利用基于GFP的FRET探针检测β-分泌酶的活性

β淀粉样肽(amyloidβ-peptide,Aβ)在阿尔茨海默病(Alzheimeir’s disease,AD)患者脑内的异常产生和积累在AD的发病机理中扮演着重要的角色。β-分泌酶对淀粉样前体蛋白的裂解是Aβ产生的关键步骤,因此抑制β-分泌酶的活性成为AD药物治疗的一个重要策略。为了检测β-分泌酶的活性,应用基因工程技术将β-分泌酶作用底物序列(NFEV)的两端分别与绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的颜色突变体--青色荧光蛋白(cyan fluorescent protein,CFP)和黄色荧光蛋白(yellow fluorescent protein,YFP)相连,构建了一个基于GFP的荧光能量共振转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)探针。荧光光谱分析结果显示,该荧光融合蛋白中CFP和YFP之间存在着较强的FRET。而当与β-分泌酶进行孵育后,FRET逐步降低,证明该探针能被β-分泌酶酶切。SDS-PAGE分析显示探针与β-分泌酶孵育后,荧光融合蛋白由60 kD大小逐渐变成30kD大小的蛋白,表明探针被β-分泌酶酶切成CFP和YFP分子,证实了荧光光谱的结果。这些结果表明,可通过检测探针的FRET效率方便地分析β-分泌酶的活性,为进一步筛选β-分泌酶的抑制剂提供了一个平台。     

食欲素1受体与胆囊收缩素2受体在细胞内的相互作用分析北大核心CSCD

食欲素1受体(orexin 1 receptor,OX1R)与胆囊收缩素2受体(cholecystokinin receptor,CCK2R)在结肠癌细胞中高表达,且异常表达的OX1R、CCK2R与其配体诱导的结肠癌细胞增殖密切相关,但具体机制尚不清楚。以前的研究证实,OX1R与CCK1R在HT-29细胞中能以二聚体的形式发挥作用。本文利用多种(荧光)共振能量转移技术(FRET)结合免疫共沉淀(Co-IP),进一步研究活细胞中OX1R与CCK2R是否发生相互作用。生物发光能量共振转移(BRET)结果显示,在控制供体(OX1R-Rluc)量不变,而逐渐增加受体(CCK2R-e YFP)转染量时,与无刺激的(对照)细胞比较,食欲素或胃泌素刺激HEK293T细胞5 min,BRET信号伴随受体表达量的增加而增加,并达到最大值。采用荧光共振能量转移技术在HEK293T细胞中,能够检测到OX1R-e YFP与CCK2Re CFP明显的FRET信号。同时,受体漂白FRET(ap FRET)结果揭示,在同时表达OX1R-e YFP和CCK2R-e CFP的细胞膜特定区域,进行受体蛋白(OX1R-e YFP)完全光漂白、破坏了受体-供体之间的相互作用和能量传递后,由于供体(CCK2R-e CFP)荧光强度比漂白前明显增强,其荧光共振能量转移效率(FREPe)明显增加,是对照转染细胞的3.7倍(P<0.05)。此外,基因转染结合Co-IP结果显示,仅有在共转染HA-OX1R与Myc-CCK2R的HEK293T细胞提取液的免疫沉淀物中,可同时检出HA-OX1R、Myc-CCK2R融合蛋白,而在未转染或单转Myc-CCK2R的细胞提取液沉淀物中,却不能同时检出两种融合蛋白。以上结果表明,在活细胞生理条件下,OX1R可与CCK2R相互作用,这为进一步探讨二者相互作用在结肠癌细胞增殖中的作用及相关信号通路提供了新的线索。     

β-分泌酶与二价阳离子耐受蛋白CUTA存在相互作用

淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)沉积是阿尔茨海默病(Alzheimerdisease,AD)的重要病理特征之一.Aβ是由淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)经β-分泌酶(BACE)和γ-分泌酶水解产生的,因此BACE1在AD的形成过程中发挥重要作用.为了进一步研究BACE1的作用机制,以BACE1胞内段构建诱饵蛋白用酵母双杂交方法筛选与之相互作用的蛋白质.结果得到了二价阳离子耐受蛋白(divalent cation tolerant protein,CUTA)的阳性克隆,β-半乳糖苷酶实验表明CUTA和BACE1胞内片段存在相互作用.构建了两者全长基因的表达载体,证明二者在哺乳动物细胞中同样可以相互作用.CUTA可能涉及铜的代谢动力学及乙酰胆碱酯酶(AchE)的膜锚定,而铜的代谢失衡和AchE水平与AD发病密切相关.实验结果为BACE生物学功能和AD发病机制的研究提供了条件.     

