P-TEFb的功能及其活性调控机制

P-TEFb是调控真核基因转录延伸的核心转录因子之一,为大多数mRNA转录所必需;与艾滋病、心肌肥大和肿瘤均有密切关系;目前有关P-TEFb的生物学功能及其活性调控机制仍在不断的发现之中。在细胞内,P-TEFb以无活性和可被募集两种复合体存在,并且两种复合体之间可互相转化,以严格维持细胞内P-TEFb的总体活性水平。近年的研究已逐渐揭示P-TEFb活性调控的分子模式,以及调控细胞内P-TEFb活化的信号和分子机理。本文综述近年有关P-TEFb的功能和活性调控机制的研究进展。     

真核生物转录的延伸机理

由于对真核生物基因转录延伸期研究的忽视,现有的真核生物基因转录理论存在种种的偏颇.然而,新近的研究发现却使人们逐渐认识到,真核基因转录延伸阶段其实是真核细胞调节基因转录的一个高度有序、而又极为复杂的调控平台.本文尝试对近年来真核生物基因转录延伸领域的研究进展,包括转录延伸与mRNA加工的偶联、基因转录延伸调控的分子机理以及转录延伸调控对发肯和应激反应产生的影响,作概括性的综述.     

真核基因启动子非依赖的功能转录延伸复合物的体外组装

真核生物RNA聚合酶Ⅱ的持续合成能力对基因转录过程中每一个阶段,包括启动子脱离、转录暂停、转录终止以及转录偶联DNA损伤修复过程的调节至关重要.在RNA聚合酶Ⅱ介导的转录延伸过程中,其和模板DNA及转录产物RNA紧密结合,形成一个非常稳定的延伸三维复合物(elongationcomplex,EC).此特征性“泡”状结构的形成是RNA聚合酶Ⅱ持续合成能力所必需的.在不依赖启动子及众多转录起始因子的条件下,利用人工合成的RNA与DNA寡核苷酸,在体外组装形成具有功能转录活性的延伸复合物.结果表明,长度为9个核苷酸的RNA与模板DNA形成的杂合分子对转录延伸复合物的形成是必需的,而非转录模板DNA链的加入导致最终活性转录“泡”状复合物的形成,并可转录形成与模板相关的转录产物,进一步通过在模板DNA的特定位置引入一个乙酰氧乙酰氨基芴修饰基团,可特异性地阻断转录延伸过程,从而显示该系统在研究真核基因转录及转录偶联DNA损伤修复机制中的潜在应用价值.     

Elongin的转录延伸调控及其与VHL肿瘤抑制蛋白的关系

一种新的转录延伸因子Elongin能催化哺乳动物细胞中RNA pclⅡ的转录延伸速度。El-ogin复合体是由分子量分别为110、18、和15KD的A、B、C三种亚基组成的异源三聚体。VHL蛋白对Elongin的转录延伸作用有负调控作用,VHL蛋白由VHL基因(Von Hippel-Lindau tumor suppressor gene)所编码。VHL基因的突变会引起VHL型肿瘤,一种遗传性癌症综合征。VHL蛋白能与Elongin的B,C亚基紧密结合,从而抑制Elongin复合体的转录延伸活力,这可能是VHL型肿瘤抑制的基础。这些发现表明,VHL蛋白在Elongin的转录调控中起着一定的作用。     

睾酮对人脐静脉内皮细胞部分转录因子活性的影响

目的:观察生理浓度睾酮(testosterone)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)转录因子活性的影响.方法:应用转录因子活性芯片技术分析经单纯培养基、生理浓度睾酮及先雄激素受体拮抗剂(flutamide)预处理再生理浓度睾酮作用后人脐静脉内皮细胞核内转录因子活性的差异.结果:通过筛选,睾酮作用后有5个转录因子的活性发生显著改变,其中活性明显上调的转录因子有3个,包括c-Myb、Myc.Max和P53;活性明显下调的转录因子有2个,包括核因子κb(NF-κb)和SPl;且Flutamlide能有效消除睾酮的上述作用.结论:通过雄激素受体睾酮可调节内皮细胞部分转录因子活性,该结果有助于进一步揭示睾酮参与心血管疾病相关靶因子转录调控的机制.     

