G蛋白与受体的信息传递

一、引言G 蛋白又称 GTP 结合蛋白、鸟苷酸调节蛋白、N 蛋白、G/F 蛋白等,10年前人们对它还一无所知。在研究受体激活腺苷酸环化酶(AC)的作用机理时,发现 G 蛋白是受体和 AC 之间独立的、功能与二者密切相关的蛋白质,存在于细胞膜脂质双分子层。近年来,随着对 G 蛋白的研究,揭开了许多受体作用之谜,G蛋白的重要作用愈加受到重视。本刊1986年曾综述了 G 蛋白对 AC 的调节作用。本文就 G 蛋白的基本生化特性及其生理功能,结合1986～1987年的最新进展,作一较系统的论述。     

鸟苷酸结合蛋白信号转导的分子机制

鸟苷酸结合蛋白,具有信号转导作用,它涉及到第二信使的控制、细胞生长的调节、离子通道的开关、嗅、视觉和其它信号转导系统等多种功能。本文简述G蛋白的类型及其信号转导的分子机制。     

基于G4-配体的DNA模拟酶在生物传感中的发展与应用

鸟苷酸-四联体DNA (G4 DNA)是由富含串联重复鸟苷酸(G)的DNA或RNA序列形成的G4片层,并堆叠而成一类独特的核酸二级结构。G4 DNA结合多种特异性配体可形成具有催化过氧化氢活性的G4 DNA模拟酶(G4 DNAzyme)。由于G4 DNAzyme存在着序列构成简便灵活、适合多样传感平台检测等特点,其在新型生物传感方法研发、医学检测新技术研究等领域中应用前景广阔。本文主要依据G4 DNA结合配体的不同,对近年来新发展出的G4 DNAzyme进行分类与回顾,归纳为含氯化血红素(hemin)的G4-Hemin DNAzyme与非G4-Hemin DNAzyme。前者是目前G4 DNA模拟酶的研究主流——本文主要归纳了G4-Hemin DNAzyme在金属阳离子、生物小分子及生物大分子的检测分析方向上所取得的重要研究进展,并阐述其在生物传感领域的影响和优势;后者中的配体则主要包括金属阳离子N-甲基吗啡啉(4-methylmorpholine, NMM)、硫磺素T(thioflavin T,ThT)及新型金属配体(Cu²⁺Ce³⁺)等。...     

IL-2对淋巴细胞膜中特异性鸟苷酸结合蛋白有刺激作用

IL-2是多肽生长因子,可刺激 T 淋巴细胞的增殖分化。活化的 T 细胞、克隆化的 IL-2依赖细胞系以及几种其它类型的细胞都表达有 IL-2受体。已证实 IL-2受体没有内部信号传导功能;也证实 IL-2与高亲和力受体相互作用,可激活钙离子或磷脂-依赖的蛋白激酶 C(PKC)。鸟苷酸结合蛋白(G 蛋白)可调节一系列的     

人类鸟苷酸结合蛋白抗病毒机制研究进展

人类鸟苷酸结合蛋白(Human guanylate binding proteins,hGBPs)是一种干扰素诱导型细胞因子,属于鸟苷酸结合蛋白家族(Guanosine triphosphatases,GTPases)。GBPs能够介导经典与非经典炎症激活途径,诱导先天性和适应性免疫应答,还可以诱导自噬和控制囊泡运输,在宿主抵御细菌、病毒和其他病原微生物时发挥重要作用。本文主要介绍了hGBPs的发现和结构,并对7种hGBPs的抗病毒机制进行概述。     

G-蛋白和cGMP在光敏色素介导的尾穗苋苋红素合成中的作用

以尾穗苋幼苗为材料 ,对G 蛋白和cGMP在红光诱导、光敏色素介导的苋红素合成过程中的作用进行了研究 ,结果表明G 蛋白激活剂霍乱毒素可在暗中诱导苋红素合成 ,其抑制剂百日咳毒素则抑制红光诱导的合成 ;cGMP可以在暗中诱导苋红素合成 ,而Genistein抑制红光、CTX及外源cGMP诱导的苋红素合成 ;鸟苷酸环化酶抑制剂LY 835 83可以抑制红光及CTX诱导的苋红素合成 ,却不能抑制由外源cGMP诱导的苋红素合成 .上述结果表明G 蛋白、鸟苷酸环化酶及cGMP可能都参与了苋红素合成过程中红光信号的转导 ,并且红光信号传递链的顺序可能是红光→光敏色素→G 蛋白→鸟苷酸环化酶→cGMP .     

