活细胞内RNA标记和成像技术

RNA根据其定位、结构、修饰以及与其他生物分子的动态相互作用,复杂而精确地执行丰富多彩的功能。RNA-蛋白质相互作用和RNA在细胞内定位的异常与多种疾病的发生发展密切相关。活细胞RNA标记和成像技术已成为研究RNA定位和运动、基因转录调控及RNA-蛋白质相互作用等生物学过程的有力工具。活细胞RNA标记和成像技术的开发已成为国际科学研究领域的热点。将目前存在的活细胞内RNA标记和成像技术方面的研究进展进行概述。     

CRISPR/Cas13系统敲减HEK293T细胞ku70和lig4基因表达

成簇的规律间隔的短回文重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(CRISPR-associatedproteins,Cas)系统是目前基因编辑、基因表达研究的热点,其中靶向RNA的CRISPR/Cas13系统的开发为RNA的干扰和编辑提供了新的方向。文中针对HEK293T细胞非同源末端连接(Nonhomologousendjoining,NHEJ)通路修复关键因子Ku70和Lig4的编码序列,设计并合成CRISPR/Cas13a、b系统相应的gRNA,检测其对ku70和lig4基因表达的影响。结果显示,Cas13a对ku70和lig4的RNA敲减效果可以达到50%以上,Cas13b对ku70和lig4的RNA敲减效果分别达到92%和76%;同时Cas13a、b系统能将Ku70和Lig4蛋白水平分别下调至68%和53%。CRISPR/Cas13系统可有效敲减HEK293T细胞RNA和蛋白质表达,为基因功能和调控研究提供一种新的策略。     

提高易自聚合蛋白质与核酸相互作用效率的一种简单方法

对蛋白质、DNA和RNA的相互作用(结合)的研究是分子生物学的基本课题.多数DNA和RNA的结合蛋白都具有自聚合倾向,在体外实验中会造成难以和DNA或RNA形成结合物而影响实验的结果.用荧光素异硫氰酸酯(FITC)标记蛋白质能显著抑制这种自聚合倾向,而大幅度提高其与核酸分子的结合效率.这一简单方法已用于在细胞角蛋白18与转录因子C/EBPβ3′UTR RNA结合研究中.     

CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术及其在RNA编辑中的潜在应用

化脓链球菌里的CRISPR-Cas9系统作为基因编辑工具已经得到广泛的应用。现有研究表明这个系统具有作为通用核酸识别技术的潜在价值,即Cas9系统也能靶向识别活细胞中的RNA。将RCas9与不同的蛋白因子融合,可能会实现基因表达调控、控制RNA的定位、改变RNA的组成和使RNA可视化等。在介绍CRISPR-Cas9系统介导的免疫机制的基础上,重点比较了RCas9和先前的RNA研究方法,从转录动力学、再生医学以及合成生物学等方面,综述了其潜在的应用价值,并对该系统在未来生命科学研究的应用进行了展望,以期为CRISPR-Cas9系统在RNA编辑方面的研究提供参考。     

hnRNP U复合物结构及功能

核不均一核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNPs）是一组RNA结合蛋白,它们与人体健康密切相关,参与肿瘤发生、病毒感染、细胞凋亡等多种病理生理过程的调节.hnRNP U是其中分子量最大的磷酸化蛋白质,对基因的转录、定位和表达特别是性染色体的表观失活过程发挥着重要作用.hnRNP U多以DNA/RNA蛋白复合物形式参与细胞功能调节.     

奶牛SCAP基因的克隆,表达定位及对FASN基因启动子的转录调控

固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白(srebpcieavage activating protein,SCAP)是细胞脂肪合成酶的表达调控因子。本研究旨在肝脏L02细胞中研究SCAP对FASN基因启动子的转录调控作用,有助于进一步明确SCAP/SREBP1对于靶基因的转录调控机制。本研究以荷斯坦奶牛组织c DNA为模板,克隆SCAP基因的编码序列,构建pc DNA3.1-SCAP表达载体,将SCAP表达载体转染L02肝脏细胞,采用荧光定量PCR检测SCAP基因m RNA在24 h、48 h、72 h的表达情况;采用免疫荧光的方法对SCAP标记,激光共聚焦观察SCAP蛋白的亚细胞定位;构建FASN基因启动子载体,转染至肝脏细胞,并分别转染pc DNA3.1-SREBP1和pc DNA3.1-SCAP作为处理,荧光素酶报告基因系统分析对FASN启动子活性的影响。结果发现克隆得到SCAP的PCR产物为3 836 bp的片段,通过与pc DNA3.1载体重组后获得pc DNA3.1-SCAP表达载体,经酶切和测序鉴定正确;将pc DNA3.1-SCAP载体转染肝脏细胞培养24 h、48 h、72 h后,Real-time PCR检测发现与对照组相比,48 h时细胞中SCAP基因m RNA的表达倍数增加了21倍(p0.001);激光共聚焦观察发现,DAPI染色的细胞核呈蓝色,免疫荧光标记的SCAP呈红色,二者融合后发现SCAP定位于细胞质;启动子活性检测发现,与对照组相比,SREBP1质粒处理的细胞FASN启动子活性增加了4.1倍(p0.001),而SCAP和SREBP1共同处理细胞FASN启动子活性极显著增加了7.4倍(p0.000 1)。试验克隆构建奶牛SCAP基因表达载体,亚细胞定位SCAP蛋白主要位于肝脏细胞质中,表明SCAP可以通过结合SREBP1促进FASN基因启动子的转录。     

