前体mRNA剪接及剪接调节因子SR蛋白和Tra2蛋白

在高等真核生物中,前体mRNA的剪接及其调节是一个复杂的、由多因子参与的过程,它对基因的正常功能的发挥起着重要的作用,任何一种剪接调节因子的异常变化均有可能导致疾病的发生。因此,研究参与前体mRNA剪接调控的相关因子的功能及作用机制,对前体mRNA剪接机制的阐明,无疑是相当必要的。本文着重介绍了两类重要的mRNA剪接调节蛋白——SR蛋白和Tra2蛋白的研究近况,以期对前体mRNA剪接机制的研究的重要性和复杂性有更多的了解。     

植物丝氨酸/精氨酸丰富(SR)蛋白的结构和功能及其在植物发育中的作用

丝氨酸／精氨酸丰富（SR）蛋白家族是真核生物中的一类剪接因子,在前体mRNA的组成性和选择性剪接中起作用。本文就近十几年来SR蛋白结构和功能及其在植物发育中的作用的研究进展作以介绍。     

SR蛋白家族在RNA剪接中的调控作用

SR蛋白家族成员都具有一个富含丝氨酸/精氨酸(S/R)重复序列的RS结构域,在RNA剪接体的组装和选择性剪接的调控过程中具有重要的作用。绝大多数SR蛋白是生存的必需因子,通过其RS结构域和特有的其他结构域,实现与前体mRNA的特异性序列或其他剪接因子的相互作用,协同完成剪接位点的正确选择或促进剪接体的形成。深入研究SR蛋白家族在RNA选择性剪接中的调控机制,可以促进以疾病治疗或害虫防治为目的的应用研究。该文总结了SR蛋白家族在基础研究和应用方面的进展。     

剪接因子SR—蛋白特异的激酶—SRPK1的发现

1977年,当美国麻省理工学院的PhillipSharp和冷泉港实验室的Richard Roberts分别领导的两个研究小组在研究腺病毒(adenov-irus)和其mRNA之间的杂种分子发现了基因割裂(split)现象时,他们立刻感到诺贝尔已带着他的遗产敲开了他们的心扉。果然,一个新的称为RNA剪接Splicing的研究领域从此诞生了,16年后,随着这一领域的不断开拓,当时这一发现的领导者Phillip Sharp和Richard Roberts终于于1993年分享了诺贝尔     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因表达模式分析

为了解高迁移率族蛋白B族(HMGB)基因在拟南芥中的表达模式及作用方式,该研究克隆了拟南芥中5个编码HMGB的基因:AtHMGB1、AtHMGB2、AtHMGB3、AtHMGB4、AtHMGB5,并运用荧光实时定量PCR方法检测野生型拟南芥中以上5种基因在不同器官中的表达及在外源植物激素(ABA、2,4-D)处理前后的表达差异,选取AtHMGB2、AtHMGB4和AtHMGB5分别转化拟南芥并筛选出超表达株系,随即检测ABA诱导下超表达AtHMGB的转基因拟南芥的表型。研究证实:在野生型拟南芥中AtHMGB2在拟南芥各个器官中的表达量远高于其它家族成员,AtHMGB4和AtHMGB5在花、果荚和根中的表达略高于茎和叶;在ABA处理前后AtHMGB家族成员的表达水平有显著差异,其中AtHMGB2的表达被ABA显著负调控;ABA诱导下超表达AtHMGB2的转基因拟南芥与野生型相比出现萌发及生长迟缓现象,但超表达AtHMGB4与AtHMGB5的转基因拟南芥在ABA诱导下的种子萌发和幼苗生长与野生型相比差异不大。研究发现,AtHMGB家族成员在转录水平上响应ABA的方式各有不同,对理解AtHMGB家族成员的生物学功能提供了新的基础。     

花生黄曲霉抗性与SR和α-微管蛋白相关性

信号识别颗粒受体在分泌性蛋白合成和分泌过程中起重要作用。微管蛋白对细胞内各种生命活动都是必需的。将数据库中花生抗黄曲霉和敏感品种的两类α-微管蛋白α和α7和SR蛋白进行序列比较分析发现,在种子发育早期5,α-微管蛋白在敏感品种各有三条EST,抗性品种各有一条EST,晚期7只有抗性品种各有一条EST。SR只在抗性品种的6、7时期各有一条EST,敏感品种中没有。用荧光定量PCR方法对抗性品种KB153与敏感品种JH1012发育中不同时期的果实和部位进行差异表达分析,结果表明在果实发育早期的小果期,SR、α-微管蛋白α和α7在抗性品种中都显著上调表达,说明SR介导的内质网蛋白质运输途径与黄曲霉抗性有关。SR基因在抗性品种的子叶中的表达也上调,这与抗性品种中一些贮藏蛋白含量尤其是蛋白酶抑制剂高于敏感品种的现象一致。     

