促甲状腺激素释放激素受体基因在小鼠睾丸中的表达

促甲状腺激素释放激素(Thyrotropin-releasing hormone,TRH)为Shally等人于1969年从羊和猪的下丘脑中提取并分离纯化的3肽。TRH与垂体前叶促甲状腺激素细胞特异性受体结合刺激促甲状腺激素(TSH)的合成和分泌。应用免疫组织化学,TRH定位于睾丸内间质细胞中,且TRH基因也已在人、大鼠和小鼠的睾丸中表达。然而,TRH是否通过特异性受体作用于睾丸仍不清楚。目前,编码TRH受体(TRH Receptor,TRH-R)的cDNA克隆已从小鼠垂体促甲状腺激素肿瘤细胞中分离出来,其氨基酸序列显示TRH-R是由7个跨膜区的单一肽链构成,属G蛋白偶联型受体超家族。大鼠和小鼠的TRH-R的核苷酸和氨基酸序列具有高度同源性。TRH可能通过G蛋白偶联受体起到内分泌和神经药理作用。Satoh等人通过Northern印迹杂交和反转录-PCR发现小鼠、大鼠和人的睾丸组织中特异性表达了TRH-R基因,但无定位结果。本文应用原位杂交组织化学(ISHH)技术,首次观察了TRH-R mRNA在小鼠睾丸中的表达和定位,现报道如下:     

G蛋白偶联受体:七次跨膜结构的超级分子——2012年诺贝尔化学奖简介

G蛋白偶联受体是人类基因组中最大也是最重要的一类蛋白质,它们几乎参与了生物体中所有的生命活动。这一类受体的发现、功能研究以及结构解析为我们了解生理调控以及疾病的发生与治疗等带来新的曙光。在此之前,G蛋白偶联受体的相关研究已经被九次授予诺贝尔奖,而2012年,诺贝尔化学奖再次授予Robert J. Lefkowitz和Brian K. Kobilka,以表彰他们在此领域,尤其是肾上腺素受体上的相关研究。文中简介了G蛋白偶联受体的研究历程,其独特的七次跨膜结构与激活机制,并对此领域的未来发展做了展望。     

G蛋白偶联受体及其生物信息学研究

G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor, GPCR)是一类具有7个跨膜螺旋的跨膜蛋白受体. GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为很好的药物靶标. 目前世界药物市场上有三分之一的小分子药物是GPCR的激活剂(agonist)或拮抗剂(antagonist), 这说明该类受体和它们的配基在药物开发和设计中占有极其重要的地位. 以公开数据库中已有的基因组序列和EST序列作数据源, 利用生物信息学手段寻找新的GPCR编码基因(新的药物靶标), 并构建GPCR分子生物学数据库, 一直是GPCR研究领域中的热点. 综合利用生物信息学和高通量配基筛选方法, 寻找可以用作新的药物靶标的GPCR, 进而鉴定出它们的特异性或非特异性配基, 是GPCR研究和药物开发的一个重要方向.     

G蛋白偶联受体的共同激活机制

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)构成人体中最庞大的膜蛋白家族,也是最重要的一类药物靶 标。随着GPCR结构解析技术的突破,目前已破解八十余个受体的400多个结构,揭示出GPCR复杂多样的配体结合模式和 跨膜信号转导机制。近年来,残基相互作用计算已实现对GPCR构象变化的精细描述,揭示出A家族GPCR存在共同的激活 机制。文章简要回顾GPCR激活机制研究的方法和创新点,并对A家族GPCR共同激活机制如何推动功能研究和药物研发进行展望。     

麻疹病毒绒猴细胞受体基因的克隆及功能鉴定

血凝素基因（ha)突变的麻疹病毒株失去了感染其敏感宿主Vero细胞的能力，但可以感染绒猴－B类淋巴母细胞系B95a，推测在B95a细胞上有这类麻疹病毒毒株的新的受体分子，为此，采用酵母双杂交系统，从B95a细胞cDNA文库中筛选，克隆了一个上述麻疹病毒血凝素蛋白（Ha蛋白）的相互作用蛋白基因－bip(b-lymphoblastoid interaction protein of marmoset)，该基因cDNA全长1540个碱基对，包含1101个碱基对的可读框，推测编码337个氨基酸组成的蛋白（Bip)，推导的氨基酸一级结构表明；Bip蛋白含有一个疏水跨膜区和一个疏水引导压，缺失突变体研究表明,Bip蛋白跨膜区缺失不影响Bip蛋白与Ha蛋白的相互作用，在麻疹病毒非允许细胞CHO（中国仓鼠卵巢细胞）中表达 bip基因，结果证明CHO／Bip 由非允许细胞变成了对上述麻疹病毒敏感的允许细胞，即表达有Bip蛋白的CHO细胞可以被麻疹病毒吸附，感染，证明bip是位于绒猴－B类淋巴母细胞中的麻疹病毒新的细胞受体基因。     