ZNF638/NP220同源蛋白及其生物学作用的研究进展

一些具有锌指结构域的蛋白质可以识别特定的靶RNA分子并与之结合,在细胞中参与或介导重要的生物学作用,这一发现拓展了人们对锌指蛋白专职转录调控并且高度依赖于特异结合靶DNA序列的认知。ZNF638/NP220及其同源蛋白Matrin3和RBM20是一类在生物进化中相当保守的特殊锌指蛋白,定位于细胞核基质的核斑中,含有特殊的蛋白结构域,可以特定靶向RNA分子,在细胞的转录调控和RNA加工的不同阶段发挥作用,特别是RNA转录和剪接事件的偶联以及改变RNA分子的成熟和稳定性等方面。本文将对近年来有关ZNF638同源蛋白成员的发现、结构、分子机制及其在细胞分化、胚胎发育、病毒的感染等生命过程中调控作用的研究进展进行总结讨论。     

反义及正义表达癌基因c-Ha-ras重组质粒的构建

c-Ha-ras癌基因通过其产物p21蛋白的点突变或过量表达使细胞恶变。国外一些实验室的初步研究表明,导入一段与c-Ha-ras基因转录出的mRNA(sense RNA,正义RNA)顺序互补的RNA(anti-sense RNA,反义RNA),有可能通过阻断DNA复制,RNA转录或蛋白质翻译等过程,减少p21蛋白的合成,从而使转化细胞逆转。为了进一步系统研究反义c-Ha-ras RNA在转化细胞逆转中的     

人PIRH2b与ARF4相互作用的初步研究

目的 利用酵母双杂交技术筛选PIRH2b的相互作用蛋白。方法 以PIRH2b为诱饵蛋白,利用酵母双杂交技术筛选人胎肝cDNA文库,用GST—pull down验证PIRH2b与ARF4在体外的相互作用,并用绿色荧光蛋白标记PIRH2b,红色荧光蛋白标记ARF4,观察两者在肝癌细胞株Hep3B中的亚细胞定位。结果利用酵母双杂交筛选到一个能与PIRH2b相互作用的蛋白ARF4,GST—pull down验证了两者在体外的相互作用,荧光标记共定位结果显示两个蛋白共定位于Hep3B细胞的核周区域。结论首次发现并证实了PIRH2b与ARF4的相互作用,PIRH2b对ARF4的功能可能有重要影响。     

红细胞血影介导7sRNA对大鼠肝癌细胞(CBRH-7919)DNA复制、转录和甲胎蛋白合成的影响

本文总结了用红细胞血影介导正常肝7sRNA进入肝癌细胞的定位及其对细胞DNA复制、转录和蛋白合成的影响。装载~(125)I-78RNA的血影与肝癌细胞融合后,放射自显影标本显示7sRNA在细胞内的分布,主要定位于细胞质,也有见于细胞核内。7sRNA进入细胞后对细胞的DNA复制、转录和蛋白合成有抑制作用。免疫荧光和免疫沉淀法检测肝癌细胞甲胎蛋白合成的结果表明,7sRNA导入晚G_1期同步细胞后继续培养4小时,甲胎蛋白合成减少。由于细胞DNA复制和转录被抑制,在一定程度上影响了甲胎蛋白基因的表达。     

转录因子AP-4基因真核表达载体构建及表达分析

本研究利用生物信息学分析AP-4与胃癌患者临床病理信息的相关性,根据GenBank中人AP-4基因cDNA序列设计并合成特异性引物,以胃癌细胞总RNA逆转录的cDNA为模板,利用高保真酶扩增AP-4基因CDS (Coding DNA sequence)序列并构建入pcDNA3.1+载体,并通过限制性内切酶酶切分析和测序法进行进一步验证;脂质体法将AP-4重组表达载体及对照pcDNA3.1+载体转染胃癌细胞,qRT-PCR(Quantitative real time polymerase chain reaction)和Western blotting检测分别检测AP-4在m RNA和蛋白水平的表达。生物信息学分析发现,AP-4的表达与胃癌分期及预后显著相关;酶切及测序分析表明,转录因子AP-4真核表达载体构建成功,并能够在胃癌细胞中实现转录和蛋白水平的高效表达。此研究为深入研究转录因子AP-4在胃癌等肿瘤发生发展中的作用及分子机制奠定了基础。     

