液-液相分离在细胞信号调控过程中的作用机制

近年来,液-液相分离(简称相分离)因其独特的功能与组织性,在细胞生物学研究中发展迅速。细胞内部分蛋白质及核酸(多为RNA)等生物大分子通过由多种弱多价相互作用及构象熵共同介导的相变(phase transition)形成无膜细胞器(membraneless organelles, MLOs)。这些无膜结构具有明显的流体性质,包括其圆形外表、可浸润、滴落和彼此融合,并具有动态的内部成分交换。在体内形成的无膜细胞器,广泛参与到包括细胞膜信号传导、膜结合蛋白质组装、染色质重塑、RNA代谢、突触传递、活跃转录中心形成、有丝分裂结构形成,以及蛋白质病理性转变等多种重要的细胞内信号调控过程。本文从相分离的研究背景,相分离发生的分子机制,正常相分离过程参与的多种细胞生理活动,异常相分离与神经性疾病及癌症发生的关系等方面,阐述了生物大分子的相分离在细胞信号调控过程中的普遍性及重要作用,并对研究相分离的实验技术和常用的相分离数据库进行了介绍。生物大分子相分离行为的发现,为重新理解众多结构及细胞生物学现象提供了全新的角度,生物大分子相分离可能作为一种新的生物学过程,帮助重新认识众多信号通路的调控方式,也有望为相关疾病的治疗提供新的方向。     

生物大分子相分离在植物中的研究进展

细胞中存在种类繁多的无膜细胞器,在感知环境信号,基因表达调控,RNA加工等过程中发挥了重要的作用,而生物大分子相分离被证明是无膜细胞器形成的主要方式。文章介绍了生物大分子相分离的概念与特征,总结了有关相分离在植物对环境信号响应中的研究进展,并对相分离在植物中的生物学功能进行了分类,以期解析相分离在植物生长发育和逆境适应中的作用机理,揭示植物无膜细胞器的本质与功能。     

生物大分子相分离在疾病中的作用

细胞为了维持正常的生理活动进化出膜系统,使各种各样的活动能在特定的空间、时间上高效有序的发生。膜系统参与物质运输、信号传递、能量代谢等过程已被广泛了解,但与无膜区室组装和功能相关的分子细节尚未研究透彻。生物大分子通过相分离在细胞内形成多种无膜区室,如核仁、中心体、应激颗粒等,这些无膜区室被统称为生物分子凝聚体。作为一种细胞生化反应的聚集分离机制,相分离在自然界中普遍存在,并广泛参与信号转导、基因转录调控等多种重要的生理过程。而异常的相分离与许多人类疾病密切相关,如神经退行性疾病、癌症及传染性疾病等。通过介绍相分离形成的细胞结构及功能、相分离发生的机制,进一步阐述相分离在疾病发生发展中的作用。     

生物大分子“液-液”相分离:现状与展望

生物大分子"液-液"相分离是近年来在生命科学领域迅速发展起来的新概念。相分离概念的提出,为我们深入理解细胞内生物大分子的组织模式和功能调控提供了新的观点和研究工具,因此迅速成为生命科学领域的研究前沿。但是围绕生物大分子相分离的生物物理学特性及其在细胞中扮演的角色仍有很多未解之谜。该文对近年来生物大分子相分离的相关研究进行了综述,对其在细胞中的功能和未来的发展趋势进行了初步探讨和展望。     

细菌中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展

毒素-抗毒素系统是广泛存在于细菌和真菌细胞内的一对小型遗传控制元件,毒素基因编码稳定的蛋白质分子,抗毒素基因编码的则是稳定性较差的蛋白质或者是具有调控功能的RNA.人们对于毒素分子在细胞内的生物靶标、分子结构与功能、体内调节机制等进行了大量的研究,不仅揭示了毒素-抗毒素的生理功能,而且为多种生物技术中的应用提供了新的素材.目前发现共有5大类型的毒素-抗毒素系统,其中Ⅰ型毒素-抗毒素系统的抗毒素分子为调节型RNA,可以通过多种不同途径与毒素蛋白质的mRNAs结合从而中和毒素的细胞毒性.Ⅰ型毒素-抗毒素系统以其独特的调节性RNA的调控方式,成为目前毒素-抗毒素研究中的重要热点.本文将对目前Ⅰ型毒素-抗毒素系统的研究进展进行综述,并对其可能的应用前景进行展望.     