玉米苗期SR蛋白基因家族的干旱胁迫应答

基因表达的选择性剪接(Alternative splicing, AS)调控与植物对逆境胁迫应答密切相关, SR蛋白(Serine/ arginine-rich proteins)是其中关键的调节因子。文章对玉米B73参考基因组进行分析显示: 多数SR蛋白家族基因成员启动子区域含有3~8种与发育或胁迫相关的顺式调控元件; 27个基因成员编码碱性蛋白, 其中23个成员的编码蛋白依照其N′端的首个RRM(RNA recognition motif)结构域特征大体上可划分为5个亚组。利用双向分级聚类方法, 对三叶期干旱胁迫下玉米杂交种郑单958及其亲本郑58和昌7-2的SR蛋白基因家族的分析显示, 该基因家族的表达模式具有明显的组织表达特异性和基因型依赖性特征; 其中在干旱胁迫下地下组织以下调表达模式为主, 而地上组织中以上调表达模式为主。在重度干旱胁迫后的3个不同时段复水过程中, 地上和地下组织中SR蛋白基因家族的表达皆以下调表达模式为主。另外, 尽管不同基因成员的表达模式在干旱胁迫及其后的复水过程中存在明显差异, 但普遍存在自身选择性剪接现象。SR蛋白基因家族在玉米干旱胁迫的应答规律, 为从AS-network视角解析玉米的抗逆分子机制提供了新思路。     

高迁移率族蛋白

高迁移率族蛋白(highmobilitygroupprotein,HMG蛋白)广泛存在于真核生物细胞中,因其在聚丙稀凝胶电泳中的高迁移率而得名。HMG蛋白是真核细胞基因调控的动力体现者,是真核细胞内继组蛋白之后含量最为丰富的一组染色质蛋白质,它们在染色质的结构与功能及基因表达调控过程中均发挥着重要作用。HMG蛋白家族可分为HMGA、HMGB和HMGN三类亚家族。现对HMG蛋白家族的三类亚家族蛋白HMGA、HMGB和HMGN的结构与功能进行综述。     

人类SR蛋白超家族新成员——SFRS12(SRrp508)的基因克隆和特性分析

采用生物信息学方法克隆出全长3811bp的人类RC508cDNA片段,经核酸和蛋白质分析为人类新基因（Gen-Bank登记号：AF459094）,利用RT－PCR方法从人类胰脏组织中扩增出包含码508个氨基酸残基最大开放读码框架（ORF）的1680bp cDNA片段,经核酸测序证明与电子克隆结果完全一致。该基因具有启动子和TATA-box,ORF前同一相位有多个终子码,后有加尾信号,显示为客观存在基因。该基因含有12个外显子（96－2093bp)和11个内含子（140－5153bp),定位于人类5号染色体5q11.2-q12.1,无任何连锁基因存在。该基因ORF342－1868（1527）横跨10个外显子,所编码508氨基酸蛋白的全长序列与大鼠丝氨酸－精氨酸二肽富含性（SR）剪切调控蛋白86（1527）横跨10外显子,所编码508氨基酸蛋白的全长序列与全长序列与大鼠丝氨酸－精氨酸二肽富含性（SR）剪切调控蛋白86（SRrp86)高度同源,在核酸和蛋白水平的同源性分别为84％和86％,与其他已知蛋白无论在核酸水平是在氨基酸水平几乎均无整体的同源性。结果表明,所克隆的508氨基酸蛋白才是大鼠SRrp86的人类同源物,从而修正了Barnard(2000)所指出的人类同源物为人类精氨酸富含性核蛋白54（p54)这一论断,并提示它是日益增长的SR蛋白超家族的又一个新成员。该基因组织表达谱广泛,有可能具有转录因子活性,暂命名为SR相关剪切调控蛋白508（SRrp508)。国际人类基因命名委员会已将其命名为丝氨酸－精氨酸二肽含性剪切因子12（splicing factor,arginine/serine-rich),缩写为SFRZS12,化名为DKFZp564B176,SRrp86。     

高速泳动族蛋白与肿瘤

近年来,在肿瘤的研究中高速泳动族蛋白(high mobility group proteins,HMG)的作用受到广泛关注。HMG蛋白质的主要功能有：参与基因转录调控,与细胞转化和一些肿瘤的发生有关。根据HMG蛋白质的特性建立了一种全新的基因转移系统,这种基因转移系统在肿瘤分子生物学的研究中有很好的应用前景。     

