伪狂犬病毒UL49基因核定位信号的初步确定

伪狂犬病毒UL49基因编码的蛋白VP22是一种皮层蛋白,其生物学功能尚不清楚。预测并确定PRV UL49的核定位信号,可为研究其编码蛋白VP22的蛋白转导功能及作用机理奠定基础。通过生物信息学软件分析预测到,PRV UL49基因存在潜在的两个核定位信号:5~21位氨基酸序列(RKTRVA ADETASGARRR)NLS1和241~247位氨基酸序列(PGRKGKV)NLS2。本文将实验分为对照组、NLS1和NLS2同时缺失组、NLS1缺失组和NLS2缺失组四组,并通过PCR扩增、分子克隆等技术获得PRV Ea株UL49基因。以pEYFP-N1为载体,将UL49基因及各组缺失或突变片段插入EYFP上游,成功构建PRV pUL49-EYFP重组质粒及一系列缺失突变体,转染COS-7细胞后观察荧光定位。实验结果表明,确认预测到的NLS1和NLS2具有核输入功能,且位于241-247位的氨基酸序列(PGRKGKV)的入核功能更强,5~21位氨基酸序列(RKTRVA ADETASGARRR)为双向核定位信号,其同时具有核输出的功能。     

双组分核定位信号介导Apoptin定位于肿瘤细胞核

Apoptin是一种来源于鸡贫血病毒的小蛋白,在肿瘤细胞中定位于细胞核,而在正常细胞中主要分布于细胞质。根据预测,Apoptin分子中有2段序列(NLS1和NLS2)可能是单组分核定位信号。通过基因突变和缺失构建了Apoptin各种不同的核定位信号突变体和磷酸化突变体,利用增强型绿色荧光蛋白(EGFP)作标签,观察了其在肿瘤细胞中亚细胞定位的变化。结果表明,NLS1和NLS2单独均不是有效的单组分核定位信号。Apoptin的核定位信号是由NLS1和NLS2这2段序列共同组成的双组分核定位信号,缺少任何一段序列都会严重影响Apoptin在肿瘤细胞中的核定位。其中,NLS2对于Apoptin的核定位起主要作用。Apoptin的获得型磷酸化突变体并不能转位到正常细胞的细胞核中,而其磷酸化负突变体仍定位于肿瘤细胞的细胞核。另外,丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶抑制剂H7也不影响Apoptin在肿瘤细胞中的核定位。很可能,Apoptin的磷酸化并不参与调控其核定位信号的功能。     

核定位信号及其分析策略

真核细胞核膜上的核孔复合体 (nuclear pore complex, NPC) 是细胞核内外进行物质交换的主要通道, 分子量较小的化合物可自由通过NPC或采取被动扩散的方式进入细胞核, 而分子量为50 kD以上的蛋白质则只能通过主动转运进入细胞核. 以这种方式进入细胞核的 蛋白质必须在其氨基酸序列上拥有特殊的核定位信号(nuclear localization signal, NLS)以被相应的核转运蛋白(karyopherins) 识别. 核定位信号具有多样性, 包括经典核定位信号(classical NLS,cNLS), 内输蛋白β2识别的核定位信号（又称PY模体-NLS）和其它类型的NLS. 每一类NLS具有相似的特征, 但并不具有完全保守的氨基酸组成. 不同的NLS, 往往对应着各不相同的核输入机制. 而对同一蛋白质来说, 也可能同时拥有几个功能性的NLS. 研究核定位信号一方面可以帮助揭示新的大分子物质核转运机制, 另一方面也有助于发现一些蛋白质的新功能. 本文对常见NLS的分类进行了总结, 并介绍了两种常用的NLS预测软件及鉴定NLS的一般策略.     

