钙库调控钙内流信号机制的研究进展

钙库调控的钙内流（SOCE）A--种普遍的信号过程。随着RNA干扰技术的发展，SOCE过程中两个重要分子被确定：STIM1和Orai1。STIM1是内质网Ca。“‘感受器”，钙库排空后，可能会在内质网进行重新分配，并移向质膜，但似乎并不插入质膜。STIM1将信号传递给质膜Orai1蛋白．Orai1是SOCC孔隙形成的亚基。     

Orai1钙通道的可逆光控改造及其在果蝇疾病模型中的应用

钙释放激活的钙(Ca2+release-activated Ca2+,CRAC)通道是一种介导细胞器互作的动态组装型通道.质膜上的Orai六聚体构成其通道部分,而内质网膜上的基质相互作用分子(stromal interaction molecule,STIM)钙感受器则是通道的开关元件.CRAC通道介导的钙内流是细胞内重要的钙信号产生机制,参与调节多种关键的生理过程,如基因表达,细胞因子分泌,细胞迁移、增殖,器官发育以及免疫反应等.CRAC信号功能异常与免疫缺陷、管状聚集性肌病(tubular aggregate myopathy,TAM)以及神经退行性疾病等多种疾病的产生密切相关[1].因此,以CRAC信号通路为靶点,开发其调控工具是治疗相关疾病的重要方向.     

钙释放激活钙离子通道的发现及研究现状

Ca2+释放激活Ca2+(CRAC)通道是位于非兴奋性细胞质膜上的慢Ca2+通道,是非兴奋性细胞(尤其T淋巴细胞和HEK 293细胞)中胞外Ca2+进入细胞内的主要途径.Ca2+内流是T淋巴细胞激活的最重要的生理生化特征之一.Orai1蛋白单体是组成CRAC通道的亚基,4个Orai1蛋白亚基构成一个四聚体CRAC通道.内质网Ca2+浓度的降低使得STIM1发生定向运动并产生聚集,从而激活了CRAC通道.STIM1蛋白把内质网Ca2+的损耗与CRAC通道上的Ca2+内流联系起来,行使了Ca2+浓度感受器的功能.     

STIM1蛋白SOAR结构域与小分子的共结晶及X射线衍射的初步研究

钙库操纵的钙内流(Store-operated Ca2+entry)是钙离子进入细胞的一种经典方式,对于多种细胞生理活动具有重要的意义.它是由位于内质网膜上的钙离子感受器STIM1分子与细胞膜上的通道蛋白ORAI1相互作用而被激活的.其中,STIM1位于细胞质内的C端含有一段SOAR(STIM-ORAI association region)结构域,可以和ORAI1直接作用从而激活ORAI1组成的CRAC通道.考虑到STIM1在钙库操纵的钙内流过程中的重要调节作用,通过药物分子来调节STIM1的活性从而影响细胞、甚至机体的生理活动势必成为关注的方向.本实验将人类STIM1分子的SOAR结构域在大肠杆菌中异源表达,经过多种层析方法获得了纯度较高的SOAR蛋白,并通过与一种小分子——间苯二酚的共结晶,获得了复合物的晶体.X光衍射数据收集到0.21nm,并用HKL2000软件进行处理.这些数据为SOAR与间苯二酚复合物结构的解析奠定了基础.     

