真核生物转录调控中阻遏蛋白的作用机制

真核生物转录调控中阻遏蛋白的作用机制明亮（杭州大学生命科学学院,杭州３１００１２）关键词转录调控,阻遏蛋白,真核生物真核基因表达在转录水平的调控机制极为复杂。据估计,真核细胞的基因大约有十分之一是用以编码参与转录调控尤其是转录起始调控的蛋白质的。目前...     

核受体超家族介导基因调控的分子机制

核受体超家族由甾体激素、甲状腺激素、维甲酸、维生素D等化学信号的受体及配体未明的多种孤儿受体组成,该家族成员的主要功能是作为配体激活的转录因子,调控代谢、发育、生殖相关基因的表达。核受体与启动子和增强子上的激素应答元件及其它DNA序列特异性激活因子结合,而激活或阻遏靶基因的转录。核受体调控基因转录需要募集称为辅调控因子的蛋白分子,这些蛋白分子与核受体一起装配成多组分的复合物,它们可提供相关的酶促活性和脚手架功能。通过与基础转录机器的相互作用和对染色质结构的可逆性共价修饰等作用,辅调控因子调控核受体对靶基因转录的激活或阻遏。许多辅调控因子本身受到多条细胞内信号转导途径的调控。     

氨基酸调控肝脏糖脂代谢的作用与机制

氨基酸是人必需的营养物质,具有广泛的生物学功能,它是蛋白质的组成单位,能量代谢物质。此外,它还作为信号分子广泛参与对多种生理功能的维持与调控,并在转录、翻译、翻译后修饰等多个层面上发挥作用。肝脏是关键的代谢器官,它充当连接各种组织代谢的枢纽。氨基酸感应在肝脏糖脂代谢的调控中起到十分重要的作用。因此准确地感应细胞内和细胞外氨基酸的水平,成为维持细胞内稳态的关键。真核细胞中存在一些众所周知的氨基酸感应因子,即一般性调控阻遏蛋白激酶2 (general control non-derepressible-2, GCN2)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)以及味觉受体等,在维持机体代谢稳态中发挥重要作用。本文对氨基酸调控肝脏糖脂代谢的作用与机制做了详细介绍,为进一步探究氨基酸感应机制以及治疗肝脏糖脂代谢紊乱疾病奠定了基础。     

色氨酸操纵子调控机理详析

色氨酸操纵子是最早被研究的细菌合成代谢调控、基因表达调控的模型之一。其中阻遏蛋白对转录起始的抑制作用、色氨酸作为辅阻遏物的作用以及通过定点突变揭示的弱化作用的分子机制已基本被阐明。此外,色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白、NusA、NusG、TrpY等调节蛋白对细菌色氨酸操纵子弱化作用的调节机制也在近年来得到进一步揭示。特别是在枯草芽孢杆菌中,色氨酸操纵子主要依赖于转录衰减机制调控,包括由色氨酸激活的色氨酸操纵子RNA结合弱化蛋白与新生转录产物结合形成内部终止子,导致5′非翻译区（5′UTR）转录终止。NusA、NusG通过刺激RNA聚合酶在5′UTR的U107和U144位点暂停,释放出RNA聚合酶,最终造成转录终止。不同的是,在U144位点NusA参与的转录弱化机制依赖其发夹结构,且NusA与RNA聚合酶作用促进了RNA结合弱化蛋白与新生转录产物的结合,使转录终止。而NusG是通过与非模板DNA链中的一段富含T碱基序列和RNA聚合酶同时互作,阻止了RNA聚合酶向下游移动,从而引起RNA聚合酶高效停滞。但在细菌操纵子中,绝大多数调节因子参与的弱化机制最终依赖于ρ因子,从而导致多达一半的转录终止事件发生。近年来,随着学科的发展,越来越多关于色氨酸操纵子调节机制新概念被挖掘报道,这也使人类对色氨酸操纵子的表达调控机制的认知愈加详尽。     