丝氨酸/精氨酸富集蛋白与肿瘤发生

富含丝氨酸和精氨酸的SR蛋白（serine/arginine-rich protein）是重要的剪接因子家族,广泛参与RNA加工过程,包括剪接、出核、稳定性及翻译。近年来的研究发现,SR蛋白家族成员大多在肿瘤组织中存在异常表达,有些SR蛋白甚至能够作为原癌基因,通过调控肿瘤相关基因的选择性剪接而参与细胞转化和肿瘤发生。本文综述了SR蛋白的不同成员在肿瘤发生中的作用及其调控肿瘤相关基因的机制,以期为相关肿瘤的研究与诊治提供新思路和新靶点。     

Overexpression of SR proteins and splice variants modulates chondrogenesis

Fibronectin alternative exon EIIIA is largely included in undifferentiated mesenchymal cells of the developing limb bud, whereas the exon is excluded in differentiated chondrocytes. Inclusion of exon EIIIA in chondrocytic cells is increased by overexpression of SRp40, and, to a lesser extent, SRp75, but not SRp55. RT-PCR analysis using real-time PCR revealed that the levels of the mRNAs for these three proteins did not vary significantly in chick chondrocytes versus mesenchymal cells of the developing limb bud. However, a variant spliced form of SRp40, termed, SRp40LF, is detected preferentially in chondrocytes and in chondrifying mesenchymal cells. Forced overexpression of SRp40 or SRp75, but not SRp55, enhanced chondrogenic differentiation of chick limb mesenchymal cells in a high-density micromass assay. Overexpression of SRp40LF, which produces a truncated form of SRp40, also was strongly pro-chondrogenic. In a HeLa cell-based assay, SRp40LF fails to substitute for SRp40 in mediating an increase in exon EIIIA inclusion, suggesting that the latter event is not essential for the pro-chondrogenic effect. These results demonstrate the ability of these highly conserved splicing factors to modulate chondrogenesis and are consistent with earlier results that implicated exon EIIIA-containing isoforms of fibronectin in formation of chondrogenic condensations.     

IGSF9 Family Proteins

The Drosophila protein Turtle and the vertebrate proteins immunoglobulin superfamily (IgSF), member 9 (IGSF9/Dasm1) and IGSF9B are members of an evolutionarily ancient protein family. A bioinformatics analysis of the protein family revealed that invertebrates contain only a single IGSF9 family gene, whereas vertebrates contain two to four genes. In cnidarians, the gene appears to encode a secreted protein, but transmembrane isoforms of the protein have also evolved, and in many species, alternative splicing facilitates the expression of both transmembrane and secreted isoforms. In most species, the longest isoforms of the proteins have the same general organization as the neural cell adhesion molecule family of cell adhesion molecule proteins, and like this family of proteins, IGSF9 family members are expressed in the nervous system. A review of the literature revealed that Drosophila Turtle facilitates homophilic cell adhesion. Moreover, IGSF9 family proteins have been implicated in the outgrowth and branching of neurites, axon guidance, synapse maturation, self-avoidance, and tiling. However, despite the few published studies on IGSF9 family proteins, reports on the functions of both Turtle and mammalian IGSF9 proteins are contradictory.     

SWEET蛋白家族研究进展

SWEET是新发现的一类具有7次跨膜?-螺旋的糖运输蛋白,它们由2个重复的具有3次跨膜?-螺旋的MtN3 motif和一个起连接作用的跨膜?-螺旋组成.SWEET广泛存在于真核单细胞生物、高等植物以及动物中.它们在生殖发育、植物与微生物的相互作用、植物的逆境反应及衰老等许多方面起重要作用.最近的研究显示,原核生物中存在与真核生物SWEET类似的、只含有一个3次跨膜?-螺旋的蛋白,这些蛋白属于MtN3或PQ-Loop家族.从慢生根瘤菌中克隆的SWEET同源蛋白BjSemiSWEET1和已经鉴定的部分真核生物SWEET蛋白一样具有运输蔗糖的能力,这个结果与其他相关研究一起暗示真核生物7次跨膜?-螺旋的糖或氨基酸运输蛋白可能由原核生物中3次跨膜?-螺旋的小分子蛋白通过复制或横向基因转移融合进化而来,并且它们在行使功能时可能形成和其他许多膜转运蛋白相似的、具有12次跨膜结构的功能单位.对SWEET的研究将为揭示多种生命现象提供重要线索.     

