RNA结合蛋白与神经退行性疾病

神经退行性疾病是一类导致神经元细胞退化、功能丧失的疾病。随着RNA结合蛋白TDP-43和FUS被发现与神经退行性疾病渐冻人症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)密切相关,人们越来越多地关注RNA结合蛋白与神经退行性疾病的关系。大多数RNA结合蛋白都存在一个类似于prion的结构域,这个结构域使其容易发生积聚,并与神经毒性的产生相关。RNA结合蛋白参与应激颗粒的形成,应激颗粒的形成可能与神经退行性疾病相关,这进一步揭示了RNA结合蛋白在这类疾病中可能发挥作用。     

Gem小体缺失与肌萎缩侧索硬化症

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种以运动神经元死亡为特征的神经退行性疾病,Gem小体缺失是ALS的细胞特征。研究表明m RNA前体剪接异常与ALS有关。剪接体负责m RNA前体的剪接,而Gem小体参与构成剪接体核心组件的富含尿苷的小核核糖核蛋白(U sn RNP)的生物合成。本文将综述ALS相关肉瘤融合蛋白(FUS)、TAR DNA结合蛋白-43(TDP43)以及铜锌超氧化物歧化酶(SOD1)突变体引起Gem小体缺失的机制,为探索ALS的发病机理和开发新的治疗手段提供启示。     

肌萎缩侧索硬化症致病基因研究进展

肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种致命性神经退行性疾病,发病率约为0.002%。由于运动神经元发生不可逆的程序性凋亡导致全身肌肉萎缩,患者逐渐失去运动能力,最终因呼吸系统衰竭而窒息。ALS的致病机理尚不明确,目前尚无有效的临床诊断方法。利鲁唑是唯一一个美国食品及药物管理局批准用于治疗ALS的药物,但仅能延长患者几个月的生存期。约有5%的ALS呈家族聚集性,称为家族遗传性ALS(familial ALS,FALS)。目前已发现30多种ALS相关致病基因,一些基因突变的ALS患者可能表现出独特的临床特征,所以致病基因的研究对于ALS的诊断和其作为潜在的药物靶点具有十分重要的意义。该综述对ALS致病基因及其功能进行总结,并对ALS可能存在的致病机理进行了探讨。     

应激颗粒的形成与生物学意义

真核细胞对外界压力刺激会做出一系列应答反应,如暂停蛋白质翻译系统,从而使细胞能更好地适应环境压力。通过应激颗粒（stress granules,SG）的形成包裹未被翻译的mRNA是该适应性调节的重要方式。研究表明,环境压力导致eIF2α上游激酶的激活从而磷酸化eIF2α,翻译起始受阻,随后,TIA-1、TTP等蛋白迅速与mRNP结合聚集成SG,并在微管蛋白的帮助下进一步向细胞核聚集,形成成熟的SG。当压力消失,SG依赖微管及其动力蛋白进行解聚,释放包裹的mRNA及蛋白。细胞内成熟的SG在转录后调节中发挥重要作用,并且通过其组成蛋白在肿瘤凋亡、病毒侵染、免疫、炎症反应及由蛋白错误折叠引起的疾病中发挥作用。该文首次综述了压力颗粒研究进展,为充分认识SG的病理生理性调节功能提供参考。     

