转录因子CREB对细胞周期调控机制的研究进展

细胞周期是一个复杂而精细的调节过程,有许多蛋白参与。其cyclin、CDK、CKI是细胞周期调控的内源性分子,三者在细胞周期中相互协调并与细胞信号转导通路之间形成复杂的调控网络。cAMP应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)作为细胞核内调控因子,通过自身磷酸化实现调节功能,改变cyclin、CDK和CKI的转录,从而调控细胞周期。该文就近年来CREB对细胞周期调控的研究进展作一综述。     

CyclinE-CDK2相关蛋白与细胞周期调控

细胞周期蛋白(cyclin)E和周期蛋白依赖性激酶(CDK)2的复合物CyclinE-CDK2为细胞从G1期进入S期的关键激酶复合物,在细胞从G1期进入S期过程中起着至关重要的作用.它通过磷酸化其下游一系列底物如Rb、CDC6、NPAT和P107等而使细胞启动DNA合成,从而使细胞不可逆转地进入S期.CyclinE-CDK2除了受到其下游RB/E2F通路的正调控外,同时也受细胞中其他一些因子的调控,如CIP/KIP家族蛋白的负调控作用,以及Skp2-SCF介导的泛素化降解作用等.     

Rho小G蛋白介导的细胞周期调控

Rho小G蛋白作为一个信号分子家族具有多样化的功能, 可以调节细胞骨架重排 、细胞迁移、细胞极性、基因表达、细胞周期调控等. Rho小G蛋白家族对细胞周期 调控的研究主要集中在其对于有丝分裂期细胞的调节作用,包括调节有丝分裂期前 期细胞趋圆化、后期染色体排列及收缩环的收缩作用.近期的研究显示,Rho小G蛋白及其效应分子对于细胞周期G1、S、G2期的调控主要是通过影响细胞周期的正调控因子细胞周期蛋白D1 (cyclin D1) 和负调控因子细胞周期蛋白依赖型激酶相互作用蛋白1及细胞周期蛋白依赖型激酶抑制蛋白27 (p21cip1/p27kip1) 进行的.本文总结了Rho小G蛋白及其效应分子在细胞周期调控,尤其是对G1/S期调控的研究进展,并简要阐述了Rho小G蛋白介导的细胞周期调控异常与癌症发生的关系.     

酵母RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域激酶CTDK-Ⅰ及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域(carboxyl-terminal repeat domain,CTD)是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-Ⅰ (carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-Ⅰ)由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列(YSPTSPS)来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-Ⅰ的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK (cyclin dependent kinase,CDK)的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-Ⅰ的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-Ⅰ复合物的研究前景。     

POLD1基因启动子中CDE/CHR元件的鉴定及功能分析

POLD1基因编码真核生物DNA聚合酶δ的催化亚基,其表达调控与细胞周期密切相关.为了探讨POLD1基因表达的调控机理,本研究首次在POLD1基因启动子中鉴定出CDE/CHR元件,随后通过分析元件序列定点突变对其转录活性的影响,以及与细胞周期相关的转录因子E2F和CDK及抑制因子p21WAF1/Cip1对其转录活性的调控作用,对此元件的功能进行了分析.结果显示,CDE/CHR元件序列突变后POLD1基因启动子转录活性明显升高,其转录活性不再受到E2F和p21WAF1/Cip1的调控,转录活性的细胞周期依赖性调控消失.与此同时本研究对直接参与CDE/CHR元件调控的蛋白进行了初步检测,结果显示,至少存在3种蛋白复合体能够与POLD1基因启动子中的CDE/CHR元件结合.由此证实,POLD1基因启动子中存在CDE/CHR元件,此元件与POLD1基因转录的细胞周期依赖性调控直接相关.     

