哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学研究进展

蛋白质的表达、修饰及相互作用的研究已成为后基因组学时代蛋白质组学中的重要内容。蛋白质磷酸化和去磷酸化作为最普遍的翻译后修饰之一,是精子细胞信号转导和酶调控、表达的主要分子机制,亦是精子、卵细胞信号识别及完成受精作用的关键环节。对精子磷酸化蛋白功能的研究有助于深入理解精子的获能、超激活运动的维持、发生顶体反应及精卵结合等受精过程的分子调控机理。对哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学的研究进展,包括动物精子磷酸化蛋白质组学研究的技术方法、磷酸化蛋白质种类的鉴定、定量及其功能分析进行了综述,为进一步发掘与受精相关的重要生物标志物,揭示精子发育、繁殖潜能变化及受精分子机理奠定基础。     

精子磷酸化蛋白质组学研究应用

蛋白质磷酸化是生物体中广泛存在的翻译后修饰方式,参与多种过程的调节。精子是高度分化的特殊细胞,不具有转录活性,主要依赖于蛋白质的磷酸化完成精子成熟、分化和受精等过程。因此,对于精子磷酸化蛋白质组学的研究有助于进一步了解精子发生、精子获能、超激活以及精卵识别等过程的调控机制。本文简要综述了精子磷酸化蛋白质组学的研究方法及磷酸化蛋白质组学在精子中的应用,为精子磷酸化蛋白质组学在实际科研应用中提供了理论参考。     

蛋白质磷酸化修饰的研究进展

蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化,调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。随着蛋白质组学技术的发展和应用,蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。我们介绍了蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能、磷酸化蛋白质分析样品的富集及制备、磷酸化蛋白的鉴定及磷酸化位点的预测、蛋白分离后磷酸化蛋白的检测,及蛋白质磷酸化的分子机制,并综述了近年来国内外的主要相关研究进展。     

蛋白质组中蛋白质磷酸化研究进展

随着后基因组时代的到来 ,对生命体器官、组织或细胞的全部蛋白质的表达、修饰及相互作用的研究已成为蛋白质组学的重要任务。蛋白质磷酸化是细胞内信号转导和酶调控最常见的机制之一 ,人类基因组约 2 %的基因编码 5 0 0种激酶和 10 0种磷酸酶。蛋白质磷酸化和去磷酸化作为原核和真核细胞表达调控的关键环节 ,了解其对功能的影响可以深入理解生命系统在分子水平的调控状况。目前蛋白质组磷酸化研究仍是功能基因组面临的重大课题 ,本文对此作一综述     

基于质谱的磷酸化蛋白质组学: 富集、检测、鉴定和定量

磷酸化是一种调控生命活动的重要翻译后修饰,调控生物的生长发育、信号转导、以及疾病的发生发展．从上世纪80年代开始,质谱应用于蛋白质磷酸化的检测中,极大地推动了磷酸化蛋白质组学的发展．质谱检测拥有高灵敏度、高通量的特点,更重要的是具有位点分辨率,因此基于质谱的磷酸化蛋白质组检测方法得到不断的发展和推广．常见的磷酸化蛋白质组研究,首先对磷酸化肽段进行富集,然后进行串联质谱分析,最后通过搜索引擎对修饰位点进行鉴定和定量．本文从这个三个基本方面,对磷酸化蛋白质组研究进行综述,并对未来研究发展方向进行讨论．     

Jak—STAT信号转导机制

许多细胞因子受体尽管缺少激酶结构域,但与配体结合后仍能诱导蛋白质的酪氨酸磷酸化。近年来的研究证明这一过程是由Ｊａｋ族蛋白质酪氨酸激酶的成员所介导的。Ｊａｋ激酶通过和受体的近膜区域的相互作用而与之缔合。配体结合引起受体聚合以及Ｊａｋ的酪氨酸磷酸化和激活,激活的Ｊａｋ又使受体和ＳＴＡＴ蛋白（信号转导物与转录激活剂）磷酸化、后直接参与基因转录的调控。本对这一新的胞内信号转导机制作一综述。     

泛素?蛋白酶体途径在精子生成中的作用

泛素?蛋白酶体途径(Ubiquitin–proteasome pathway,UPP)是真核细胞内蛋白质主要降解途径,通过调节蛋白质相互作用、蛋白活性、蛋白定位及信号转导,进而在细胞周期进程、细胞凋亡、应激反应及机体生长发育等过程发挥重要作用。研究表明,UPP在人和动物精子生成中的顶体生物合成及精子尾部形成过程起着关键的调控作用,精子变态过程中UPP调控异常导致精子畸形及精子活力降低,并引发少精子症、不育及睾丸肿瘤等生殖系统疾病。本文综述了UPP在动物精子生成过程中的信号传导及调节机制,以期为后续相关研究提供参考。     

