枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构研究（英文）

在细菌DNA复制中,Dna G引物酶合成RNA引物,然后合成的引物通过DNA聚合酶进行延伸. Dna G引物酶由3个结构域组成,N端锌结合结构域(zinc-binding domain,ZBD)、RNA聚合酶结构域(RNA polymerase domain,RPD)和C端解旋酶结合结构域(helicase binding domain,HBD).在合成引物的过程中,引物酶的3个结构域协同作用,缺一不可.尽管引物酶3个结构域的结构均已有研究报道,但到目前为止,引物酶的全长结构尚不清楚.我们在上海光源利用小角X射线散射技术研究了枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构,首次构建了全长引物酶结构模型.我们发现,枯草芽孢杆菌引物酶在溶液中处于伸展状态,且ZBD和HBD结构域相对于RPD结构域呈现出连续的构象变化.本文研究表明Dna G引物酶中的结构域重排可能有助于其在DNA复制中发挥功能.     

酵母RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域激酶CTDK-Ⅰ及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域(carboxyl-terminal repeat domain,CTD)是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-Ⅰ (carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-Ⅰ)由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列(YSPTSPS)来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-Ⅰ的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK (cyclin dependent kinase,CDK)的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-Ⅰ的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-Ⅰ复合物的研究前景。     

枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构研究

在细菌DNA复制中,DnaG引物酶合成RNA引物,然后合成的引物通过DNA聚合酶进行延伸. DnaG引物酶由3个结构域组成,N端锌结合结构域（zinc-binding domain,ZBD）、RNA聚合酶结构域（RNA polymerase domain,RPD）和C端解旋酶结合结构域（helicase binding domain,HBD）. 在合成引物的过程中,引物酶的3个结构域协同作用,缺一不可. 尽管引物酶3个结构域的结构均已有研究报道,但到目前为止,引物酶的全长结构尚不清楚. 我们在上海光源利用小角X射线散射技术研究了枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构,首次构建了全长引物酶结构模型. 我们发现,枯草芽孢杆菌引物酶在溶液中处于伸展状态,且ZBD和HBD结构域相对于RPD结构域呈现出连续的构象变化. 本文研究表明DnaG引物酶中的结构域重排可能有助于其在DNA复制中发挥功能.     

酵母RNA聚合酶II羧基端结构域激酶CTDK-I及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域（carboxyl-terminal repeat domain,CTD）是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-I（carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-I）由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列（YSPTSPS）来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-I的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK（cyclin dependent kinase,CDK）的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-I的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-I复合物的研究前景。     

RIG-I敲除293T细胞系的建立及其对B型流感病毒复制的影响

CRISPR/Cas9基因编辑技术是通过人工设计的单向导RNA(Single-guide RNA,sgRNA)指导Cas9蛋白对目的基因靶位点进行特异性的识别、结合和切割后,通过细胞的非同源末端连接或同源末端重组修复机制来完成对基因组的敲除与敲入的编辑技术。RIG-I是机体的一种模式识别受体,能够识别胞质中的含5′-三磷酸基团的RNA,并通过与下游信号分子MAVS相互作用,激活IRF3/7和NF-κB,从而启动I型干扰素和炎性因子的表达。已有研究表明,B型流感病毒(IBV)在感染早期能够上调RIG-I的表达水平。为了探索RIG-I是否为B型流感病毒激活抗病毒天然免疫信号通路的主要受体及其对IBV复制的影响,本研究利用CRISPR-Cas9技术对293T细胞中的RIG-I基因进行了敲除,经嘌呤霉素压力筛选到了一株稳定敲除RIG-I基因的293T(RIG-I-/-293T)细胞系。Western blotting检测发现,IBV或仙台病毒感染后该细胞系中RIG-I不再表达,说明该敲除细胞系构建成功。IBV感染RIG-I-/-293T细胞后,干扰素、炎性因子及干扰素刺激基因的转录水平与野生型293T细胞相比明显下降,并且在RIG-I-/-293T细胞中检测不到p65和IRF3磷酸化,表明IBV感染早期细胞因子的表达主要依赖于RIG-I信号通路的激活。IBV在野生型及RIG-I-/-293T细胞中的多步生长曲线表明,RIG-I可抑制IBV的复制。以上结果表明,RIG-I敲除的293T细胞系构建成功,RIG-I是IBV激活下游抗病毒天然免疫信号通路的主要受体之一,且对IBV的复制具有负调控作用,该研究为探索IBV的感染机制奠定了基础。     