核糖体失活蛋白及其在黄瓜中的表达分析（英文）

核糖体失活蛋白是一类具有高度特异性r RNA N-糖苷酶活性的蛋白,它们能够使原核或真核细胞的核糖体失活因而具有细胞毒性.由于其独特的生物学性质,核糖体失活蛋白被认为在农业和医学中都有着巨大的应用潜力.我们之前的研究表明,黄瓜的基因组中共包含2个2类核糖体失活蛋白基因,分别命名为Cumsa AB1和Cumsa AB2.以蓖麻毒蛋白Ricin为代表,2类核糖体失活蛋白通常由2条二硫键连接的肽链组成:具有N-糖苷酶活性的A链与具有凝集素活性的B链.本文研究了黄瓜中核糖体失活蛋白的表达情况.亚细胞定位研究表明Cumsa AB1经过蛋白分泌通路表达于细胞外,这与蛋白质序列分析显示的Cumsa AB1包含一个信号肽而不含转膜区域相一致.对黄瓜的不同生长阶段的不同组织中的转录水平分析表明,Cumsa AB1在大部分组织中以极低的水平表达,而Cumsa AB2表达水平则明显更高,尤其在第一片真叶阶段和刚开花的植物中.最后,我们使用分子模拟对黄瓜中核糖体失活蛋白的结构及糖结合位点进行了分析.本研究对黄瓜中核糖体失活蛋白的亚细胞定位、表达水平和可能的蛋白质结构进行了研究,为其进一步的生物学功能研究提供了重要信息.     

依赖于DNA的RNA聚合酶的研究

真核细胞转录是一个极为复杂的过程,有很多迄 今尚未研究清楚的因子参加。依赖于DNA的RNA 聚合酶^{(E. C. 2.7.7.6）}直接或间接地和转录的调节 过程有关。真核细胞有三种结构不同的RNA聚合 酶^5,6,8,10,11),它们有不同的转录功能。因此,研究真 核细胞RNA聚合酶的结构对弄清酶对转录和调节显 得十分重要。     

对小鼠ES细胞进行特异性的标记

虽然ES细胞技术的应用十分广泛,对ES细胞多能性本质的研究还不是很深入,体外培养的ES细胞群体的不均一性加大了这方面研究的难度,报道了对ES细胞中特异表达的基因,将报告基因βgeo插入oct-基因转录元件中构建了标记载体pG18NG,转染ES细胞MESPU22和MESPU13后获得了稳定整合的细胞克隆,经体外培养、诱导分化、嵌入体制作等实验,证明利用该载体对ES细胞中的未分化细胞成功进行了标记,该标记在体内、体外都是有效的。     

CRISPR-Cas系统的研究进展及应用

CRISPR-Cas系统是一种靶向基因编辑工具,操作简单,逐渐取代人工锌指核酸酶(ZFN)和类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)而成为近年的研究热点。Cas9蛋白能在一段小的RNA引导下特异性结合并切割DNA,在基因组结构和功能学研究中发挥重要作用。后来发现的Cas13等蛋白能特异性结合和编辑RNA,开启了转录组研究的新篇章。我们对CRISPR-Cas系统近年的研究发现做了简要概述,并对该系统作为一种工具在基础研究、生物工程、疾病治疗上的应用进行了总结。     

单细胞实时监测Photofrin-PDT作用下Bax蛋白的动态分布

细胞凋亡是机体生命活动中重要的细胞学事件,在许多疾病的治疗中也起着关键性的作用。在多种凋亡因子刺激下,Bax的构象发生改变,寡聚化,插入线粒体外膜上。虽然关于Bax蛋白的研究已经取得了很大进展,但是Bax蛋白是如何转位到线粒体以及如何引起细胞色C释放等许多问题尚未十分清楚。为了进一步对Bax蛋白的生物学行为进行研究,特别是在无损伤、活细胞生理条件下,本实验采用了荧光蛋白标记和荧光成像技术对PDT作用凋亡过程中Bax蛋白在活细胞内分布的动态过程进行了初步研究。结果表明:在没有PDT作用时,Bax蛋白比较均匀地分布在整个细胞内,而PDT处理15分钟后,Bax蛋白开始不均匀分布在整个细胞,定位在线粒体上。该研究为今后使用荧光蛋白标记的方法在无损伤、活细胞生理条件下研究Bax蛋白定位机理以及如何诱导细胞色素C释放等问题打下了坚实的基础。     