小G蛋白Ran的研究进展

真核细胞中含量最丰富的小G蛋白Ran(Ras-related nuclear protein),具有与其所属的Ras家族其它成员不同的生化特点,其活性主要受到Ran的鸟苷酸交换因子（RanGEF)RCC1（regulator of chromosome condensation-1),GTP酶激活蛋白（GTPase-activating protein,GAP）以及Ran结合蛋白（Ran binding protein,RanBP)的调节,Ran主要参与了物质的核浆转运,此外在RNA出核,RNA合成,加工及细胞周期调控中也起到一定作用,并且是LPS活化基因的产物。     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶(membrane associated guanylate kinase, MAGUK)家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域,在细胞膜的特定区域,与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体,参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白,协助功能蛋白质的转运和定位,以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控,以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

东亚三角涡虫Rab蛋白cDNA序列的克隆与生物信息学分析

通过构建东亚三角涡虫(Dujesia japonica)cDNA文库,随机挑选重组阳性克隆进行测序,对部分序列进行引物步移法测序,获得1个三角涡虫新基因——Rab蛋白基因(DjR),涡虫Rab蛋白cDNA全长2 141 bp,开放性阅读框(ORF)621bp,编码206个氨基酸,相对分子量为23.1 kD,等电点6.59,属亲水性蛋白,主要定位于细胞质中,在氨基酸第20和21位之间有信号肽剪切位点。有8个磷酸化位点。含有小G蛋白家族5个保守的鸟苷酸结合区域。同源性比较分析结果表明,其碱基序列与已经报道的其他23个物种的相似性为53%-90%,且符合种属之间的进化关系。     

大肠杆菌中高表达重组Era可溶性蛋白的纯化及其生化特性

质粒pCE31含有在P_L起动子控制下的重组era基因,在大肠杆菌中、42℃诱导高表达出Era蛋白,经溶菌酶处理裂菌、沉淀离心洗涤后所得的纯Era是不溶的,生物活性也不高。改在40℃诱导2h,在Era底物GDP的存在下裂菌,60％以上的Era处于可溶状态。用蛋白酶抑制剂防止Era蛋白降解,经盐析、Q-SepharoseFF柱层析分离,获得可溶性纯Era蛋白。该蛋白能特异地与鸟苷酸结合、并具有GTP酶活性,表明Era是一种G蛋白。动力学定量分析结果:在4℃时,每分子Era肽链能结合一分子GTP或GDP,表明所纯化的Era蛋白几乎都具有活性;4℃下,Era蛋白与GTP或GDP结合的解离常数,分别为5.49和1.01μmol/L;37℃时,Era蛋白GTP酶的Km值为9.0μmol/L,催化GTP水解的最大速度为9.8mmolCTP/mol Era/min。     

实时荧光定量RT-PCR在小鼠及人G蛋白mRNA检测中的应用

用自行设计的TaqMan双标探针和扩增引物建立检测鸟苷酸结合蛋白(G-protein)mRNA的实时荧光定量RT-PCR技术.用G蛋白纯品绘制定量标准曲线,实时荧光定量PCR仪检测ECV304细胞和小鼠G蛋白mRNA水平.10μmol/LGqαmRNA反义寡核苷酸(GqαODN)作用ECV304细胞24h后,Gqα的mRNA表达显著下降(3.18×108±1.75×108拷贝下降到1.44×106±4.82×105拷贝),48h和72h下降更明显;Gsα和Gi2α的mRNA表达变化不显著.10μmol/LGsαmRNA反义寡核苷酸(GsαODN)作用ECV304细胞24h后,Gsα的mRNA表达显著下降(2.97×108±2.68×107拷贝下降到4.16×106±2.00×106拷贝),48h和72h下降更明显;Gqα、Gi2α表达变化不显著.小白鼠油酸致伤后6h,GqαmRNA表达显著下降(1.16×108±8.73×106拷贝下降到3.30×106±1.68×106拷贝),24h下降更显著(9.32×107±1.47×107拷贝下降到4.14×106±1.67×106拷贝);Gsα和Gi2α表达变化的趋势同GqαmRNA.结果准确可靠,重现性好.说明建立的实时荧光定量RT-PCR方法成功地实现了对ECV304细胞和小白鼠肺组织G蛋白不同亚型不同丰度基因表达的检测.     