Evolutionary selection on MDA5 and LGP2 in the chicken preserves antiviral competence in the absence of RIG-I

<正>The pattern recognition receptors (PRRs) act as the first line of defense against pathogens and are common molecular targets in the conflict between viruses and their host (Tan et al.,2018).The RIG-I-like receptors (RLRs),including RIG-I (Yoneyama et al.,2004),MDA5 (Andrejeva et al.,2004),and LGP2 (Saito et al.,2007),are PRRs and reside in the cytoplasm.These proteins recognize the RNA structures of different viral RNA species.All RLRs have an intermediate RNA helicase domain that catalyzes ATP hydrolysis and a C-terminal domain (CTD).RIG-I and MDA5,but not LGP2,contain tandem caspase recruitment domains at their N-termini     

RNA结合蛋白在多能干细胞命运转变中的研究进展

RNA结合蛋白(RNA binding proteins,RBPs)是一类通过其RNA结合结构域与RNA相互作用的蛋白质,在细胞内发挥着非常重要的作用。RBPs参与从RNA代谢(包括RNA的可变剪接、稳定性、翻译)到表观遗传修饰等多种调控途径。已有大量文献报道转录因子、表观遗传修饰和细胞外信号通路参与调控干细胞的多能性维持、分化和体细胞重编程,但对于RBPs在细胞命运转变中作用的研究报道甚少。该文主要综述了RBPs通过调控RNA的可变剪接、mRNA稳定性、翻译水平、microRNA代谢及组蛋白修饰进而调控干细胞多能性维持和体细胞重编程。     

光敏蛋白LOV在调控细胞信号中的研究进展

光敏蛋白是光遗传学技术中的关键工具,与经典的光敏蛋白不同,光、氧、电压结构域(lightoxygen-voltage sensing domain,LOV)光敏蛋白除本身具有生物学功能外,还能够在改造后与众多目标分子联合运用调控细胞信号进而影响细胞功能。然而,当前将LOV作为光敏开关加以运用还不普遍。现拟重点对LOV的作用机制和条件以及当前在调控细胞信号通路中的运用进行综述,为将LOV应用于精确调控细胞信号提供参考。     

溴结构域蛋白4的结构和功能及其抑制剂在肿瘤研究中的应用

溴结构域和超末端结构域(bromodomain and extraterminal domain, Bet)家族是表观基因组的调节因子,也是肿瘤细胞生存所依赖的肿瘤相关基因表达的关键驱动因子。溴结构域蛋白4 (bromodomain-containing protein 4, Brd4)是溴域和端外蛋白家族中的一员,通常识别乙酰化组蛋白,并定位于目的基因的启动子或增强子区域,启动并维持肿瘤相关基因的表达。Brd4与多种转录因子调控和染色质修饰密切相关,并参与DNA损伤修复、维持端粒功能,从而维持肿瘤细胞的存活。本文围绕Brd4蛋白的结构、功能及其抑制剂在肿瘤研究中的应用进行综述。     

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.     

SND1蛋白与HuR蛋白相互结合作用

人源SND1(staphylococcal nuclease domain containing 1)蛋白由N端的SN(staphylococcal nucleases)结构域和C端的TSN(Tudor-SN5)结构域组成,其中SN结构域又包含SN1~SN4四个重复的功能片段.本课题组前期研究结果表明,SND1蛋白可以通过SN结构域与G3BP(Ras-GAP SH3 domain-binding protein)蛋白相互结合,共同参与细胞应激颗粒(stress granules,SGs)的形成.SGs是真核细胞在受到氧化应激、病毒感染等外界刺激时在胞浆内形成的与RNA代谢相关的颗粒状结构.对于SGs的成分鉴定及相互作用的分析一直是学者们研究的热点.本研究中,免疫共沉淀实验结果表明,以抗SND1抗体可以共沉淀出HeLa细胞内另一个重要的应激相关人类抗原R(human antigen R,HuR)蛋白.另外,利用脂质体转染法将pcDNA3-FLAG-HuR重组质粒瞬时转染入HeLa细胞,成功过表达外源性的FLAG-HuR融合蛋白,再以抗FLAG标签抗体又可以反向共沉淀出内源性SND1蛋白,证明SND1与HuR之间存在蛋白质间的相互结合作用.细胞免疫荧光实验结果表明,当给予HeLa细胞0.5 mmol/L亚砷酸钠氧化应激时,SND1与HuR蛋白共同定位于胞浆中的SGs结构中.GST-pulldown实验结果进一步表明截短的SN结构域可以结合HuR蛋白,其中以SN1功能片段的结合能力最强,表明SND1蛋白是通过SN结构域与HuR蛋白形成应激复合物,参与SGs的胞浆组装.并不定位于SGs的TSN结构域亦可结合HuR蛋白,提示SND1-HuR的蛋白相互作用可能并不局限于SGs,具有其它方面的功能意义.     