Id2作为Rb蛋白的靶点并介导Myc癌蛋白的信号

Id蛋白是一类基因转录调控因子 ,对细胞生长和分化有重要调控作用 . Id蛋白含有一个与碱性螺旋 -环-螺旋 b HLH蛋白类似的 HLH结构域 ,故能与 b HLH中的一些蛋白 (如 E2 A,E47,E2 B等 )形成异二聚体 .但是 ,由于 Id蛋白缺乏与 DNA结合的碱性区域 ,其异二聚体并不能结合 DNA.因此 ,Id对 b HLH蛋白具有显性负调控作用 ,从而调节细胞分化 . b HLH转录因子通过其 HLH结构形成同源或异源二聚体 ,其碱性区域与 DNA特异序列 (CANNTG)结合 ,从而启动基因的转录 .已知 ,b HLH在某些细胞发育中扮演重要角色 ,如神经元的形成 ,肌肉的…     

小麦细胞核仁中rRNA基因转录的超微定位

真核细胞核仁中rRNA基因转录位点是长期以来未能解决的问题。以小麦细胞为研究材料,应用常规电子显微镜技术,观察了小麦细胞核仁纤维中心(Fibrillar centers,FC)内染色质的超微结构;并通过DNA抗体阐明了核仁中DNA位于纤维中心、致密纤维组分(Dense fibrillar component,DFC)以及两者的过渡区域;应用RNA聚合酶I相关转录因子UBF(Upstream binding factor)抗体所做的分析显示,小麦细胞核仁中UBF位于FC与DFC的过渡区域以及DFC中,在FC中没有UBF的存在;进一步借助于RNA/DNA杂合体抗体选择性地直接标记核仁中rRNA基因的转录位点,结果表明了小麦细胞核仁rRNA基因的转录位点是在FC与DFC的过渡区域及DFC中。     

白桦叶绿体RNA结合蛋白的蛋白质组学分析

在高等植物叶绿体中,RNA结合蛋白在转录后RNA处理、运输以及mRNA的稳定等方面发挥重要作用.本项研究使用多聚腺苷酸(polyA）吸附柱或单链DNA(ssDNA)吸附柱富集白桦叶绿体的polyA结合蛋白或RNA结合蛋白,并通过MALDI-TOF-MS以及ESI MS/MS进行鉴定,13个叶绿体蛋白质得到了鉴定.按照Swiss Prot数据库的注释,这些蛋白质的功能主要包括4个相关种类,分别为NAD结合蛋白、RNA结合蛋白、DNA结合蛋白和ATP结合蛋白.使用这些方法还鉴定出包括转录因子的4个高丰度蛋白.这些结果加深了对树木中叶绿体RNA结合蛋白的全面了解,可以将其应用于其他树木叶绿体中RNA 蛋白质的相互作用的研究.     

KNK437抑制乙型肝炎病毒复制及转录

乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)在肝细胞内复制过程中,病毒反转录酶(P蛋白)与前基因组RNA(Pregenomic RNA,pgRNA)上的RNA包装信号ε形成P-ε复合物,启动反转录合成和核衣壳装配。封闭P-ε相互作用是一种极具吸引力的抗HBV策略。已知P-ε形成RNP复合物正常发挥活性时,需要热休克蛋白(Heat-shock proteins,Hsps)参与。本研究探索Hsps抑制剂KNK437对HBV复制及转录的影响。主要运用了三种工作模型:HepG2.2.15细胞系、瞬时转染1.05×HBV(pCH9-3091)质粒的Huh7细胞系和瞬时转染1.3×HBV(pGEM-1.3×HBV)质粒的Huh7细胞系。采用CCK-8方法检测KNK437的细胞毒性,ELISA测定细胞培养液上清中HBsAg和HBeAg的分泌水平;q-PCR和qRT-PCR分别检测细胞内HBV核衣壳中DNA和细胞内HBV RNA水平;Western blotting检测细胞内衣壳亚单位(core)表达水平;qRT-PCR检测细胞内Hsps本身的转录水平。结果表明:20μM KNK437对细胞没有毒性,且在该浓度下KNK437除HepG2.2.15模型外,均下调HBV HBsAg和HBeAg的胞外分泌,抑制细胞内HBV核衣壳中DNA合成,降低细胞内HBV RNA转录水平,最低可使DNA水平降至1.5%左右,RNA水平降至30%左右,从而表明KNK437抑制HBV复制和转录。在HepG2.2.15中的Western blotting显示,KNK437明显减少细胞内衣壳亚单位(core)表达水平。KNK437也抑制Hsp70,Hsp90b,Hsp40等三种热休克蛋白RNA的转录,从而验证了它的确是一种泛Hsps抑制剂。本研究结果显示KNK437具有潜在抗HBV应用前景。