核定位信号肽用于基因转移的研究进展

核定位信号(nuclear localization signal,NLS)是一段富含Arg、Lys的氨基酸序列,它存在于真核细胞核蛋白和病毒蛋白中,并具有引导它们趋向定位核区的功能。近年来发展的利用含核定位信号肽的非病毒载体为基因转移提供了一个崭新的途径。     

PNRC1核定位信号序列的鉴定

为鉴定富含脯氨酸核受体辅调节蛋白1(PNRC1)分子的核定位信号序列（nuclear localization signal sequence, NLS）,在生物信息学方法预测的基础上,先构建野生型PNRC1及删除预测NLS的PNRC1突变体的绿色荧光蛋白（GFP）重组表达载体,转染细胞后通过激光共聚焦显微镜观察PNRC1分子在删除预测NLS后细胞内的定位变化.然后,将预测的NLS编码序列直接连到GFP表达载体上,以及将预测的NLS加到胞浆蛋白上构建其GFP重组表达载体,转染细胞,观察预测的NLS能否把构建的重组体都带到细胞核内.结果显示,删除PNRC1中预测的NLS后,其定位从细胞核中变为主要定位在细胞浆中,而预测的NLS能把GFP或胞浆中的蛋白带到细胞核中.研究表明,预测的NLS为PNRC1分子真正的NLS.     

细胞因子和生长因子信号转导途径中信号蛋白分子的核转运机制

信号蛋白分子的入核及出核转运是细胞因子和生长因子信号转导途径中的重要环节.核定位序列（NLS）是信号蛋白分子上与入核转运相关的氨基酸序列.核孔复合物（NPC）、核转运蛋白importin和能量供应体Ran/TC4在入核转运过程中也发挥了重要作用.另外,很多细胞因子和生长因子或其受体上所含有的NLS序列也具有核定位功能,并可能通过“伴侣机制”参与其他信号蛋白分子的入核转运.     

BRD7核定位信号的结构分析和功能鉴定

目的:对BRD7的核定位信号进行预测、结构分析和功能鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。方法:通过生物信息学对BRD7的核定位信号进行预测和结构分析,然后利用绿色荧光蛋白(GFP)介导的直接荧光和间接免疫荧光定位方法分别对核定位信号的功能进行鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。结果:BRD7的65～96位氨基酸残基具有潜在核定位信号(NLS)的结构特征,该核定位信号包含3簇碱性氨基酸残基,可视为由2个紧密相邻、部分重叠的双向核靶序列NLS1和NLS2组成;并发现NLS及其构成上的NLS1和NLS2均具有介导异源蛋白GFP胞核定位的功能,从而证实BRD7的65～96位残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,且单簇碱性氨基酸残基的缺失不足以破坏其核定位信号的功能;同时发现野生型BRD7呈胞核分布,而核定位信号缺失型BRD7主要呈胞浆分布。结论:BRD7的65～96位氨基酸残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,在BRD7胞核分布模式中发挥了十分重要的作用。     

核定位信号及其在病毒感染机制中的研究进展

核定位信号介导的蛋白入核是细胞内信号传递网络中核内外物质信息交流的重要一环,绝大多数病毒蛋白进入细胞核均需要核质转运受体识别和结合入核蛋白携带的核定位信号序列。病毒蛋白的入核转运机制在病毒感染过程中起着至关重要的作用,对于病毒的复制、毒力具有重要意义,针对该机制的研究有利于新的抗病毒靶点的发现。本文对核定位信号的分类信息进行了总结,并对不同的核质转运受体及其介导的入核机制进行了比较分析,概述了病毒入核蛋白及其核定位信号在病毒感染机制中的研究发现。     

植物细胞质介导GFP-NLS蛋白入核转运的HeLa细胞系统的建立北大核心CSCD

细胞核作为细胞中重要的遗传物质存储、复制和转录的结构,涉及大量信息和物质的传输活动,尤其是蛋白质的入核转运一直以来都是研究的热点问题之一。本研究证明,植物细胞质可以有效应用于动物细胞体系研究蛋白质入核转运。本文利用病毒SV40抗原蛋白中的核定位信号(nuclear localization signal,NLS)标记绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP),通过拟南芥细胞质的介导,利用He La细胞核建立研究蛋白质入核转运的半细胞体系。结果显示,植物细胞质结合NLS片段能改变GFP在He La细胞核内外的分布,实现对目标蛋白入核过程的介导,使GFP-NLS最后定位于细胞核内。这也意味着通过He La细胞建立起的半细胞体系能为蛋白质入核转运研究提供一个有效的研究体系。     