生物大分子“液–液相分离”调控染色质三维空间结构和功能

生物大分子的相分离聚集(简称相分离)是驱动细胞内无膜细胞器形成的主要机制,参与众多生物学过程并和多种人类疾病密切相关,如神经退行性疾病等。近年来,研究人员围绕相分离现象的分子机制和生物学功能,发现了相分离与信号传导、染色质结构、基因表达、转录调控等一系列生物学过程存在紧密关联,为理解细胞命运决定和疾病发生提供了新的视角,为疾病治疗和新药研发开辟了新的可能途径。本文在回顾了相分离研究的发展过程、相分离现象在生物学中的应用,以及相分离与疾病的关系的基础上,重点分析了近年来相分离与染色质结构关联方面的研究突破,包括相分离如何感知并重塑染色质结构、超级增强子如何通过相分离调节基因表达、共转录激活因子如何通过相分离参与基因表达调控等,以期为进一步理解相分离与染色质空间结构的关系提供参考。     

无膜颗粒与生物大分子液-液相分离:形成机制、生物功能及数据资源

为了保证细胞内各种生化反应和调控过程的有序进行,细胞内存在一系列隔室将不同的生物分子分隔开来。这其中除了有膜细胞器,还存在一类无膜细胞器或无膜颗粒,使得具有特定功能的蛋白质和核酸在不同无膜颗粒中聚集,保证相应生化过程在特定时空条件下高效进行。大量的研究证据表明,液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)是介导胞内无膜颗粒凝聚形成的重要机制。本文首先围绕相分离介绍了胞内无膜颗粒的形成机制;进一步总结部分胞内无膜颗粒的功能,以及相分离在其行使生理功能时发挥的重要作用;最后总结相分离数据库及其所常采信的实验方法,期望通过对胞内无膜颗粒形成机制、生物功能及相分离数据资源的总结,为初入领域的科研工作者提供参考,并推进高通量方法在相关领域研究的应用与发展。     

小RNA与蛋白质的相互作用

小分子调控RNA,包括siRNA（small interfering RNA）、miRNA（microRNA）和piRNA（piwiinteracting RNA）、hsRNA（heterochromatin associatedsmall RNA）等,是当前生命科学研究的前沿热点。越来越多的证据表明,这些小分子RNA存在于几乎所有较高等的真核生物细胞中,对生物体具有非常重要的调控功能。它们通过各种序列特异性的RNA基因沉默作用,包括RNA干扰（RNAi）、翻译抑制、异染色质形成等,调控诸如生长发育、应激反应、沉默转座子等各种各样的细胞进程。随着对这些小分子调控RNA的发现,一些RNascⅢ酶家族成员、Argonaute蛋白质家族成员及RNA结合蛋白质等先后被鉴定为小RNA的胞内蛋白质合作者,参与小RNA的加工成熟和在细胞内行使功能。本综述简介一些RNA沉默作用途径中重要组分的结构和功能的研究进展。     

细胞核质转运受体Importin β家族与转运调控

核质转运是真核细胞的基本生命活动之一。Importinβ家族的蛋白质成员作为核质转运的受体,负责细胞内大部分蛋白质和核酸等生物大分子的跨核膜运输。同时,细胞通过多种方式对核质转运的过程进行精确调控,使底物能够在正确的时间与空间发挥功能,保证细胞增殖与分化的正常进行。核质转运的失调,则使得底物不能正常执行功能,导致个体发育的异常与疾病的发生。     

长链非编码RNA相关表观遗传修饰在癌症中的进展*

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度大于200 nt的RNA分子,编码蛋白质的功能有限,但其功能多样且复杂。已有研究报道lncRNA与肿瘤的发展进程密切相关,lncRNA可以通过不同方式参与细胞内生物学进程的调控,是潜在的癌症调节因子,其中,调节表观遗传修饰水平是其影响癌症进程的主要手段;癌症发病过程中细胞内存在着不同程度的表观遗传修饰,其主要为包括甲基化、乙酰化、磷酸化、糖基化、泛素化等修饰方式在内的DNA修饰、RNA修饰以及蛋白质的翻译后修饰,在癌症的不同阶段其修饰的异常程度不同,从而影响肿瘤发生的生物学进程。研究表明,lncRNA可以通过自身修饰或参与其他生物大分子的表观遗传修饰进程参与癌症的发生发展。因此,回顾了lncRNA所参与的表观遗传修饰形式和lncRNA在表观遗传修饰方面所起到的作用,并概述了lncRNA通过影响表观遗传修饰水平从而调控癌症进程的方法。旨在总结癌症细胞内表观遗传修饰方面所涉及lncRNA的研究进展,为癌症诊断和治疗提供潜在的靶标和生物学标志物。     

血小板环状 RNA研究进展

血小板环状RNA (platelet circular RNA, platelet circRNA)是一类在血小板中由RNA反向剪切封闭形成的环形RNA分子,具有结构稳定、丰度高以及细胞、组织特异性.血小板环状RNA可以参与细胞内RNA调控网络,与疾病的发生和发展密切相关,可能成为新型的生物标记物及治疗靶点.近年来,关于血小板环状RNA产生、调控、生物学特性、功能及其与疾病的关系等均取得了初步的研究进展.本文将对血小板环状RNA的研究进展予以综述.     

