Dvl2-DIX结构域的SiteⅢ相关突变体结晶及其与Ccd1-DIX的共结晶

Dvl(Dishevelled)是Wnt信号通路传递的核心分子,无论内源的还是过表达的Dvl在细胞体内都能因自聚而形成puncta．研究已报道,Dvl主要通过其DIX结构域上的三个作用区域来介导自聚：SiteⅠ、SiteⅡ和SiteⅢ,其中SiteⅠ和SiteⅡ还参与了Dvl-DIX与Ccd1-DIX的异聚．为了进一步得到Dvl2-DIX上SiteⅠ和SiteⅡ的直接三维结构,本研究设计了一系列的SiteⅢ突变体．通过体内和体外实验进一步证实了这些突变氨基酸确实参与了Dvl2-DIX的自聚,然后对这些SiteⅢ突变体蛋白成功地进行了纯化和结晶,最终得到3.1Å的Dvl2-DIX(G65A)晶体数据．分析表明该晶体存在片层位移现象,需对数据进行一定修正后才能进行后续的结构分析．体外实验又证实了这些突变氨基酸不影响Dvl2-DIX与Ccd1-DIX的异聚,为了进一步研究Dvl2-DIX与Ccd1-DIX相互作用,我们对这些SiteⅢ突变体蛋白与Ccd1-DIX进行共结晶．最终获得Dvl2-DIX(G65A)与Ccd1-DIX复合物的初晶,利于进一步的晶体优化及数据收集．     

帕金森病相关蛋白PINK1和Parkin通过降解Miro影响线粒体运动

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,发病机制尚不清楚,线粒体功能障碍是可能的原因之一。帕金森病相关蛋白PINK1和Parkin均被证明影响线粒体功能和形态,并参与线粒体质量监控。2011年11月《细胞》杂志 （Cell）147期 发表了题为《PINK1和Parkin导致Miro磷酸化降解和线粒体运动阻滞》的文章,发现PINK1 / Parkin 通路可以作用于定位在线粒体外膜的线粒体移动相关蛋白Miro,PINK1直接磷酸化Miro,Parkin参与Miro降解,使受损线粒体脱离微管,从而阻滞线粒体运动。作者猜测这一过程能够隔离受损线粒体,避免了受损线粒体在细胞中的扩散。该研究深入探讨了PINK1和Parkin相互作用机制,揭示了线粒体质量控制系统如何直接调控线粒体运输,提出了受损线粒体的不正常运输可能是PD的致病原因。     

利用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）研究微量金属元素代谢

微量金属参与了生物体许多化学反应过程,同时也可作为蛋白质的辅基或辅因子起作用,对机体生长发育以及正常生物功能的维持具有重要作用;微量金属元素的代谢失衡与生物体许多疾病密切相关,如威尔森氏病、门克斯病、铁色素沉积、肠变性皮炎以及一些神经退行性疾病。黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）是遗传背景清楚、生活周期短、操作方便的模式生物,利用果蝇研究金属离子代谢以及金属离子代谢与疾病的联系具有独特的优势,近年来,随着果蝇基因组测序的完成以及许多转基因果蝇株的建立,果蝇也越来越多的用于金属离子代谢的研究。介绍了近年来果蝇在金属离子代谢研究领域的进展,以及其与神经退行性疾病关系研究上的一些应用。     

果蝇长时程记忆缺陷型突变体的鉴定

长时程记忆作为依赖蛋白合成的记忆组分,对于了解高等认知活动的分子机制有着重要意义.与此同时,细胞粘连分子作为影响突触可塑性的重要因子在学习与记忆研究领域也日益得到重视.为探索作用于长时程记忆的细胞粘连分子,利用P因子在果蝇基因组随机插入制造突变体,并通过大规模行为筛选得到了一个可能的长时程记忆突变体RUO. 测序结果表明,突变体RUO的P因子位于果蝇中selectin超家族对应的furrowed同源基因功能片段和未知功能的CG1806基因编码片段之间,且更靠近furrowed片段.RT-PCR结果和互补遗传学实验均表明,突变体RUO主要影响furrowed基因的表达.为了进一步确认furrowed基因与长时程记忆的相关性,引入已知的furrowed基因突变体fw1.结果表明,fw1同样具有长时程记忆缺陷,同时具备正常的学习能力.荧光共聚焦扫描成像显示,该基因特异性的表达在果蝇大脑两个对称的未知神经元中.此项工作不仅证明了furrowed基因在果蝇长时程记忆中的重要作用,而且在解剖学上揭示了果蝇神经系统中可能参与长时程记忆形成的新的神经元.     

酵母Ndi1p突变表达文库的建立和温度敏感株的筛选

Ndi1p(internal NADH脱氢酶)是酵母线粒体电子传递链的重要组成部分,参与酵母线粒体呼吸、凋亡等多种生理活动. 本文成功建立了酵母Ndi1p突变表达文库, 随机测序表明,每个基因平均含有2个突变. 利用本文库进行了Ndi1p温度敏感突变筛选, 获得了一定数量的温度敏感型菌株, 并对温度敏感机理做了简单探索. 结果表 明,温度敏感酵母在需要Ndi1p脱氢酶活性的培养基上对温度敏感;有趣的是,这些温度敏感株细胞如果在30 ℃生长但在37 ℃测试不表现出温度敏感性,这暗示高温影响温度敏感Ndi1p的生成, 正常温度下Ndi1p正确构象一旦生成则高温不能引起Ndi1p变性. Ndi1p突变表达文库的建立对于Ndi1p参与的细胞呼吸、凋亡等过程的机理研究将有一定意义.     

