的具有光、电、磁性质的分子和纳米粒子单元按照Watson-Crick的碱基配对原则精确自组装, 构成分子(纳米)线路和器件. 报道了用磷酸根修饰一条DNA链的5'端脱氧胞嘧啶核苷酸后, 将此DNA链与其他的21条DNA链在一定条件下自组装, 成功合成了具有特定几何构型的二维磷酸化DNA晶体, 并探讨了二维DNA晶体生长的条件和可能的机理.     

视黄酸通过促进磷酸化的Smad1 降解抑制骨形态发生信号的持续

骨形态发生蛋白(BMP)信号通路在胚胎发育和器官形成中发挥正常功能需要其与其他信号通路的交互作用.不同于FGF/MAPK 和Wnt/GSK3 信号通路对BMP 信号通路的调节已经得到阐释, BMP/Smad 和视黄酸受体(RAR)间的交互作用还没有被很好地理解. 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与分子生物学研究所景乃禾研究小组研究发现, 视黄酸可通过降低磷酸化的Smad1(pSmad1)的表达水平抑制BMP 信号持续. 视黄酸通过其核受体介导的转录作用, 可强化pSmad1 与其泛素E3 连接酶的相互作用, 促使pSmad1 泛素化和蛋白酶体降解. 该调节过程依赖于视黄酸导致的Gadd45 表达增加和MAPK 活性增强.在鸡胚胎神经发育期间, 视黄酸/视黄酸受体通路也可抑制BMP 信号以拮抗BMP 介导的神经前体细胞的增殖和分化. 而且, 视黄酸和BMP 信号间的交互作用参与了鸡胚背部神经管的正常发育. 上述研究结果揭示了视黄酸通过调节pSmad1 稳定性进而抑制BMP 信号的分子机制. 相关研究论文发表在2010 年11 月2 日Proc Natl Acad Sci USA, 107(44): 18886—18891 上.     

人工光照条件下深红红螺菌的氢代谢途径

深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)在不同培养条件下分别有多种酶参与氢的代谢. 为研究R. rubrum在人工光照条件下氢代谢途径及各代谢途径对光合产氢的贡献, 分别构建了3个缺失突变株: Fe-固氮酶缺失单突变株、Fe-固氮酶和Mo-固氮酶双缺失突变株以及吸氢酶和Fe-固氮酶双缺失突变株. 比较R. rubrum野生型菌株、吸氢酶缺失单突变株及所构建3个突变株的固氮酶活性及光合氢产量. 结果表明, 在人工光照条件下, Mo-固氮酶和Fe-固氮酶是R. rubrum产氢的关键酶; 除Fe-和Mo-固氮酶外还有第3种途径参与氢代谢, 该代谢途径产生的氢气量较小. Mo-固氮酶、Fe-固氮酶和第3种途径对光合产氢的贡献率分别为93.5%, 4.9%和1.5%; 吸氢酶消耗13.3%的氢气. 甲酸裂解氢酶活性测定表明, 第3种产氢途径并非由甲酸裂解氢酶介导, 而可能是一种未知酶参与人工光照条件下R. rubrum的氢代谢.     

镧离子对骨髓基质细胞向成骨细胞分化的影响

研究了稀土离子La³⁺对体外培养的骨髓基质细胞(MSCs)向成骨细胞分化过程的影响, 并初步探讨了相关机理. 通过测定碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素分泌、Ⅰ型胶原蛋白和骨钙素mRNA水平及基质钙化等指标表征MSCs分化程度. 结果显示, La³⁺抑制培养早、中期MSCs分化, 表现为显著抑制ALP活性和骨钙素分泌, 下调骨钙素mRNA水平; 但是, La³⁺对MSCs最终基质钙化无明显影响, 原因为La³⁺上调Ⅰ型胶原蛋白mRNA水平, 并促进培养晚期细胞ALP活性和骨钙素分泌. 另外, Western Blot分析显示La³⁺作用于MSCs短时间即可激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化, 而且MAPK激酶抑制剂PD98059能完全消除La³⁺对培养中期MSCs ALP活性的抑制作用. 这些结果提示, La³⁺对MSCs向成骨细胞分化的影响依赖于细胞所处的分化时相. La³⁺可能通过MAPK信号途径抑制培养早、中期MSCs向成骨细胞分化, 但对最终的基质钙化成骨无明显影响.     

基于恶性疟原虫全基因组蛋白信息预测青蒿素的潜在抗疟靶点

结合NCBI分类数据库和KEGG提供的恶性疟原虫3D7株相关蛋白质信号通路信息, 筛选出8个处于信号通路关键位置的蛋白酶, 分别与青蒿素进行分子对接研究. 通过分析它们之间的结合模式, 发现嘌呤核苷磷酸化酶(pfPNP)、肽脱甲酰基化酶(pfPDF)和核糖-5-磷酸异构酶(pfRpiA)等3种蛋白酶与青蒿素的抗疟作用有关, 而青蒿素可能通过干预嘌呤代谢、嘧啶代谢、蛋氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及磷酸戊糖途径产生抗疟效应.     

粉防己碱——红细胞膜依赖钙调蛋白Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的一种新的天然抑制剂

红细胞膜Ca~(2 )-Mg~(2 )-ATPase具有Ca~(2 )跨膜主动运转的功能,以维持胞内低Ca~(2 )浓度。目前已知该酶受钙调蛋白(CaM)的调节。CaM是广泛分布的一种钙结合蛋白,是非肌细胞主要的Ca~(2 )受体,它在调节各种依赖Ca~(2 )的细胞功能和酶体系中起重要作用。 CaM活化的环核苷酸磷酸二脂酶、红细胞膜Ca~(2 )-Mg~(2 )-ATPase活性可被多种CaM拮     

肌酸激酶在低浓度胍中失活并非起因于二聚体的解聚

本实验室的早期工作已经表明,当肌酸激酶(ATP-肌酸磷酸转移酶,EC 2,7,3,2)用胍或脲变性时,很低浓度的变性剂就可使酶失活;但需更高浓度的胍或脲才能引起用一般物化方法可以观察到的酶的构象变化。此外,在变性剂浓度相同时,酶的失活速度比酶分子整体构象的松散速度快几个数量级。肌酸激酶是二聚体酶,一般认为稀浓度的变性剂会引起寡聚酶的解聚。虽然一些作者认为肌酸激酶在单体状态下可能有活力,但是Degant