植物病毒蛋白核质转运的研究进展

植物病毒编码一些含有核定位信号(nuclear localization signal,NLS)或者核输出信号(nuclear export signal,NES)的核质转运蛋白,这些已被验证的转运蛋白有三种类型:核输入蛋白、核输出蛋白和核质穿梭蛋白。它们通过识别寄主核质转运受体Importinα和Importinβ,介导含有经典核定位信号的蛋白质入核过程,以及寄主蛋白Ran参与,由XPO1介导的富含亮氨酸核输出信号的蛋白质出核过程。植物病毒核质转运蛋白利用寄主的转运机制,进出细胞核发挥相应功能,如介导病毒基因组的核输入和核输出、介导病毒长距离运输及系统侵染、抵抗寄主细胞启动的RNA沉默、调节寄主细胞转录活性、调控病毒的复制及表达和参与病毒症状的形成等。对植物病毒蛋白核质转运的相关研究进展进行综述,着重介绍植物病毒蛋白核质转运类型、核输入和输出信号、转运机制和生物学意义,以及寄主蛋白介导的互作等研究的最新成果。     

植物细胞质介导GFP-NLS蛋白入核转运的HeLa细胞系统的建立

细胞核作为细胞中重要的遗传物质存储、复制和转录的结构,牵涉着大量信息和物质的传输活动,尤其是蛋白质的入核转运一直以来都是研究的热点问题之一。本文利用病毒SV40抗原蛋白中的核定位信号（nuclear localization signal,NLS）标记GFP蛋白,通过拟南芥细胞质的介导,利用HeLa细胞核建立起了研究蛋白质入核转运的半细胞体系。结果显示,植物细胞质结合NLS片段能改变GFP在HeLa细胞核内外的分布,实现对目标蛋白入核过程的介导,使GFP-NLS最后定位于细胞核内。这也意味着通过HeLa细胞建立起的半细胞体系能为蛋白入核转运研究提供一个有效的研究体系。     

鸭源新城疫病毒M蛋白核定位信号突变影响病毒的毒力和复制能力

【目的】研究鸭源新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)M蛋白核定位信号(nuclear localization signal,NLS)突变对其毒力和复制能力的影响。【方法】利用鸭源NDV SS1株P基因和F基因上的AgeⅠ和Bstz17Ⅰ酶切位点,将overlapPCR方法获得的M蛋白NLS突变的片段替换到p NDV/SS1GFP中获得全长质粒pNDV/SS1GFP-M/NLSm。通过反向遗传学技术拯救M蛋白NLS突变体病毒,并对拯救的病毒进行血凝(hemagglutination,HA)试验、荧光试验和M基因测序鉴定。另外,对突变体病毒进行M蛋白的亚细胞定位观察,以及病毒的生物学特性、空斑形成能力和体外增殖能力测定。【结果】成功构建M蛋白NLS突变的全长质粒pNDV/SS1GFP-M/NLSm。细胞转染物接种鸡胚后的第1代尿囊液无HA效价,盲传3代才能检测到拯救病毒的HA效价。进一步的荧光试验和M基因测序确定拯救的病毒是突变体病毒r SS1GFP-M/NLSm。与亲本病毒rSS1GFP相比,突变体病毒M蛋白由细胞核定位变为细胞质定位。此外,突变体病毒的毒力、在鸡胚上的复制能力以及在细胞中的空斑形成能力显著降低,并且感染细胞后产生的细胞病变轻微,M蛋白和绿色荧光蛋白的表达量均降低,说明M蛋白NLS突变使病毒的体外增殖能力受到抑制。【结论】NLS突变导致的M蛋白细胞核定位功能丧失可明显降低鸭源NDV的毒力和复制能力。     