敲除C3G对H9C2心肌细胞增殖及凋亡的影响

该研究构建了NT CRISPR/Cas9(阴性对照)及C3G CRISPR/Cas9质粒,分别将其包装成重组慢病毒,并感染H9C2心肌细胞,以研究敲除C3G(Crk SH3域结合鸟嘌呤核苷酸交换因子)对H9C2心肌细胞增殖和凋亡的影响及其机制。将实验分为NT CRISPR/Cas9组、C3G CRISPR/Cas9组、NT CRISPR/Cas9低氧组和C3G CRISPR/Cas9低氧组。通过RT-PCR检测C3G m RNA的表达;Western blot检测相关蛋白表达;CCK-8法检测细胞增殖;流式细胞术检测细胞凋亡。结果显示,C3G CRISPR/Cas9组和C3G CRISPR/Cas9低氧组的C3G m RNA和蛋白无表达;分别与NT CRISPR/Cas9组和NT CRISPR/Cas9低氧组比较,C3G CRISPR/Cas9组和C3G CRISPR/Cas9低氧组的p-ERK1/2和Bcl-2蛋白以及细胞增殖水平均降低(P0.05),Bax蛋白及细胞凋亡水平均增加(P0.05);与NT CRISPR/Cas9组相比,NT CRISPR/Cas9低氧组C3G m RNA和蛋白表达均降低(P0.05),p-ERK1/2和Bcl-2蛋白及细胞增殖水平均降低(P0.05),Bax蛋白及细胞凋亡水平均增加(P0.05);与C3G CRISPR/Cas9组相比,C3G CRISPR/Cas9低氧组的p-ERK1/2和Bcl-2蛋白及细胞增殖水平均降低(P0.05),Bax蛋白及细胞凋亡水平均增加(P0.05)。以上结果表明,敲除C3G能通过调控p-ERK1/2、Bcl-2及Bax抑制H9C2心肌细胞增殖并促进其凋亡。     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶（membrane associated guanylate kinase, MAGUK）家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域，在细胞膜的特定区域，与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体，参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白，协助功能蛋白质的转运和定位，以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控，以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

层粘连蛋白对晚G1期人胃癌BGC-823细胞生长的促进作用

为研究层粘连蛋白（laminin,LN）促进肿瘤细胞生长作用,采用脉冲标记计数有丝分裂百分率(percentage labeling mitosis,PLM)法测得体外培养人胃癌 (BGC 823) 细胞周期时间为41 h,其中G1期时间为24.5 h. 分裂细胞脱离法获取分裂期细胞,继续培养23 h,在细胞运行进入G1晚期时,将其置于LN 0、0.11、0.55、1.10 μmol/L基质上孵育4 h; 细胞荧光光度计检测晚G1期细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量. 结果显示,LN与其膜上受体结合后引起细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量增加,尤以在0.55 μmol/L LN作用显著（P<0. 001）.蛋白质免疫印迹分析证明,cPKC α呈现表达,提示 LN与其受体结合可增强其细胞cPKC-α的活性;分析G1期细胞周期蛋白E(cyclinE)、细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2表达水平,呈现逐渐增强的趋势; LN可诱导c-Myc蛋白呈现高表达,提示 LN与其受体结合增强与细胞增殖密切相关的基因表达;在LN作用前后的BGC 823细胞均未检测到Bax蛋白表达.结果提示,在人胃癌 (BGC 823)细胞G1/S期交界处,层粘连蛋白与其膜上受体结合引起细胞内Ca2+浓度升高,诱导钙调蛋白的释放,其含量增加,增强蛋白激酶C的活化,导致细胞内DNA含量增加、G1/S期细胞周期蛋白与CDK表达增强、诱导原癌基因c-Myc呈持续表达状态,而凋亡基因Bax不表达.     

抗GⅡ.3型诺如病毒阻断型单克隆抗体的制备和鉴定

诺如病毒(norovirus,NoV)是引起非细菌性急性肠胃炎的主要病原体之一。目前国内外还没有关于抗GⅡ.3NoV组织血型抗原(histo-blood group antigens,HBGAs)阻断型单克隆抗体(monoclonal antibody,mAb)的报道,本研究制备了抗GⅡ.3型NoV HBGA阻断型mAbs,并对这些抗体特性进行了初步的鉴定。采用纯化的GⅡ.3型(GenBank登录号:KY767665)NoV病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs)免疫BALB/c小鼠。将GⅡ.3,GⅡ.4(GenBank登录号,KF306214),GⅡ.3S/GⅡ.6P,GⅡ.6S/GⅡ.3P,GⅡ.4-VP1/GⅡ.3-P2主要衣壳蛋白(VP1)抗原或嵌合抗原作为包被抗原采用间接ELISA方法分别对细胞克隆株进行筛选,采用体外HBGA-VLP结合阻断实验对筛选的mAbs进行阻断活性鉴定,利用基于涵盖GⅡ.3突环区(protruding domain,P区)的重叠多肽ELISA和western blot(WB)对阻断抗体结合位点进行特性分析。体外HBGA-VLPs阻断实验显示三株细胞分泌抗体具有阻断活性。挑选目标株制备腹水并对mAbs进行纯化。WB结果显示三株HBGA阻断型mAbs只识别非变性的GⅡ.3 VP1蛋白;基于GⅡ.3 P区重叠多肽的间接ELISA结果显示三株HBGA阻断型mAbs与被检测多肽无结合活性。本研究制备了具有HBGAs阻断活性的GⅡ.3 NoV特异性mAbs,全部只识别非变性的GⅡ.3 VP1蛋白,且结合位点位于GⅡ.3 VP1 P2区。抗GⅡ.3 NoV HBGAs阻断型mAbs的获得为后续研究GⅡ.3 NoV的进化、感染机制和HBGAs结合位点提供了原材料。     

