组蛋白去乙酰化酶HDAC2突变体构建及其SUMO修饰E3连接酶功能研究

目的:针对人源HDAC2外显子拼接功能区(CDS)基因,运用双管法突变体构建技术,构建HDAC2去乙酰化酶功能失活的片段缺失与关键位点突变体,检测突变体的SUMO化修饰E3连接酶功能活性,探究此HDAC2新功能是否受到其固有的去乙酰化酶功能的影响.方法:设计HDAC2 100-322位氨基酸密码子缺失的片段突变体引物与142位H→A点突变体引物,利用HDAC2的pcDNA3.1真核表达质粒为模板,通过耐热Fusion酶PCR反应双管扩增相应的单链DNA,并经退火、模板酶切、乙醇纯化、感受态转化、抗性平板筛选、测序鉴定获得两种HDAC2去乙酰化酶功能失活的pcDNA3.1真核表达质粒.免疫印迹检测突变体质粒在细胞中的表达,荧光素酶(LUC)报告基因实验检测其SUMO化修饰E3连接酶功能活性.结果:成功构建HDAC2去乙酰化功能失活的片段缺失突变体pcDNA3.1/HDAC2 (DEL 100-322AA)与关键位点突变体pcDNA3.1/HDAC2(142 H→A).C-myc标签的免疫印迹检测显示两种突变体在细胞中可稳定表达.将突变体转染进入三种细胞,LUC报告基因分析结果显示突变体仍具有E3连接酶功能活性.结论:HDAC2的E3连接酶功能不依赖于其去乙酰化酶活性,并且E3连接酶功能结构域位于其序列C端.     

敲除组蛋白去乙酰化酶基因hdac对里氏木霉纤维素酶表达的调控作用

[背景]里氏木霉(Trichoderma reesei)是木霉属中产纤维素酶最具代表性的真菌之一,表观遗传调控是不涉及DNA序列变化的可遗传变化,组蛋白去乙酰化是其中一种。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)负责脱乙酰化,敲除去乙酰化酶基因可引起菌株孢子、菌丝及纤维素酶活性等的一系列改变。[目的]通过敲除里氏木霉组蛋白去乙酰化酶基因(histone deacetylase,hdac)建立了里氏木霉hdac缺失突变株(T.reesei△hdac),以研究对纤维素酶基因表达的调控作用。[方法]利用Split-Maker技术构建了组蛋白去乙酰化酶基因敲除表达盒,并转化了里氏木霉T.reesei QM9414。经PCR及Southern blotting验证正确后,对突变体T.reesei△hdac连续7 d检测滤纸酶活(filter paper activity,AFP)、羧甲基纤维素钠酶活(carboxymethyl cellulase activity,CMCA),利用RT-qPCR检测纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的表达。[结果]突变体T.reesei△hdac两种酶活力均显著高于出发菌株,分别高出8.00、30.00 IU/mL。突变体T.reesei△hdac纤维素酶及其相关基因cbh1、egl1和xyr1的转录水平分别为出发菌株T.reesei QM9414的6.50、6.01和4.51倍。[结论]里氏木霉中纤维素酶的基因表达明显受到组蛋白去乙酰化酶基因(hdac)的调控,这为研究里氏木霉表观遗传调控对纤维素酶的影响提供了新的证据。     

小鼠心脏过表达SIRT1显性失活突变体导致心肌细胞凋亡和早发性心衰

本研究旨在探究SIRT1的去乙酰化活性在调节心脏功能方面的重要作用.与成年小鼠心脏相比,在出生后早期小鼠的心脏中SIRT1去乙酰化活性较高.为了进一步研究SIRT1酶活性在出生后心脏中的功能,本研究构建了心脏特异性表达人源SIRT1显性失活突变体(SIRT1 H363Y)的转基因小鼠,SIRT1 H363Y能够抑制内源性SIRT1的去乙酰化活性.这种转基因小鼠表现为心室与心房腔扩张,并且出生后早夭.在病理学方面,超声心动图与分子表型证实转基因小鼠罹患扩张型心肌病.同时,本研究通过TdT介导的dUTP缺口末端标记技术检测到转基因小鼠的心脏心肌凋亡更为严重.进一步研究发现,SIRT1活性的抑制造成的心肌细胞凋亡至少一部分原因归结为p53乙酰化水平的升高与Bax表达的上调.以上结果表明,小鼠心脏特异性地过表达SIRT1的显性失活突变体(SIRT1 H363Y)能够导致心肌细胞凋亡以及心衰早发,这提示SIRT1在出生后早期维持心脏正常功能方面发挥着非常关键的作用.     