SCF和APC/C的结构及功能

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin dependent kinases,CDKs)是细胞周期进行的推动力,泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway,UPP)通过对细胞周期蛋白(cyclin)和CDK抑制物(CDK inhibitors,CKIs)的蛋白质水解作用来实现对CDKs活性的调控。SCF(Skp1-Cul1-F-box protein)和APC/C(anaphase-promoting complex/cyclosome)这两个泛素连接酶复合物参与了很多细胞周期调节因子的泛素化作用。它们参与的蛋白质降解系统的功能失调可能导致细胞增殖紊乱、基因组不稳定和肿瘤的发生。现对这两个泛素连接酶复合物的结构以及它们在细胞周期调控和肿瘤发生机制中的作用进行综述。     

含溴结构域蛋白2结构与功能的研究进展

含溴结构域蛋白2(bromodomain-containing protein 2,BRD2)具有两个串联的溴结构域和一个末端外结构域,是溴结构域和末端外结构域蛋白家族成员之一。BRD2蛋白能够特异性结合组蛋白乙酰化赖氨酸,参与基因的转录调控、染色质重塑和细胞增殖与凋亡等生物学活动。近年来研究表明,BRD2蛋白通过溴结构域和乙酰化组蛋白之间的表观遗传相互作用来调控基因转录和细胞周期、神经发育、炎症和脂肪生成,并且在肿瘤细胞增殖以及病毒感染和复制过程中也有着重要作用。该文主要从BRD2蛋白的结构特征、细胞功能和参与病毒复制的作用机制等方面进行综述,以期为深入研究BRD2蛋白的功能提供参考。     

RNA沉默抑制子p19调控细胞周期相关蛋白表达

番茄丛矮病毒的P19蛋白不仅是一个重要的病毒致病因子,而且还可作为RNA干扰(RNAi)的抑制子．这种作用是通过限制细胞内的小RNA,比如小干扰RNA(siRNAs)和微RNA(miRNAs)来实现．但是目前对P19蛋白在哺乳动物细胞上的作用还未见报道．构建了一株p19稳定表达的293细胞系,即293-p19．流式细胞仪分析发现在293细胞中过量表达P19蛋白可显著引发细胞周期的G2/M阻滞．细胞增殖实验显示,293-p19细胞的DNA复制及细胞生长均受到显著的抑制． 此外,研究还发现p19可使人胚肾293细胞内的细胞周期调控子的表达谱发生改变． 其中包括上调cyclin A1,CDK2,CDK4,CDK6,p18,cyclin D2,p19INK4d和E2F1,及下调p15,cyclin A,cyclin B1和cyclin E1的表达．上述研究结果提示,p19有可能靶向多个G2/M调控蛋白从而引发细胞的G2/M阻滞．     

EB病毒感染人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期过程中抑制p16INK4a表达

细胞周期调控紊乱是细胞永生化进程中一个重要的分子事件,本文利用Western blotting和S-P法分别检测p16~(INK4a)、p53、p21~(WAF1/CIP1)和E2F1的蛋白表达,试图从细胞周期调控的角度,探讨EB病毒诱导人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期的分子机制。结果表明,EB病毒通过抑制p16~(INK4a)表达而阻断p16~(INK4a)/Rb途径,上调转录因子E2F1,而对p53、p21~(WAF1/CIP1)表达无明显的影响。结果初步揭示,EB病毒介导的p16~(INK4a)/Rb/E2F1细胞周期调控紊乱参与了人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期过程,为进一步探讨鼻咽癌发病机制提供了科学依据。     

复制阻滞应激引发的ARTEMIS蛋白磷酸化调控CYCLIN E蛋白的稳定性

Artemis是1个具有多种生物学功能的磷酸化蛋白,它在基因毒性应激引发的细胞周期检测点调控中起重要作用,但其调控机制知之甚少.为了探讨UVC等DNA复制阻滞应激引发的Artemis磷酸化及蛋白表达水平对细胞周期蛋白 E的调控作用和调控机制.首先以Western印迹方法检测Artemis S516-645A突变细胞和Artemis表达降低细胞的细胞周期蛋白E的表达水平,发现ArtemisS516-645A突变细胞和多种Artemis siRNA转染细胞的细胞周期蛋白E表达水平均高于对照细胞.在此基础上,为分析细胞周期蛋白E表达受调控的分子机制,在稳定表达各种磷酸化状态Artemis的HEK-293细胞中导入外源性启动子转录驱动的细胞周期蛋白E表达质粒,发现表达Artemis S516-645A突变体的细胞中外源性的细胞周期蛋白E蛋白表达水平也高于野生型细胞.进一步的研究发现在Artemis蛋白表达降低的细胞中与泛素结合的细胞周期蛋白E减少而蛋白稳定性增加.本研究还发现Artemis蛋白对细胞周期蛋白E的调控过程是不依赖于p53和p21表达的.这些结果表明,Artemis S516-645A突变和Artemis表达降低都可以引起细胞周期蛋白E蛋白水平升高,该调控作用是在转录后水平发生的,可能是干扰了细胞周期蛋白E的泛素化介导的蛋白降解过程,并且该调控作用是独立于p53-p21信号通路的.     

