丝氨酸蛋白酶抑制剂PN-1的研究进展

丝氨酸蛋白酶抑制剂PN-1,由SERPINE2基因编码,是丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族中的一员,是由多种细胞分泌的单链糖蛋白。PN-1在血浆中表达很少,但在多种器官和细胞类型中均有发现,在许多生物事件中发挥着重要的调节作用。PN-1在血液凝结、免疫反应、纤溶、血管发生、炎症和肿瘤抑制等一系列生理病理过程中发挥着重要作用。近年来对PN-1的研究,日益受到人们的关注,本文将主要综述PN-1在循环系统、肿瘤、神经系统以及肺部相关疾病中的最新研究进展及作用。     

红火蚁Serpin家族基因鉴定及其在绿僵菌侵染下的表达模式分析

丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serine protease inhibitor, Serpin）在昆虫Toll通路和PPO级联反应的防御机制中起着至关重要的作用。本研究利用现代生物信息学工具预测和分析了红火蚁Solenopsis invicta中Serpin家族的结构和功能多样性。染色体定位表明,红火蚁基因组中7个Serpin基因家族成员不均匀的分布在4条染色体上。结构域分析表明,SiSerpin蛋白具有Serpin基因的保守结构,即典型的反应中心环（Reactive central loop, RCL）结构与Serpin结构域,不同成员蛋白拥有多样化的基序。系统进化分析表明,红火蚁Serpin蛋白与其他的昆虫Serpin蛋白有较高亲缘关系,SiSerpin7与烟草天蛾Manduca sexta的Serpin3a亲缘关系最近,SiSerpin12与黄粉虫Tenebrio molitor Serpin55亲缘关系最近,SiSerpin13与烟草天蛾Serpin6亲缘关系最近,SiSerpin4与家蚕Serpin27亲缘关系最近。为了进一步明确红火蚁Serpin家族在绿僵菌Metarhizium侵染后的表达模式,用绿僵菌侵染不同体型的工蚁,荧光定量PCR（RT-qPCR）分析表明,红火蚁Serpin基因家族成员能在早期响应绿僵菌的侵染;除SiSerpin7基因外,大型和小型两种工蚁的表达模式存在较大的差异。结果表明红火蚁Serpin家族作为免疫调控蛋白,能够响应绿僵菌的侵染,且在红火蚁不同体型工蚁之间存在着不同的免疫调控模式。这些发现不仅为Serpins的功能分析提供了理论基础,而且有可能有助于绿僵菌作为一种有效的生防剂的开发。     

绿木霉Gv29-8丝氨酸蛋白酶S8/S53超家族基因特性及功能

【背景】丝氨酸蛋白酶在木霉菌生物防治过程中发挥重要作用。【目的】研究绿木霉丝氨酸蛋白酶S8/S53超家族基因信息及其生物学功能,进而为该蛋白酶生防制剂的开发及基因改造提供理论支持。【方法】通过生物信息学分析方法,从绿木霉Gv29-8基因组中鉴定出23个丝氨酸蛋白酶基因,以少孢节丛孢菌ATCC 24927基因组中鉴定的4个丝氨酸蛋白酶基因作为对照,对这27个丝氨酸蛋白酶基因的特性、蛋白结构、进化地位、功能等进行预测分析。【结果】27个基因结构差异较大,编码的蛋白具有典型的丝氨酸蛋白酶催化三联体结构,属于S8/S53超家族,分为6个亚家族,同一亚家族的蛋白酶保守区长度相近,相似性较高,催化残基附近序列比较保守。系统进化分析显示,同一亚家族丝氨酸蛋白酶聚为一类。【结论】绿木霉和少孢节丛孢菌的部分丝氨酸蛋白酶基因在结构和蛋白性质上相似性强,亲缘关系较近,均属于S8_PCSK9_ProteinaseK_like亚家族,推测绿木霉与少孢节丛孢菌该亚家族的丝氨酸蛋白酶具有相似的功能,可抑制植物病原真菌和降解线虫体壁。     