阿尔茨海默病中蛋白质相互作用对β-分泌酶的调节机制

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种慢性神经退行性疾病，目前尚无有效的治疗方案。AD发病机制十分复杂，学说众多，目前较为公认的仍然是淀粉样蛋白级联假说。该学说认为，淀粉样斑块在脑组织的沉积是AD发病的关键病理机制。β-分泌酶(β-site APP cleaving enzyme 1, BACE1)是淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)淀粉样降解途径中的限速酶，其降解产物β-淀粉样蛋白(β-amyloid protein, Aβ)是淀粉样斑块(amyloid plaques)的主要成分。AD患者大脑BACE1浓度和活性增加，是引起AD的重要因素。因此，探究BACE1生成及活性调节的影响因素不仅对于理解AD的发病机制至关重要，而且对于开发AD的新治疗靶点也有重要意义。蛋白质之间的相互作用在蛋白质参与的各种生物学过程中发挥着重要的作用，因而被广泛研究。BACE1的相互作用蛋白质可以通过直接结合、间接结合和参与各种细胞信号转导通路等方式直接或间接地在BACE1的转录、翻译、修饰与胞内运输等各个环节对BACE1进行调节，从...     

阿尔茨海默病β分泌酶的研究进展

淀粉样前体蛋白（APP）在β位点裂解产生的Aβ是阿尔茨海默病（AD）患者老年斑的主要成分,APPβ位点裂解酶（β－site APP cleavage enzyme,BACE）是Aβ生成的关键酶,其实质是一种新型跨膜天冬氨酸蛋白酶。已发现的BACE有两种类型,即BACE和BACE2。二者的作用环境,亚细胞内定位相似,但BACE的中枢神经系统表达模式,降解APP的位点更具有β分泌酶的特性,因此,BACE被认为是脑内理想的β分泌酶侯选者。     

一种改进的荧光共振能量转移方法分析同质二聚体内蛋白质-蛋白质相互作用

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)技术日益广泛的应用于检测活细胞中分子内和分子间的相互作用. 由于FRET仅发生于相互作用的供体和受体,即供体-受体复合物之间,所以检测的FRET信号必须经标准化处理以去除供体受体比例和浓度的影响然后才能够进行FRET的比较研究. 由于供体和受体的比例相同,分子内FRET的检测较为简单;而分子间FRET的检测存在更多的不确定因素,导致现有的方法很难精确定量.根据1类特殊的分子间相互作用,同质二聚体的独特特征,推导出供体 受体复合物的含量,进而开发了1种同质二聚体分子间FRET的精确定量的方法,以1种同质二聚体,雌激素受体α(estrogen receptor alpha, ERα)为供体和受体对,通过和其它的方法比较,证实了该方法用于FRET检测可获得更可靠的结果.     

FRET技术在受体信号转导研究中的应用

细胞信号传导是细胞生物学方面的重要内容之一,涉及生命过程的各个方面,包括生长、分化发育、增殖、凋亡、迁移等等,对维持细胞功能及机体生存至关重要。目前对细胞信号转导研究的技术手段多种多样,其中荧光共振能量转移技术（FRET）是研究细胞信号转导较为常用的一种技术,可以实现活细胞内蛋白质之间相互作用的实时检测。本文中我们以受体酪氨酸激酶为例,介绍FRET技术在受体介导细胞信号传导中的应用及进展情况。     

β分泌酶的研究进展

β淀粉样蛋白是淀粉样前体蛋白经β分泌酶和γ分泌酶共同作用产生的,其聚集是形成阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),即老年性痴呆病人脑中老年斑的主要原因。实验证实BACE1(β-site APP cleaving enzyme)是体内主要的β分泌酶,它与同源蛋白BACE2组成新的天冬氨酸蛋白酶家族。关于β分泌酶的性质和功能、基因剔除实验、底物选择性、晶体结构和抑制剂研究都有了相应的报道,为进一步开发治疗老年性痴呆的药物奠定了基础。     