p300/CBP及其相关因子PCAF与转录调控

p300/CBP及相关因子PCAF具有乙酰转移酶活性,能通过乙酰化组蛋白和非组蛋白的方式参与基因的转录调控.同时,它们能在转录因子和基本转录复合物之间起到桥梁作用,而且也能为整合多种转录因子提供支架,是一种典型的转录辅激活子. p300/CBP与细胞周期调控、细胞凋亡以及癌症的发生等过程之间有着直接的联系。本文概括了p300/CBP与PCAF的基本特性,并简要介绍它们与其他蛋白之间的相互作用,特别是E1A的最新研究进展。     

复制阻滞应激引发的Artemis蛋白磷酸化调控细胞周期蛋白E的稳定性

Artemis是1个具有多种生物学功能的磷酸化蛋白,它在基因毒性应激引发的细胞周期检测点调控中起重要作用,但其调控机制知之甚少.为了探讨UVC等DNA复制阻滞应激引发的Artemis磷酸化及蛋白表达水平对细胞周期蛋白E的调控作用和调控机制.首先以Western印迹方法检测Artemis S516-645A突变细胞和Artemis表达降低细胞的细胞周期蛋白E的表达水平,发现ArtemisS516-645A突变细胞和多种Artemis siRNA转染细胞的细胞周期蛋白E表达水平均高于对照细胞.在此基础上,为分析细胞周期蛋白E表达受调控的分子机制,在稳定表达各种磷酸化状态Artemis的HEK-293细胞中导入外源性启动子转录驱动的细胞周期蛋白E表达质粒,发现表达Artemis S516-645A突变体的细胞中外源性的细胞周期蛋白E蛋白表达水平也高于野生型细胞.进一步的研究发现在Artemis蛋白表达降低的细胞中与泛素结合的细胞周期蛋白E减少而蛋白稳定性增加.本研究还发现Artemis蛋白对细胞周期蛋白E的调控过程是不依赖于p53和p21表达的.这些结果表明,Artemis S516-645A突变和Artemis表...     

‘741杨’D2类细胞周期蛋白基因的克隆及功能鉴定

D类细胞周期蛋白(D-type cyclin,CYCD)调控细胞周期G1/S期转变。CYCD与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)结合形成CYCD/CDK复合物,被激活的CYCD/CDK复合物通过磷酸化下游细胞周期响应因子调控细胞周期有序进行,进而影响植物的生长发育。该研究以‘741杨’为实验材料,成功鉴定得到1个D2类细胞周期蛋白基因(PtoCYCD2;1)。研究表明:(1)实时定量PCR(qRT-PCR)显示,PtoCYCD2;1基因在根、茎、叶、叶柄、树皮和木质部中均有表达,在叶中的相对表达水平最高。(2)亚细胞定位表明PtoCYCD2;1蛋白定位于细胞核。(3)与野生型(Wild-Type poplar,WT)相比,过表达PtoCYCD2;1基因的‘741杨’出现株高降低,茎直径减小,叶片明显下卷的表型。(4)扫描电镜分析(SEM)显示,转基因杨树叶片的上表皮细胞平均面积变小,细胞数量增多;树脂切片结果显示与WT相比,转基因杨树叶片的栅栏组织和海绵组织的细胞间隙疏松。(5)qRT-PCR结果显示,转基因杨树中细胞周期调控基因CDKA;1、CDKB1;1和CDKB2;1的表达水平显著上调,植物成视网膜细胞瘤相关蛋白1(retinoblastoma-related protein1,RBR1)基因、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(kip-related protein,KRP)基因的表达水平显著下调。该研究结果为进一步研究木本植物CYCD2基因的功能奠定了基础。     

