芳香烃龙胆酸降解途径蛋白质组学的研究

芳香烃是一类重要的环境污染物,微生物降解是其主要的处理方法。研究显示降解过程中产生保守型和诱导型的各一组同工酶。目前,仅有保守型的龙胆酸加双氧酶（GDOI）及其下游片段被克隆。产碱假单胞菌NCIB9867（P25X）的突变株-SNZ28 GDOI被打断,在龙胆酸诱导的情况下,该突变株仍能检测到龙胆酸加双氧酶活性。采用二维蛋白电泳分析突变株SNZ28在有和没有龙胆酸诱导条件下的蛋白质表达差异。电泳结果显示了两者存在有15个蛋白点的差异。通过MALDI-TOF和Q—TOF分析,其中的12个蛋白质点与数据库中已知多肽片段有同源性。其中,P4点与青枯菌（Ralstonia species）龙胆酸1,2加双氧酶同源。该结果在蛋白质组学上证实了GDOII的存在。     

Hsp90抑制剂对未折叠蛋白反应作用的研究进展

肿瘤细胞因癌基因突变、缺氧及营养受限而高度依赖未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。细胞通过内质网(endoplasmic reticulum,ER)膜上3个跨膜蛋白感知未折叠蛋白信号,引起未折叠蛋白反应,动态调控内质网折叠能力,一方面通过暂时减缓翻译和加快蛋白质流出减少ER蛋白质折叠负担,另一方面通过转录因子提高伴侣分子合成,增加ER折叠能力。未折叠的蛋白质长时间积聚在ER会对细胞产生毒性,引起不能缓解的ER应激状态,启动细胞凋亡程序。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种进化保守的伴侣分子,参与了300多种新生蛋白质的折叠与成熟,其中包括UPR重要信号IRE1α(inositol-requiring enzyme 1α)。Hsp90抑制剂导致细胞产生大量未折叠蛋白质,同时直接诱导IRE1α的降解,从而破坏UPR恢复蛋白质平衡的能力,诱导UPR相关凋亡。目前,Hsp90抑制剂可有效诱导分泌型肿瘤细胞如骨髓瘤以及RAS突变肿瘤UPR途径的凋亡。     

Bacillus subtilis自然感受态缺陷株蛋白质表达谱的初步分析

利用蛋白质双向电泳对枯草芽孢杆菌自然感受态缺陷突变株BR151pm感受态形成期的全细胞蛋白质进行比较分析,发现有28个蛋白质斑点出现变化。利用基质辅助激光解析/电离串联飞行时间质谱对其巾2个明显缺失的蛋白斑点进行分析鉴定,确定这2个蛋白质分别为直接参与自然感受态形成的Nin蛋白和RecA蛋白,进一步确证了BR151pm为自然感受态缺陷突变株。     

Bacillus subtilis自然感受态缺陷株蛋白质表达谱的初步分析

利用蛋白质双向电泳对枯草芽孢杆菌自然感受态缺陷突变株BR151pm感受态形成期的全细胞蛋白质进行比较分析,发现有28个蛋白质斑点出现变化。利用基质辅助激光解析/电离串联飞行时间质谱对其巾2个明显缺失的蛋白斑点进行分析鉴定,确定这2个蛋白质分别为直接参与自然感受态形成的Nin蛋白和RecA蛋白,进一步确证了BR151pm为自然感受态缺陷突变株。     

Bacillus subtilis自然感受态缺陷株蛋白质表达谱的初步分析

利用蛋白质双向电泳对枯草芽孢杆菌自然感受态缺陷突变株BR151pm感受态形成期的全细胞蛋白质进行比较分析,发现有28个蛋白质斑点出现变化。利用基质辅助激光解析/电离串联飞行时间质谱对其巾2个明显缺失的蛋白斑点进行分析鉴定,确定这2个蛋白质分别为直接参与自然感受态形成的Nin蛋白和RecA蛋白,进一步确证了BR151pm为自然感受态缺陷突变株。     

HIV感染导致MT4细胞蛋白表达差异的初步研究

为了比较MT4细胞株感染HIV-1的ⅢB株前后的蛋白质表达差异,我们分别提取MT4细胞及感染了人类免疫缺陷病毒(HIV)的MT4细胞的总蛋白质,通过双向电泳分离,使用Image Master 2D Elite 3.10图像分析软件分析获得的凝胶图谱,寻找差异点,使用质谱仪鉴定获得的差异点蛋白质.结果表明感染HIV和未感染HIV的MT4细胞有40个蛋白质点差异,HIV感染后减少的蛋白质点有12个,增多的有28个,通过质谱分析,29个蛋白质得到鉴定.其中HIV感染后下调的蛋白质有能量代谢相关蛋白、肌动蛋白相关蛋白及假想蛋白等;上调的蛋白有肌动蛋白、酶类蛋白、免疫蛋白及假想蛋白等.通过研究我们可以看出宿主细胞感染HIV病毒后有多个蛋白发生变化,可能和HIV与宿主细胞的相互作用有关.为了研究HIV感染的机制必须去除高丰度蛋白,针对特定功能的蛋白质进行具体研究.     

