细胞周期关卡调控与细胞癌变

细胞周期是高度有组织的时序调控过程,关卡调控点保证该过程正常运行.目前已发现了许多关卡调控的基因和蛋白质,对其功能已作了深入研究.关卡调控缺陷将导致细胞增殖异常而引发肿瘤.     

蛋白质可逆磷酸化作用的结构基础

蛋白质可逆磷酸化作用的结构基础李林（中国科学院上海生物化学研究所）蛋白质可逆磷酸化几乎调节着生命活动的每一过程。细胞的生长和分化，具体到基因复制转录调控、蛋白质合成调控和代谢调控，分子识别和信号传递，肌肉收缩，肿瘤发生以及包括学习记忆在内的神经活动等...     

细菌转录翻译偶联机制研究

中心法则描述了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程。转录过程是RNA聚合酶以DNA为模板合成信使RNA的过程,翻译过程是核糖体利用信使RNA合成蛋白质的过程。与真核生物不同,细菌和古菌没有细胞核膜的分隔,其转录过程和翻译过程在相同时间、相同位置上进行。其中,RNA聚合酶与核糖体相互协同,同步完成转录和翻译的现象被称为转录翻译偶联。转录翻译偶联是细菌和古菌的一种重要基因调控机制,能同时有效地调控转录过程和翻译过程,是细菌适应复杂环境的重要生物学基础。数十年来,大量的研究逐步揭示了细菌转录翻译偶联机制在细菌基因表达调控中的作用,一系列参与转录翻译偶联过程的调控因子也被鉴定发现。近期,基于不同偶联状态的转录翻译偶联复合体结构的突破性研究,首次系统地展示了在不同信使RNA间距下,转录翻译偶联过程的动态变化,为后续研究转录翻译偶联基因调控机制提供了理论基础。     

蛋白质修饰的新发现

人体疾病中,大约有80%以上的病与蛋白质有关,几乎都是蛋白质调控失灵所致。中国科学家的研究表明,在人体细胞中,存在着许多蛋白质的修饰,那么是不是可以通过研究蛋白质的修饰来控制疾病呢？如果一旦某种疾病与某种蛋白质的修饰有关,就可以进一步研究能影响蛋白质修饰的药物和技术。这是中国科学家带给人们的新希望。     

基因调控网络的生物信息学研究

DNA微阵列技术和蛋白质质谱技术为基因调控网络的研究提供了可能的技术装备.基因调控网络的研究试图以系统的观点为出发点,从基因之间相互作用的角度揭示复杂的生命现象.基因调控网络是功能基因组学研究的重要内容,也是当前生物信息学研究的前沿.本文着重从生物信息学的角度对基因调控网络的研究从源起内容到方法进行了全面的回顾和总结.     

蛋白质泛素化发现者——罗斯

<正>蛋白质既是生命的物质基础(静态功能),又是生命活动的体现者(动态功能),因此蛋白质的正常功能是生命得以维持的基本保证。细胞内蛋白质含量有一个动态变化的过程以适应不同环境的需求。过多造成浪费,过少则影响生理功能,因此蛋白质含量的精确调控对生命而言具有重要意义。蛋白质含量由合成速度与降解速度间的平衡决定。蛋白质合成由m RNA负责翻译,而     

基因信息的解读

生命物质的主要成分是可视作生物机构的蛋白质。它是由氨基酸连接构成的长链分子。蛋白质由20种具有诸如酸性、碱性、疏水性等各种化学特性的不同的氨基酸组成。这些氨基酸沿长链的排列顺序,决定了蛋白质的物理学与生物学特性,及调控生命物质过程的酶与激素的活性。     

蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用

蛋白质-蛋白质相互作用是蛋白质发挥功能的主要机制之一,在DNA损伤修复、自噬和代谢等过程中都扮演着非常重要的角色,蛋白相互作用异常便会导致肿瘤等疾病的发生.在蛋白质的赖氨酸、丝氨酸和苏氨酸等氨基酸残基上,可发生甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等200多种翻译后修饰,这些修饰通常能改变蛋白质的电性、疏水性和空间结构等属性,为与之结合的蛋白提供结合的锚定或产生位阻效应,像一把开关在时空上精确调控蛋白质-蛋白质相互作用的发生以及动态变化.结构研究表明,蛋白质之间的相互作用通常由临近的几个氨基酸残基直接结合,替换该区域的氨基酸残基,通常能破坏结合,使其失去部分功能或酶活性,可以针对性地开发和设计抑制剂或激活剂,用于肿瘤等疾病的治疗.本文简要介绍了蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用,以及发挥的重要生理功能.     

昆虫激素作用的生化机理及其应用

大约四十年前,证实昆虫体内有激素存在以来,到目前已知昆虫从卵到成虫,所经历的蜕皮、变态、羽化及生殖过程,都是受昆虫内分泌系统分泌的各种激素调节控制的。昆虫间脑神经分泌细胞群分泌的脑激素,有激动前胸腺产生和释放蜕皮激素(蜕皮酮)的作用,进而控制昆虫的发育和蜕皮过程;脑激素还刺激咽侧体,使之产生和释放保幼激素,来控制卵母细胞的进一步成熟。昆虫的蜕皮和变态是在蜕皮激素和保幼激素两者相互协调控制下进行的,保幼激素在成虫期调控生殖过程中起着重要作用。保幼激素和蜕皮激素的化学结构分别如图1及图2所示.     