双亮氨酸模体对NOK/STYK1蛋白的表达及细胞内分布特征的影响

NOK(novel oncogene with kinase domain)蛋白是一种新的在结构上比较独特的受体型酪氨酸蛋白激酶家族(protein tyrosine kinases,PTKs)成员,具有较强的促肿瘤形成及转移的能力,并参与细胞的内吞过程。基因结构序列分析结果表明,在NOK氨基酸序列中存在多处双亮氨酸模体(di-leucine motif)。有研究表明,双亮氨酸模体在细胞的内吞、膜泡运输以及细胞信号分拣等过程中具有重要作用。为此,该研究构建了一系列NOK蛋白双亮氨酸模体突变体,并在He La细胞中分析了其蛋白质表达水平及细胞内分布特征。结果表明,NOK蛋白的不同双亮氨酸模体的突变可导致NOK蛋白在细胞中表达量的改变。与对照相比,NOKL220P表达量明显提高,而NOKL237P表达量降低。从NOK蛋白在细胞内的分布特征来看,不同双亮氨酸模体的突变同样会引起NOK蛋白在细胞内分布的改变,包括NOK蛋白形成聚集体的细胞比例、在细胞中的分布位置以及聚集体的大小和数量的不同。特别是NOKL203P、NOK237P以及L299P三个位置的突变可以显著地降低NOK蛋白在细胞中的聚集。不仅如此,过量表达NOKL41P还表现出了更为明显的核膜定位特征,而L220P则表现出了更为明显的质膜定位特征。由此说明,NOK的不同双亮氨酸模体对其蛋白质表达水平以及在细胞内的定位分布具有重要的调节作用,该研究为阐明NOK蛋白促肿瘤形成及转移的分子机理提供了新的见解。     

RNA解旋酶和应激颗粒

应激颗粒（stress granules, SGs）是细胞在环境压力刺激下停止蛋白质翻译后,mRNA与多种细胞蛋白组装而成的胞质颗粒结构.RNA 解旋酶家族作为生物体内普遍存在的一类高度保守的蛋白质酶类,参与了RNA代谢各个环节,近年来其家族成员被陆续发现是一类新的SG重要组分.本文综述了RNA解旋酶参与应激颗粒形成过程,RNA解旋酶家族蛋白的结构和其参与应激颗粒形成的研究进展.     

hERG蛋白转运与内质网应激的研究进展

遗传性长QT综合征是一种易突发晕厥、室性心动过速及猝死的一种临床综合征,它在心电图上的表现主要是QT间期≥450 ms。hERG基因突变引起的2型长QT综合征是LQTS中的常见类型。hERG基因突变主要通过使hERG蛋白错误折叠而导致hERG通道蛋白转运异常,最终致使hERG蛋白在细胞膜上表达减少及功能产生障碍。错误折叠的hERG蛋白会在内质网蓄积从而导致内质网应激,改变分子伴侣的表达,调节hERG蛋白的转运。通过调节内质网应激相关分子的表达是否可以促进hERG蛋白的成熟与向细胞膜的转运成为近来的研究热点之一。该文主要探讨了内质网应激及分子伴侣在调节hERG突变蛋白转运过程中的具体调节机制的相关研究进展。     

内质网应激与疾病

内质网是蛋白质合成与折叠、维持Ca²⁺动态平衡及合成脂类和固醇的场所。遗传或环境损伤引起内质网功能紊乱导致内质网应激,激活未折叠蛋白反应。未折叠蛋白反应是一种细胞自我保护性措施,但是内质网应激过强或持续时间过久可引起细胞凋亡。因此,内质网应激与众多人类疾病的发生发展密切相关。最近研究证明,癌症、炎症性疾病、代谢性疾病、骨质疏松症及神经退行性疾病等有内质网应激信号传递参与。然而内质网应激作为一个有效靶点参与各种疾病发挥作用的功能和机制仍然有待进一步研究。在近年来发表的文献基础上对内质网应激与疾病的关系,以及其可能的作用机制进行综述。     