HIV感染导致MT4细胞蛋白表达差异的初步研究

为了比较MT4细胞株感染H1V-1的IIIB株前后的蛋白质表达差异,我们分别提取MT4细胞及感染了人类免疫缺陷病毒(HrV)的MT4细胞的总蛋白质,通过双向电泳分离,使用Image Master 2D Elite 3．10图像分析软件分析获得的凝胶图谱,寻找差异点,使用质谱仪鉴定获得的差异点蛋白质。结果表明感染HIV和未感染HIV的MT4细胞有40个蛋白质点差异,HIV感染后减少的蛋白质点有12个,增多的有28个,通过质谱分析,29个蛋白质得到鉴定。其中HIV感染后下调的蛋白质有能量代谢相关蛋白、肌动蛋白相关蛋白及假想蛋白等;上调的蛋白有肌动蛋白、酶类蛋白、免疫蛋白及假想蛋白等。通过研究我们可以看出宿主细胞感染HIV病毒后有多个蛋白发生变化,可能和HIV与宿主细胞的相互作用有关。为了研究HIV感染的机制必须去除高丰度蛋白,针对特定功能的蛋白质进行具体研究。     

IFA筛选经EMS诱导的沙眼衣原体突变株

目的:用甲基磺酸乙酯(Ethylmethylsulfone,EMS)诱导D型沙眼衣原体突变,利用间接免疫荧光法筛选出突变菌株,为研究不同衣原体基因的功能提供实验依据。方法:将D型沙眼衣原体标准株接种Mc Coy细胞,加入EMS诱导突变,收集存活菌株,利用空斑实验进行衣原体的分离和纯化,并用不同衣原体蛋白单克隆抗体做间接免疫荧光实验筛选突变株。结果:用间接免疫荧光筛选经EMS作用的沙眼衣原体,筛选出三株包涵体形态偏小的菌株(56#、58#、95#),一株圆形包涵体的突变株(61#)和一株D413N表达阴性的突变菌株(83#)。结论:用EMS作为诱导剂诱导D型沙眼衣原体突变,并成功筛选出三种突变株。为寻找衣原体功能基因与衣原体表型之间的联系奠定了实验基础。     

蛋白质组学技术筛选和鉴定白化黑线仓鼠皮肤白化相关差异蛋白质

目的比较黑线仓鼠及其白化突变系背部皮肤蛋白表达的差异,寻找差异蛋白质,从蛋白质水平探讨白化病的发生机制。方法应用双向凝胶电泳技术分离出差异蛋白质,用质谱法分析其结构与组成,通过蛋白质数据库确定差异蛋白的功能。结果从64个表达差异蛋白斑点中发现33个显著差异的蛋白点,其中又有14个差异点匹配到了有意义的蛋白质。14个差异点共鉴定出11个差异蛋白质,这些差异蛋白质按功能可分为4类:(1)糖代谢相关蛋白;(2)运输蛋白;(3)细胞骨架蛋白;(4)其他蛋白。结论黑线仓鼠与其白化突变系背部皮肤蛋白表达存在明显差异,其中一些蛋白与白化病发生相关,并可能成为白化病致病机理研究的分子标志物和药物治疗靶向位点。     

酸适应对一株乳酸乳球菌膜脂肪酸组成和膜蛋白表达的影响

[目的]筛选具有较强酸适应能力的菌株,研究酸适应对其膜脂肪酸组成和膜蛋白表达的影响.[方法]从20株菌中筛选出一株具有较强酸适应能力的乳酸乳球菌KLDS4.0312,以GC-MS法测定该菌酸适应前后膜脂肪酸组成变化;对酸适应前后该菌膜蛋白的差异表达进行双向电泳分析.[结果]酸适应后,该菌膜不饱和脂肪酸含量从30.77%上升到42.93%,饱和脂肪酸含量从69.23%下降到57.07%,且有一种新的长链单不饱和脂肪酸C<,19:1>-n6被诱导产生.酸适应过程中至少有65个蛋白质点表达出现显著差异,其中上调的蛋白质点有43个,减弱表达的蛋白质点有22个.而添加氯霉素后,菌株的酸适应能力消除,可能与氯霉素抑制新蛋白的合成有关.[结论]说明细胞膜脂肪酸组成的适应性改变和应激蛋白的诱导产生是该菌主要的酸适应机制.     