青蛤Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及其在组织间的表达分析

利用构建的SMART-cDNA文库及高通量测序方法,获得了青蛤Kazal家族丝氨酸蛋白酶抑制剂基因(Serine Protease Inhibitor,SPI)的全长序列,采用荧光定量PCR方法分析了SPI在青蛤各组织的表达情况,并在鳗弧菌胁迫下分析了SPI在青蛤血液中的时序表达关系。结果表明,青蛤SPI基因全长587 bp,CDS为67~520 bp,编码151个氨基酸,具有19个氨基酸的信号肽序列;荧光定量PCR结果显示,该基因在血液、肝脏、外套膜、鳃和闭壳肌等组织中表达差异明显,其中血液中表达水平最高,在闭壳肌中表达水平较低,其他组织表达量极少;在鳗弧菌刺激后3 h和48 h青蛤血液中SPI的表达量出现明显上调的趋势且与对照组有极显著性差异(P0.01),说明SPI基因在青蛤的免疫反应中具有重要的作用。     

跨膜丝氨酸蛋白酶2在病毒感染中的作用及其抑制剂的研究进展

跨膜丝氨酸蛋白酶2(transmembrane serine proteinase 2,TMPRSS2)是细胞膜表面丝氨酸蛋白酶家族的一员,它具有介导冠状病毒棘突蛋白水解的作用,为冠状病毒感染宿主必需的宿主蛋白。现就近年来TMPRSS2在分子生物学功能方面的研究;TMPRSS2在呼吸系统病毒感染,尤其是在冠状病毒感染中的作用,以及以TMPRSS2为靶点的药物研究进展作一概述,旨在对冠状病毒特别是新冠病毒的预防和治疗,提供新的靶点和方向。     

丝氨酸蛋白酶的重组表达

丝氨酸蛋白酶是蛋白酶家族中的一大家族 ,广泛分布于细菌、病毒、真菌、植物、动物中 ,并参与生命的各种反应。随着丝氨酸蛋白酶研究的深入 ,重组表达获得大量的目的蛋白酶已成为研究该类蛋白酶的一大基础技术。本文重点综述了丝氨酸蛋白酶在不同表达系统中重组表达的优缺点及最新进展。     

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族的分布及分析

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族在水稻的生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究利用公共数据库资源,分析水稻中丝氨酸蛋白酶S8基因家族,在水稻12条染色体上找到46个该类基因。通过其结构分析发现,每个基因的内含子数目从0到10各不相同,但氨基酸序列是非常保守的,都有催化活性位点和底物结合位点。系统进化树分析显示,这46个基因分为3个亚家族,S8-1亚家族最大。该家族基因的进化主要是通过基因重复复制的方式进行,其表达模式发生了变化,并且多个基因在穗部具有表达。     

丝氨酸蛋白酶抑制剂Serpins对昆虫免疫调控作用的研究进展

丝氨酸蛋白酶抑制剂Serpins是一类参与调控多种生理过程的蛋白酶抑制剂,广泛存在于所有生命体中.本文以黑腹果蝇Drosophila melanogaster、黄粉虫Tenebrio molitor、烟草天蛾Manduca sexta为例,阐述Serpins在昆虫体内诱导抗菌肽产生的Toll信号通路和诱导黑化反应的酚氧化酶酶原(Prophenoloxidase,PPO)激活通路中的调控作用,并以病毒、线虫、细菌和真菌及寄生蜂为例,明确它们产生的Serpins对昆虫宿主免疫系统的调控作用,全面总结和综述了近年来具有Serpin domain结构域的典型Serpins对昆虫免疫的调控作用的研究进展.     