重组旋毛虫plancitoxin-1-like活性位点突变体蛋白的核酸酶活性

旋毛虫plancitoxin-1-like(Ts-Pt)是旋毛虫125种DNaseⅡ家族蛋白中唯一具有典型DNaseⅡ活性区域HKD基序的核酸酶,且普遍认为,组氨酸位点是DNaseⅡ的活性氨基酸位点。为研究Ts-Pt活性位点突变体蛋白的核酸酶活性,利用重叠PCR方法获得Ts-Pt活性位点突变体片段,以p ET-28a(+)为载体构建重组表达质粒并在大肠杆菌中诱导表达。重组Ts-Pt突变体蛋白经亲和层析纯化后进行SDS-PAGE分析。利用琼脂糖凝胶电泳法和核酸酶酶谱分析重组Ts-Pt突变体蛋白的核酸酶活性。成功构建含Ts-Pt突变体重组质粒的基因工程菌,SDS-PAGE和亲和层析纯化结果显示,重组Ts-Pt突变体蛋白呈包涵体表达。重组蛋白经复性后并没有表现出核酸酶活性,但核酸酶酶谱分析结果显示,包涵体表达的重组Ts-Pt突变体蛋白表现出降解DNA的能力。同时,N端和C端活性位点H及HCK和DHSK突变并不影响Ts-Pt的核酸酶活性,研究结果为进一步研究庞大的DNaseⅡ家族蛋白在旋毛虫发育和感染方面的作用提供一定的参考。     

肌球蛋白轻链激酶CaM结合位点突变体的构建

目的:平滑肌肌球蛋白轻链激酶(myosin light chainkinase,MLCK)具有激酶活性和非激酶活性,在平滑肌收缩过程中起着关键酶调控的作用.为探寻MLCK的非激酶活性区域对MLCK活性的影响,本实验利用分子生物学技术构建了肌球蛋白轻链激酶CaM结合位点突变体,并纯化出重组的MLCK表达的蛋白质,为深入研究MLCK的非激酶活性在调节平滑肌收缩过程中的分子机制提供了实验基础.方法:利用野生型MLCK全长的cDNA序列设计CaM结合位点的突变引物,利用PCR技术进行定点突变,获得CaM结合位点的突变体(△CaM/MLCK).在大肠杆茵中表达重组CaM结合位点的突变体(△CaM/MLCK),通过亲和层析及凝胶过滤进行分离纯化重组蛋白,SDS-PAGE检测表达及纯化的重组蛋白.结果:构建重组MLCK钙调蛋白结合位点突变体(△CaM/MLCK),△CaM/MLCK在大肠杆菌中以可溶形式大量表达并得到纯化.结论:成功构建重组MLCK钙调蛋白结合位点突变体(△CaM/MLCK)并获得纯化的表达蛋白质.     

Mmu-miR-107与Cacna2d1基因3'UTR结合位点的预测及验证

[目的]预测并验证mmu-miR-107与Cacna2d1基因3'UTR的结合位点。[方法]生物信息学预测miR-107与小鼠Cacna2d1基因3'UTR的结合位点,将包含3个靶位点的3'UTR片段克隆至荧光素酶载体p GL3中,构建野生型p GL3-Cacna2d1-WT3'UTR载体;并用重叠延伸PCR技术构建分别含有单个突变位点的载体Mut1200-207、Mut2361-367、Mut3902-908和同时含有3个突变结合位点的载体Mut4plus。将各重组质粒与miRNA mimics共转染C2C12细胞,检测荧光素酶活性。[结果]与共转染p GL3-Cacna2d1-WT 3'UTR和miR-NC组相比,共转染p GL3-Cacna2d1-WT 3'UTR和mimics-miR-107组荧光素酶活性显著下降(P0.01);与共转染对应的突变体和miR-NC组相比,转染突变体Mut2361-367/Mut3902-908和mimics-miR-107组的荧光素酶活性均下降(P0.05);转染突变体Mut1200-2077/Mut4plus和mimics-miR-107组的荧光素酶活性下降不明显(P0.05)。[结论]Cacna2d1基因3'UTR段双荧光素酶基因报告载体及突变体构建成功,初步证实miR-107与Cacna2d1 3'UTR的200-207位点结合。     