蛋白激酶TTK与CENP-E相互作用并共定位于人细胞的动粒

纺锤体检验点（spindle checkpoint)是一个重要的细胞分裂化调节通路，监督染色体正确分离和传代，其信号传导主要通过两个蛋白激酶Mps1和Bub1/BubR1来调控，近期的研究发现动粒马达蛋白CENP-E与BubR1相互作用并参与纺锤体调控点的作用，为阐明纺锤体检验点分子调控机理，利用动粒蛋白质组学技术剖析人细胞动粒的蛋白质组成时发现了TTK蛋白-人细胞Mps1。揭示了TTK蛋白激酶定位于动粒，并与CENP-E相互作用，可能参与监控人细胞分裂过程中的染色体分离。     

植物F-box蛋白质及其研究进展

在真核生物中，由泛素介导的蛋白降解途径与细胞的分裂、发育、代谢、免疫等许多复杂的生理过程密切相关。F-box蛋白质通过参与SCF复合体的形成介导了泛素化蛋白底物的特异性识别，在其降解过程中发挥关键作用。目前，从拟南芥和金鱼草中发现了多个已知功能的F－box蛋白质，它们分别参与了生长素信号转导、花器官发育、开花和叶片衰老等多种生物学过程。拟南芥全基因组序列分析表明，它可能编码1000多个F－box蛋白质，约占全部预测蛋白质的5％。这些结果说明，F－box蛋白质介导的泛素化蛋白质降解途径可能是植物基因表达调控的一个非常重要的机制。本文主要介绍了SCF复合体和已知植物F－box蛋白质及其生物学功能。     

细胞周期的驱动及其调控

细胞周期是生命活动中一个最重要的过程，对它的研究也是现代生命科学的一个主要内容,从大量的研究文献以及最新进展中选择了一些具有 代表性的工作，对细胞周期的驱动及其调控进行了较为全面的总结和评述，细胞周期运动的动力主要来自依赖周期蛋白激酶（CDK），它的活性则通过周期蛋白（cyclin）和依赖周期蛋白激酶抑制剂（CKI）进行控制。细胞周期的调控方式有两种：正调控－在满足细胞周期某些特定阶段的生长条件后细胞周期才能进行；负调控－保证细胞周期运行质量的检查机制。只有当异常事件出现时这类调节机制才被激活， 被称为周期检查点， 细胞周期的分子调控机理可分为两类；质的控制，主要指蛋白质的磷酸化状态和在细胞内空间位置的控制；量的控制，指蛋白质的 表达和降解，这些调控方式相互制约或进行耦联，形成一个复杂的细胞周期分子调控网络。     

分泌改善的重链促进基于蛋白内含子的双载体共转全长FVⅢ基因

在甲型血友病基因治疗中, 其疗效受FVⅢ的低分泌性和较大的FVⅢ基因难以为腺相关病毒(AAV)载体运载等因素的不利影响. 研究表明, 重链的分泌低下是导致FVⅢ分泌低效性的主要原因. 我们最近的研究表明, 应用蛋白质剪接技术的双载体转B区缺失型FVⅢ(BDD-FVⅢ)基因, 通过表达后重链和轻链的共价连接, 轻链可顺式促进剪接BDD-FVⅢ的分泌, 但重链分泌的低下影响分泌的水平. 本文将具有促进FVⅢ分泌作用的L303E/F309S点突变引入FVⅢ的重链, 通过蛋白质剪接的双载体共转断裂全长FVⅢ基因, 观察了重链和剪接全长FVⅢ的分泌和生物活性的变化. 构建了一对融合Ssp DnaB蛋白内含子(intein)的突变重链和轻链真核表达载体, 瞬时共转染培养的COS-7细胞, Western blotting结果表明转基因细胞有明显的剪接FVⅢ蛋白表达; 突变重链单独转基因后的分泌量为(39±11) ng/mL, 明显高于野生型重链的分泌量; 与轻链共转基因的重链分泌量增加到(123±13) ng/mL, 培养上清中分泌的剪接FVⅢ量和活性分别为(86±14) ng/mL和(0.61±0.08) IU/mL, 明显高于断裂的野生型FVⅢ共转基因. 另外, 转突变重链和轻链基因细胞的合并培养上清中亦检测到剪接的FVⅢ蛋白和生物活性, 且高于转野生型重链和轻链基因细胞的合并培养上清. 结果表明, 重链分泌性的改善可提高运用蛋白质剪接技术的双载体转断裂的全长FVⅢ基因的功效, 为动物体内进一步运用双AAV载体转全长FVⅢ基因提供了实验依据.     