脱落酸应答基因的结构,表达调控及信号转导

许多脱落酸应答的基因已被克隆,并已研究了一些基因的调控。其启动子有G－box和ABARE顺式元件。ABARE与Leuzippier（亮氨酸拉链蛋白）互相作用,ABA与某些基因产物结合以及蛋白质磷酸化在基因表达调控中起重要作用。ABA涉及的信号转导是多途径或单途径的。文中讨论了ABA应答基因的结构、表达调控及信号转导的研究方向。     

蛋白质可逆磷酸化调节植物细胞离子跨膜运动研究进展

蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的可逆磷酸化是植物细胞中多种信号转导途径中重要的组成因子.本文对蛋白质可逆磷酸化通过调节多种离子跨膜运动而参与植物细胞激发子信号途径、毒性物质诱导的钙离子内流、盐胁迫适应、气孔运动以及蛋白质可逆磷酸化参与胞外与胞内之间Ca2 状况信息传递,调节花粉管顶端Ca2 离子通道活性进行综述,以揭示蛋白质可逆磷酸化在植物细胞离子跨膜运动中的调控作用,为蛋白质可逆磷酸化调节植物生长发育、响应逆境胁迫等机理的研究提供参考.     

细菌蛋白质磷酸化修饰研究进展

细菌蛋白质磷酸化修饰是调控细菌基因表达的一种重要方式,在细菌诸多生命活动中发挥非常关键的作用。本文系统概括了近年来细菌蛋白质磷酸化修饰的种类、双组分调控系统中磷酸化修饰调控信号传导、酪氨酸残基磷酸化修饰以及丝/苏氨酸残基磷酸化修饰等,同时对不同种类细菌蛋白质磷酸化修饰的功能进行综述,这些研究将对人类了解细菌蛋白质翻译后修饰的磷酸化调控及其与控制细菌感染的关系提供参考价值。     

蛋白酪氨酸磷酸酶调控机制的研究进展

蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatases,PTPs)是真核细胞中参与磷酸化水平调节和信号转导的重要催化酶。PTPs的调控异常与肿瘤等众多疾病的发生有关。多种调控机制参与对PTPs功能和活性的调节,包括蛋白质磷酸化、蛋白质水解、小类泛素化修饰等等。对体内PTPs调控机制进行深入研究有助于为这些疾病的基因治疗提供更多有效靶标。现就PTPs的调控机制展开综述。     

植物冷响应基因调控和冷信号转导

植物细胞内存在丰富多样的冷响应基因,但只有一部分与植物的抗冷性有关.植物抗冷性状是由多基因调控的累积性状,CBF(CRT-DRE binding factors)是许多抗冷基因的转录激活子;Ca2 与蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应参与了冷信号转导;最近分子方面的的证据也表明在植物细胞内存在着冷信号转导的负调控元件.     

精子发生过程中蛋白质翻译后修饰的研究进展

精子发生是一个高度复杂且受到精密调控的生物学过程,其中蛋白质作为生命活动的最终执行者,其翻译后修饰发挥着重要的调控作用。精子发生过程中存在多种蛋白质翻译后修饰,如磷酸化、乙酰化、泛素化等,其异常可引起精子发生障碍,严重的甚至可导致不育。随着蛋白质组学技术的快速发展,基于临床不育样本和模式动物的功能研究,可以系统性解析精子发生过程中蛋白质翻译后修饰的动态调节与功能,揭示精子发生的分子调控机制以及男性不育的发病机理。该文就近年来精子发生过程中蛋白质翻译后修饰调控机制,以及少精子症、弱精子症和畸形精子症等临床疾病中蛋白质翻译后修饰的研究进展进行了综述。     

PTP的结构与功能

蛋白质分子中酪氨酸残基的可逆性磷酸化作为真核生物信号转导的一个重要组成部分,参与了多种细胞功能调节,包括细胞增殖、迁移以及细胞间相互作用等。目前认为这种可逆性的磷酸化调节主要是受控于蛋白酪氨酸激酶（PTK）及蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTP）这两种酶活性的动态平衡。因此,与PTK一样,PTP对于体内各种生命活动起着非常重要的生物学作用。文章综述了近年来PTP在信号转导中的调控作用,特别是其在肿瘤发生、发展过程中的作用、以及其本身的结构与调控的研究进展。     