儿童孤独症相关基因NRXN1β启动子功能分析

Neurexins是神经特异性突触蛋白,Neurexin1β结构的异常与孤独症密切相关。为分析孤独症相关基因NRXN1β最小启动子和调节基因转录的功能元件,本文构建了含NRXN1β基因上游调控区不同区域的荧光素酶报告基因质粒,转染HEK293细胞后,利用检测双荧光素酶报告基因的转录活性以确定NRXN1β基因最小启动子区,进而筛选出相应的显著增强或抑制报告基因活性的功能区;同时,为鉴定顺式作用元件,利用基因定点突变技术对基因功能区内和临近DNA序列进行连续的碱基突变;最后,采用转录因子预测工具对启动子功能区内的转录调控元件进行分析。结果首次发现NRXN1β最小启动子区位于-88~+156 bp,-88~-73 bp和+156~+149 bp可增强启动子活性,+229~+419 bp可抑制启动子活性,且-84~-63 bp为能够显著性增强启动子活性的顺式作用元件,该区域可能存在DBP(Albumin D-site-binding protein,DBP)和ABF1(Autonomously replicating sequence-binding factor 1,ABF1)两个转录因子结合位点。     

抗人组织金属蛋白酶抑制剂—1核酶的体外制备和活性鉴定

研究了特异切割人瘢痕组织中组织金属蛋白酶抑制剂 1(tissueinhibitorofmetalloproteinases 1,TIMP 1)的锤头状核酶 ,测定了其体外切割活性。制备特异切割TIMP 1的U6snRNA嵌合型核酶基因克隆。TIMP 1mRNA基因片段克隆至T载体。用体外转录法大量制备以 [α 3 2 P]UTP标记的核酶及靶RNA ,进行体外切割实验。结果表明 :核酶∶底物 =1∶1时 ,活性的U6snRNA嵌合型核酶 (U6Rz35 8)在 5 0℃具有最佳切割活性 ,切割效率为 76 .34% ;37℃时 ,切割效率为 5 5 .2 1%。5 0℃时 ,Km=39.6nmol/L ,kcat=0 .2 1min-1;而点突变型核酶U6Rz35 8m 没有切割活性。制备的U6 Rz35 8有良好的特异切割活性 ,有望在瘢痕成纤维细胞内抑制人TIMP 1的表达。     

副溶血性弧菌CalR调控vopB2的分子机制

【背景】副溶血性弧菌是一种非常重要的食源性致病菌,CalR蛋白是一种全局转录调节因子。III型分泌系统2 (Type 3 secretion systems 2 T3SS2)是副溶血性弧菌主要的毒力因子,vopB2是T3SS2中的一个关键效应蛋白。【目的】研究副溶血弧菌CalR对vopB2的转录调控机制。【方法】利用引物延伸实验鉴定vopB2及vtrA的转录起始位点,并根据产物的丰度判断CalR对靶基因的调控关系;采用实时定量RT-PCR研究靶基因mRNA在WT和ΔcalR中转录丰度,验证CalR对靶基因的转录调控关系,进一步利用LacZ实验通过比较β-半乳糖苷酶活性的差异来判定CalR对靶基因的调控关系;利用凝胶阻滞实验分析His-CalR对靶基因启动子区是否具有直接的结合作用。【结果】vopB2有两个转录起始位点A(-130和-28)且其活性受CalR的直接抑制;引物延伸和LacZ结果表明CalR对vtrA的转录并无调控作用。【结论】CalR直接抑制vopB2的转录,该抑制作用与vtrA无关联。     

基于RNA-Seq分析Ras1~(CA)在家蚕后部丝腺过表达对细胞周期通路基因的影响

【目的】本文旨在挖掘野生型家蚕Bombyx mori和Ras1CA过表达转基因家蚕后部丝腺中的转录本差异,分析和验证细胞周期通路中的差异表达基因,从而探讨Ras1CA过表达转基因家蚕提高蚕丝产量的分子机制。【方法】利用转录组学比较野生型和Ras1CA过表达转基因家蚕后部丝腺中的基因转录本差异,经实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证。【结果】野生型家蚕和Ras1CA过表达转基因家蚕后部丝腺组织中有2 636个差异表达基因,其中细胞周期信号通路中有42个差异表达基因,包括细胞周期依赖性激酶(CDK)、细胞周期素(Cyclin)以及转录因子等。通过q RT-PCR检测cdk1、cyclin D1、cyclin D2、cdc7、cdh1、dp-1,2等6个基因在野生型和Ras1CA过表达转基因家蚕后部丝腺组织中的相对表达量,发现转基因家蚕中的表达量均显著高于野生型(P<0.05),其中cyclin D2的表达差异极显著(P<0.01)。q RT-PCR结果与转录本差异一致,表明Ras1CA过表达后,能够促进细胞周期通路基因的表达。【结论】野生型家蚕和Ras1CA过表达转基因家蚕后部丝腺中有大量差异表达基因,且Ras1CA能够在转录水平上调控细胞周期通路,影响后部丝腺组织的细胞分裂和器官生长,从而促进蚕丝蛋白的合成。     