利用核定位信号筛选系统初步筛选小鼠胚胎核定位蛋白基因

在已建立的核定位信号 (nuclearlocalizationsignal,NLS)筛选系统的基础上 ,对这一系统进行了改进并对改进的系统进行了验证。将小鼠 1 1天胚胎cDNA文库插入改进后的筛选载体的多克隆位点 ,转化酵母宿主菌。然后将约 1 0 4 个酵母克隆接种于选择性平板上进行筛选 ,得到了 2 2个可在选择性培养基上生长的克隆。分析了其中 1 8个克隆的DNA序列 ,见到 1 3个克隆含有以正确读框融合的编码NLS的基因片段。取其中 3个克隆的插入片段与绿色荧光蛋白基因融合后在哺乳类细胞内表达 ,证明了其在哺乳类细胞中的核定位功能。研究证明 ,构建的核定位信号筛选系统 ,能够有效地从cDNA文库中筛选核定位蛋白的基因     

核定位信号分析示踪载体——pGST-EGFP的构建及功能鉴定

目的 构建谷胱甘肽转硫酶（GST）与EGFP相融合的新型蛋白质示踪载体--pGST-EGFP,以用于蛋白质细胞亚定位信号序列的深入分析.方法 以质粒pEGFP-N1为骨架,融合从pGEX-2TK载体中扩增的GST编码序列,构建成pGST-EGFP融合表达质粒;再插入人工合成的已知核定位蛋白SV40的核定位序列（NLS）,构建成pGST-EGFP-SV40 NLS作为阳性对照;另外,构建小分子量蛋白TNNI2在pGST-EGFP的融合表达质粒.将对照pEGFP-N1和各重组质粒分别用脂质体介导,瞬时转染HeLa细胞,荧光显微镜下观察蛋白的核定位情况.结果 单独表达的EGFP呈全细胞分布,而GST-EGFP融合蛋白只存在于细胞浆;SV40 NLS能将GST-EGFP融合蛋白带进细胞核.虽然TNNI2-EGFP融合蛋白的细胞亚定位呈现核内丰度更高的特点,但TNNI2-GST-EGFP融合蛋白仅限定于胞浆分布,提示TNNI2不能主动定位到细胞核中.结论 成功构建了蛋白质细胞亚定位示踪载体--pGST-EGFP.作为核定位信号分析系统,其对小分子蛋白细胞亚定位的示踪效果优于传统的pEGFP载体,更适用于科研工作中小分子量蛋白质核定位信号序列的研究.     

KPNB1和Ran蛋白共同介导新城疫病毒基质蛋白的入核转运

【目的】鉴定与新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)基质蛋白(matrix protein,M)入核相关的细胞蛋白,以阐明NDV M蛋白细胞核定位的分子机制。【方法】从鸡胚成纤维细胞中分别克隆核转运受体蛋白KPNA1–KPNA6和KPNB1基因,将其构建到真核表达载体,并与表达NDV M蛋白的重组真核表达载体分别共转染HEK-293T细胞,通过免疫共沉淀方法鉴定与NDV M蛋白相互作用的核转运受体蛋白。另外,将M蛋白与Ran蛋白突变体或与M蛋白互作的核转运受体蛋白缺失体分别共表达,通过荧光共定位确定M蛋白入核转运相关的细胞蛋白。【结果】构建的重组真核表达载体在HEK-293T细胞中能够正确表达;通过间接免疫荧光观察发现,重组蛋白中除Myc-KPNA2蛋白定位在细胞质外,其它核转运受体蛋白均与M蛋白表现出相同的细胞核定位。免疫共沉淀试验结果表明,M蛋白与KPNA1蛋白和KPNB1蛋白均存在相互作用。进一步通过荧光共定位观察发现,M蛋白与KPNA1蛋白缺失体(DN-KPNA1)共表达不改变M蛋白的细胞核定位,而与KPNB1蛋白缺失体(DN-KPNB1)共表达后导致M蛋白变为细胞质定位,说明M蛋白入核转运需要KPNB1蛋白的参与。另外,将M蛋白与Ran蛋白突变体Ran-Q69L共表达,荧光观察发现M蛋白同样由细胞核定位变为细胞质定位,说明M蛋白入核转运还需要Ran蛋白的辅助。【结论】KPNB1和Ran蛋白共同介导NDV M蛋白的入核转运,其过程是KPNB1蛋白首先和M蛋白发生相互作用并形成复合物,然后通过Ran蛋白的辅助作用完成入核转运。     

