核糖体蛋白S6激酶β1的分子结构和理化性质分析

核糖体蛋白S6激酶β1(Ribosomal protein S6 kinaseβ1,RPS6KB1)是一个有价值的肝癌诊断和预后标志物,也是一个潜在的基因治疗分子靶点,但其致癌机制和预后价值仍未完全阐明。为了全面认识RPS6KB1,本文使用生物信息学手段,对RPS6KB1蛋白的序列同源性、组织表达、亚细胞定位、理化性质、空间结构及蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明人RPS6KB1基因编码525个氨基酸组成的多肽,在进化过程中高度保守,属于PKc_like超家族,是酸性不稳定的亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域。该蛋白定位于细胞核的可能性最大,主要二级结构为随机卷曲,存在磷酸化、乙酰化和泛素化位点。与RPS6KB1相互作用的蛋白主要是m TOR信号途径相关蛋白、PI3K信号途径相关蛋白、蛋白质合成相关蛋白以及调控胰岛素水平相关蛋白。本文结果为进一步研究RPS6KB1的功能及致癌机制提供一定的参考。     

寿命调控同源蛋白Sch9与S6K1的结构与功能分析

芽殖酵母Sch9与哺乳动物S6K1是保守的寿命调控同源蛋白,利用生物信息学手段比较分析了Sch9与S6K1的理化性质、亚细胞定位、信号肽和跨膜区、空间结构、蛋白质相互作用网络、序列同源性及进化关系,以期对Sch9与S6K1的结构功能的深入研究提供线索和基础。结果表明Sch9为酸性稳定性亲水蛋白,而S6K1为酸性不稳定的亲水蛋白,均无信号肽和跨膜区域,两者定位于细胞核的可能性最大。Sch9与S6K1的主要二级结构均为无规卷曲,在进化上相当保守,Sch9属于C2超家族和PKc_like超家族,S6K1属于PKc_like超家族。Sch9相互作用蛋白主要有Cyr1、Tor1、Tor2、Pkh1/2,而S6K1相互作用蛋白主要有PIK3CA、RHEB、Rps6、RPTOR、mTOR,显示两者的相互作用蛋白保守性也较强。同时,分析显示Sch9与S6K1均具有利于蛋白间相互作用的结构特点,为进一步深入研究Sch9与S6K1的分子功能及调控机制提供了一定的理论参考。     

生物信息学分析RIPK4的分子结构与功能

针对RIPK4(Receptor-interacting serine/threonine kinase protein 4)结构与功能的报道较少且矛盾。本研究使用生物信息学手段,对RIPK4蛋白的理化性质、组织表达、亚细胞定位、信号肽和跨膜区、空间结构、蛋白质相互作用网络及序列同源性进行分析。结果表明人RIPK4蛋白是酸性不稳定的亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域,定位于细胞质的可能性最大,主要二级结构为α-螺旋和无规则卷曲,属于PKc_like和ANK超家族。经GO分析和KEGG通路分析可知,与RIPK4相互作用的蛋白PHLPP1、PHLPP2、ACACA、ACACB、CNOT6L和CNOT6值得深入研究,预示RIPK4存在更为复杂的分子功能和作用机制。为进一步研究RIPK4的功能提供一定的参考。     

Mg2+依赖性蛋白磷酸酶1δ的生物信息学分析

Mg2+依赖性蛋白磷酸酶1δ(protein phosphatase magnesium-dependent 1δ,PPM1D)作为肝癌潜在的预后标志物和治疗靶点,其致癌机制和预后价值仍未完全阐明。为了全面认识PPM1D,使用生物信息学方法,对PPM1D蛋白的序列同源性、组织表达、亚细胞定位、理化性质、空间结构及蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明:人PPM1D基因编码605个氨基酸组成的多肽,与物种进化程度一致,属于PP2C蛋白超家族,是碱性不稳定的亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域;PPM1D蛋白主要定位于细胞核内,其主要二级结构为随机卷曲,存在磷酸化、乙酰化、甲基化和泛素化位点,与PPM1D相互作用的蛋白主要是细胞周期检查点蛋白和细胞损伤修复相关蛋白。根据分析结果阐述了PPM1D蛋白与癌症的相关性以及PPM1D蛋白作为癌症标志物的理论基础,为进一步研究该蛋白及其参与的信号通路提供一定的借鉴和参考。     