铁蛋白重链亚铁氧化酶活性突变体的构建及鉴定

[目的]构建小鼠铁蛋白重链(ferritin heavy chain,FTH)亚铁氧化酶活性突变基因的真核表达载体。[方法]针对小鼠FTH基因的亚铁氧化酶活性关键位点(K86、E62和H65),设计并合成6条PCR引物。利用重叠延伸PCR技术,获得小鼠FTH基因的突变体m FTH(K86Q、E62K和H65G),简写为m FTH(3M)。然后将m FTH(3M)插入到实验室已有的C端带Flag标签的真核表达载体pc DNA3中,插入位置为多克隆位点区域中限制性内切酶Bam HⅠ和HindⅢ之间,从而得到亚铁氧化酶活性缺失的FTH真核表达载体pc DNA3-m FTH(3M)-Flag。重组质粒经酶切和测序鉴定正确后,用脂质体lipofectamineTM2000将其转染到RAW264.7细胞中,检测细胞中带有Flag标签的m FTH(3M)蛋白的表达。[结果]重组质粒酶切得到预期片段,测序显示所构建的m FTH(3M)真核表达载体序列正确,细胞内检测到带Flag标签的m FTH(3M)蛋白信号的强烈表达。[结论]实验成功构建了小鼠FTH亚铁氧化酶活性位点基因突变的真核表达载体pc DNA3-m FTH(3M)-Flag。     

猪去乙酰化酶SIRT2的克隆表达

目的:原核表达猪去乙酰化酶SIRT2(sirtuin 2,SIRT2)。方法:采用RT-PCR扩增包含SIRT2的完整编码序列;通过酶切连接将SIRT2完整编码序列克隆至表达载体pET28a(+)中,转入大肠杆菌Rosetta中进行诱导表达和亲和层析纯化;经免疫印迹Western-blotting分析初步评价SIRT2的抗原性和特异性。结果:重组原核表达质粒pET28a-SIRT2经测序证明构建正确,表达的重组蛋白相对分子质量约47 kDa,能被相关抗体所识别。结论:具有免疫原性的猪去乙酰化酶SIRT2在大肠杆菌中成功表达,可以此为基础进一步研究猪的SIRT2。     

腾冲嗜热厌氧菌丙氨酸消旋酶底物通道氨基酸位点的功能

【目的】通过定点突变探究腾冲嗜热厌氧菌MB4中生物合成型丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内氨基酸位点A172和S173的功能。【方法】利用定点突变PCR技术构建突变体,通过亲和层析法纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测各突变蛋白的活性及其稳定性。【结果】通过定点突变PCR成功得到8个突变体,酶学特性分析发现,A172位点突变为丝氨酸(S)后酶蛋白的相对活性有所提升,但含有该位点突变的酶蛋白稳定性均大幅下降;S173位点突变为天门冬氨酸(D)后导致突变体蛋白的最适反应温度提升了15°C,半衰期大幅延长,但相对活性明显下降。【结论】丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内A172和S173位点均是影响酶蛋白催化活性和稳定性的关键位点。     

Genes & Development:研究发现白藜芦醇促进去乙酰化酶SIRT1酶活性的作用机制

<正>美国GenesDevelopment杂志发表了中国科学院生物物理研究所许瑞明研究组题为"Structural basis for allosteric,substrate-dependent stimulation of SIRT1 activity by resveratrol"的最新研究论文,报道了他们关于白藜芦醇促进去乙酰化酶SIRT1酶活性作用机制的最新研究进展。人源SIRT1是Sir2(Silent information regulator 2)超蛋白家族的成员之一,它是NAD+依赖型的去乙酰化酶,能够催化组蛋白底物和非组蛋     

SIRT2在糖脂代谢调节中的作用北大核心CSCD

Sirtuins是一类进化上高度保守,NAD^+依赖的去乙酰化酶家族。Sirtuins(SIRT1-SIRT7)可通过不同的机制和作用靶点参与衰老、代谢,应激反应、炎症反应、肿瘤形成等生理或病理生理过程,其中SIRT2主要分布于胞质和细胞核中,可以通过对不同的底物去乙酰化,从而调节底物的活性,参与机体一系列生理病理过程。本篇综述主要讨论了SIRT2的表达调控以及在糖脂代谢过程中的作用。     