STIM1/ORAI1复合体参与调节人脐静脉内皮细胞SOC和ROC介导的钙内流和NO生成

为研究基质交联分子1(STIM1)/钙释放激活钙通道调节分子1(ORAI1)复合体在人脐静脉内皮细胞(HUVECs)钙池操纵性钙通道(SOC)和受体操纵性钙通道(ROC)介导Ca~(2+)内流和NO生成中的作用。采取2-3代HUVECs随机分组,将构建的STIM1和ORAI1干扰质粒分别转染入HUVECs。用激光共聚焦显微镜观察细胞转染效果,Real-time PCR和Western blotting检测STIM1、ORAI1 mRNA和蛋白的表达。细胞随机分组:特异性质粒转染组即实验组,未转染组即空白对照组(Control组)及空质粒组(Scrambled组),将上述3组细胞分别与四种不同处理因素刺激后用荧光探针Fura-2/AM检测[Ca~(2+)]i变化,NO荧光探针DAF-FM负载方法同步检测NO生成的变化。随后将构建的STIM1和ORAI1干扰质粒同时转染入HUVECs,与Ca R激动剂精胺孵育后检测[Ca~(2+)]i和NO,用免疫共沉淀法检测STIM1和ORAI1的相互作用。结果显示,(1)与对照组相比,STIM1及ORAI1组,m RNA和蛋白表达均明显降低(P0.05);(2)在4种不同处理因素作用下,STIM1及ORAI1转染组中[Ca~(2+)]i△ratio值和NO净荧光强度值均明显降低(P0.05);(3)与对照组及单转染STIM1及ORAI1组比,共转染组[Ca~(2+)]i△ratio值和NO净荧光强度值均明显降低(P0.05);(4)STIM1与ORAI1相互作用形成复合体,且在Ca R激动剂的剌激下相互作用增强。由此可知,STIM1与ORAI1复合体共同调节Ca R经SOC和ROC激活介导的Ca~(2+)内流和NO生成。     

小鼠PICK1与Orai1蛋白质间的相互作用研究

从小鼠脑组织中提取总RNA,RT-PCR扩增PICK1及Orai1的CDS序列,构建原核表达载体GST-PICK1及真核表达载体myc-Orai1,重组质粒经SalⅠ和NotⅠ双酶切鉴定后测序.正确的质粒myc-Orai1在HEK293细胞中表达收获过表达蛋白,GST-PICK1进行原核表达并获得融合蛋白.将纯化后的GST-PICK1蛋白条带切下,进行蛋白质液相质谱分析.后将myc-Orai1蛋白与GST-PICK1蛋白混合,进行GST-pulldown实验,western-blot检测到myc-Orai1的条带.结果表明PICK1与Orai1在体外有相互作用.     

静息状态下人源STIM1分子的表达纯化及结构初探

Stormal interaction moleculer1 (STIM1) 分子作为内质网膜上的钙离子浓度感受器,是CRAC通道的重要组成部分,对于维持细胞内钙离子的稳态发挥重要的作用.本文利用活细胞共聚焦显微成像技术筛选鉴定出静息态 STIM1分子突变体,诱导其在真核系统中表达纯化,并利用负染电镜技术,对收集的蛋白单颗粒进行二维(2D)分类,得到静息态人源STIM1分子的近似模型.     

高等动植物网格蛋白介导的内吞

主要阐述了网格蛋白、接头蛋白AP2复合体的组成及其功能、动物网格蛋白介导内吞的分子机制和植物网格蛋白介导内吞的一些最新进展;阐述了植物网格蛋白介导的内吞在生长素极性运输、胚胎发育及逆境响应等中的作用,总结了植物网格蛋白介导内吞的生物学意义及展望．     

筛选EV713C蛋白酶切割的宿主细胞蛋白

肠道病毒EV71 型是引起儿童手足口病的主要病原体,3C 是其编码的蛋白酶之一.3C 在切割病毒前体蛋白为成熟蛋白的同时,切割一些具有重要功能的细胞蛋白,影响细胞的生理功能. 为进一步了解EV71 与宿主的关系,明确EV71 致病机制的细节,在前期以3C 蛋白为诱饵开展的酵母双杂交工作的基础上,选取了5 种细胞蛋白,分析其是否是3C 蛋白可能的切割底物. 发现ZMYM2 蛋白可以被3C 切割;这一切割效应是依赖3C 蛋白酶活性的特异性切割,无需RNA 介导. 上述发现为进一步揭示EV71 致病机制提供了线索.     

两种3'''',5''''-环核苷酸磷酸二酯酶的制备及活性测定

3',5'-环核苷酸磷酸二酯酶[EC.1.4.17](简称PDE),在生物体内有重要的生化功能.它可水解环核苷酸为5'-核苷酸,并与核苷酸环化酶共同维持细胞内环核苷酸水平.根据性质的不同PDE分为多种形式,但总的可分为两大类:依赖于Ca2 的PDE,可被钙调蛋白激活;不依赖于Ca2 的PDE,不被钙调蛋白激活.开展对环核苷酸、钙调蛋白及药物杀虫机理的研究都需要分离制备这两类不同形式的PDE.本实验以新鲜的猪心为材料制备分离出这两种PDE,并进行了活性分析.     