CFP荧光蛋白文库构建及FRET技术筛选钙调素结合蛋白

钙调素（Calmodulin,CaM）是细胞内Ca^2＋信号的主要受体,能够与靶蛋白相互结合调节靶蛋白的活性,在细胞增殖、分化、凋亡、迁移等过程中都起着重要作用。荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer,FRET）技术是目前研究蛋白质相互作用比较成熟的方法之一。作者通过Cre-loxP位点特异性重组技术构建了带有CFP荧光蛋白标记的文库,与YFP—CaM共同转染HEK293细胞,应用荧光共振能量转移技术（FRET）进行检测,挑取发生FRET作用的单个细胞,并进行单细胞PcR检测。由此扩增出的片段通过测序和蛋白序列数据库NCBI进行序列比对后,筛选出与CaM产生相互作用的蛋白。目前,已经通过这种方法成功地筛选到了一些与CaM相结合的蛋白,从而为进一步研究CaM蛋白在生理环境下的作用提供有利条件。     

基于荧光蛋白的荧光共振能量转移探针的构建及应用

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)是基于荧光基团供体和荧光基团受体间偶极子–偶极子耦合作用的非辐射方式的能量传递现象。基于荧光蛋白的FRET技术已被广泛用于研究细胞信号通路中蛋白质–蛋白质活体相互作用检测、蛋白质构象变化监测以及生物探针的研制中。基于荧光蛋白的荧光共振能量转移探针使得人们可以在时间和空间层面上研究细胞信号的转导过程。该文简要介绍了四大类基于荧光蛋白的FRET生物探针的设计、研制以及其在生物信号分子检测、活细胞成像以及药物筛选中的应用和进展情况。     

综述:β分泌酶1调控机制在阿尔茨海默病早期发病中的作用

β-淀粉样蛋白(Aβ)在脑内的沉积被认为是阿尔茨海默病(AD)发病的始动因素之一．β-淀粉样蛋白前体蛋白裂解酶1(BACE1)是Aβ产生过程中重要的蛋白酶．BACE1在细胞内的表达与成熟受多种因素调节．BACE1与缺血缺氧、炎症应激等多种AD早期的分子病理变化相关,BACE1、Aβ及其相关细胞因子可能成为体液生物学标记物,为临床早期诊断AD提供新的手段．     

β淀粉样蛋白的分泌酶与阿尔采末病的治疗

β淀粉样蛋白(Aβ)级联反应在阿尔采末病(AD)发病过程中起主要作用,Aβ由分泌酶中的β和γ分泌酶水解β淀粉样蛋白前体蛋白(APP)而来。本文综述了参与APP水解的三种分泌酶(α、β和γ)的发现、研究进展及其在调节β淀粉样蛋白过程中的作用。选择性地激活α分泌薄或抑制β和γ分泌酶格减少Aβ产生,为AD治疗提供新的研究思路,以分泌酶为靶点可能成为治疗AD的理想途径。     

单个活细胞中生物分子动态行为的FRET实时检测

分别采用两种不同绿色荧光蛋白(green fluorescent prote in,GFP)突变体作为荧光共振能量转移(fluo-rescence resonance energy transfer,FRET)对的供体和受体,并利用分子生物学技术将供体和受体分子分别与特定的生物分子融合,这种技术已经成为在单个活细胞中实时长时间检测蛋白质间的动态相互作用的主要技术。主要介绍了基于GFPs的FRET技术在单个活细胞中实时长时间研究生物分子动态行为的应用。     

利用FRET技术在活细胞内观察EGF对PKA作用的时空成像

cAMP依赖的蛋白激酶(protein kinase A,PKA)在细胞生长与分化过程中扮演重要角色,特别是在调节Ras信号通路引起的细胞增殖效应中起着重要作用。为了在活细胞内动态观察表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)对PKA的作用,采用一种可以检测PKA酶活性的报告蛋白(A-kinase activity reporter,AKAR)——这种报告蛋白是利用荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)原理设计的,使其在人类肺癌细胞(ASTC-a-1)中稳定表达。加入EGF刺激因子后,随时间变化的成像分析显示出在活细胞生理条件下被EGF作用的PKA酶活性变化的时空信息。这些资料为EGF作用PKA提供了直接的实时证据。     