植物PP2C蛋白磷酸酶ABA信号转导及逆境胁迫调控机制研究进展

蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)是蛋白质可逆磷酸化调节机制中的关键酶,而PP2C磷酸酶是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,是高等植物中最大的蛋白磷酸酶家族,包含76个家族成员,广泛存在于生物体中。迄今为止,在植物体内已经发现了4种PP2C蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶协同催化蛋白质可逆磷酸化,在植物体内信号转导和生理代谢中起着重要的调节作用,蛋白质的磷酸化几乎存在于所有的信号转导途径中。大量研究表明,PP2Cs参与多条信号转导途径,包括PP2C参与ABA调控,对干旱、低温、高盐等逆境胁迫的响应,参与植物创伤和种子休眠或萌发等信号途径,其调控机制不同,但酶催化活性都依赖于Mg2+或Mn2+的浓度。植物PP2C蛋白的C端催化结构域高度保守,而N端功能各异。文中还综述了高等植物PP2C的分类、结构、ABA受体与PP2Cs蛋白互作、PP2C基因参与ABA信号途径以及其他逆境信号转导途径的研究进展。     

PP2A的结构和功能新进展

PP2A是一种丝／苏氨酸磷蛋白磷酸酶,通过可逆性磷酸化使已磷酸化激活的蛋白质脱磷酸,在信号传导中承担负性调节的作用。由一个催化亚基和两个调节亚基构成。：PP2A是一种多功能性酶,底物为众多体内的转录因子和蛋白激酶;酵母,果蝇和小鼠的动物模型的研究中已经发现PP2A在细胞周期调控,形态以及发育中的作用;同时它又在信号转导的级联反应中与其他磷酸化酶和激酶相互作用,构成调节大分子调控下游信号的转导。催化亚基活性主要由转录后水平磷酸化和甲基化的状态调控。     

利用功能基因组学方法研究SMAD去磷酸化-TGF-β超家族信号转导的终止机制

在后生动物机体中,转化生长因子β(TGF-β)及相关生长因子可以通过自分泌、旁分泌及内分泌方式影响广泛的生理活动。它们在多种疾病的发病过程中起着重要的作用,尤其是癌症、纤维化疾病、自免疫疾病和心血管系统疾病。TGF-β受体介导的R-SMADs的磷酸化是TGF-β信号转导通路中最重要的步骤,引起从细胞质内SMAD复合体的组装到核内转录调控这样一个细胞内的信号转导。因此,R-SMADs的去磷酸化是TGF-β信号转导终止的一个重要的机制。最近,我们实验室结合功能基因组学、生物化学和发育生物学的方法,鉴定并研究了磷酸酶PPM1在TGF-β信号转导调控中的功能。文章简短地总结了SMADs动态的磷酸化和去磷酸化是如何调控信号转导的强度和持久性以及TGF-β信号转导的生理功能。     

蛋白质组学在信号转导研究中的应用

新近发展起来的蛋白质组学高通量技术引入到信号转导通路研究中,产生了一个新的研究领域：信号转导蛋白质组学。其作为功能蛋白质组学的一个重要组成部分,以研究信号转导通路以及其中的信号分子改变的蛋白质组学。克服了传统地针对单条信号转导通路以及其中的单个信号分子研究策略的局限性,能够在一次实验中系统地研究多条信号转导通路中的蛋白质一蛋白质间的相互作用、蛋白质磷酸化等翻译后修饰和下游靶蛋白的改变,有助于全面阐述信号转导通路,已成为一个新的研究热点。     

酪氨酸磷酸化在精子获能中的作用

获能是精子发生顶体反应以及与卵子结合之前所必需的生理过程.研究发现在精子获能过程中伴随有蛋白质的磷酸化特别是酪氨酸的磷酸化.主要对酪氨酸磷酸化蛋白在精子获能过程中的作用及其存在的部位进行归纳总结,为进一步阐明精子获能分子机制奠定基础.     

蛋白组氨酸磷酸酶研究进展

主要概括磷酸酶的种类,原核细胞磷酸组氨酸生物功能及调控,哺乳动物组氨酸残基磷酸化、去磷酸化,以及组氨酸磷酸酶及其底物的最新研究进展. 信号转导在生长发育及细胞功能中起极其重要的作用. 无论在原核还是真核细胞,蛋白质磷酸化是细胞内信号转导的关键机制. 研究最多的可逆的真核蛋白磷酸化,主要发生在含有羟基的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上. 不同的激酶和磷酸酶受不同机制的调节,而调节过程中出现的差异是人类很多疾病的潜在基础. 与大量有关羟基磷酸化氨基酸的报道相比,有关氨基磷酸化氨基酸的报道甚少. 据估计,自然界中存在的磷酸组氨酸比磷酸酪氨酸多10 ~ 100倍,但不如磷酸丝氨酸丰富. 虽然对脊椎动物蛋白质中存在磷酸组氨酸的认识可以追溯到20世纪60年代初, 但由于研究手段的限制,至今对脊椎动物蛋白组氨酸激酶及组氨酸磷酸酶的结构及功能知之甚少. 但是,近几年的研究有突破性的发现,克隆和重组表达哺乳动物组氨酸磷酸酶为研究氨基磷酸化氨基酸的生物功能翻开新的一章.