两种3′,5′-环核苷酸磷酸二酯酶的制备及活性测定

3′,5′-环核苷酸磷酸二酯酶[EC.1.4.17](简称PDE),在生物体内有重要的生化功能.它可水解环核苷酸为5'-核苷酸,并与核苷酸环化酶共同维持细胞内环核苷酸水平.根据性质的不同PDE分为多种形式,但总的可分为两大类:依赖于Ca2+的PDE,可被钙调蛋白激活;不依赖于Ca2+的PDE,不被钙调蛋白激活.开展对环核苷酸、钙调蛋白及药物杀虫机理的研究都需要分离制备这两类不同形式的PDE.本实验以新鲜的猪心为材料制备分离出这两种PDE,并进行了活性分析.     

乙酰基转移酶TIP60蛋白乙酰化位点定位的研究

乙酰基转移酶TIP60(tat-interaction protein,60ku)介导众多蛋白的乙酰化修饰,如核心组蛋白、p53、ATM、H2AX、RB和E2F1等,参与调控细胞凋亡、周期阻滞、DNA损伤修复和细胞衰老等多种重要细胞生理活动,并且与肿瘤发生密切相关.与另外2种乙酰基转移酶p300和PCAF相似,TIP60也可以介导自乙酰化.目前,TIP60自乙酰化修饰的精确位点和细胞功能并不清楚,因此在体外条件下,对TIP60蛋白的乙酰化位点进行了初步定位.构建了4种GST-TIP60原核表达质粒,利用大肠杆菌(Escherichia coli)表达型菌株BL21系统,诱导表达并纯化含有TIP60全长和不同片段的GST融合蛋白,通过体外乙酰化实验证实TIP60蛋白的乙酰化位点集中在N端,而不是含有保守的MYST结构域的中间段.这些实验结果为进一步研究TIP60自乙酰化调控方式及其对TIP60蛋白细胞功能的影响提供了必要条件.     

第二大类CRISPR-Cas系统在肿瘤研究的应用

第二大类CRISPR-Cas系统具备多重基因编辑修饰功能,仅由单效应蛋白介导完成干扰过程,包括靶向编辑双链DNA的Cas9、Cas12系统,及识别并切割单链RNA的Cas13系统.综合介绍第二大类CRISPR-Cas系统的结构与功能基础、作用机制,及其在构建肿瘤模型、肿瘤免疫治疗、耐药性研究、核酸检测等方面的应用,为进...     

LysM蛋白在植物免疫中的作用

溶解素基序（LysM）是在多种蛋白质中普遍存在的结构域.植物LysM蛋白能够感知几丁质及其寡糖等分子配体，从而启动植物对病原菌的免疫反应.在水稻、拟南芥等植物免疫应答过程中，LysM蛋白作为一种重要的模式识别受体，通过不同形式的寡聚化，激活多种类受体胞质激酶及其下游的MAPK（mitogen activated protein kinase）级联反应传递信号.同时，蛋白质可逆磷酸化和蛋白质降解途径可以负调节LysM蛋白介导的防御信号转导.文章综述了植物免疫过程中LysM蛋白介导的信号转导分子机制.     

人类抗体重排机制的起源

 重组激活基因（RAG）蛋白介导的抗体重排是脊椎动物适应性免疫系统的核心,抗体重排机制的起源一直是免疫学研究的热点。本研究以有活化石之称的文昌鱼为对象,对多个文昌鱼基因组草图进行深度信息学分析,发现了一个全新DNA转座子ProtoRAG。进一步功能研究表明,ProtoRAG编码的蛋白能够介导自身的转座和宿主DNA的重排,其作用机制与人类抗体蛋白介导的抗体重排机制基本一致。因此,ProtoRAG就是研究人员长期搜寻的祖先RAG转座子的“分子活化石”,该发现为诺贝尔生理学或医学奖获得者利根川进提出的“抗体重排机制转座子起源”假说提供了最有力和最直接的证据。     