橙色荧光蛋白的研究进展及其应用

荧光蛋白(Fluorescent protein,FPs)可作为探针用以探究细胞内分子间相互作用,追踪特定代谢物的代谢途径,对活细胞内的各种代谢过程和细胞通路进行详细、准确的描述。目前已有的FPs几乎已经覆盖了从紫外光到远红外光的所有光谱波段,这些FPs借助高分辨率显微技术应用于生命科学的诸多领域,为生物学的发展作出巨大贡献。橙色FPs通常指光谱区间在540–570nm的FPs,近几年来关于橙色FPs的研究进展较快,并且其作为标记蛋白以及荧光共振能量转移技术(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)中的荧光受体在生物学及医学领域得到较多的应用。文中综述了近15年橙色FPs领域的相关研究,重点聚焦橙色FPs的发展和应用,为今后橙色FPs的研究提供依据。     

与阿尔兹海默症相关的G 蛋白偶联受体研究进展

G蛋白偶联受体(GPCRs)在大脑信号传递中至关重要,而在阿尔兹海默症(AD)中,G蛋白偶联受体通过调控α-、β-及γ-分泌酶分泌、淀粉样前体蛋白(APP)生成及β-淀粉样蛋白(Aβ)降解,直接影响β-淀粉样蛋白在神经系统信号级联反应;另外,阿尔兹海默症中β-淀粉样蛋白的生成可以扰乱G蛋白偶联受体功能.因此,阐明G蛋白偶联受体与阿尔兹海默症发病之间的关联有助于开发以G蛋白偶联受体为靶点的阿尔兹海默症治疗药物.     

β淀粉样前体蛋白分泌酶的研究进展

β淀粉样蛋白(βAP)在Alzheimer型老年痴呆的脑的病理改变机制中起着重要的作用。βAP不仅是老年斑的主要结构物质,而且还具有对神经元细胞毒性作用,因此它被认为是AD早期发生的触发因素。βAP是由β淀粉样蛋白前体蛋白(APP)上酶切下来的4kD的小肽片段。APP可通过不同的途径裂解,形成βAP的裂解途径是其中之一。因此寻找参与APP裂解酶,α、β、γ分泌酶成为AD研究领域的一个热点。近期这方面的研究有了较重要的进展,克隆了这些酶的基因。APP相关分泌酶的研究不仅有利于开发抑制βAP形成的药物,而且对进一步研究AD的病理机制也将产生影响。     

在活细胞中应用FRET技术研究TGFβ/TβRI信号传导

转移生长因子β(TGFβ)信号传导通路参与调节细胞的增殖、分化、凋亡、细胞迁移等一系列细胞过程,与骨代谢疾病的发病机制密切相关.本研究根据荧光共振能量转移(FRET)技术原理,构建包含CFP-TβRI-YFP融合蛋白的TβRI生物传感器,转染293T细胞,观察转染效率.以TGFβ1为诱导剂,激活TGFβ/TβRI信号传导通路,在活细胞生理条件下,动态监测TβRI生物传感器的FRET效应.结果表明,成功构建了TβRI生物传感器,转染细胞效率达50%,在TGFβ1诱导刺激6min后,FRET效率增加并达到最大值,该过程经历9 min后,随时间的延长,FRET效率下降.研究结果表明:在活细胞生理条件下,TGFβ1/TβRI信号转导过程存在一定的时间特异性.     

多光子显微镜在研究阿尔茨海默病中的应用

多光子显微镜采用近红外线激发荧光成像,能直接观察AD老年斑的自然病理进展,并且在鼠模型中进行抗老年斑治疗的疗效评估.其高分辨率的特点,可用于监测蛋白与蛋白之间、蛋白构象改变和蛋白水解而产生的荧光共振能量转移(FRET)改变.     

G蛋白偶联受体二聚化研究进展

G蛋白偶联受体是细胞膜受体最大的家族,参与调节多种生理过程,在信号识别及转导中具有重要作用,传统观点认为G蛋白偶联受体作为单体起作用,近年来,越来越多的证据表明,G蛋白偶联受体不仅能以二聚体形式存在,而且在细胞信号转导中起重要作用,尤其是对阿片受体异源二聚体的研究,推动了这一领域的研究。本文综述了G蛋白偶联受体二聚化研究进展,以及同源和异源二聚体的结构与功能。