ARF-GEF基因家族的研究进展

ARF-GEFs是小G蛋白ADP核糖基化因子(ADP-ribosylation factor, ARF)的鸟苷酸交换因子(Guanine- nucleotide exchange factor, GEF), 在所有真核生物中, 大型ARF-GEF都是高度保守的。它在生物体的膜泡分拣和蛋白运输中发挥着重要作用, 近年来关于ARF-GEFs的蛋白结构、亚细胞定位和相关功能的报道很多, 它已成为细胞生物学领域的一大研究热点。文章主要介绍了大型ARF-GEF的蛋白结构和在不同物种中的分布, 阐述了该基因家族在酵母、人和拟南芥中的相关进展, 并对其调控机理进行了小结。     

植物中的G蛋白

G蛋白是一类参与跨膜信号传导的GTP(三磷酸乌苷)结合蛋白质。GTP结合蛋白质是具有重要功能的蛋白质。G蛋白参与的信号传导链可概括为:信号→受体→G蛋白→效应体(靶子)等。70年代末期,在动物腺苷酸环化酶的激素调节研究、视觉光信号传导的研究中发现了G蛋白。动物体内有多种不同功     

Gsα调控小鼠大脑皮层发育

异源三聚体G蛋白激活alpha亚基(Gsα),是一种普遍存在的鸟苷酸结合蛋白,调节受体介导的胞内cAMP信号通路进而参与调控细胞的生命活动。目前Gsα信号通路的研究主要在生物化学和药物方面,但在小鼠大脑皮层发育中的作用还没有详尽的描述。本研究首先利用cre-loxP系统在小鼠大脑皮层神经前体细胞中成功敲除Gsα基因;其次,通过收集出生后不同天数的正常小鼠和敲除小鼠,统计分析后发现敲除鼠的脑重和体重减轻;最后,对小鼠大脑做切片后染色,发现在小鼠大脑皮层条件性敲除Gsα基因的成年鼠中表达thy1-EGFP(增强绿色荧光蛋白)的神经元的数量减少,皮层形成异常。由此推测,Gsα在小鼠大脑皮层发育中发挥重要作用。     

干扰素诱导蛋白鸟苷酸结合蛋白1研究进展

鸟苷酸结合蛋白1(Guanylate-binding protein 1,GBP1)为一种干扰素诱导蛋白,其属于鸟苷酸结合蛋白家族的一员。GBP1在抗病原微生物与抗肿瘤等多种生物学反应中发挥着重要作用。随着对GBP1的深入研究,发现IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IL1α、IL1β、TNF-α和LPS均能够诱导GBP1的表达;因此,GBP1发挥的生物学效应也越来越广泛,并逐步地被挖掘和展现出来。尤其是GBP1发挥的抗病原微生物与抗肿瘤功能受到了极为广泛的关注。本论文综述了GBP1的分子结构、生物学活性、抗病原微生物特性以及已发现的一些其他功能的研究进展,为GBP1的后续研究提供参考和依据。     

尼帕病毒融合蛋白和受体结合蛋白基因DNA免疫的研究

构建了表达哺乳动物密码子优化的NiV囊膜蛋白F和G基因的真核表达质粒pCAGG-NiV-F和pCAGG-NiV-G.细胞融合试验表明,重组NiV融合蛋白F和受体结合蛋白G在pCAGG-NiV-F、pCAGG-NiV-G共转染BHK细胞中获得表达,并具有良好生物学活性.真核表达质粒pCAGG-NiV-F、pCAGG-NiV-G和pCAGG-NiV-F pCAGG-NiV-G DNA分别按100μg/只的剂量肌肉注射免疫6周龄BALB/c小鼠,间隔4周加强免疫,第二次加强免疫3周后采血,分离血清备用.分别以重组杆状病毒感染Sf9细胞表达的重组NiV融合蛋白(rNF)和受体结合蛋白(rNG)为包被抗原,应用间接ELISA检测上述质粒DNA免疫血清中的特异性抗体,具有较高的敏感性和特异性.另外,中和试验结果表明,DNA免疫小鼠产生的特异抗体可有效中和NiV囊膜蛋白F和G介导的伪型VSV重组病毒侵入NiV易感宿主细胞的感染性,并且受体结合蛋白G基因DNA诱导中和抗体的滴度高于融合蛋白F基因DNA.结果表明,DNA疫苗具有防制尼帕病毒性脑炎的潜力.