脂代谢相关三基因突变小鼠肝脏差异表达蛋白组研究

应用双向电泳及质谱技术对5周龄三基因(apoE^-1- / LDLR^-1-/Lepr^db/db)联合突变小鼠和野生型小鼠肝组织的差异蛋白质进行比较研究,借此分析脂代谢相关三基因联合突变小鼠肝脏蛋白质表达特点,研究差异表达蛋白与血脂代谢紊乱和动脉粥样硬化的关系.在实验中检测到三基因联合突变小鼠和野生型小鼠肝脏中分别平均有（841±57）个和（1 017±50）个蛋白点（n=3）,两者的平均匹配率分别为71.9%,83.2%.三基因联合突变小鼠有140个蛋白点未能与野生型小鼠匹配,其中相差5倍以上的上调点和下调点分别为7个和39个.选取其中的6个点做质谱分析,鉴定为endoplasmin precursor(Grp-94)、酸性富亮氨酸核磷蛋白32家族成员A(acidic leucin-rich nuclear phosphoprotein 32 family member A)、转铁蛋白前体、果糖二磷酸酶1、纤维连接蛋白前体、补体C3前体,纤维蛋白原B β多肽7种蛋白. 该结果提示,差异表达的蛋白对三基因联合突变小鼠的血脂代谢紊乱和动脉粥样硬化发生发展过程起一定作用.     

FABP5基因重组突变体蛋白抗前列腺癌细胞活性分析

为构建脂肪酸结合蛋白5 (FABP5)突变体的原核表达体系,评价突变体蛋白质体外抗前列腺癌细胞的活性.利用定点突变技术,突变FABP5蛋白脂肪酸结合的3个关键位点,并构建原核表达体系,对重组蛋白质进行原核表达、分离纯化.通过细胞毒性、细胞划痕和细胞侵袭试验,评价重组FABP5突变体蛋白质对前列腺癌细胞22RV1和PC3增殖、迁移和侵袭的影响.结果 显示定点突变后的DNA与表达载体pQE32连接并转入大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),经序列测定正确,构建了重组表达工程菌,并诱导表达的重组蛋白经亲和层析纯化获得纯度较高的重组蛋白;三突变体对细胞的增殖、迁移和侵袭抑制作用比3个单突变体和3个双突变体抑制效果明显;单突变体和双突变体组内对细胞的增殖、迁移和侵袭抑制作用差异较小;而野生型重组蛋白质对两株细胞的增殖、迁移和侵袭具有促进作用.本研究从所有突变体中筛选出FABP5的三突变体重组蛋白质对前列腺癌细胞抑制作用较好,为后续开发去势抵抗性前列腺癌(CRPC)蛋白质药物提供参考.     

应用iTRAQ定量蛋白质组学研究海分枝杆菌mkl的基因功能

【目的】通过分离海分枝杆菌野生株和mkl突变株的全菌蛋白,并进行差异蛋白质组分析,以期为探索分枝杆菌重要毒力基因mkl的功能提供新思路。【方法】以海分枝杆菌野生株和mkl突变株为研究材料,提取全菌蛋白,i TRAQ试剂标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库对差异蛋白进行生物信息学分析。【结果】共鉴定出在野生株和mkl突变株中差异表达蛋白566个,其中在突变株中上调表达蛋白232个(比值≥1.4),下调表达蛋白334个(比值≤0.7)。生物信息学预测这些蛋白主要参与细菌脂质代谢、细胞壁和细胞进程、中间代谢、呼吸作用等生物学功能。其中Des A3下调最显著,其功能为脂肪酸去饱和酶,与油酸合成相关,进一步验证发现mkl突变株在不含油酸的固体培养基中生长受限,提示mkl可能在油酸的生物合成通路中发挥功能。【结论】通过i TRAQ分析了海分枝杆菌mkl突变株和野生株的差异表达蛋白谱,发现可能影响分枝杆菌油酸、脂质等合成代谢通路,为进一步研究mkl基因在分枝杆菌致病中发挥作用的相关机制奠定了基础。     

利用重叠PCR技术对OsAMT1.2进行定点突变

铵是植物吸收利用的主要氮源之一,而铵转运蛋白对铵的吸收、转运和代谢方面有重要的作用.为了深入研究水稻铵转运蛋白的结构功能特性,利用重叠PCR技术对OsAMT1.2蛋白质序列中保守的253 aa和257 aa的苯丙氨酸(F)和丝氨酸(S)分别突变为丙氨酸,成功获得了相应的2个点突变基因.因此,重叠PCR技术是一种简单有效的进行体外基因重组和突变的方法,对于研究高等植物功能基因的结构功能特性具有重要的意义.     