双链RNA结合蛋白与双链RNA结合域

双链RNA(double stranded RNA,dsRNA)能引发细胞的抗病毒机制,其产生效应是因为作用于含有dsRNA结合域(dsRNA·binding domain,DRBD)的酶类和其他功能蛋白质,这些蛋白质能够特异性地识别并结合dsRNA,从而引起细胞应答.已有的资料表明DRBD不仅与dsRNA结合,还能与DNA或其他形式的RNA分子结合,而且有些蛋白质的DRBD不与任何核酸分子结合,仅起调节作用.另外,同种蛋白质的不同DRBD之间以及不同蛋白质的DRBD之间也能相互作用,从而形成复杂的蛋白质一蛋白质复合体,参与多种细胞代谢途径.因此,DRBD及其含有这些结构域的蛋白质可能具有多种功能.     

细胞骨架蛋白PDLIM1在肿瘤中的研究进展

人PDZ和LIM域蛋白1(PDZ and LIM domain protein 1, PDLIM1)是PDZ-LIM蛋白家族的成员之一,参与多种生物学过程,包括细胞骨架组织和肿瘤发生。PDLIM1通过PDZ结构域结合相关蛋白质(如辅肌动蛋白α-actinin)以及通过LIM结构域与相关激酶(如clik1)结合,并定位到肌动蛋白应力纤维,进而参与细胞骨架调控。细胞骨架具有维持细胞形态的功能,在细胞运动中起着关键作用。肿瘤细胞的浸润与转移常表现为细胞运动能力的改变,这个改变过程往往涉及到细胞骨架在时空上的动态重组,而重组的时空调控由关键的细胞信号通路介导。因此,进一步研究PDLIM1在肿瘤浸润与转移过程中的信号调控机制,可能发现潜在的治疗靶点和预后因子,有助于在精准医疗时代进行更好的个性化肿瘤防治。     

NLRP6在抗细菌感染免疫中的作用研究进展

含热蛋白结构域的核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白6(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 6,NLRP6)是宿主固有免疫重要的胞内模式识别受体之一,参与机体感染、炎症、肿瘤和代谢性疾病的调节。它可通过感知细菌、病毒、真菌和寄生虫等病原生物及其产物,如革兰氏阳性菌脂磷壁酸(lipoteichoic acid, LTA)和病毒双链RNA,调节机体抗感染免疫效应,减弱或增强宿主的抵抗力,从而影响感染的转归。本文就NLRP6的结构与功能及其在抗细菌感染免疫中的作用研究作综述。     

CDK12主要生理功能与其在肿瘤发生中作用的研究进展

周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)是细胞周期和基因转录的关键调节因子,其调控异常是促进肿瘤发生的重要因素。CDK12是一种与转录相关的周期蛋白依赖性激酶,可使RNA聚合酶Ⅱ碳端氨基酸(carboxy terminal domain of RNA polymeraseⅡ, RNA pol II CTD)中的丝氨酸磷酸化,并参与多种细胞生理过程,如DNA损伤反应、细胞增殖和分化以及m RNA剪接和转录前m RNA加工等。此外, CDK12编码基因的突变将导致多种细胞过程调控异常,基因不稳定性增加,这都可能促进肿瘤的发生发展。本文将重点讨论细胞中CDK12调节转录调控、RNA剪接、细胞成熟和分化、DNA损伤修复(DNA damage repair, DDR)的机制以及其基因突变对于正常细胞的影响,旨在阐明CDK12的主要生理功能及其在肿瘤发生发展中的作用,为临床各类肿瘤的靶向药物研究提供帮助。     