一个中国遗传性血色病家系致病基因的突变分析

遗传性血色病(Hereditary hemochromatosis,HHC)是一种罕见的常染色体隐性遗传病。本课题组招募了一个HHC的近亲婚配家系,包括一名患HHC的先证者以及同一代的4名不患HHC的成员。通过对该HHC先证者进行全外显子组测序,在目前已知的与遗传性血色病相关的5个基因(HAMP、HJV、TFR2、FPN和HFE)中,发现在铁调素调节蛋白(Hemojuvelin,HJV)的编码基因HJV上存在两个纯合突变(c.G18C和c.GC962_963AA)。其中,前者能够引起HJV蛋白发生p.Q6H的改变,但该突变的危害性较小,可能与血色病的发病无关;后者能够引起HJV蛋白发生p.C321X的改变,从而翻译出缺失糖基磷脂肌醇锚定结构域的截短型HJV蛋白。除了HJV基因上的纯合突变外,该先证者还携带了其他12个纯合突变,但这些突变的危害性均不强且其所在基因的功能与铁代谢无关。本实验室内部测序数据显示,在一般中国人群中不存在p.C321X突变,提示HJV基因上的p.C321X纯合突变可能是该HHC患者的致病性突变。与此相一致的是,4名不患HHC的家系成员中该位点为野生型纯合子或杂合子,均非p.C321X纯合子。文章首次报道了HJV p.C321X纯合突变可导致HHC,该结果将有助于遗传性血色病的基因诊断和产前咨询。     

肌萎缩侧索硬化症病程中骨骼肌内铁沉积及其调节

目的 研究肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)小鼠模型骨骼肌中铁沉积及相关转运蛋白的表达变化,探讨铁调节蛋白1(IRP1)的可能调节作用。方法 选取携带人源SOD1G93A突变基因小鼠(ALS鼠)和同窝野生型小鼠(WT鼠)为动物模型,分别收集发病前期(70d)、发病早期(95d)、发病期(108d)、发病后期(122d)模型鼠腓肠肌,以普鲁士蓝染色法检测骨骼肌内铁沉积;Western blot技术检测铁转入蛋白二价金属离子转运蛋白1(DMT1)、铁转出蛋白ferropotin1(FPN1)和IRP1的表达变化。结果 在ALS鼠发病期及发病后期腓肠肌内检测到铁沉积。与同窝WT小鼠相比,随病程进展ALS鼠腓肠肌中DMT1表达增高;FPN1水平除70d有增高趋势外,其他时间点ALS组均较WT组呈现降低趋势,但差异无统计学意义。IRP1在70d和95d表达显著降低,随病程进展较WT组呈现上升趋势。结论 ALS病程中腓肠肌内铁转运调节失衡可导致腓肠肌内铁沉积。IRP1部分参与铁转运蛋白的表达调节。     

寡聚核苷酸介导的基因突变技术创制抗除草剂烟草新种质北大核心CSCD

为进一步优化烟草(Nicotiana tabacum)品种‘K326’的种质,该研究采用寡聚核苷酸介导的基因突变(oligonucleotide-mediated mutagenesis,OMM)技术,利用植物中支链氨基酸合成途径中第一个关键酶——乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)突变后烟草对氯磺隆除草剂不敏感且产生抗性的特征,以及NCBI报道的ALS基因序列同源克隆了烟草品种‘K326’中的ALS基因,并根据ALS基因序列设计用于定点突变的RNA/DNA嵌合体,导入烟草品种‘K326’创制对氯磺隆除草剂具有抗性的烟草新种质。结果表明:(1)烟草品种‘K326’具有2条ALS基因,即ALS SuRA和ALS SuRB,大小分别为2004 bp和2010 bp。(2)根据2个基因的保守位点ALS SuRA 588脯氨酸位点和ALS SuRB 1719色氨酸位点设计用于ALS基因核苷酸第588位点的Chl-588嵌合体和第1719位点的Chl-1719嵌合体。(3)利用基因枪成功将这2个片段导入烟草愈伤组织,愈伤组织依次经抗性芽分化和生根,共获得氯磺隆抗性植株22株。(4)抗性植株ALS酶活性测定显示,8株抗性植株具有较强的活性,进一步对抗性植株中跨突变位点保守扩增、测序,最终确定有2株(f11和b18)分别在588、1719位点产生定点突变。综上认为,该研究在获得烟草品种‘K326’抗氯磺隆新种质同时,也为培育抗性烟草新种质提供了理想的亲本材料。     