Bcl—2家族蛋白与细胞凋亡

Bcl 2家族蛋白是在细胞凋亡过程中起关键性作用的一类蛋白质。在线粒体上 ,Bcl 2家族蛋白通过与其他凋亡蛋白的协同作用 ,调控线粒体结构与功能的稳定性 ,发挥着细胞凋亡“主开关”的作用。Bcl 2家族包括两类蛋白质 :一类是抗凋亡蛋白 ,另一类是促凋亡蛋白。在细胞凋亡时 ,Bcl 2家族中的促凋亡蛋白成员发生蛋白质的加工修饰 ,易位到线粒体的外膜上 ,引起细胞色素c、凋亡诱导因子等其他促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡 ;而平时被隔离在线粒体等细胞器内的该家族的抗凋亡蛋白成员则抑制细胞色素c和凋亡诱导因子等促凋亡因子的释放 ,具有抑制细胞凋亡的功能。但一旦这类抗凋亡蛋白成员与激活的促凋亡蛋白发生相互作用后 ,便丧失了对细胞凋亡的抑制作用 ,造成线粒体等细胞器的功能丧失和细胞器内促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡。现以Bcl 2家族调控细胞凋亡的最新研究进展为基础 ,对Bcl 2家族成员及其蛋白质结构、分布和调控细胞凋亡的分子机制进行综述。     

Bcl-2家族蛋白及其在细胞凋亡中的作用

Bcl-2家族蛋白是目前已知的细胞凋亡中最重要的调控因子,在细胞凋亡通路中起着重要的调节作用．对其作用机制的研究将有助于对肿瘤,自身免疫性和神经变性等疾病的治疗。该文介绍Bcl-2家族中主要的几种蛋白在凋亡中的作用,以及对线粒体膜通透性的调控作用。     

转录因子家族DP蛋白与肿瘤关系的研究进展

E2F是一个重要的转录因子家族,通过调节靶基因的转录活性在细胞周期、DNA复制、生长、分化、凋亡等多种细胞进程中发挥关键的作用.转录因子家族DP与E2F结合形成E2F/DP异二聚体,对E2F的DNA结合亲和力和转录激活功能起到增强的作用,是生理状态下E2F必不可少的组成部分.DP蛋白家族有三个成员,即DP-1、DP-2和DP-3,其中DP-1具有三个异构体,DP-2具有四个异构体.DP蛋白家族成员以及异构体间存在结构和功能的差异,能通过组织特异性表达和显性负性方式在家族内部构成调节系统,对生理功能进行精细调节.E2F-1兼具抑癌和促癌双重作用,已得到人们的广泛关注.DP蛋白作为E2F的结合伴侣对其功能起到重要的调节作用,加之以DP-3在肿瘤细胞中的特异性表达,提示DP蛋白与肿瘤间存在密切的关系.本文就此将近年来的研究成果进行总结,并提出进一步研究的设想.     

Role of the Modular Domains of SR Proteins in Subnuclear Localization and Alternative Splicing Specificity

SR proteins are required for constitutive pre-mRNA splicing and also regulate alternative splice site selection in a concentration-dependent manner. They have a modular structure that consists of one or two RNA-recognition motifs (RRMs) and a COOH-terminal arginine/serine-rich domain (RS domain). We have analyzed the role of the individual domains of these closely related proteins in cellular distribution, subnuclear localization, and regulation of alternative splicing in vivo. We observed striking differences in the localization signals present in several human SR proteins. In contrast to earlier studies of RS domains in the Drosophila suppressor-of-white-apricot (SWAP) and Transformer (Tra) alternative splicing factors, we found that the RS domain of SF2/ASF is neither necessary nor sufficient for targeting to the nuclear speckles. Although this RS domain is a nuclear localization signal, subnuclear targeting to the speckles requires at least two of the three constituent domains of SF2/ASF, which contain additive and redundant signals. In contrast, in two SR proteins that have a single RRM (SC35 and SRp20), the RS domain is both necessary and sufficient as a targeting signal to the speckles. We also show that RRM2 of SF2/ASF plays an important role in alternative splicing specificity: deletion of this domain results in a protein that, although active in alternative splicing, has altered specificity in 5′ splice site selection. These results demonstrate the modularity of SR proteins and the importance of individual domains for their cellular localization and alternative splicing function in vivo.     

胰岛素受体家族的结构与功能研究

胰岛素（insulin）与胰岛素样生长因子-1（IGF-1）分别是由胰岛β细胞和肝细胞分泌的 多肽类激素.它们通过结合并激活位于细胞膜上的受体酪氨酸激酶(RTKs),发挥重要的生理作用. 作为起始信号传导的第一步,胰岛素与IGF-1是如何与各自受体的膜外区域（ectodomain） 结合并进一步激活受体的细胞膜内酪氨酸激酶活性一直属于科学研究的关键基础问题.本文 概述了胰岛素受体家族（IR和IGF-1R）及其配体的结构与功能的特点和关系,并重点介绍 了近年来国内外在胰岛素受体家族复合体结构和功能上的研究手段和取得的突破性进展.