拟南芥EBP1蛋白与RNA相互作用的初步研究

基因表达调控是现代分子生物学研究的热点话题,随着研究手段的不断成熟,其RNA转录后调控已成为备受关注的领域。RNA结合蛋白(RBPs)是转录后调控的关键因子,参与RNA可变剪切、RNA稳定、翻译等多个过程的调控。ErbB3绑定蛋白(EBP1)是结构功能高度保守的RNA结合蛋白,可与rRNA、tRNA、mRNA等多种RNA结合,参与调控核糖体生物生成、蛋白质翻译多个过程,但目前已报道的靶RNA甚少,对靶RNA的作用机制目前仍不清楚。通过生物信息学分析发现拟南芥EBP1结合RNA的保守结构域,并在体外可直接结合"GUCUCUCACUGCGACGGCUU"序列;通过RNA免疫共沉淀实验找到了3个靶mRNA(AT1G24792、AT3G25211、AT3G24320);结合核糖体提取及虫草素处理实验发现EBP1可显著调控特定靶mRNA的稳定性及其翻译速率。研究结果不仅证实拟南芥EBP1具有结合RNA的功能,还显示其参与调控靶RNA的转录后事件,为进一步研究EBP1在转录后调控的生物学机制奠定基础。     

RLRs家族中RIG-I和MDA-5的研究进展

非特异性固有免疫是预防病毒感染的第一道防线,Toll样受体(toll-like receptors,TLRs)和维甲酸诱导基因I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)是感知病毒RNA的两个主要受体家族。RLRs为存在于胞浆中的RNA解旋酶家族,可识别在病毒感染或复制期间进入到胞浆内的单链或双链RNA。目前研究RLRs家族比较多的成员有维甲酸诱导型基因I(retinoic acid-inducible gene I,RIG-I)、黑色素瘤分化相关基因5(melanoma differentiation associated gene-5,MDA-5)及遗传学和生理学实验室蛋白2(laboratory of genetics and physiology 2,LGP2)。本文分别就RLRs家族中RIG-I和MDA-5结构、生物学作用及其信号传导中关键分子的研究进展作一概述。     

细胞质内模式识别受体及其抗病毒免疫研究

先天性免疫监视机制的核心是通过模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)识别病毒分子诱导抗病毒防御,使宿主免受感染。PRRs表达在不同类型细胞的不同细胞区室,包括细胞膜、内体膜、溶酶体膜和胞质。病毒进入细胞区室后将被一个或多个模式识别受体所识别并激活机体的免疫反应。主要对细胞质内模式识别受体视黄酸诱导基因I样受体(retinoic acid-inducible gene I(RIG-I)-like receptors,RLRs)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain(NOD)-like receptors,NLRs)、DEXDc螺旋酶受体(DLRs)及最近发现的DNA模式识别分子——DAI(DNA-dependent activator of interferonregulatory factors)识别病毒核酸并诱导I型干扰素产生的分子机制作一综述。     

辐射诱导的染色质拓扑关联结构域层级变化及其在细胞辐射响应中的作用

基因组三维结构在基因表达调控中发挥重要作用,染色质拓扑关联结构域(topologically associated domain,TAD)是DNA复制和基因转录的基本功能单位,也是DNA损伤修复的功能单元,在辐射诱导的DNA损伤修复中发挥重要作用。近期研究表明,TAD并非是完全独立的结构单元,其内部常呈现多层级结构,对基因表达具有重要调控作用。为探究TAD多层级结构在细胞辐射响应中的作用,本研究使用TAD层级结构识别算法OnTAD对Gene expression omnibus数据库中5Gy X射线照射的淋巴细胞、成纤维细胞和毛细血管扩张性共济失调突变(ataxia telangiectasia mutated,ATM)基因缺陷的成纤维细胞,共26个样本的Hi-C(high-through chromosome conformation capture,Hi-C)数据进行分析,发现辐射后细胞的TAD层级结构出现规律性变化,高层级TAD缺失较多,低层级TAD相对保守;辐射诱导的TAD层级结构变化通过调节基因表达参与细胞辐射响应;ATM是辐射诱导TAD层级结构变化和恢复的重要因子。本研究为从TAD多层级结构角度理解基因组三维结构在细胞辐射响应中的作用提供了新思路。