GPI锚定蛋白前体C-端附着信号的疏水性决定其内质网相关蛋白质降解途径

目前,已知超过150种糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(glycosylphosphatidylinositol anchored protein, GPI-anchored protein)在哺乳动物细胞中表达,并参与免疫识别、细胞通讯与信号转导等多种生理过程。当蛋白质无法被GPI修饰时,前体蛋白质通过内质网相关蛋白质降解(endoplasmic reticulum associated degradation, ERAD)途径降解。然而,GPI锚定蛋白ERAD的降解机制尚不清楚。为了探究GPI锚定蛋白前体的ERAD途径的具体机制,本研究敲除人胚胎肾细胞293细胞株(HEK293)的GPI转酰胺酶复合物亚基PIGS基因,进而敲除E3泛素连接酶HRD1和GP78基因,之后随机在PIGS-KO,PIGS-HRD1-KO和PIGS-GP78-KO过表达16种GPI锚定蛋白质(以亲本PIGS-KO细胞株作为对照组),Western印迹结果证明,GPI锚定蛋白前体在细胞株PIGS- HRD1-KO 中的蛋白质积累量(I_PHK)和PIGS-GP78-KO中的蛋白质积累量(I_PGK)体现出明显的差异性,例如LYPD2的I_PHK是I_PGK的28倍,NEGR1的I_PHK是I_PGK的0.12倍,这说明GPI锚定蛋白前体的降解主要依赖于2种ERAD途径:ERAD-L和ERAD-M。且HRD1与GP78的2种E3泛素连接酶被选择性地用于GPI锚定蛋白前体的降解。朊病毒(prion)和CD59嵌合构建体表明,GPI前体蛋白C-端GPI附着信号决定了降解途径(朊病毒I_PHK/I_PGK由突变前的0.33改变为突变后的23.42。相反的是,突变前CD59的I_PHK/I_PGK是11.45,突变后变为2.81)。接着,通过对C-端附着信号疏水性的计算,我们发现,这种选择性差异由前体蛋白质C-端GPI附着信号疏水性的不同造成。本研究初步解释了未被GPI锚修饰的GPI锚定蛋白前体在ERAD中的降解机制。     

周期蛋白Cyc2的过量表达及突变抑制嗜热四膜虫有性生殖发育

周期蛋白在细胞增殖过程中呈现周期性表达变化,不同的周期蛋白通过结合周期蛋白激酶(cyclin-dependent kinase,CDKs)及靶向特定蛋白质参与细胞有丝分裂和减数分裂过程的精确调控。嗜热四膜虫有性生殖期特异表达的B3型周期蛋白Cyc2(cyclin 2,Cyc2)对减数分裂的启始是必需的,但Cyc2蛋白的分子调控机制并不清楚。本研究通过0.1μg/mL和0.3μg/mL镉离子诱导突变细胞株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428中CYC2基因在金属硫蛋白1基因(metallothionein gene 1,MTT1)启动子调控下上调表达。实时荧光定量PCR检测突变株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428中CYC2的转录水平分别上调7.8倍和9.8倍。细胞有性生殖发育进程的荧光显微观察发现CYC2的表达上调并不影响有性生殖前期减数分裂的启始,但是干扰四膜虫有性生殖后期中新大核和新小核的正确形成。同时突变株OE-CYC2-B2086和OE-CYC2-CU428交配后,在镉离子诱导下不能产生有性生殖后代,但是该突变株分别和两种不同野生型细胞或CYC2敲除的突变细胞株交配能够恢复产生3%,15%或32%的有性生殖后代,有性生殖发育异常程度与CYC2的表达水平成正相关。进一步突变Cyc2第312位磷酸化位点丝氨酸为丙氨酸,获得CYC2单位点突变细胞株CYC2-S312A-B和CYC2-S312A-C。丝氨酸单位点突变阻止了四膜虫有性生殖期小核减数第1次分裂起始。结果表明周期蛋白2的表达水平和磷酸化修饰影响了不同阶段细胞核的功能,周期蛋白2对四膜虫有性生殖发育的正常进行是必需的。     