生物信息学分析人DIXDC1基因的结构与功能

DIXDC1(dishevelled-axin domain containing 1)是新近发现的Wnt通路成员,但针对该基因的功能研究报道很少。本研究通过生物信息学方法分析了DIXDC1蛋白的理化性质、亚细胞结构定位、跨膜区和信号肽、二级结构和超二级结构,蛋白相互作用网络,及DIXDC1分子的进化保守性等。结果表明,人DIXDC1蛋白是酸性亲水蛋白,无跨膜区和信号肽,定位于细胞核和细胞质的可能性较大,主要二级结构元件是α螺旋,属于CH和DIX蛋白超家族。本研究分析得知DIXDC1具有利于蛋白间相互作用的结构特点和在多种亚细胞结构的定位特点,表明其具有更为复杂的功能,为深入研究DIXDC1的具体基因功能提供一定的参考。     

植物G蛋白偶联受体及其在信号转导中的作用

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)是具有7个跨膜螺旋的蛋白质受体,是人体内最大的蛋白质超家族.GPCRs能调控细胞周期,参与多种植物信号通路以及影响一系列的代谢和分化活动.简要介绍了GPCR和G蛋白介导的信号转导机制,GPCRs的结构和植物GPCR及其在植物跨膜信号转导中的作用,并对GPCR的信号转导机制及植物抗病反应分子机制的研究提出展望.     

FOXD3的空间结构和理化性质分析

FOXD3(Forkhead box D3)作为一个有价值的肿瘤预后标志物,其抑癌机制和预后价值仍未被完全阐明。为了全面认识FOXD3,本研究利用生物信息学手段,对FOXD3蛋白的氨基酸序列同源性、理化性质、组织表达、亚细胞定位、空间结构及蛋白质相互作用网络进行了预测和分析。结果表明:人FOXD3蛋白是酸性不稳定的亲水蛋白,在进化过程中高度保守,无信号肽和跨膜区域,属于FH超家族。该蛋白定位于细胞核的可能性最大,主要二级结构为无规卷曲。经GO分析和KEGG通路分析可知,与FOXD3相互作用的蛋白主要是转录因子,参与调控细胞干性的蛋白质和调控肿瘤细胞特性的蛋白质。本文结果为进一步研究FOXD3的功能及抑癌机制提供一定的参考。     

主要协同转运蛋白超家族的研究进展

主要协同转运蛋白超家族(Major facilitator superfamily,MFS)是目前已知最大的膜转运蛋白超家族之一,包括100万个测序成员,其长度大都分布在400-600个氨基酸残基之间。根据TCDB数据库显示,MFS已经扩展到95个家族,它们可以促进糖、药物分子、肽、三羧酸循环代谢产物、有机阴离子和无机阴离子等溶质在电化学梯度下进行跨膜运输。目前,对于MFS转运蛋白的晶体结构及转运机制的研究较多,研究发现MFS转运蛋白家族通常具有12个跨膜螺旋单位,并拥有其独特的折叠方式(MFS折叠),蛋白呈现向胞内、胞外开口或闭合的构象,以"摇杆开关"的转运方式进行物质的运输。MFS转运蛋白超家族在动植物中的生理作用较为广泛,在近期,人源MFS转运蛋白的研究更是引发关注,一些MFS转运蛋白家族成员的缺失可导致大脑萎缩和发育迟缓等;还有一些MFS蛋白具有调节细胞酸碱平衡、促进抗癌和消炎药物吸收等作用,关于人源MFS转运蛋白的研究为糖尿病、疲劳综合征、心血管疾病、癌症等人类疾病的防治提供了依据。主要介绍MFS转运蛋白超家族的发展,阐述其晶体结构、转运机制及生理作用,并在此基础上进行展望,以期为MFS的进一步深入研究及探讨提供理论依据。     