PDK1对生发中心的生成、发育及功能的影响

目的:研究PDK1对生发中心(GC)的生成、发育及其功能的影响。方法:通过配种小鼠得到在GC B细胞中特异性敲除PDK1的小鼠,然后采用共聚焦显微镜观察小鼠脾脏GC的大小,多色流式细胞分析方法观测PDK1的敲除是否会影响小鼠B细胞的发育,ELISA技术检测PDK1敲除的小鼠经免疫后其体内产生抗体的能力是否受影响,结合平面脂双层抗原呈递系统及全内反射荧光显微镜成像系统(TIRFM)观测PDK1的敲除是否会影响小鼠脾脏IgG细胞P85的磷酸化水平。结果:PDK1的缺失并不会影响小鼠B细胞的发育,细胞群中成熟与不成熟B细胞所占比例均无显著性变化,但在GC B细胞中条件性敲除PDK1会影响小鼠脾脏GC的生成以及T细胞依赖性抗原免疫反应,而且同等条件活化后,GC B细胞中条件性敲除PDK1的小鼠脾脏IgG细胞其胞内分子P85的磷酸化水平显著降低。结论:PDK1对GC的生成、发育及功能都具有重要作用。     

合浦珠母贝SOX9对Prismalin-14基因的调控研究

目的:研究合浦珠母贝转录因子SOX9对Prismalin-14的转录调控机制。方法:应用在线预测软件PROMO分析Prismalin-14的启动子序列,以预测Prismalin-14启动子上可能的转录因子与其结合位点;运用细胞共转染实验和双荧光素酶报告系统以检测SOX9对Prismalin-14启动子的激活作用;构建Prismalin-14启动子截短体的荧光素酶报告载体,并和SOX9的真核载体共转到HEK-293T细胞中,再进行双荧光素酶报告系统检测Prismalin-14启动子的活性;构建SOX9截短体的真核表达载体,并与Prismalin-14启动子的荧光素酶报告载体共转到HEK-293T细胞中,再进行双荧光素酶报告分析Prismalin-14启动子的活性。结果:SOX9能激活Prismalin-14的启动子的活性,并具有剂量效应;对Prismalin-14启动子进行截短后,不包含结合位点的Prismalin-14启动子的活性是野生型Prismalin-14启动子活性的49%,推测Prismalin-14启动子上的-415bp到-405bp区域是SOX9激活作用的关键区域;对SOX9的SRY-related HMG结构域进行截短后,其对Prismalin-14启动子的激活作用显著减少,因此SOX9结构的完整对Prismalin-14启动子活性的激活作用是必须的。结论:Prismalin-14的转录可能受SOX9调控,为进一步研究合浦珠母贝的转录调控机制提供基础,将有助于从分子水平上理解贝壳形成的上游调控机理。     

Cidea和Cidec促进肝脏中脂类的积累

目的:探讨Cidea和Cidec对肝脏中脂滴大小和脂类积累的影响。方法:首先,检测ob/ob肥胖小鼠的脂肪肝中Cidea和Cidec的表达情况。然后,采用腺病毒系统在野生型小鼠肝脏中过表达Cidea和Cidec,以及在ob/ob小鼠肝脏中基因沉默Cidea和Cidec,检测肝脏中脂滴大小和脂积累情况。结果:Cidea和Cidec在脂肪性肝脏中高表达。肝脏细胞中过表达Cidea和Cidec促进大脂滴的形成并能促进小鼠肝脏中的脂积累,且二者有协同作用。在脂肪肝中沉默Cidea和Cidec能缓解脂肪肝的程度,且脂合成基因的下调,线粒体活性增加。Cidea和Cidec的共沉默能进一步降低肝脏中的脂类积累。结论:Cidea和Cidec在促进肝脏的脂积累中起重要作用,并且二者有协同作用。     

预测DNA序列中短CpG岛新方法

在基因表达调控中,长度在200~500bp之间的短CpG岛具有非常重要的作用,然而目前并没有一种非常好的方法寻找短CpG岛。基于给定长度DNA片段上碱基随机分布的排列组合算法,我们定义了一种计算CpG观察预期比的新方法。结合DNA片段长度和GC含量这两个参数,该方法给出了人类21号和22号染色体上CpG岛分布的预测结果。根据CpG岛与基因功能区、Alu重复序列和UCSC的CpG岛对比分析,本研究给出了新的CpG岛判断准则:(1)CpG岛不小于200bp;(2)GC占比不小于50%;(3)CpG观察预期比不小于1.4。通过与Takai方法的对比分析显示,新方法能够显著地排除Alu重复序列对CpG岛预测的影响,并且能够准确预测具有更短长度的CpG岛在DNA片段上的分布。多基因转录起始位点基因分析结果表明,短CpG岛是UCSC的CpG岛的核心组成部分,短CpG岛是参与基因表达调控的核心元件。本研究为预测和分析短CpG岛在人类基因调控中的作用提供了必要的手段。     

对mTOR信号通路干扰导致基因差异翻译分析

mTOR(mammalian target of rapamycin)是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其在细胞生长中处于核心地位,并参与很多的病理学过程,例如癌症的发生发展,但mTOR下游的大量过程和临床表现的异质性都阻碍我们对疾病机制的深入了解和治疗方案的最佳选择。本研究采用最新的研究方法 Xtail,对建立在TSC2(tuberous sclerosis complex2)缺失的细胞模型及两种mTOR抑制剂雷帕霉素和AZD-8055(ATP-competitive mTOR kinase inhibitor)处理的条件下的核糖体分析数据做研究,我们发现了大量翻译水平异常表达的基因,并对这些基因做功能和信号通路的富集,发现TSC2(结节性脑硬化复合物2)是mTOR活性调节中的关键抑制因子,其突变会使mTOR和它的下游效应分子的激活和不受调控,为mTOR信号通路的研究提供了新的信息。