小鼠基因组中犁鼻器受体V2R基因的分布和序列分析

犁鼻器受体1 (V1R)和犁鼻器受体2 (V2R)被认为是哺乳动物犁鼻器中执行信息素感受功能的两个多基因受体超家族, 它们编码7次跨膜的G蛋白偶联受体. 在大鼠和小鼠中已经发现了3个V2R基因家族. 本研究对最近更新的小鼠基因组数据库进行搜索, 获得63个可能的V2R功能基因, 其中新发现了3个V2R基因, 并且这3个基因构成V2R超家族中的一个新家族. 此外, 对这些基因在基因组上的分布以及序列保守性特征进行了分析, 为V2R的功能域研究提供了部分线索, 并将对信息素受体的功能研究和全面揭示信息素感知的分子机制提供一定帮助.     

G蛋白偶联受体的结构研究与药物研发

G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)是人体内最大的膜受体蛋白家族,具有保守的7次跨膜螺旋结构.GPCR可识别细胞外的各种信号分子,如激素、神经递质、离子、光、气味分子等,与之结合后发生构象改变,随后与细胞内的效应蛋白(包括G蛋白、GPCR激酶GRK和阻遏蛋白)相互作用,从而诱导各种细胞反应.作为分布最广泛的细胞表面蛋白,GPCR在所有重要的生理活动中发挥不可或缺的功能作用,是心血管疾病、神经系统疾病、炎症、代谢性疾病、癌症等多种疾病的重要药物靶点.美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物中约34%以GPCR为作用靶点,2011~2015年间,GPCR药物的销售份额占据全球上市药物的27%.近年来,GPCR的结构生物学研究取得了长足的发展,研究成果揭示了GPCR对配体识别和信号转导的分子机制,并为基于结构的药物研发提供了重要信息.本文详细介绍GPCR的结构研究与药物研发进展,并就GPCR结构和功能研究的未来发展方向提出建议.     

细胞壁连接的类受体激酶(WAK):植物细胞壁与细胞质联系的重要蛋白

细胞壁连接的类受体激酶(WAK)是一类特殊的植物类受体激酶, 与细胞壁中的果胶共价交联. 在结构上, WAK分为胞外域、跨膜域和胞内激酶结构域, 胞外域中存在保守的EGF重复序列. WAK以多基因家族形成存在, 其表达模式具有组织特异性, 主要在叶、茎中表达, 在功能上参与病原菌反应、细胞伸长调控、铝胁迫反应等. WAK1在细胞外与富含甘氨酸的蛋白质AtGRP3特异结合, 在胞内与蛋白磷酸酶KAPP结合并形成约500 kD的AtGRP3-WAK1-KAPP复合体. 植物中还存在与WAK结构相似的类WAK蛋白(WAKL)家族. 本文结合WAK结构特点和作用机制认为WAK/WAKL可能是植物细胞壁与细胞质进行联系和通讯的重要蛋白.     

甘丙肽及其在神经系统中的作用研究进展

甘丙肽是一个由２９－３０个氨基酸组成的神经肽,广泛分布于神经系统及其他组织中,甘丙肽Ｎ－末端１－１５片段是高度保守的,为与受体作用的部位,甘丙肽受体的ｃＤＮＡ已克隆出,据此推导出的甘丙肽受体由３４６和３４９个氨基酸组成,属于Ｇ－蛋白偶联的受体类型。现有的几种甘丙肽受体拮抗剂多是在甘丙肽保守的Ｎ－末端上合成,均为多肽类。大量的研究显示,甘丙肽在脊髓水平具有与内源性阿片肽协同抑制伤害性信息传递的作用,     

解偶联蛋白与配基的结合

解偶联蛋白(Uncoupling protein,UCP)是一种质子转运蛋白,它仅存在于棕色脂肪组织线粒体的内膜上,促进质子的跨膜传送,从而使经由呼吸链生物氧化所产生的跨膜质子梯度以热的形式耗散,而不能用来合成腺苷三磷酸(Adenosine triphosphate,ATP).它在哺乳类动物的非颤栗性发热中起着重要作用,对于新生哺乳动物抵御寒冷环境具有保护作用.解偶联蛋白的质子传送作用受瞟呤核苷二磷酸与三磷酸的调节,当与嘌呤核苷二磷酸或三磷     