受染巨噬细胞释放的鼠伤寒沙门菌可灭活抗蛋白酶

鼠伤寒沙门菌经口进入消化道，穿过小肠上皮屏障侵入宿主。其重要特征是能在黏膜下层的巨噬细胞和树突细胞中繁殖，随之从胃肠道向肝、脾等网状内皮组织扩散。细菌迁移时，丝氨酸纤维蛋白酶在细胞外基质（ECM）降解过程中起重要作用。此酶由丝氨酸蛋白酶抑制剂α2AP负调控。沙门菌的表面蛋白酶PgtE可通过蛋白水解作用使α2AP失活，     

跨膜丝氨酸蛋白酶研究进展

跨膜丝氨酸蛋白酶(TMPRSSs),又名II型跨膜丝氨酸蛋白酶(TTSPs)是一类定位于细胞膜上具有保守丝氨酸蛋白酶结构域的蛋白家族,哺乳动物中已发现二十多个成员.TMPRSSs 基本结构类似,C端蛋白酶结构域在胞外,N端位于胞内,还拥有单跨膜结构域,差异之处在于主干区.TMPRSSs具有多种重要生理功能,功能异常可造成耳聋、癌症、贫血和高血压等多种疾病.本文对TMPRSSs基本特征、结构、生理功能及相关疾病进行综述.     

Hypoxic preconditioning increases iron transport rate in astrocytes

The mechanisms involved in the neuroprotection induced by hypoxic preconditioning (HP) have not been fully elucidated. The involvement of hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1alpha) in such neuroprotection has been confirmed. There is also evidence showing that a series of genes with important functions in iron metabolism, including transferrin receptor (TfR1) and divalent metal transporter 1 (DMT1), are regulated by HIF-1alpha in response to hypoxia in extra-neural organs or cells. We therefore hypothesized that HP is able to affect the expression of iron metabolism proteins in the brain and that changes in these proteins induced by HP might be associated with the HP-induced neuroprotection. We herein demonstrated for the first time that HP could induce a significant increase in the expression of HIF-1alpha as well as iron uptake (TfR1 and DMT1) and release (ferroportin1) proteins, and thus increase tansferrin-bound iron (Tf-Fe) and non-transferrin-bound iron (NTBI) uptake and iron release in astrocytes. Moreover, HP could lead to a progressive increase in cellular iron content. We concluded that HP has the ability to increase iron transport speed in astrocytes. Based on our findings and the importance of astrocytes in neuronal survival in hypoxic/ischemic preconditioning, we proposed that the increase in iron transport rate and cellular iron in astocytes might be one of the mechanisms associated with the HP-induced neuroprotection. We also demonstrated that ferroportin1 expression was significantly affected by HIF-1alpha in astrocytes, implying that the gene encoding this iron efflux protein might be a hypoxia-inducible one.     

Myeloperoxidase-induced modification of HDL by isolevuglandins inhibits paraoxonase-1 activity

Reduced activity of paraoxonase 1 (PON1), a high-density lipoprotein (HDL)-associated enzyme, has been implicated in the development of atherosclerosis. Post-translational modifications of PON1 may represent important mechanisms leading to reduced PON1 activity. Under atherosclerotic conditions, myeloperoxidase (MPO) is known to associate with HDL. MPO generates the oxidants hypochlorous acid and nitrogen dioxide, which can lead to post-translational modification of PON1, including tyrosine modifications that inhibit PON1 activity. Nitrogen dioxide also drives lipid peroxidation, leading to the formation of reactive lipid dicarbonyls such as malondialdehyde and isolevuglandins, which modify HDL and could inhibit PON1 activity. Because isolevuglandins are more reactive than malondialdehyde, we used in vitro models containing HDL, PON1, and MPO to test the hypothesis that IsoLG formation by MPO and its subsequent modification of HDL contributes to MPO-mediated reductions in PON1 activity. Incubation of MPO with HDL led to modification of HDL proteins, including PON1, by IsoLG. Incubation of HDL with IsoLG reduced PON1 lactonase and antiperoxidation activities. IsoLG modification of recombinant PON1 markedly inhibited its activity, while irreversible IsoLG modification of HDL before adding recombinant PON1 only slightly inhibited the ability of HDL to enhance the catalytic activity of recombinant PON1. Together, these studies support the notion that association of MPO with HDL leads to lower PON1 activity in part via IsoLG-mediated modification of PON1, so that IsoLG modification of PON1 could contribute to increased risk for atherosclerosis, and blocking this modification might prove beneficial to reduce atherosclerosis.     