植物免疫受体病原体识别机制的结构生物学研究进展

在与病原体的长期抗争中,植物进化出双重天然免疫系统,即病原体相关分子模式触发的免疫(PTI)和病原体效应因子触发的免疫(ETI),其中模式识别受体(PRR)和核苷酸结合富亮氨酸重复受体(NLR)分别在这两道防线中以多种方式发挥识别作用.以植物免疫受体和病原体配体结构生物学研究为基础,综述了5种由PRR和NLR介导的病原体识别机制的类型:PRR介导的直接(类型一)或间接(类型二)的病原体识别机制;NLR介导的直接(类型三)或间接(类型四)的病原体识别机制以及依赖NLR的集成结构域(ID)(类型五)的病原体识别机制.植物免疫受体的蛋白结构解析结合其识别机制的功能研究,将会为作物抗病工程开辟全新的道路.     

驱动蛋白及其作用研究进展

驱动蛋白是一种非常重要的细胞内运输"货物"的分子马达,它沿着微管运动来行使其功能.介绍了驱动蛋白的结构、运动及物质运输机制、在精子发生过程中的功能以及在抑制癌症过程中的作用,并对驱动蛋白及其作用研究存在的问题进行了探讨,为今后更进一步深入研究和认识驱动蛋白提供有价值的新信息、新思路.     

甜椒CaHSP22.5基因的克隆及序列分析

为深入研究小分子量热激蛋白对植物胁迫条件下的保护机理,利用RT-PCR结合RACE的方法,克隆甜椒内质网小分子量热激蛋白基因(CaHSP22.5)基因并进行序列分析和转基因烟草分析.获得了包括全长开放读码框(ORF)的CaHSP22.5基因的cDNA序列,与目前已克隆的ERsHSP类基因的同源性分析表明,甜椒CaHSP22.5基因编码的蛋白与马铃薯和番茄的ERsHSP类蛋白的同源性最高.通过叶盘法利用农杆菌介导转化烟草,成功获得了正反义转基因烟草,为进一步研究该基因的功能和作用机制奠定了基础.     

Degron——细胞蛋白的快速降解及可逆调控技术

蛋白质的正常表达及降解对维持细胞功能平衡至关重要,当蛋白质功能异常或生物合成等发生错误时,会被识别、标记并被迅速降解,从而保证细胞生存环境的稳定.细胞内的蛋白降解,依赖于蛋白酶体系统对特定氨基酸序列或构象变化的识别.利用这一特性,近年来建立了一种快速并可逆诱导体内蛋白降解的技术——蛋白降解子(Degron).通过与目的基因进行融合,Degron可以靶向调控几乎任何蛋白的表达,成为研究蛋白功能及信号传导等细胞分子机制的利器.本文综述了这一技术的原理和发展概况,并介绍了几种成熟的Degron系统.     

重组VE-cad-Fc融合蛋白仿生构建细胞外基质

利用基因重组技术设计和构建了一种仿生的双功能仿生细胞外基质蛋白.其基本策略是将人血管内皮钙粘素胞外区(VE-cad)和免疫球蛋白(IgG1)Fc段进行基因融合构建真核表达载体,并利用FreeStyle293真核蛋白表达系统制备融合蛋白VE-cad-Fc,利用Western blot鉴定融合蛋白,并观察了该VE-cad-Fc融合蛋白基质对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)粘附和形态的影响.结果显示,成功克隆了VE-cad胞外段基因,并与Fc段重组形成VE-cad-Fc融合基因.在转染24h后,利用兔抗人VE钙粘素胞外区抗体验明该融合蛋白的免疫抗原性,其分子质量约为90.3KD,进一步的结果证明VE-cad-Fc融合蛋白是以二聚体的形式存在.优化该制备体系最佳表达时间为72h.细胞试验表明,VE-cad-Fc融合蛋白可显著促进HUVECs的粘附和生长.这种工程化的多功能融合蛋白基质在组织工程、再生医学和分子生物学领域有广阔的应用前景.