同源于hMIP-1α的vMIPα对人趋化因子受体的作用

HIV感染靶细胞须以人CD4^ 白细胞膜上的趋化因子受体为共受体,与此共受体结合的趋化因子类似物可阻HIV进入靶细胞。实验目的是了解与人趋化因子单核细胞炎性蛋白-1α（MIP-1α）同源的人疱疹病毒8K6基因编码产物vMIPα是否具有结合人趋化因子受体的功能。首先用蛋白质同源分析及蛋白空间结构模拟等对比vMIPα与人趋化因子的结构异同,用PCR扩增出K6片段,克隆于哺乳类细胞表达载体,转染于NIH3T3细胞,得到条件培养液。然后将K6基因在大肠杆菌中表达,得表达产vMIPα。结果显示转染K6的NIH3T3细胞含有vMIPα单一分子量的mRNA,此转染细胞的条件培养液及大肠杆菌表达纯化的vMIPα可与人趋化因子^125I-hMIP-1α竞争结合外周血单核细胞的CCR5受体,而且此条件培养液及vMIPα不引起外周血单核细胞对ICAM-1的黏附反应。研究证实K6编码产物vMIPα与CCR5培养液及vMIPα不引起外周血单核细胞对ICAM-1的黏附反应。研究证实K6编码产物vMIPα与CCR5结合但不引起细胞黏附反应,即封闭HIV的CCR5共受体,提示有用于防治HIV/艾滋病的可能性。     

信号转导与诺贝尔奖

信号转导是生命科学前沿领域之一,至今已有多项成果荣获诺贝尔奖。从最初的信号分子,到第二信使和可逆磷酸 化,再到G 蛋白和G 蛋白偶联受体,直到今天的信号网络系统,这些研究极大地拓展了人们对生命现象的理解和认识,从 而为多种疾病的治疗提供了新的选择。笔者以经典信号通路研究历程为主线回顾了信号转导研究的发展简史,全面地介绍了 诺贝尔奖相关成果的研究背景、历程、意义和应用。     

SPG3A基因的一个新突变导致重症遗传性痉挛性截瘫

在一个重症、病情进展迅速的西藏遗传性痉挛性截瘫(HSP)家系的SPG3A基因中发现了一个以前未报道的致病性新突变, c.1228G > A (p.G410R). 这一突变发生在进化上高度保守的碱基上, 且在家系中与疾病表型共传递; 但在对照组中阙如. 蛋白质结构预测表明, 该p.G410R的改变发生在atlastin分子中鸟苷酸蛋白结合域与跨膜螺旋区的联结部位, 并且位于一个α 螺旋的起始点. 这一突变很可能破坏了这一跨膜螺旋结构, 并引起该分子内跨膜区整体结构的改变. 研究结果表明, SPG3A基因的突变可引起重症HSP, atlastin分子中鸟苷酸蛋白结合域与跨膜螺旋区间的联结部位可能在决定疾病的严重性上起重要作用. 本研究为SPG3A引起的HSP在表型严重性与atlastin分子结构改变程度之间可能存在的关系提供了证据.     

嘌呤能受体蛋白结构与抗血栓药物

[本刊讯]中国科学院上海药物研究所张丹丹、吴蓓丽、赵强等首次测定出嘌呤能受体P2Y₁R蛋白的高分辨率三维结构,揭示了P2Y₁R抑制剂分子的作用机理,为研究治疗血栓性疾病的新型药物提供了重要依据,开启了G蛋白偶联受体（GPCR）药物研发的新方向。研究成果于2015年3月30日在线发表于Nature。血栓性疾病包括中风、冠心病、肺栓塞等,是严重威胁人类生命的一类     

同源于hMIP-1α的vMIPα对人趋化因子受体的作用

HIV感染靶细胞须以人CD4+白细胞膜上的趋化因子受体为共受体, 与此共受体结合的趋化因子类似物可阻止HIV进入靶细胞. 实验目的是了解与人趋化因子单核细胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)同源的人疱疹病毒8 K6基因编码产物vMIPα是否具有结合人趋化因子受体的功能. 首先用蛋白质同源分析及蛋白空间结构模拟等对比vMIPα与人趋化因子的结构异同, 用PCR扩增出K6片段, 克隆于哺乳类细胞表达载体, 转染于NIH3T3细胞, 得到条件培养液. 然后将K6基因在大肠杆菌中表达, 得表达产物vMIPα. 结果显示转染K6的NIH3T3细胞含有vMIPα单一分子量的mRNA, 此转染细胞的条件培养液及大肠杆菌表达纯化的vMIPα可与人趋化因子125I-hMIP-1α竞争结合外周血单核细胞的CCR5受体, 而且此条件培养液及vMIPα不引起外周血单核细胞对ICAM-1的黏附反应. 研究证实K6编码产物vMIPα与CCR5结合但不引起细胞黏附反应, 即封闭HIV的CCR5共受体, 提示有用于防治HIV/艾滋病的可能性.     