人乳头瘤病毒次要衣壳蛋白L2核定位

在人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)次要衣壳蛋白L2的N端和C端,有大量带正电荷的氨基酸残基组成核定位信号(nuclear localization signal,NLS)。细胞的核结构域10(nuclear domain 10,ND10)是细胞周期和病毒生活周期的重要调节者。L2定位到ND10的过程不仅会受到早幼粒细胞白血病蛋白(promyleocytic leukaemia protein,PML)、死亡结构域相关蛋白(deathdomain-associated protein,Daxx)、Sp100核抗原(Sp100 nuclear antigen)等细胞蛋白的影响,也会与L1在ND10发生相互作用。在HPV感染和组装过程中,L2的核定位信号有着重要作用。     

CCCTC-结合因子与核周蛋白α4存在分子间相互作用并调控其基因表达

目的:研究CCCTC-结合因子(CTCF)是否与核周蛋白α4(KPNA4)有蛋白间相互作用并调控其表达。方法:用GSTpull-down实验研究CTCF是否与KPNA4存在蛋白间相互作用;用逆转录半定量PCR和免疫印迹检测CTCF敲降对KPNA4基因表达的影响。结果:GSTpull-down实验表明CTCF与KPNA4之间存在相互作用;当CTCF敲降时,KPNA4基因的表达随之下降。结论:CTCF与KPNA4之间存在相互作用并调控其基因表达。     

介导BLM解旋酶细胞核定位的关键氨基酸位点鉴定

BLM解旋酶是人RecQ DNA解旋酶家族重要成员之一,在机体的DNA复制、重组、损伤修复以及维护基因组稳定性等方面发挥重要作用。早期研究表明,BLM解旋酶通过自身携带的核定位信号（nuclear localization signal, NLS）进入细胞核,但是介导其细胞核定位的关键氨基酸位点尚不清楚。本研究构建了BLM解旋酶C端(aa642 1417)截短体克隆,首先通过截短表达的方法确证其NLS结构域。在此基础上,构建重组真核表达载体pEGFP NLS/BLM NES/Rev,通过观察BLM NLS碱性氨基酸位点突变对EGFP NLS/ BLM NES/Rev融合蛋白细胞核定位的影响,以此快速鉴定NLS中介导BLM解旋酶细胞核定位的关键氨基酸位点。结果表明,BLM(aa642 1417) C端截短体具有与全长BLM解旋酶相同的细胞核定位,同时确证1344RSKRRK1349是BLM解旋酶NLS结构域的活性位点,且具有与SV40 NLS相同的核输入能力。氨基酸位点突变试验结果表明,R1344A、K1346A、R1348A和K1349A点突变均减少了EGFP NLS/BLM NES/Rev和EGFP BLM(642 1417)融合蛋白的细胞核定位。因此,这4个位点是介导BLM解旋酶细胞核定位的关键氨基酸位点。此结果为后续研究BLM解旋酶细胞核定位的分子机制奠定了基础。     

去棕榈酰化修饰下G蛋白偶联受体激酶6核定位信号鉴定

G蛋白偶联受体激酶6(G protein-coupled receptor kinase 6,GRK6)依赖去棕榈酰化修饰及特定核定位序列(nuclear localization sequence,NLS)实现胞核定位,但NLS的关键基团及其对激酶活性的影响尚不清楚。该研究首先通过构建一系列缺失突变子,初筛去棕榈酰化条件下GRK6的NLS结构域;然后采用点突变技术进一步确定NLS结构域中Lys(K)~(389)、Lys(K)~(390)、Lys(K)~(3913)个关键基团;最后通过检测内源性毒蕈碱M3受体介导的细胞内钙流,证实NLS突变子对M3受体介导的细胞内钙流信号的抑制作用无明显影响。该研究为进一步揭示GRK6胞核转运机制及其功能提供了有价值的信息。