NLRP10蛋白的结构和自组装

NLRP10是NOD样受体(NOD-like receptor,NLR)蛋白家族的特殊成员,它具有N端热蛋白结构域(pyrin-like domain,PYD)和中间的核苷酸结合寡聚结构域(nucleotide-binding and oligomerization domain,NOD),却不具有亮氨酸富集重复结构域(leucine-rich repeat domain,LRR),这表明NLRP10可能并不直接参与病原微生物的识别,而是行使免疫调节的功能.研究表明,NLRP10能促进NOD1介导的免疫反应,也能抑制NLRP3炎症小体的激活.在参与免疫调控时,NLRP10以聚集体的形式与接头蛋白ASC结合,继而招募相应免疫信号通路中的其他成员.NLRP10蛋白在结构方面的研究很有限,目前仅有PYD结构域的相关报道.本文在尝试纯化全长人源NLRP10时,同时得到了PYD结构域缺失的稳定蛋白片段,电镜结果表明存在条形和环形两种形态的聚集体.通过序列分析和定点突变,我们找到了潜在的蛋白质降解位点,从而解决了纯化过程中蛋白质降解的问题,为后期的高分辨结构测定奠定了基础.     

一个强大的蛋白质

肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种致命性的神经退行性疾病,主要特征是运动神经元功能的急剧丧失。从研究者第一次命名这个疾病开始,引起ALS或者因为患病累积的蛋白仍然是一个谜。     

IRE1通路与肿瘤

内质网应激是细胞内广泛存在的一种应激反应。研究表明,内质网应激与肿瘤的发生发展密切相关。针对内质网应激及其相应信号通路进行肿瘤的预防或治疗受到了广泛关注。IRE1(inositol-requiring enzyme 1)通路是内质网应激诱发的最保守的信号通路。研究证实,IRE1及其主要的下游效应分子剪切型X 盒结合蛋白1与肿瘤进展密切相关。本文对IRE1通路与肿瘤发生发展、血管新生、肿瘤转移、肿瘤耐药性和恶性程度的相关性进行了阐述,同时分析了IRE1在不同肿瘤样本中的突变率、突变类型与病人存活状态的关系。作为肿瘤治疗的有效靶点,针对IRE1通路的调控能够有效延缓肿瘤的发生发展。     

深度突变扫描技术在蛋白研究中的应用

作为细胞结构与功能的中心参与者,蛋白质一直是生命科学研究的中心主题。分析蛋白质序列变异对其结构、功能的影响,是研究蛋白的重要手段之一。近年一种称为深度突变扫描(deep mutational scanning,DMS)的技术被广泛应用于蛋白研究领域,其通过高丰度DNA文库在蛋白特定区域平行引入成千上万种突变,经筛选后,利用高通量测序为每一种突变打分,从而揭示序列与功能之间的相关性。深度突变扫描以其高通量、快速简易、节省人工等特点,已经成为蛋白质功能研究以及蛋白工程改造的一种重要方法,目前已在蛋白进化、抗体改造、致病突变鉴定等蛋白研究的多个领域广泛应用。本综述简要概括了深度突变扫描技术的原理,重点介绍了其在哺乳动物细胞中的应用,同时分析了目前的技术瓶颈,旨在为相关研究提供参考。     

应激蛋白是否真正有用

应激蛋白(或热激蛋白)三十年前就已鉴定出来。现在终于到了可能成为商品的阶段。看来它们可能用来测定污染、改进医学诊断和治疗、提高rDNA蛋白的产量和监测发酵过程。在一些对生物不利的条件(如高温、缺氧、接触重金属和醇类)下,大多数应激蛋白会增加产生的数量,但有一些应激蛋白则与这些逆境并无关系。譬如,有一种与逆境无关的蛋白质——hsp70,试验证明它能使一些蛋白质透过细胞的膜层,并保护它们使它们避免因发生聚集作用而变性。但研究者认为,应激蛋白保护了细胞免受损害,却导致细胞进一步暴露在逆境之中。肿瘤细胞是这种情况的绝好例子,高温治疗(应用热力的冶疗)正越来越多地用来同放射治疗一起治疗肿瘤。但是第一次热疗后,肿瘤中应激蛋白的水平增加了,细胞对热的作     