改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变

目的:目的DNA片段中快速构建位点不同的定点双突变体。方法: 借鉴DNA shuffling技术中DNA小片段延伸扩增获得全长DNA片段的工作原理,与常规基因定点突变技术相结合,改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变。结果:对嗜酸热脂肪杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)Tc-12-31的甘露聚糖酶基因AamanA中两个可能的活性位点E151和E231进行双点突变,先后经过无引物和有引物两步PCR,扩增获得全长DNA,测序结果表明得到预期的定点双突变体;酶活性检测和薄层层析结果表明双点突变体丧失了酶的活性。结论: 改良的重叠PCR技术,能经济、简便、高效地获得双点定点突变体,在酶的催化机理的阐述、蛋白质结构改造等分子生物学领域中具有较高的应用价值。     

鞘糖脂内切糖苷酶的半理性设计

[目的]对鞘糖脂内切糖苷酶EGCaseⅡ进行半理性设计,获得高水解活性突变体。[方法]用半理性设计方法进行突变库设计,利用HPLC对突变库进行筛选,随后对阳性突变体进行动力学及底物谱表征,并利用结构建模对活性提高的分子机制进行解析。[结果]获得了对鞘糖脂GM1、GM3水解活性提高的突变体S63G/D311E、I276L/D311V,活性分别提高为野生型的25.3倍、11.8倍。酶动力学表征显示,S63G/D311E的K_M由0.17 mmol/L降低到0.06 mmol/L,kcat由5.5 min~(-1)增大到50.3 min~(-1)。酶-底物复合物模式结构分析表明,D311E、D311V、I276L这几种突变更有利于酶与底物结合,从而提高酶活性。[结论]通过半理性设计成功获得对GM1和GM3水解活性分别提高25.3倍和11.8倍的EGCaseⅡ突变体。     

胱硫醚β合酶新型抑制剂的发现和机制研究

[目的]旨在发现胱硫醚β合酶(Cystathionineβ-synthase,CBS)的新型抑制剂并研究其作用机制。[方法]通过构建血红素结合位点缺失或氧化还原位点突变的CBS突变体(CBS_(70-413)和CBS C272A/C275A),基于该酶的测活方法和PLP荧光光谱分析,研究3个CBS新型抑制剂的抑制有效性及其分子作用机制。[结果]亲和纯化得到了有活性的CBS_(70-413)和CBS C272A/C275A突变蛋白以用于抑制剂的机制研究。研究发现,CBS_(70-413)突变体可高效拮抗这些抑制剂的抑制效果,而C272A/C275A突变则不行,提示这些抑制剂可与该酶的血红素结合位点结合而抑制该酶活力。进一步研究结果表明,它们可别构调控该酶辅基PLP的含量。[结论]3个抑制剂的分子作用机制为,通过与该酶的Heme位点结合,并通过该位点去别构调控PLP辅基与活力位点的结合,从而抑制该酶的活力。     

去乙酰化酶SIRT1的表达及活性调控机制

SIRT1是哺乳动物中重要的NAD+依赖性去乙酰化酶,参与许多重要的生理和病理过程,如衰老、细胞死亡和肿瘤发生。如何精确调节SIRT1的表达和活性对SIRT1执行其生物学功能至关重要。文章以基因表达的不同阶段为切入点,对调控SIRT1表达及活性的机制进行了论述。     

SIRT3与细胞代谢及心血管疾病的相关性

蛋白去乙酰化酶在细胞生理过程中发挥着极为重要的作用。人蛋白去乙酰化酶包括HDACⅠ、HDACⅡ、HDACⅢ和HDACⅣ4个家族。其中第Ⅲ类即Sir2(Silent information regulator 2)家族包括7个成员——SIRT1~ SIRT7,每个成员都具有不同的细胞定位,并且发挥不同的生物学功能。作为主要定位于线粒体的组蛋白去乙酰化酶,SIRT3不仅调节细胞的能量代谢,并在细胞凋亡、肿瘤生长和一些疾病中发挥作用。文章综述了SIRT3在细胞代谢中的生物学功能以及其在心血管疾病中的研究进展。     