细胞内生物大分子的相分离研究进展

细胞内生物大分子的相分离(Phaseseparation)现象是近几年受到极大关注的新兴研究领域。作为一种细胞生化反应的聚集分割机制,其在自然界中广泛存在,参与基因转录调控,影响生物体对外界刺激的应答等重要生理过程。相分离失调可能导致一些重大疾病的发生,诸多交叉领域的研究者正试图通过相分离这个全新角度来审视老年痴呆等相关疾病,探索其发生的分子机制以及通过相分离进行干预和治疗的潜在可能性。文中拟介绍该领域最新研究进展,从生物相分离现象的发现、生化基础及其与疾病发生的联系等方面,综述目前的主要研究方向,并对该领域拟解决的关键问题进行展望。     

BK通道功能性复合体的研究进展

离子通道可以与其他蛋白质耦合形成稳定的大分子复合物,以确保信号转导的效率和准确性。大电导、钙离子激活的钾离子通道(BK通道)的核心是由形成孔区的α亚基组成的四聚体,它具有BK通道的基本生理功能。在不同的组织内,BKα可以与不同的辅助性亚基结合,使通道功能变得复杂多样。BK通道可以将细胞兴奋性与细胞内的钙离子信号联接在一起,在血流、泌尿、免疫、神经递质释放等许多生命过程中发挥着重要的调节作用。近年来,大量的研究工作表明,BK通道可以与钙离子通道、细胞骨架蛋白、蛋白激酶等生物大分子形成功能性复合物,这对通道功能调控和信号转导等生命活动具有重要的生理意义。本文综述了这些BK通道功能复合体的主要分类、功能特性以及生理学意义,并对其未来的研究前景进行展望。     

BK通道功能性复合体的研究进展

离子通道可以与其他蛋白质耦合形成稳定的大分子复合物,以确保信号转导的效率和准确性。大电导、钙离子激活的钾离子通道（BK通道）的核心是由形成孔区的d亚基组成的四聚体,它具有BK通道的基本生理功能。在不同的组织内,BKα可以与不同的辅助性亚基结合,使通道功能变得复杂多样。BK通道可以将细胞兴奋性与细胞内的钙离子信号联接在一起,在血流、泌尿、免疫、神经递质释放等许多生命过程中发挥着重要的调节作用。近年来,大量的研究工作表明。BK通道可以与钙离子通道、细胞骨架蛋白、蛋白激酶等生物大分子形成功能性复合物,这对通道功能调控和信号转导等生命活动具有重要的生理意义。本文综述了这些BK通道功能复合体的主要分类、功能特性以及生理学意义,并对其未来的研究前景进行展望。     

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。     

长链非编码RNA在生物体中的调控作用

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)的发现是基因组学和分子生物学研究领域的重要进展。lncRNA在生命活动中具有重要的调节功能,其表达紊乱与多种人类疾病的发生发展密切相关。研究表明,几乎所有的调控性lncRNA通过与不同种类的生物大分子,如DNA、RNA和蛋白质发生相互作用而行使其功能。文章概述了lncRNA在表观遗传学水平、转录水平及转录后水平调控基因表达的效应机制,并探讨了lncRNA如何在肿瘤发生和宿主防御过程中行使功能。不同于小分子ncRNA通过碱基互补配对调控靶基因的表达,大多数已鉴定的lncRNA通过调节蛋白质活性或维持蛋白质复合物的完整性发挥其生物学功能。因此,鉴定lncRNA-蛋白质相互作用可能是理解lncRNA功能的首要任务。     

植物细胞与细胞间物质转运及其对生长发育的调控

细胞与细胞之间的物质运输和信号传递对于多细胞生物的生长发育非常重要．一些内源的大分子物质如蛋白质、核酸或核酸蛋白质复合体可以选择性地通过植物特有的亚细胞结构即胞间连丝（PD）在细胞之间运输．小分子物质主要以被动的形式在细胞间通过PD进行扩散．PD对蛋白质和核酸的运输具有选择性,这种运输受到严格调控．大分子物质在细胞间的运输对植物的生长和发育有极其重要的调控作用．KN1,STM,SHR,TRY和WER等转录因子在细胞之间的转运对于维持植物的茎尖分生组织、根尖分生组织和表皮细胞功能起重要作用．另外,某些小分子RNA也能够在植物细胞间进行选择性运输,并通过在不同细胞中降解或抑制靶mRNA的翻译来调节植物组织的生长发育．     

长链非编码RNA调控自噬的研究进展

长链非编码RNA (lncRNA)是转录本长度超过200个核苷酸的RNA分子,不具备蛋白质编码功能。细胞自噬是真核生物的一种高度保守、用来降解和循环再利用细胞内生物大分子或受损细胞器的过程,有助于维持机体内环境稳态。自噬研究是当下生命科学研究的热点,前期研究发现,lncRNA在细胞自噬调控中发挥着重要作用,深入探索lncRNA调控自噬的分子机制及其与疾病发生的关系对预防和治疗多种人类重大疾病具有重要意义。该文就目前为止报道过的部分lncRNA参与自噬调控的最新进展进行归纳总结,以期为lncRNA调控自噬的相关研究及其在肿瘤等疾病治疗中的作用提供参考。     

中介体：结构与功能

中介体,最早在酵母中发现的由多个蛋白质亚基组成的生物大分子复合物,是 RNA 聚合酶Ⅱ通用转录装置的基本组分,在真核 mRNA 合成的活化和阻抑中起着关键作用 . 调控信号可以通过中介体构象的改变而传递,影响转录的起始过程 . 近年来的研究已经确定了哺乳动物中介体的亚基组成及其相关活性,揭示了从酵母到人类中介体结构和功能在进化上惊人的保守性 .