同源于hMIP-1a 的vMIPa 对人趋化因子受体的作用

HIV感染靶细胞须以人CD4+白细胞膜上的趋化因子受体为共受体, 与此共受体结合的趋化因子类似物可阻止HIV进入靶细胞. 实验目的是了解与人趋化因子单核细胞炎性蛋白-1a (MIP-1a)同源的人疱疹病毒8 K6基因编码产物vMIPa 是否具有结合人趋化因子受体的功能. 首先用蛋白质同源分析及蛋白空间结构模拟等对比vMIPa与人趋化因子的结构异同, 用PCR扩增出K6片段, 克隆于哺乳类细胞表达载体, 转染于NIH3T3细胞, 得到条件培养液. 然后将K6基因在大肠杆菌中表达, 得表达产物vMIPa. 结果显示转染K6的NIH3T3细胞含有vMIPa单一分子量的mRNA, 此转染细胞的条件培养液及大肠杆菌表达纯化的vMIPa可与人趋化因子125I-hMIP-1a竞争结合外周血单核细胞的CCR5受体, 而且此条件培养液及vMIPa不引起外周血单核细胞对ICAM-1的黏附反应. 研究证实K6编码产物vMIPa与CCR5结合但不引起细胞黏附反应, 即封闭HIV的CCR5共受体, 提示有用于防治HIV/艾滋病的可能性.     

“有助于揭示人体运行复杂细节的发现”——2012年诺贝尔化学奖简介

在药物设计方面我们希望,通过了解细胞受体的三维结构,可以开发更有针对性和更有效的药物。——布莱恩.K.科比尔卡因"G蛋白偶联受体研究"获得2012年诺贝尔化学奖的两位美国科学家,分别是北卡罗来纳州杜克大学医学中心教授、69岁的罗伯特.J.莱夫科维茨(Robert J.Lefkowitz)和加州斯坦福大学医学院教     

人源大麻素受体的结构生物学研究

据史料记载,早在公元200年前中国已将大麻（cannabis）用于镇痛及其他疾病的治疗,随后人们在娱乐和宗教活动中也开始使用大麻。随着科学技术的不断进步,大麻中的多种活性成分被逐步鉴定出来,其中就包含具有精神活性的四氢大麻酚（Δ9 -tetrahydrocannabinol, Δ9 -THC）。这些活性成分是一类结构和功能多样的化学物质,统称为大麻素 （cannabinoid）。20世纪90年代初期,科学家们发现人体和一些动物体内存在一类内源性大麻素系统,该系统参与调控体内的多种生理过程,其中包含内源性大麻素和大麻素受体（cannabinoid receptor）。目前人体中已知的大麻素受体属于G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor, GPCR）,主要包含大麻素受体亚型I（cannabinoid receptor type 1, CB1）和大麻素受体亚型II（cannabinoid receptor type 2, CB2）,其中CB1主要分布在中枢神经系统,而CB2在外 周免疫系统中高量表达。它们介导的信号通路与多种疾病密切相关,是非常重要的药物靶标。大麻素主要包括植物性大麻 素（phytocannabinoids）、内源性大麻素（endocannabinoids）和合成型大麻素（synthetic cannabinoids）等三大类。文章回顾了大麻及大麻素的历史,总结了大麻素受体CB1和CB2的结构与功能研究进展,以及它们在学习与认知、情 绪、肥胖、疼痛及免疫等相关疾病治疗中的应用前景。     

跨膜蛋白结构预测新方法

基因组数据中大约有20%～30%的基因产物被预测为膜蛋白, 膜蛋白是一类具有重要生物功能的蛋白质. 预测膜蛋白跨膜区的数量和位置是生物信息学中重要的研究课题. 提出了一种预测膜蛋白跨膜区的新方法—— 连续小波变换极大值谱(MSCWT). 该法对8种SARS-CoV膜蛋白的预测准确度与常用膜蛋白预测软件TMpred相当, 对MPtopo数据库中131种新的已知结构的螺旋束蛋白(共包含548个跨膜区)的预测显示, 其跨膜螺旋区预测准确率为91.6%, 膜蛋白序列的预测准确率为89.3%.     

2012年诺贝尔奖要览

化学奖:瑞典皇家科学院将2012年诺贝尔化学奖授予了两名美国科学家罗伯特·莱夫科维茨与布莱恩·科比尔卡,以奖励他们在G蛋白偶联受体领域做出的卓越贡献。左图:在美国新罕布什尔州达勒姆,罗伯特·莱夫科维茨(左)在他的办公室里参加同事们为他举办的庆祝派对。右图:在美国加利福尼亚州斯坦福大学,布莱恩·科比尔卡(右)出席新闻发布会。