热休克蛋白的生物学作用和转录水平调控研究进展

热休克蛋白（HSP）具有广泛的生物学功能,其表达方式有两种：一种是诱导性表达,即当生物细胞受到刺激时才进行表达,另一种是组成性表达,即在生物,细胞的正常生活,代谢过程中表达。HSP的这两种表达式意味着HSP基因表达的调控方式和机理不同。本文简要介绍了热休克因子（HSF）的种类,结构及调控HSP基因表达的机理,HSF通过以下4个步骤调节HSP基因：（1）HSF由单体形式变成磷酸化的三聚体形式被激活;（2）三聚体形成式的HSF与HSP基因的热休克元件（HSE）上相邻排列的3个5′－GAA－3′结合,（3）与HSF结合后,HSE的活化域暴露,HSP基因转录;（4）HSP的mRNA5′端前导芪的特异结构适合于核糖体快速结合和高效翻译,不同生物体内的HSF作用有一定差异,功能较为明确的有：（1）对应激信号敏感的HSF1;（2）对应激信号不敏感,对生长,发育,分化信号敏感的HSF2;（3）起抑制HSP基因转录作用的HSF4。还有一些HSF（如HSF3）的作用机制较复杂,有待深入研究。此外,本文也简单介绍了HSP在衰老,免疫应答,细胞生存和凋亡平衡等中的作用,对了解和认识生物生长,发育,衰老,保护,免疫应答及细胞生存和凋亡平衡的分子机制有一定帮助。     

植物干旱胁迫的信号通路及相关转录因子研究进展

植物对干旱环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控在植物的抗旱过程中起着至关重要的作用。目前参与植物干旱胁迫反应的转录因子主要有AP2/EREBP、MYB、NAC、bZIP和WRKY等。研究表明,单个转录因子可以激活或抑制大量下游靶基因的转录,而单一的靶基因又受到不同转录因子的调控,转录因子之间的串扰现象在植物干旱调控网络中普遍存在。该文总结了近年来国内外有关植物干旱胁迫响应中涉及的主要信号通路［ABA信号通路、Ca²⁺信号通路和促有丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)级联信号通路等］,并对以上5种转录因子的结构特点、分类以及它们对干旱胁迫的调控作用进行综述,同时对今后的研究方向进行了展望。     

HIF-NOS信号通路对哺乳动物卵巢NO依赖性功能的调控作用

一氧化氮(NO)作为气体明星分子和信号分子,在哺乳动物体内不同的生理调节过程中具有非常重要的作用,尤其是哺乳动物卵巢功能的调控.一氧化氮合酶(NOS)是NO合成的限速酶,是调节NO合成的关键环节,也是NO依赖性功能调控的重要环节.因此,调节NOS转录/合成的信号通路对哺乳动物卵巢NO依赖性功能具有至关重要的调控作用.最近的研究发现,缺氧诱导因子(HIF)作为转录因子,参与许多与缺氧相关靶基因的转录调控,如NOS和血管内皮生长因子(VEGF)等.本文一方面描述了NO合成及其调控的分子机制,另一方面阐明了HIF作为转录因子对NOS的转录调控,从而揭示HIF在NO依赖性卵巢功能调控中的重要作用,同时为进一步研究哺乳动物卵巢功能的调控提供新的研究方向和理论基础.     

蜕皮激素与其受体EcR-USP的转录调控机制

蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)是一种典型的类固醇激素, 主导调控昆虫的蜕皮、变态、生殖等重要生理过程。20E受体EcR-USP已被鉴定近20年, 20E与其受体复合物的转录调控机制也有了许多重要突破。已有研究表明： （1）20E受体由核受体EcR和USP形成; （2）EcR-USP异源二聚体在分子伴侣蛋白复合物的协助下获得DNA结合活性; （3）20E通过解除共阻遏因子和募集共激活因子来激活EcR USP异源二聚体并启动下游基因的转录; (4）20E-EcR-USP配体-受体复合物引发20E初级应答基因的表达, 由20E初级反应基因编码的转录因子诱导表达的20E次级应答基因级联放大20E信号, 从而调控昆虫蜕皮、变态、生殖等生理过程。     

钙调蛋白及其结合蛋白对神经递质释放的调控作用

钙离子（Ca2+）是调节突触前神经递质的胞吐释放的关键离子信号.作为胞内最普遍存在的钙离子感受器的钙调蛋白（CaM）被发现能通过与多种蛋白的相互作用,调控着突触小泡的生发、运输及再填充,从而传递胞内Ca2+浓度变化的信号,对神经递质的释放及突触电生理活动起到至关重要的调控作用.本文综述了CaM及其结合蛋白是如何参与对突触小泡的胞吐释放和胞吞恢复的调控,并探讨了其中可能的分子机制.     