小鼠富亮氨酸重复结构蛋白Lrig2 基因、蛋白结构及组织定位分析

目的:分析小鼠富亮氨酸重复结构蛋白家族成员Lrig2的基因与蛋白的结构,明确其组织分布和定位,并对其功能进行初步预测。方法:利用生物信息学分析技术对小鼠Lrig2基因的染色体定位、蛋白结构进行分析预测;通过RT-PCR、mRNA原位杂交技术检测Lrig2基因在小鼠不同组织中的表达定位;通过系统进化树分析Lrig2与其他Lrrs蛋白家族成员的同源性。结果:生物信息学分析显示,Lrig2是一种跨膜蛋白受体,是Lrrs蛋白超家族成员之一,胞外区含有15个Lrr模序、3个免疫球蛋白样结构域,存在单一的跨膜结构域;Lrig2在小鼠的多个组织中表达,其中在胸腺、脾脏等组织中表达较强;系统树分析显示,Lrigs蛋白是sLrPs超家族成员,是一种跨膜蛋白受体。结论:Lrig2在免疫组织中表达较强,推测其可能在肿瘤免疫应答进程中发挥重要的效能。     

小鼠富亮氨酸重复结构蛋白Lrig2基因、蛋白结构及组织定位分析

目的：分析小鼠富亮氨酸重复结构蛋白家族成员Lrig2的基因与蛋白的结构,明确其组织分布和定位,并对其功能进行初步预测。方法：利用生物信息学分析技术对小鼠Ln萨基因的染色体定位、蛋白结构进行分析预测;通过RT-PCR、mRNA原位杂交技术检测Lrig2基因在小鼠不同组织中的表达定位;通过系统进化树分析“薛与其他Lrrs蛋白家族成员的同源性。结果：生物信息学分析显示,H薛是一种跨膜蛋白受体,是Lrrs蛋白超家族成员之一,胞外区含有15个m模序、3个免疫球蛋白样结构域,存在单一的跨膜结构域;Lrig2在小鼠的多个组织中表达,其中在胸腺、脾脏等组织中表达较强;系统树分析显示,Lrigs蛋白是sLrPs超家族成员,是一种跨膜蛋白受体。结论：Lrig2在免疫组织中表达较强,推测其可能在肿瘤免疫应答进程中发挥重要的效能。     

内生菌KM-1-2全基因组ORFs信号肽和分泌蛋白预测及功能分析

【目的】内生菌普遍存在于植物中,与宿主在长期的进化中形成了互利共生的关系。目前对内生菌和植物之间的互作机制研究较少,为深入了解银杏叶内生菌KM-1-2与寄主植物作用机制,本研究对其分泌蛋白进行预测,并明确其特征。【方法】组合使用信号肽分析软件Signal P,跨膜螺旋结构分析软件TMHMM 2.0和Phobius,蛋白质细胞定位软件PSORT,亚细胞定位软件Target P和GPI锚定位点分析软件big-PI Predictor,预测KM-1-2基因组范围内所有分泌蛋白,定义为分泌组。【结果】KM-1-2全基因组5299条蛋白序列中发现271个具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组的2.4%;编码这些蛋白的ORF最短为61 bp,最大为2105 bp,平均为373 bp;引导它们的信号肽长度分布在15–37 aa之间,平均为24 aa。信号肽中出现频率最高的氨基酸依次为丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸,信号肽切割类型多属于A-X-A型,即SPI切割类型。共66个蛋白质有功能描述,其中包括26个酶类。这些酶主要包括各种糖苷水解酶、酯酶、蛋白酶、碳氧裂解酶等。【结论】通过上述生物信息学分析方法有效实现了银杏叶内生菌KM-1-2分泌蛋白的预测,这些分泌蛋白功能涉及较多的酶类以及其他未知功能,为进一步研究内生菌和植物的互作提供了基础。     