lncRNA SGO1-AS1通过调节SIRT1去乙酰化酶活性抑制细胞凋亡

沉默信息调节因子1(silent information regulator 1, SIRT1)是NAD~+依赖的组蛋白去乙酰化酶,可以通过去乙酰化底物调节多种生物学功能。长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类新兴的基因表达调控子,可以影响多种生命进程。尽管如此,SIRT1与lncRNA之间的调控关系以及lncRNA在SIRT1介导的生物学功能中的作用还有待进一步阐明。因此,本研究旨在探讨SIRT1相关lncRNA SGO1-AS1在SIRT1介导的细胞凋亡中的作用及其分子机制。荧光定量PCR检测发现,过表达SIRT1可显著促进lncRNA SGO1-AS1的表达(P0.05),反之沉默SIRT1则抑制SGO1-AS1的表达(P0.001)。进一步利用Western印迹、胱天蛋白酶3/7活性检测和TUNEL实验发现,沉默SGO1-AS1可显著促进细胞凋亡(P0.05),但并不明显影响DNA损伤修复。此外,Western印迹结果显示,SGO1-AS1还可显著促进SIRT1蛋白的去乙酰化酶活性。综上所述,lncRNA SGO1-AS1可以抑制细胞凋亡,且长链非编码RNA SGO1-AS1有可能与SIRT1形成正反馈调节环路,从而调控细胞凋亡。尽管如此,SGO1-AS1调节细胞凋亡分子机制依然有待深入研究。     

嗜酸热脂环酸杆菌中甘露聚糖酶活性位点的确立

【目的】通过定点突变确定嗜酸热脂环酸杆菌中甘露聚糖酶的活性催化位点。【方法】根据序列比对和GH53家族的结构信息选择可能的催化活性位点,利用重叠PCR法构建定点突变体,采用薄层层析(TLC)法和3,5-二硝基水杨酸(DNS)法检测各酶蛋白活性。【结果】通过重叠PCR法成功构建了7个位点的突变体,其中第150和159位的氨基酸突变对活性改变甚少或几乎没有,而第151和231位谷氨酸的羧基基团的改变以及双位点突变体E2Q则导致其对各种底物催化活性的丧失,说明位于β4和β7折叠的C末端的E151和E231的羧基基团作为功能基团参与了催化反应。【结论】E151和E231分别是新型甘露聚糖酶AaManA的酸碱催化位点和亲核催化位点。     

通过定点突变提高纳豆激酶纤溶活性和热稳定性

纳豆激酶（Nattokinase, NK）是一种纤溶酶，可溶解血栓，常用于治疗心血管疾病（CVDs）。然而，野生型NK往往表现出很少的纤溶能力和较低的热稳定性，针对如何提高NK的热稳定性和活性开展研究。使用重叠延伸PCR法将NK中位于194位的Ser替换为Pro，为验证突变后的热稳定性，将野生型NK和突变体S194P均在不同温度下孵育相同时间，使用纤维蛋白板法测定二者酶活，验证热稳定性。成功构建了pET-26b-NK_S194P，测量酶活结果显示，野生型NK和突变体S194P酶活分别达到101.30 IU/mL和123.23 IU/mL，结果表明突变体S194P的酶活比野生型NK高（18.10±2）%，将野生型NK和突变体S194P在60~65 ℃温度下孵育30 min后测量酶活，野生型NK在63 ℃时丧失酶活，突变体S194P在65 ℃时丧失酶活，耐热温度提高2 ℃。结果表明，突变体S194p的蛋白结构在突变后发生了改变，使NK提高了耐热温度。     

大肠杆菌CM/PDT抗反馈抑制突变体的构建及其性质

为了获得具有高催化活性且抗反馈抑制的大肠杆菌分支酸变位酶 预苯酸脱水酶 (chorismatemutase prephenatedehydrataseCM PDT) [EC5 .4 .99.5 EC4 .2 .1.5 1],通过相关菌种CM PDT氨基酸序列同源比较 ,寻找高度保守位点 .用定点突变及PCR法构建突变酶M1(缺失 30 4T、30 5G、Q30 6K)、M2 (缺失W 338)、M3(缺失 30 1～ 386位氨基酸 )、M32 9(E32 9A)和M374 (C374A) ,野生型及各突变型基因与pET2 8a(+ )载体连接后 ,表达融合蛋白 .在非变性条件下 ,由TALON金属螯合亲和层析柱纯化野生型和突变体的酶蛋白 .酶活性测定表明 ,突变体M3的PDT活性下降为野生型活性的 2 9% ,但保持了CM活性 .突变体M374保持了CM ,PDT两种酶的活性 ,突变体M1、M2、M32 9的CM ,PDT活性有一定程度的提高 .酶抗反馈抑制作用检测表明 ,突变体M3、M374解除了苯丙氨酸的反馈抑制作用 ,M1、M2、M32 9部分解除了苯丙氨酸的反馈抑制作用 .与含野生型pheA基因的E .coliBL2 1菌株相比 ,含突变基因的E .coliBL2 1菌株对 10mmol L的苯丙氨酸代谢类似物具有强的抗反馈抑制作用 ,其中M1,M2 ,M3对 2 0mmol L的类似物具有抗反馈抑制作用