XBP-1转录激活系统的构建

人X盒结合蛋白1(XBP-1)是CREB／ATF(cAMP应答元件结合蛋白／激活转录因子)转录因子家族中的一员,在很多癌细胞中高水平表达。将XBP-1两种剪切形式的编码序列分别克隆在pRC-lac真核载体上,构建成pRC-lac-XBP-1S和pRC-lac-XBP-1U重组质粒。Westem印迹分析表明,这两种XBP-1形式在哺乳动物细胞中都得到了表达。瞬时转染人胚胎肾细胞293T,用荧光素酶报告基因检测这两种剪切形式的转录活性。结果显示,pRC-lac-XBP-1S和pRC-lac-XBP-1U在293T细胞中均有活性,pRC-lac-XBP-1U的活性约是空载体的65倍,pRC-lac-XBP-IS的活性约是空载体的3倍。成功构建了xBP-1的转录激活系统,为进一步了解XBp-1在各种疾病中的作用奠定了基础。     

RNA聚合酶Ⅱ转录延伸因子

当RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)离开启动子开始转录延伸时,会遇到包括紧密包装形成染色质的核小体在内的多种障碍,细胞内存在多种因子可协助RNAPⅡ克服这些障碍,保证转录的顺利进行。遗传和生化研究已经分离和鉴定了一些在此过程中起作用的延伸因子(elongation factor),现依据作用方式和效果对目前发现的主要延伸因子的研究进展进行了分类综述。     

人类不同类型细胞中X-盒结合蛋白1转录活性研究

人类X-盒结合蛋白1(X-box binding protein1,XBP1)作为一种重要的转录因子,在细胞中涉及了广泛的信号调控过程。为进一步研究XBP1的生物学功能,首先利用生物信息学技术确定XBP1基因的启动子区域和2个缺失突变体的基因序列,聚合酶链反应扩增XBP1启动子和2个缺失突变体的基因序列,分别克隆至真核报告载体pCAT3-Basic中,构建3个报告载体p1-XBP1p、p2-XBP1p和p3-XBP1p,确定启动子活性最强的序列,并以该序列分别转染正常人肝细胞L02、人肝母细胞瘤细胞HepG2、人肝癌细胞SMMC-7721、人类红白血病细胞K562、人皮肤成纤维细胞HSF和人贮脂细胞Lipocyte Ito Cell 6种不同类型的细胞后(FuGENE 6 transfection reagents),CAT-ELISA方法检测氯霉素乙酰转移酶(CAT)在不同细胞系中的表达活性。每一组CAT结果反应了XBP1启动子转录活性的大小,其中p3-XBP1p在HepG2细胞中活性最强,是pCAT3-Basic的12.4倍,其次是K562和SMMC-7721,分别是10.9倍和10.0倍;在L02细胞中CAT酶活性低于上述3种异常细胞,在HSF和Ito细胞中CAT酶活性低或没有活性。运用适时荧光PCR方法和免疫印迹分别从mRNA水平和蛋白水平检测了XBP1在不同细胞中的表达情况,结果均显示XBP1在HepG2、K562和SMMC-7721细胞中的转录和表达强于L02、HSF和Ito细胞,在HSF细胞和L02细胞中转录和表达较低,在Ito细胞中几乎检测不到XBP1的表达,与CAT-ELISA检测结果一致。因此,XBP1启动子的转录活性在不同细胞中是具有差异的,而XBP1启动子转录活性的大小直接调控下游基因XBP1的表达,导致不同细胞中XBP1的表达丰度也不相同,XBP1启动子的转录活性和表达与细胞类型、细胞周期和组织特异性密切相关。本研究发现XBP1启动子的ATG上游-227bp～66bp区域与XBP1的转录活性密切相关,属于XBP1启动子的核心区域;进一步比较XBP1基因核心启动子区在不同细胞中转录活性的差别和XBP1基因表达丰度的差异,为揭示真核细胞中XBP1的转录调控机制奠定基础。     

