光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

泛素化修饰对疾病信号通路的调控

蛋白质在生物体的生理调控过程中发挥着重要的功能。在体内,蛋白质的合成、降解、活性与功能受到多种翻译后修饰的调控,其中泛素化修饰尤为重要。发现和阐明一些关键蛋白质的泛素化调控机制对理解蛋白质功能、细胞信号调控、疾病发病机理等都有着重要的作用。在这篇综述中,我们围绕与疾病相关的m TORC1和Hippo等关键信号通路,综述泛素化修饰在疾病相关信号通路中的重要作用。理解和阐明这些信号通路中关键蛋白的翻译后修饰调控机制将会进一步拓展我们对于细胞信号网络的认知。     

隐光敏素及其信号传导研究进展

隐光敏素是一种对植物生长发育起调节作用的与光敏素功能相似的蓝光受体。90’s后特别是近年来对植物隐光敏素进行了较深入的研究,已知隐光敏素存在于植物,也存在于动物中。隐光敏素在植物种子萌发中的去黄化作用、光周期诱导开花、调节昼夜节律性等方面起重要作用;本文介绍了隐光敏素基因及其蛋白质的特征特性,包括隐光敏素的结构特征,在植物中的分布、在细胞中定位及其基因表达情况; 在其基础上,概述了隐光敏素调节植物光形态建成和动、植物昼夜节律性过程中所起的作用,通过分析隐光敏素及其与互作蛋白的关系, 初步阐述了隐光敏素如何经过信号传导通道上的蛋白而起调节植物生命活动的功能。指出深入研究隐光敏素及其信号传导以阐明植物的光形态建成具有重大理论和实践意义。     

凝溶胶蛋白基因的生物学功能及其应用研究进展

凝溶胶蛋白(gelsolin,GSN)是Gelsolin/Villin超家族的核心成员,是一种多功能的钙依赖性肌动蛋白结合蛋白,在细胞中Ca^2+和PIP2等多因素的调控下,对细胞凋亡、吞噬功能、肌动蛋白微丝切割、细胞信号转导等方面起着重要的作用。近年来,凝溶胶蛋白还被频繁用于相关疾病的预防、诊断与治疗,但其在调控细胞凋亡、炎症等病理生理中的作用机制还存在些许争议。本研究综述了凝溶胶蛋白的结构特点、生物学功能以及对疾病的诊断和治疗,旨在了解凝溶胶蛋白在生物医学及动物科学等领域的应用以及未来凝溶胶蛋白的发展前景。     

光敏色素光转化生理学特性研究进展(英文)

植物主要光受体光敏色素调节植物的多种光调控,使其作出最适宜的光生长,如:光形态建成.光敏色素接受光信号的生物功能基于其红光吸收型(Pr)和具有生理活性的远红光吸收型(Pfr)之间的光可逆式光转化.依据光生物学的标准该转化过程与光合作用相比是一个低能光反应过程,而且其间产生的中间过渡态和光敏色素的亚库可能反过来影响光转化的过程而最终表现出生理功能.在此,主要综述了近年来运用时间分辨动力学特别是差分荧光和光化学,研究光敏色素及其中间过度态光生物物理和光生物化学特性的若干进展,讨论了光信号转导的原初光反应的机理.     

光敏色素对植物抗逆反应的调控研究进展

光敏色素是红光和远红光受体,不但在植物光形态建成中扮演着重要的角色,还参与调控植物抗逆信号通路。阐述了光敏色素及其互作的转录因子通过诱导植物激素信号途径调控植物对病原菌、害虫等生物胁迫的反应及作用机制,以及光敏色素调控植物对临近植物的竞争胁迫、干旱、低温、高温等非生物胁迫反应的作用机制研究进展,并讨论与展望了光敏色素研究领域所面临的挑战与发展方向。     

藻胆蛋白功能的研究

藻胆蛋白在藻类细胞中的主要功能是作为光合作用捕光色素系统。在蓝藻和红藻中,不同的藻胆蛋白形成高度有序的超分子复合体──藻胆体作为捕获光能的功能单位。另外,藻胆蛋白在细胞内还可以作贮存蛋白,以使细胞在缺氮的环境中能生存。由于藻胆蛋白与植物光敏素在形态、结构、组成以及光谱特征等方面均十分相似,而且在体外,可以诱导藻胆蛋白具有类似于植物光敏素的光化学特征。因此,我们推测藻胆蛋白与光敏素之间在功能上可能存在着某种关系,它们可能起源于同一祖先蛋白,在长期的进化中,两者的功能发生改变,但在一定的条件下,藻脂蛋白可能会行使类似于植物光敏素的功能。     

螺旋藻藻蓝蛋白光敏作用的研究进展

螺旋藻是一种广泛养殖的丝状体蓝藻。从螺旋藻中提取的藻蓝蛋白具有抗肿瘤和增强免疫等多种生物学功能,作为光敏剂,藻蓝蛋白可应用于肿瘤治疗。本文阐述了藻蓝蛋白的结构、光动力疗法的原理和藻蓝蛋白光敏作用的研究进展,并介绍了藻蓝蛋白在光动力疗法中的应用现状与前景。     

紧密连接的构成、装配及其调控研究进展

紧密连接(TJ)是存在于所有上皮或内皮细胞连接最顶端的大分子复合物,主要由胞浆蛋白和跨膜蛋白构成,是物质旁细胞转运途径和细胞极性维持的结构和功能基础.此外,TJ双向参与细胞信号的调控,不仅接收来自细胞内部的信号,调控TJ蛋白的装配和成熟;还可传递外来信号到细胞内部调控细胞的增殖、迁移、存活和分化.本文重点介绍了细胞TJ的分子构成、装配和功能调控方面的最新进展,并综述了TJ在肿瘤发生和发展、丙肝病毒感染和遗传性耳聋中的功能,以期为防治与TJ改变相关的上皮疾病提供理论指导.     