开启mRNA技术实用化大门的钥匙——浅析2023年度诺贝尔生理学或医学奖

<正>在现代生命的中心法则中,RNA是遗传信息的传递者和重要的调控者.其中,信使RNA(messenger RNA,mRNA)作为中间分子,将DNA编码的信息传递到蛋白质序列,因而在发挥疫苗和药物功能时具备许多独特的优势.从1961年mRNA的发现到2020年新型冠状病毒感染全球大流行期间的mRNA疫苗接种,mRNA技术经历近60年的发展,最终进入了大规模的临床应用阶段.在这一过程的早期,科学家们陆续突破了mRNA的实验室合成、在细胞内表达蛋白质、递送进入动物     

DNA vs. RNA:到底谁说了算

中心法则是现代生物学的理论基础之一。绝大部分生命体将遗传信息储存在DNA中,遗传信息通过转录流向RNA,再通过翻译流向蛋白质。随着研究的深入,人们逐渐认识到RNA不只充当了遗传信息由DNA流向蛋白质的桥梁,RNA层面的转录后调控过程还对基因表达进行了更为精准高效的调节,RNA在中心法则中的核心地位越来越突出。在转录后调控过程中,RNA修饰起到了至关重要的作用。对RNA修饰及其修饰酶、脱修饰酶和结合蛋白的研究已成为一个引人瞩目的新方向——RNA表观遗传学/表观转录组学。N~6-甲基腺嘌呤(m6A)是目前研究最为深入的RNA修饰。本文着重介绍m6A修饰对干细胞的分化过程的调控,对病毒侵染宿主和自我复制过程的影响,以及m6A在果蝇性别决定中起到的关键作用。RNA修饰对于其他各种生命过程的影响也在不断地被揭示出来,预示着RNA修饰的研究必将深刻地影响医疗、制药,乃至农业的发展。     

枯草杆菌(Bucillus subtilis)细胞质中的二硫键蛋白质

二硫键是维持蛋白质二维和三维结构的重要因素之一,目前已知的二硫键蛋白质主要存在于细胞周质(Periplasm)或真核细胞的细胞器中,大多数是分泌蛋白质或是膜蛋白质,很少存在于细胞质内.一般认为细胞质的高还原势是其缺乏二硫键蛋白质的重要原因,但是,细胞环境不是影响二硫键形成的唯一因素,在细胞(Escherichia coli)的细胞周质内已发现3个能催化二硫键形成的蛋白质,它们是分泌蛋白质形成二硫键必需的.Derman等将细菌中硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin reductase)的基因缺失后,发现在细菌细胞质中合成的外源碱性磷酸酶及其他外源蛋白质能形成二硫键,认为细胞质有催化二硫键形成的机制,只是某些因素如硫氧还蛋白还原酶阻止了二硫键的形成.本文报道了枯草杆菌细胞质中的一个二硫键蛋白质,并讨论了细胞发育状态对该蛋白质合成的影响.     

蛋白质核酸分子在固体介质中能形成专一结合的复合物

为阐明生命活动的一些基本过程,如DNA复制、重组及基因调控等,归根结蒂,需要对蛋白质核酸的相互作用有详尽的了解。近年来用凝胶电泳定量研究蛋白质核酸的相互作用已有重大突破,所用方法非常灵敏,蛋白质和核酸的浓度只需10~(-12)—10~(-14)mol/L。其基本原理如下:一般先将有关的DNA片段用放射性同位素标记,然后用它与细胞抽提物混合,细胞抽提物中能与DNA专一结合的蛋白质就与DNA形成蛋白质核酸复合物,它在凝胶电泳中     

基因调控研究方法的进展

1953年沃生(Waston)和克里克(Crick)提出的DNA双螺旋结构模型使生物学家洞幽察微,深入到分子水平上认识基因的结构与功能,基因表达和调控的分子机制因此而成为人们感兴趣的课题。核酸和蛋白质之间的相互作用是基因活性调控的普遍方式之一,从而也倍受人们的关注。研究核酸蛋白质相互作用的实验方法日趋成熟,已形成了一套有效的实验系统。     

应用核磁共振波谱技术研究蛋白质相互作用

从结构生物学角度研究蛋白质与蛋白质相互作用十分重要. 核磁共振波谱技术是目前结构生物学的主要研究方法之一, 该方法具有其他技术所不可替代的重要作用. 核磁共振波谱技术可以在接近生理条件下研究蛋白质相互作用, 特别适合研究瞬时存在的动态复合物. 该技术是少数几种能够提供无结构或有部分结构的蛋白质以及蛋白质折叠过程等多方面信息的方法. 核磁共振波谱技术还可以在多种时间尺度下提供蛋白质的动力学信息. 本文以中国科学技术大学生物核磁共振波谱实验室的研究实例对上述观点进行阐述.     

蛋白质磷酸化的生物信息学研究新进展

细胞是生命活动的基本单元.在分子水平,细胞生命活动的可塑性与动力学特征体现为动态的蛋白质-蛋白质作用网络.同一蛋白质的功能因其时空位置而产生不同的生物学意义.蛋白质的时空动力学特征通常由蛋白质的共价修饰来调控.蛋白质磷酸化是细胞内最重要的及常见的一种修饰方式.在人类细胞中,参与蛋白质磷酸化的蛋白