Domain analyses of Usher syndrome causing Clarin-1 and GPR98 protein models

Usher syndrome is an autosomal recessive disorder that causes hearing loss, Retinitis Pigmentosa (RP) and vestibular dysfunction. It is clinically and genetically heterogeneous disorder which is clinically divided into three types i.e. type I, type II and type III. To date, there are about twelve loci and ten identified genes which are associated with Usher syndrome. A mutation in any of these genes e.g. CDH23, CLRN1, GPR98, MYO7A, PCDH15, USH1C, USH1G, USH2A and DFNB31 can result in Usher syndrome or non-syndromic deafness. These genes provide instructions for making proteins that play important roles in normal hearing, balance and vision. Studies have shown that protein structures of only seven genes have been determined experimentally and there are still three genes whose structures are unavailable. These genes are Clarin-1, GPR98 and Usherin. In the absence of an experimentally determined structure, homology modeling and threading often provide a useful 3D model of a protein. Therefore in the current study Clarin-1 and GPR98 proteins have been analyzed for signal peptide, domains and motifs. Clarin-1 protein was found to be without any signal peptide and consists of prokar lipoprotein domain. Clarin-1 is classified within claudin 2 super family and consists of twelve motifs. Whereas, GPR98 has a 29 amino acids long signal peptide and classified within GPCR family 2 having Concanavalin A-like lectin/glucanase superfamily. It was found to be consists of GPS and G protein receptor F2 domains and twenty nine motifs. Their 3D structures have been predicted using I-TASSER server. The model of Clarin-1 showed only α-helix but no beta sheets while model of GPR98 showed both α-helix and β sheets. The predicted structures were then evaluated and validated by MolProbity and Ramachandran plot. The evaluation of the predicted structures showed 78.9% residues of Clarin-1 and 78.9% residues of GPR98 within favored regions. The findings of present study has resulted in the three dimensional structure prediction and conserved domain analysis which will be quite beneficial in better understanding of molecular components, protein-protein interaction, clinical heterogeneity and pathophysiology of Usher syndrome.     

大肠杆菌的蛋白分泌机制

大肠杆菌的分泌蛋白定位于内膜、外膜、周质空间和胞外环境,它们在N端或C端带有一定的结构包含着分泌信号,这两类分泌蛋白在各自特定的一组蛋白因子的协助下跨越内膜,再通过目前尚不清楚的方式实现其最终定位.N端带有信号肽的分子在跨越内膜时得到Sec家族蛋白因子协助,信号肽在跨膜过程中可能被切除,该过程由ATP和电化学势提供能量.C端带分泌信号的分子主要受到Hly家族分子协助,一次穿过内膜和外膜而不经过周质空间.     

DCLK1 phosphorylates the microtubule‐associated protein MAP7D1 to promote axon elongation in cortical neurons

Doublecortin‐like kinase 1 (DCLK1) is a member of the neuronal microtubule‐associated doublecortin (DCX) family and functions in multiple stages of neural development including radial migration and axon growth of cortical neurons. DCLK1 is suggested to play the roles in part through its protein kinase activity, yet the kinase substrates of DCLK1 remain largely unknown. Here we have identified MAP7D1 (microtubule‐associated protein 7 domain containing 1) as a novel substrate of DCLK1 by using proteomic analysis. MAP7D1 is expressed in developing cortical neurons, and knockdown of MAP7D1 in layer 2/3 cortical neurons results in a significant impairment of callosal axon elongation, but not of radial migration, in corticogenesis. We have further defined the serine 315 (Ser 315) of MAP7D1 as a DCLK1‐induced phosphorylation site and shown that overexpression of a phosphomimetic MAP7D1 mutant in which Ser 315 is substituted with glutamic acid (MAP7D1 S315E), but not wild‐type MAP7D1, fully rescues the axon elongation defects in Dclk1 knockdown neurons. These data demonstrate that DCLK1 phosphorylates MAP7D1 on Ser 315 to facilitate axon elongation of cortical neurons. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Develop Neurobiol 77: 419–437, 2017