H-NS蛋白对副溶血弧菌hcp1的转录调控

【目的】研究调控子H-NS对副溶血弧菌T6SS1结构蛋白基因hcp1的转录调控机制。【方法】利用Western blot检测Hcp1蛋白在野生株(WT)和hns基因敲除株(Δhns)中表达水平的差异。提取WT和Δhns的总RNA,采用实时定量RT-PCR的方法验证H-NS对hcp1的转录调控关系。进而采用引物延伸实验研究hcp1的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对hcp1的调控关系。PCR扩增hcp1的整个启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证His-H-NS对hcp1启动子区是否具有直接的结合作用。【结果】Western blot和实时定量RT-PCR结果显示H-NS能抑制hcp1的表达;引物延伸结果显示hcp1只有一个转录起始位点T(–62)(翻译起始位点为+1),且其转录活性是H-NS和σ54依赖性的;EMSA实验表明H-NS对hcp1的启动子区具有直接的结合作用。【结论】H-NS能直接结合到hcp1启动子区而抑制其转录表达。     

Elongator复合物:一种新的参与转录延伸的组蛋白乙酰转移酶

由6个亚基组成的Elongator复合物是RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymeraseⅡ．RNAPⅡ）全酶的一个重要组成部分,它可以与高度磷酸化的RNAPⅡ相结合,其Elp3亚基具有组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase,HAT）活性,在以染色质为模板的转录延伸中发挥重要作用。Elongator是目前发现的第一个参与转录延伸的HAT复合物。     

Ⅰ型干扰素受体启动子多态性与慢性乙型肝炎易感性的相关性研究

目的 研究Ⅰ型干扰素受体启动子(IFNAR1)的基因多态性在不同个体间的差异,以及它们与慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染之间的相关性。方法 对320例慢性乙型肝炎患者、148例自发康复者、148例健康对照和114例正常高加索人的IFNAR1进行基因分型,分析基因的多态性与慢性HBV感染的易感性之间的相关性;构建IFNAR1启动子-荧光素酶报告基因载体,比较不同IFNAR1启动子变异体的转录活性。结果 在-568,-408,-77和-3位点发现基因多态性,其中-568和-77位点,以及-408和-3位点之间存在等位基因连锁。相关性分析结果表明,-568G、-408C和单体型-568G/-408C/-3C/-77(M)与病毒清除有关,-568C、-408T和单体型-568C/-408T/-3T/-77(L)与HBV感染的慢性化有关。启动子-荧光素酶报告基因载体的检测显示,-408和(或)-3位点的多态性可影响调节IFNAR1启动子的转录水平,而-568位点的多态性总体上对转录活性无明显的影响。-77(9)在高加索人中明显多见,携带这一基因型启动子的转录活性明显高于其他基因型启动子的转录活性。结论 IFNAR1的基因多态性与慢性HBV感染的易感性有相关性。     

乳腺癌特异性基因1(BCSG1)异常表达的调控机制

从乳腺癌cDNA文库中分离出的乳腺癌特异性基因1(BCSG1, breast cancer-specific gene 1) 又称Synuclein γ, 其表达蛋白广泛分布在神经系统的神经元突触前末稍. 除神经系统外, 正常乳腺组织或良性病变中BCSG1几乎不表达, 而多数浸润性乳腺癌、卵巢癌等肿瘤组织中表达异常增高. BCSG1的异常表达与肿瘤细胞的生长、浸润及转移相关. 为了解BCSG1的转录调控机制及转录因子对调控的影响, 用含启动子的BCSG1片段构建了不同长度的3¢端缺失片段、删除Sp1片段以及突变转录激活蛋白1(AP1, activator protein)位点的BCSG1启动子报告质粒, 并选用乳腺癌细胞系进行瞬时转染, 分析BCSG1启动子活性变化. 研究发现, BCSG1启动子5¢端区序列可决定BCSG1的基础转录活性, 并受Sp1位点调控; 在BCSG1蛋白阴性的乳腺癌细胞中, pGL3-1553的活性显著降低; 在HepG2肝癌细胞中, pGL3-1759的活性显著降低; 内含子1中AP1位点突变或缺失使启动子转录活性明显降低; c-jun和c-fos, 及cAMP效应器结合蛋白(CREB, cyclin AMP-responsive element binding)可以显著增强BCSG1启动子的活性. 这些结果表明, BCSG1的异常表达可能受多种因素影响, 5¢端区序列及Sp1位点决定BCSG1启动子的基础活性; 外显子1中含有可能影响BCSG1异常表达的关键序列; 决定细胞特异性表达的序列可能存在于内含子1中; 内含子中AP1结合位点可以调控BCSG1启动子的活性.