Slug的分子调控机制

Slug（Snail2）是一种具有锌指结构的上皮一间质转化（epithelial—mesenchymal transition,EMT）转录因子,在肿瘤EMT过程及癌细胞的迁移、侵袭、转移和干细胞样特性维持中起重要作用,多种信号分子及转导途径参与Slug的表达调控。本文综述了调节Slug降解和表达的信号分子及转导途径、Slug诱导的几种肿瘤相关分子及Slug与其EMT转录因子的关系。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素（gibberellins或gibberellic acid,GA）作为植物生长的必需激素之一,调控植物生长发育的各个方面,如：种子萌发,下胚轴的伸长,叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展,有关赤霉素生物合成及其调控,赤霉素信号转导途径,以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究;GA信号转导通道的研究进展,特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用（derepress）的分子模型;GA受体研究的新进展;探讨GA与其它激素之间的相互作用,以及植物在应答环境过程中的作用。     

独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子

植物激素信号传导途径中的抑制子(repressor) DELLA、AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL均结合下游转录因子并抑制其转录活性, 从而阻遏激素响应基因的表达; 激素分子则激活信号传导链降解抑制子、释放转录因子, 从而诱导响应基因表达并介导相应的生物学功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究团队最新的研究发现, 独脚金内酯(SL)信号途径中的SMXL6、SMXL7和SMXL8是具有抑制子和转录因子双重功能的新型抑制子, 他们还通过研究SL转录调控网络发现了大量新的SL响应基因, 揭示了SL调控植物分枝、叶片伸长和花色素苷积累的分子机制。这些重要发现为探索植物激素作用机理提供了新思路, 具有重要科学意义和应用前景。     

独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子

植物激素信号传导途径中的抑制子(repressor) DELLA、AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL均结合下游转录因子并抑制其转录活性,从而阻遏激素响应基因的表达;激素分子则激活信号传导链降解抑制子、释放转录因子,从而诱导响应基因表达并介导相应的生物学功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究团队最新的研究发现,独脚金内酯(SL)信号途径中的SMXL6、SMXL7和SMXL8是具有抑制子和转录因子双重功能的新型抑制子,他们还通过研究SL转录调控网络发现了大量新的SL响应基因,揭示了SL调控植物分枝、叶片伸长和花色素苷积累的分子机制。这些重要发现为探索植物激素作用机理提供了新思路,具有重要科学意义和应用前景。     

PIASx结构与功能的研究进展

PIAS（protein inhibitor of activated STAT）蛋白家族能够与许多蛋白质发生相互作用,其中大部分为转录因子。PIASx是4个组成成员中的一种,其包括两个亚型。PIASx通过与不同种类的蛋白相互作用,影响它们的活性和功能。PIASx蛋白的调控机制主要有两种：一种是通过其自身所具有的SUMO（smallubiquitin-related modifiers）E3连接酶活性,促进对一些转录因子、转录辅因子的SUMO化修饰,从而调控它们的转录活性;另一种是作为构架蛋白,通过与雄激素受体的作用参与雄激素介导的基因转录调节。PIAS蛋白的上述两种作用机制并不是完全互相排斥的,这体现了PIASx蛋白功能的特异性和复杂性。     

酵母中葡萄糖阻遏作用机制研究进展

大多数微生物通过一种复杂的机制来感知和传递环境中的葡萄糖变化并对其做出适当的反应。酵母细胞中，葡萄糖主要通过Snf1/Mig1信号通路来阻遏三羧酸循环、糖异生、乙醛酸循环和替代碳源代谢等相关基因的转录表达。木糖、半乳糖、蔗糖、乙醇和有机酸等替代碳源只有当环境中的葡萄糖消耗殆尽后才能重启代谢编程，进行替代碳源的利用。而葡萄糖去抑制对于提高现代微生物工业生产效率、解决环境与能源问题具有重要意义。本文综述了Snf1/Mig1信号通路阻遏机制以及相关转录因子的活性位点，具体介绍了多种替代碳源的应用以及其受葡萄糖阻遏的具体机制，总结提出了根据不同背景缓解或解除碳代谢阻遏的策略，以期为酵母菌现代化生产应用范围的扩大和效率的提高提供新思路。     