Alpha-helix 1 in the DNA-binding domain of heat shock factor 1 regulates its heat-induced trimerization and DNA-binding

Heat shock factor 1 (HSF1) primarily regulates various cellular stress responses. The role of α-helix1 (H1) in its DNA-binding domain (DBD) during HSF1 activation remains unknown. Here, HSF1 lacking H1 loses its heat-induced activity, suggesting the importance of the latter. Furthermore, the CD spectra and AMBER prediction show that this H1 deficiency does not change the structure of HSF1 monomer, but does impact its heat-induced trimerization. Point mutation showed that Phe18 in H1 interacts with Tyr60, and that Trp23 interacts with Phe104 by an aromatic-aromatic interaction. Thus, the presence of H1 stabilizes the DBD structure, which facilitates the heat-induced trimerization and DNA-binding of HSF1.     

IRE1通路与肿瘤

内质网应激是细胞内广泛存在的一种应激反应。研究表明,内质网应激与肿瘤的发生发展密切相关。针对内质网应激及其相应信号通路进行肿瘤的预防或治疗受到了广泛关注。IRE1(inositol-requiring enzyme 1)通路是内质网应激诱发的最保守的信号通路。研究证实,IRE1及其主要的下游效应分子剪切型X 盒结合蛋白1与肿瘤进展密切相关。本文对IRE1通路与肿瘤发生发展、血管新生、肿瘤转移、肿瘤耐药性和恶性程度的相关性进行了阐述,同时分析了IRE1在不同肿瘤样本中的突变率、突变类型与病人存活状态的关系。作为肿瘤治疗的有效靶点,针对IRE1通路的调控能够有效延缓肿瘤的发生发展。     

鞘氨醇激酶-磷酸鞘氨醇轴在血管生成相关性疾病中的作用

血管生成是指在原有血管的基础上形成新血管的过程。病理性血管生成是癌症、心血管类疾病和视网膜病变等一系列疾病的标志。1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate,S1P)是一种信号脂质,由鞘氨醇激酶（sphingosine kinases,SPHK）合成,通过5种G蛋白偶联受体(sphingosine-1-phosphate receptors,S1PR1-5)发挥其不同的生物学和病理生理作用,并通过激活受体启动各种信号级联反应,影响细胞命运、血管张力、内皮功能和完整性以及淋巴细胞的运输等。其产生和信号的失衡与内皮功能障碍和异常血管生成等病理过程密切相关。越来越多的证据表明, SPHK-S1P轴在血管生成中发挥重要作用,尤其在癌症的发生发展与肿瘤微环境、动脉粥样硬化、心肌梗死等心血管类疾病,以及糖尿病和视网膜病变中具有重要意义。研究其相关作用与功能,可为治疗血管生成相关疾病提供新见解和药物治疗靶点。本文就SPHK-S1P轴通过SPHK以及S1PR1-5影响内皮细胞和平滑肌增殖、内皮细胞迁移以及由内皮细胞、周细胞和平滑肌细胞等形成管腔的分子机制进行阐述,同时进一步阐述SPHK-S1P轴如何通过鞘氨醇激酶以及S1PR1-5影响肿瘤、心血管类疾病、糖尿病以及视网膜病变中血管生成,旨在通过理解SPHK-S1P轴在血管生成中的分子机制为相关疾病提供新的治疗思路。     

人中性粒细胞多肽HNP1，3体外抗单纯疱疹病毒Ⅰ型的作用

体外观察人中性粒细胞多肽1,3(Humanneutrophilpeptide,HNP1,3)及阿昔洛韦(Acyclovir,ACV)对单纯疱疹病毒-Ⅰ型(Herpessimplexvirus1,HSV-1)的抑制作用。以Vero细胞为靶细胞,用各种浓度HNP1,3与游离病毒颗粒(直接失活组)及感染病毒后的靶细胞(复制抑制组)进行相互作用,镜下观察各药物对HSV-1致细胞病变效应的抑制作用,并采用ELISA法测定感染48h后药物对HSV-1囊膜糖蛋白分泌的抑制作用。MTT法检测各药物对细胞的毒性作用。结果显示直接失活组中,HNP1,3可使HSV-1的致细胞病变效应减轻,对HSV-1直接失活的50%有效浓度(EC50)为8.1μg/mL、10.03μg/mL;复制抑制组中,ACV使HSV-1的致细胞病变效应减轻,EC50为0.68μg/mL。MTT检测结果表明HNP1,3在治疗浓度范围内无明显细胞毒性。以上结果表明HNP1,3除具有较强的抗菌作用和抗人类免疫缺陷病毒Ⅰ型(Humanimmunodeficiencyvirus1,HIV-1)活性外,还能失活HSV-1病毒颗粒,从而逆转病毒及其蛋白的病毒效应(致细胞病变)和抑制病毒蛋白质的合成。     