柔嫩艾美耳球虫地克株利抗药株与敏感株孢子化卵囊的蛋白质差异分析

利用双向电泳技术,对本实验室诱导保存的柔嫩艾美耳球虫地克株利抗药株与敏感株的蛋白质表达图谱进行差异比较和分析,发现两者之间差异有5个蛋白质斑点,利用MALDI_TOF_TOF质谱技术对其中4个差异明显的蛋白质斑点进行分析鉴定,获得4个明确的肽质量指纹图谱,通过在NCBInr数据库中检索分析,确定了其中2个蛋白质分别为球虫子孢子表面抗原TA4和热休克蛋白Hsp70 ,另外两种为真核细胞的功能蛋白。上述蛋白的鉴定将对球虫的抗药性产生机理和柔嫩艾美耳球虫地克株利抗药株的分子标志物提供了研究方向。     

过表达周期蛋白Cyc28影响四膜虫的有性生殖进程

真核生物的细胞周期通过连续的激活和失活特定的周期蛋白/周期蛋白依赖性激酶复合物活性进行调控。嗜热四膜虫含有34种周期蛋白,有性生殖期特异表达的周期蛋白Cyc2和Cyc17在四膜虫小核减数分裂中发挥重要功能。本研究从嗜热四膜虫中鉴定出一种新的周期蛋白CYC28 (TTHERM_00082190)基因,预测编码266个氨基酸。实时荧光定量PCR表明,CYC28在有性生殖时期特异表达,且在4 h表达水平最高。通过同源重组构建获得MTT1启动子调控下的HA-CYC28突变体细胞。免疫荧光定位表明,HA-Cyc28定位在细胞质和凋亡的亲本大核中。分别构建CYC28敲除突变株和RNA干扰细胞株,对CYC28敲减突变体细胞的分析发现,营养生长和有性生殖期突变细胞发育正常。然而,过表达株Cyc28突变体引起原核染色体排列异常,原核不能完成有丝分裂形成配子核,有性生殖进程终止。结果表明,Cyc28参与细胞的有性生殖进程,它的正常表达和降解对原核有丝分裂的完成是必需的。     

β-1,6葡聚糖酶前体编码基因Ss4p对甘蔗黑穗病菌分泌蛋白组的影响

甘蔗(Saccharum spp.)是世界也是中国主要的糖料作物.由甘蔗黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)引起的甘蔗黑穗病是中国甘蔗生产上最主要的病害,每年造成重大损失.分泌蛋白在真菌侵染寄主植物与获取营养及病理过程起重要作用.本实验室在分析甘蔗黑穗病菌基因组与转录组数据时,发现1个与真菌细胞壁降解有关的β-1,6葡聚糖酶前体的基因Ssa4p.为了揭示Ssa4p对甘蔗黑穗病菌致病性和分泌蛋白组的影响,本研究利用CRISPR/Cas9和T-DNA双元载体所构建的甘蔗黑穗菌基因敲除系统,成功获得了Ssa4p基因的失活突变株.ΔSsa4p突变株(Δ35-Ssa4p)与野生型菌株JG36的配合能力降低且致病性减弱.用iTRAQ方法对Δ35-Ssa4p和野生型菌株的分泌蛋白组进行比较分析,共鉴定到蛋白质1430个,其中上调差异表达蛋白质685个,下调差异表达蛋白质745个.GO功能富集分析及KEGG分析表明,差异蛋白主要定位于无膜细胞器和核糖体,其功能包括参与核糖体、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程.本研究发现β-1,6葡聚糖前体影响植物病原真菌的分泌蛋白,加深了对真菌致病性调控机制的认识.     

过表达周期蛋白Cyc28影响四膜虫的有性生殖进程北大核心CSCD

真核生物的细胞周期通过连续的激活和失活特定的周期蛋白/周期蛋白依赖性激酶复合物活性进行调控。嗜热四膜虫含有34种周期蛋白,有性生殖期特异表达的周期蛋白Cyc2和Cyc17在四膜虫小核减数分裂中发挥重要功能。本研究从嗜热四膜虫中鉴定出一种新的周期蛋白CYC28(TTHERM_00082190)基因,预测编码266个氨基酸。实时荧光定量PCR表明,CYC28在有性生殖时期特异表达,且在4 h表达水平最高。通过同源重组构建获得MTT1启动子调控下的HA-CYC28突变体细胞。免疫荧光定位表明,HA-Cyc28定位在细胞质和凋亡的亲本大核中。分别构建CYC28敲除突变株和RNA干扰细胞株,对CYC28敲减突变体细胞的分析发现,营养生长和有性生殖期突变细胞发育正常。然而,过表达株Cyc28突变体引起原核染色体排列异常,原核不能完成有丝分裂形成配子核,有性生殖进程终止。结果表明,Cyc28参与细胞的有性生殖进程,它的正常表达和降解对原核有丝分裂的完成是必需的。