生长素反应因子作用机制研究进展

概述ARF的结构和功能特点,其与Aux/IAA阻遏子之间的作用方式,以及它在生长素信号转导过程中的调控机制;对ARF基因在不同植物中的分布构成,表达特点,突变体的表型,以及转录后调控的研究现状进行了归纳分析。     

MicroRNA在种子发育、休眠与萌发过程中的作用

植物microRNA(miRNA)是一类小分子非编码RNA,对植物的生长发育发挥着重要调控作用。种子发育、休眠与萌发是植物生命进程中的重要阶段。在这一阶段内,种子受各种环境因子及内源激素调控,并且不同植物种子具有不同发育及休眠特性。随着人们对种子发育、休眠及萌发机理的探究,越来越多miRNA被鉴定,它们能够基于植物激素信号传导、抗氧化作用、关键转录因子调控等途径参与种子形态建成、物质代谢及各种胁迫响应。本文主要综述了近年来植物miRNA的形成及调控机理,以及在种子发育、休眠及萌发过程中发挥的调控作用,旨在为今后的研究方向提供参考。     

植物激素调控丛枝菌根发育的作用机制研究进展

丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）是土壤中AM真菌和绝大多数维管植物根系长期进化过程中相互识别、相互作用形成的互利共生体。AM的发育与功能效应依赖AM真菌-寄主植物之间精准的“分子对话”，同时受到环境条件特别是土壤养分水平、干旱和盐渍化的制约。植物激素作为低浓度的小分子有机物，是参与调控AM共生过程的重要信号分子。其中，主要有9种植物激素参与AM发育过程且分工各有不同：独脚金内酯（strigolactones，SLs）参与AM真菌-寄主植物之间最初的共生识别，脱落酸（abscisic acid，ABA）和油菜素内酯（brassinosteroid，BR）促进前期的菌丝入侵，但水杨酸（salicylic acid，SA）和乙烯（ethylene，ET）抑制前期的菌丝入侵，生长素（auxin，Aux）、ABA和BR促进随后的丛枝形成而ET和赤霉素（gibberellin，GA）的作用则相反，茉莉酸（jasmonic acid，JA）对菌丝入侵与丛枝形成均可能存在正调控或负调控作用。目前细胞分裂素（cytokinin，CTK）在AM发育中的作用尚不明确。更为复杂的是，通常植物激素信号之间的交叉互作决定AM的发育进程。本文针对AM发育过程总结了不同植物激素的调控作用特点和不同植物激素信号之间的互作（协同或拮抗），以及胁迫条件下不同植物激素信号的可能调控机制。深入研究和系统阐明植物激素调控AM真菌-寄主植物共生的生理/分子机制，将有助于促进生物共生学理论研究及菌根技术的应用。     

酵母RNA聚合酶Ⅱ转录活性的调控研究进展

真核生物基因转录活性的调控过程十分复杂,许多蛋白质在这一过程中发挥作用。酵母中对ＲＮＡ聚合酶Ⅱ转录活性的调控可分为以下４种类型：（１）阻遏物的直接抑制作用;（２）阻遏物的间接抑制作用;（３）激活物的直接活化作用;（４）激活物的亚细胞定位调节作用。本文拟就近来酵母中ＲＮＡ聚合酶Ⅱ转录活性的上述４种调控机制的研究进展作一综述。１　阻遏蛋白的直接抑制作用１．１半乳糖代谢作用的调控　目前对于酿酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）利用半乳糖（包括摄取、转运、代谢等）的过程以及相关酶基…     

Hedgehog通路分子SuFu在结直肠癌中的作用

Hedgehog(Hh)信号通路在胚胎的正常发育过程中发挥关键作用,近年研究表明Hh信号通路在多种肿瘤中异常激活。Hh信号通路中的调控分子SuFu(suppressor of fused)在结直肠癌组织中普遍表达,而通路中其他关键分子并不存在此现象。SuFu可不通过Pcth1和Smo直接作用于转录因子Gli。SuFu在胞质中与Gli结合,阻止Gli进入细胞核;也可在细胞核内辅助其他蛋白抑制Gli的活性,从而负反馈调控Hh信号通路。当SuFu基因发生突变时,其构象改变,对Gli的抑制作用减弱,而且使得Gli的表达增加,Hh通路异常激活,促进结直肠癌的发生发展。本文综述了Hh信号通路的作用机制以及SuFu分子与结直肠癌的关系,旨在为结直肠癌的靶向治疗积累一定的理论基础。