酵母RNA聚合酶II羧基端结构域激酶CTDK-I及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域（carboxyl-terminal repeat domain,CTD）是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-I（carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-I）由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列（YSPTSPS）来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-I的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK（cyclin dependent kinase,CDK）的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-I的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-I复合物的研究前景。     

本期重点推介

正Ras信号通路通过调控细胞周期蛋白E(CycE)和细胞周期蛋白依赖激酶2(CDK2)及上下游核内周期调节者来影响核内复制进程;而Myc作为细胞生长的转录调控因子,可调控CycD1,Cyclin-D2,CycE和CDK4等因子,促进细胞周期由G0/G1向S期过渡。为了明确果蝇体内Ras信号通路与Myc的关系以及对核内复制细胞的调控机理,华南师范大学     

孕激素诱导的microRNA-1a抑制子宫内膜上皮细胞增殖

本文旨在研究孕激素诱导micro RNA-1a(mi R-1a)在子宫内膜上皮细胞(endometrial epithelial cells,EECs)的表达及其对EECs增殖的作用。用雌激素(E2组)或雌、孕激素联合(E2P4组)处理去卵巢小鼠,q PCR检测mi R-1a的成熟体mi R-1a-3p的表达;将mi R-1a-3p拟似剂或抑制剂注入各组小鼠的一侧子宫角,另一侧注入拟似剂或抑制剂对照,流式细胞术检测mi R-1a-3p对EECs细胞周期的影响;免疫组化检测mi R-1a-3p对细胞周期蛋白cyclin D2、cyclin E1和cyclin E2表达的影响。在体外实验,将分离培养的原代小鼠EECs分为两组,分别给予雌激素处理(E2组)和雌、孕激素联合处理(E2P4组),q PCR检测mi R-1a-3p的表达;再用mi R-1a-3p拟似剂作用于雌激素预处理细胞,对照组给予非特异性拟似剂,Ed U掺入实验检测细胞增殖活性。体内q PCR结果显示,E2P4组小鼠EECs mi R-1a-3p的表达量相比E2组明显增加(P0.05)。流式细胞术结果显示mi R-1a-3p拟似剂能够将E2处理细胞的细胞周期进程阻滞在G1/S期(P0.05);mi R-1a-3p抑制剂能够部分逆转P4对细胞周期进程的G1/S期阻滞(P0.05)。小鼠子宫组织免疫组化结果显示mi R-1a-3p拟似剂能较明显地抑制cyclin E1和cyclin E2蛋白的表达(P0.05),而对cyclin D2蛋白表达无影响(P0.05)。体外q PCR结果显示E2处理组和E2P4联合处理组细胞中都未检测到mi R-1a-3p表达,体外Ed U掺入实验表明外源性mi R-1a-3p拟似剂能够一定程度抑制雌激素促细胞增殖作用(P0.05)。以上结果表明,孕激素可通过诱导mi R-1a-3p表达引起细胞周期G1/S期阻滞,从而抑制EECs细胞增殖,这种抑制增殖作用与其抑制cyclin E1和cyclin E2蛋白表达有关。     

miR-155 通过p53/p21 调控前列腺癌细胞周期

目的:探讨miR-155对前列腺癌细胞周期的影响及其分子机制。方法:通过转染anti-miR-155抑制前列腺癌DU145和PC-3细胞中miR-155水平后,采用流式细胞术观察细胞周期的变化,western blot和RT-PCR观察p53和p21蛋白及CDK2和cyclin蛋白和m RNA表达的变化。结果:与对照组相比,DU145和PC-3细胞转染anti-miR-155后,G2/M期细胞阻滞,S期细胞数比例显著增加(P0.05),p53和p21蛋白和m RNA表达水平显著增加(P0.01),CDK2和cyclin E蛋白和m RNA表达均显著降低(P0.01)。结论:miR-155可影响人前列腺癌细胞的周期,可能与其调节p53、p21及其下游的CDK2和cyclin E的表达相关。     