Insulin Receptor Substrate 1, the Hub Linking Follicle-stimulating Hormone to Phosphatidylinositol 3-Kinase Activation

The ubiquitous phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) signaling pathway regulates many cellular functions. However, the mechanism by which G protein-coupled receptors (GPCRs) signal to activate PI3K is poorly understood. We have used ovarian granulosa cells as a model to investigate this pathway, based on evidence that the GPCR agonist follicle-stimulating hormone (FSH) promotes the protein kinase A (PKA)-dependent phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS1) on tyrosine residues that activate PI3K. We report that in the absence of FSH, granulosa cells secrete a subthreshold concentration of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) that primes the IGF-1 receptor (IGF-1R) but fails to promote tyrosine phosphorylation of IRS1. FSH via PKA acts to sensitize IRS1 to the tyrosine kinase activity of the IGF-1R by activating protein phosphatase 1 (PP1) to promote dephosphorylation of inhibitory Ser/Thr residues on IRS1, including Ser⁷⁸⁹. Knockdown of PP1β blocks the ability of FSH to activate PI3K in the presence of endogenous IGF-1. Activation of PI3K thus requires both PKA-mediated relief of IRS1 inhibition and IGF-1R-dependent tyrosine phosphorylation of IRS1. Treatment with FSH and increasing concentrations of exogenous IGF-1 triggers synergistic IRS1 tyrosine phosphorylation at PI3K-activating residues that persists downstream through protein kinase B (AKT) and FOXO1 (forkhead box protein O1) to drive synergistic expression of genes that underlies follicle maturation. Based on the ability of GPCR agonists to synergize with IGFs to enhance gene expression in other cell types, PP1 activation to relieve IRS1 inhibition may be a more general mechanism by which GPCRs act with the IGF-1R to activate PI3K/AKT.     

多聚嘧啶区结合蛋白1通过调控基因的可变剪接促进胆管癌细胞的生长、迁移及侵袭能力

胆管癌是一种起病隐匿、侵袭性强、致死率高的原发性恶性肿瘤。多聚嘧啶区结合蛋白1(polypyrimidine tract-binding protein 1, PTBP1)已被报道,在多种类型肿瘤组织中异常高表达并参与癌症进展,但其在胆管癌中的作用仍未见报道。该研究旨在探讨PTBP1在胆管癌中的生物学功能,并初步解析其分子机制。本文利用公开的癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据,分析了胆管癌及癌旁组织中的PTBP1 mRNA表达水平。结果显示,PTBP1在胆管癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织(P < 0.05)。随后,在胆管癌细胞系RBE和HuH28中,通过CCK-8和细胞平板克隆实验,评价了PTBP1对胆管癌细胞生长能力的影响。结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的生长(P < 0.01),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的生长(P < 0.001)。Transwell和Invasion实验结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001)。转录物组测序和通路富集分析结果显示,在胆管癌细胞中,敲低PTBP1后上调表达的基因显著富集于p53信号通路;而下调表达的基因显著富集于胆固醇代谢、Rho GTPase和TGF-β等信号通路。基于上述转录物组测序数据,本文还分析发现,敲低PTBP1可导致一系列基因发生异常的mRNA可变剪接事件,例如参与TGF-β调控的TGIF1及与p53活性相关的GNAS基因等。综上所述,PTBP1可能通过调控一系列基因的可变剪接而影响多个癌症相关的信号通路,从而促进胆管癌的进展。