ALS转基因小鼠脊髓中miRNA-132表达减少BDNF表达增加

目的研究miRNA-132和脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)在肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)转基因小鼠脊髓中的表达变化,探讨miRNA-132、BDNF在ALS发病中的作用。方法取SOD1-G93A ALS转基因鼠发病早期(95d)、中期(108d)和晚期(122d)脊髓组织,应用qRT-PCR及原位杂交(hybridization in situ, ISH)技术检测miRNA-132的表达及定位,应用qRT-PCR及Western blot技术检测BDNF在mRNA及蛋白水平变化,免疫荧光技术检测BDNF在脊髓中的表达及分布,以同窝野生型鼠作为对照。结果与野生型鼠比较,miRNA-132在ALS转基因鼠脊髓组织表达下降,miRNA-132阳性信号主要定位脊髓前角细胞胞体;在ALS转基因鼠脊髓组织BDNF mRNA及蛋白水平均增高,BDNF免疫阳性细胞主要表达于脊髓前角神经元,表达信号明显增强。结论 miRNA-132、BDNF可能在ALS发病过程中发挥了重要作用。     

HPV-2E2蛋白(A338V)突变体对E2蛋白DNA结合能力增强的研究

HPV-2是引起皮肤寻常疣的常见HPV型别,病毒E2蛋白可抑制病毒早期启动子的活性。我们曾经报道来自一例巨大寻常疣患者的HPV-2突变E2蛋白对病毒早期启动子活性的抑制作用明显减弱,该E2蛋白在其C末端的DNA结合区域带有A338V的点突变。本研究利用原核表达系统表达纯化了突变E2(A338V)和HPV-2原毒株的羧基端和全长蛋白。电泳迁移率实验结果显示,E2蛋白可与带有E2蛋白特异性结合位点的寡核苷酸探针形成复合物,突变E2蛋白比原毒株E2蛋白的DNA结合能力强。这提示DNA结合能力的增强可能为E2蛋白对病毒启动子活性影响的分子基础,与患者出现罕见巨大寻常疣这一临床表型关联。     

早老症(HGPS)的发病机制与治疗策略

早老症(Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome,HGPS)是一种早发而严重的过早老化性疾病.它是由于编码A/C型核纤层蛋白的LMNA基因发生点突变而引起.这个突变激活了基因11号外显子上一个隐蔽的剪接位点,产生了一种被截短了50个氨基酸的A型核纤层蛋白.然而,一个广泛分布于核膜上结构蛋白的突变,如何引起HGPS患者的早老表现,目前还不太清楚.最近研究发现,HGPS患者的细胞核结构与功能发生了各种异常,主要表现在:progerin蓄积与核变形、细胞核机械性质的改变、组蛋白修饰方式与外遗传控制的改变、基因表达调控异常、p53信号传导通路激活和基因组不稳定等方面.目前存在机械应激假说和基因表达失控假说两种假说解释HGPS的发病机制.对于HGPS患者,尚无有效的临床干预措施,但有学者提出了一些治疗策略,如应用法尼基化的抑制剂、反义寡核苷酸和RNA干扰方法.HGPS被认为是研究正常衰老机制的一个模型.对HGPS深入研究将有助于阐明A型核纤层蛋白和核膜的正常生理功能,及其在生理衰老和疾病中的作用.     

胞外蛋白对微生物聚集体的形成及其特性的影响

胞外多聚物是微生物聚集体(污泥絮体、生物膜和颗粒污泥等)的主要成分,在微生物聚集体的形成及其结构稳定过程中起关键作用.胞外蛋白作为胞外多聚物的主要组分之一,在微生物絮凝和聚集过程中的作用日益受到关注.蛋白分析技术的发展和应用为胞外蛋白的深入研究提供了良好的平台.本文综述了胞外蛋白在微生物聚集体中的种类和分布,以及在絮凝、沉降、传质、吸附和脱水等性能方面的作用,并对胞外蛋白的研究和应用进行了展望.