Eps15同源结构域包含蛋白2通过调控Cyclin D1-CDK4-pRb信号轴影响食管鳞癌细胞的增殖

微丝结合蛋白是微丝细胞骨架的重要组成成分,它们通过促进微丝的聚合和解聚来影响微丝的动力学。大量研究已经表明,微丝和微丝结合蛋白参与细胞癌变的所有阶段。我们通过对食管癌蛋白质组数据挖掘结果显示,微丝结合蛋白Eps15同源结构域包含蛋白2(EHD2)在食管癌组织中低表达,且EHD2低表达的食管癌患者预后不良。以往的研究已经证明,EHD2参与调控糖代谢、自噬和肿瘤迁移。然而,EHD2在食管癌进展中的作用和机制仍不清楚。本研究旨在探究EHD2在食管鳞癌细胞中的影响及其作用机制。免疫荧光和细胞组分分离结果显示,EHD2 不仅定位于细胞膜和细胞质,还存在于细胞核中。使用克隆形成实验、EdU细胞增殖实验和细胞流式术检测EHD2对食管鳞癌细胞增殖能力的影响。结果显示,过表达EHD2 和EHD2-3×NLS(核定位信号)抑制食管鳞癌细胞增殖和细胞周期G₁/S转换;同时,双荧光素报告基因结果显示,过表达EHD2 和EHD2-3×NLS抑制Wnt 信号通路活性。而siRNA敲降则获得相反的结果。免疫共沉淀和Duolink-PLA实验证明,EHD2与Wnt信号通路关键分子β-连环蛋白(β-catenin)和T细胞因子3(T-cell factor 3,TCF3)相互作用。蛋白质印迹和荧光定量PCR结果证实,过表达EHD2 和EHD2-3×NLS抑制TCF3下游与增殖和细胞周期相关的靶基因的转录,以及细胞周期蛋白D1(cyclin D1)、细胞周期蛋白激酶4(CDK4)和pRb的蛋白质表达。以上结果表明,核EHD2与β-catenin和TCF3 复合体相互作用,通过Cyclin D1-CDK4-pRb信号轴来调控食管鳞癌细胞的增殖和细胞周期进程。     

基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能

DNA损伤发生时,细胞会激活一系列复杂的信号网络来调控细胞周期检查,完成DNA损伤修复或当损伤超过修复能力时诱导凋亡,这一信号网络被称为DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)。以往DDR信号网络的研究主要集中于基因转录调控和蛋白共价修饰对功能分子的稳定性和活性调控。近年来,mRNA稳定性调控和mRNA翻译调控等基因转录后调控机制在DDR中的重要作用引起研究者越来越多的关注。研究证明:多种microRNAs和RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)在转录后水平调控诸多重要功能蛋白的表达,在DDR信号网络中起着不可或缺的作用。文章针对DDR反应中转录后调控的研究进展以及参与其中的microRNAs和RBPs进行阐述和讨论。     

KAP-1:转录调控中的一个桥梁分子

KAP-1(又称TIF1b, TRIM28等)是一种转录中介因子, 在诸多转录调控复合体中起桥梁作用。它通过其N端RBCC结构域与含KRAB结构域的锌指蛋白、MDM2、MM1、C/EBPb等相互作用; 通过C端的PHD及BrD结构域与SETDB1、Mi-2a等分子相互作用, 参与形成具有组蛋白甲基化酶或组蛋白去乙酰化酶活性的复合体; 通过中间的HP1BD区域与HP1蛋白相互作用, 进而与组蛋白相结合。大量研究表明, KAP-1作为一个桥梁分子, 主要以共抑制因子形式参与转录抑制复合体的形成, 在某些复合体中也可作为共激活因子发挥作用。KAP-1参与形成的复合体在精细胞发育、胚胎早期发育等生理过程中发挥重要的调控作用, 这种调控属于表观遗传调控范畴。