植物光敏素的反馈作用

植物正常的发育过程是一个光形态建成过程、一个需光调控的过程。从种子萌发、幼苗生长、叶片展开和叶绿体发育一直到开花、衰老和对光环境的各种适应都离不开光参与调节。在大多数情况下,光敏素就是这种调控发育的光的受体。它的作用的分子基础迄今还未研究清楚,但是人们已经开始了解光敏素可以调节高等植物的基因表达。最     

基于信号网络的功能细胞设计

细胞信号网络是细胞应对环境变化、调控细胞功能以及决定细胞命运的中央处理器。运用合成生物学方法,人工设计细胞信号网络对于"细胞机器"的构建具有重要作用。信号网络通过编码定量的动力学信号,能够在多个维度对细胞工程中的多个子功能单元进行调控。本文介绍了天然信号网络的动力学功能的研究进展,阐述了基于信号网络的功能蛋白质设计的合成生物学相关的方法和思路,并展望了信号网络在下一代合成生物学中的战略意义。     

光遗传学技术在调控细菌生命活动中的应用

光遗传学技术利用光作为输入信号,能够精准地调控细胞的生理功能,同时具有高度的时间和空间特异性,使得构建高度动态的调控系统成为可能.近年来,随着新型光敏蛋白的发现和光照系统的创新,基于光遗传学技术的光控系统的效率得到了显著提高.通过合成生物学方法构造各种生物回路,光控系统在细菌中的应用也日益广泛.将光控系统作为输入模块,与其他生物功能模块相结合,能够实现对基因表达、蛋白质活性以及细菌生理功能的调控.本文主要介绍光遗传学技术的基本原理及其在合成生物学和调控细菌生命活动方面的应用.     

光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。     

植物光信号途径重要新调控因子TZP的研究进展

TZP (TANDEM ZINC-FINGER/PLUS3)是近年来鉴定到的一个光信号转导途径新组分, 在光介导的植物生长发育过程中发挥重要调控作用。TZP不仅负调控蓝光信号途径, 参与光敏色素B (phyB)介导的开花调控过程, 还参与调控phyA在体内的蛋白质磷酸化。对TZP生化活性和作用机制的深入研究, 不仅有助于进一步完善光信号调控网络, 也可为设计和培育具有耐密理想株型及高光效作物新品种提供理论依据。该文系统总结了TZP在植物光信号途径中发挥的重要调控作用, 并提出未来TZP功能研究的重要问题。     

光受体介导信号转导调控植物开花研究进展

光照是影响植物生长发育的重要环境因子, 开花是高等植物生活史上最重要的事件。植物通过光受体感知外界环境中的光照变化, 激活一系列信号转导过程从而适时开花。该文介绍了高等植物光受体的种类、结构特征和生理功能的研究进展, 并系统阐述了红光/远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素以及FKF1/ZTL/LKP2等介导光信号调控植物开花的分子机制, 包括光受体对CO转录及转录后水平调控和对FT转录水平的调控等。此外, 还介绍了光受体整合光信号与温度和赤霉素等信号调控植物开花的研究进展, 并展望了未来的研究方向。     

n-3PUFA调节脂代谢机制的研究进展

日粮中的n-3PUFA具有多种作用,除了调节质膜组成和影响细胞信号之外,同时还涉及多 种与脂代谢有关酶与蛋白的基因表达,如:PPARα、SREBPs、LXR等,通过它们来影响靶基因(如: ACO-A、FAS等)的表达,从而起到调控脂肪沉积的作用。     

光对种子萌发的影响机理研究进展

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。     

光色素信号通路中磷酸化修饰研究进展

光是植物的唯一能量来源, 植物在进化过程中产生不同的光敏色素来感知光信号。光信号通路中元件通常被特异翻译后修饰调节。光敏色素是一种自磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 可以被一些蛋白磷酸酶去磷酸化。通过对光敏色素A (phyA)和光敏色素B (phyB)的自磷酸化位点研究, 发现自磷酸化对光敏色素的功能及其介导的信号通路起着非常重要的作用。光激活的光敏色素诱导光敏色素作用因子(PIF)磷酸化, 这对于PIF的正常降解及光形态建成的起始是必需的。该文主要介绍了光敏色素信号通路磷酸化修饰的最新进展, 以期为深入研究光敏色素信号转导机制提供参考。     

光遗传技术中的两种主要光敏蛋白及其在阿尔茨海默病研究中的应用

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,但是,AD的发病机制还有待进一步的阐明。近年来,光遗传技术因其在时间和空间上的高精确性而逐渐被应用于AD的研究中。Ⅰ型光敏蛋白中的视紫红质通道蛋白-2 (channelrhodopsin-2, ChR2)和盐碱古菌嗜盐细菌视紫红质蛋白(Natronomonas halorhodopsin, NpHR)可以通过将光信号快速转换成跨膜离子电流来调节神经元的活动,因此,已经被应用于光遗传技术中。现对ChR2和NpHR在光遗传技术中的应用进行介绍,并总结其在AD研究中的应用进展。     

HBx对感染细胞信号通路的调控及其与肝癌的发生

乙型肝炎病毒（HBV）X基因及其编码的多功能蛋白HBx是乙型肝炎病毒基因转录所必需的作用因子。同时,HBx通过与宿主功能蛋白直接或间接地相互作用而调节多种蛋白的功能,参与调控多条细胞信号通路转导,激活多种转录因子,在肝细胞抗凋亡和引发肝癌的过程中起重要作用。