异染色质相关蛋白1在哺乳动物生殖中作用的研究进展

异染色质是指在细胞周期中维持凝缩状态的染色质,具有维持染色体稳定性和调节真核细胞基因表达的作用。异染色质相关蛋白1(heterochromatin associated protein1,HP1)是异染色质的特征性蛋白,进化高度保守,在哺乳动物有三种亚型:HP1α、HP1β和HP1γ(分别由CBX5、CBX1和CBX3基因编码),在哺乳动物配子发生、受精、胚胎的着床及胚胎发育过程中都有着自己独特的作用,本文主要对HP1的各个亚型在哺乳动物生殖过程中的作用及其异常对生殖过程的影响作一综述。     

异染色质的开放

真核细胞的染色体分为异染色质和常染色质。异染色质的形成和传播是通过对组蛋白的甲基化、乙酰化的修饰,提供HP1的识别位点实现的。过去认为与异染色质结合的蛋白质是固定的,现有研究表明与异染色质结合的蛋白质是流动的,因此转录激活因子与异染色质蛋白的竞争,可能决定了异染色质的开放,并为基因的转录提供了前提。     

衰老相关异染色质聚集——细胞衰老生物学新标志

染色质重塑是调控基因时序性表达的重要环节.衰老的人二倍体成纤维细胞核中有呈点状聚集的异染色质结构,这种特征性现象被称为衰老相关异染色质聚集(SAHF).K9M-H3和HP1是SAHF的标志性蛋白.在SAHF的形成过程中,p16INK4a/Rb途径和高迁移率蛋白A(high-mobility group A protein,HMGA protein)等许多因素起着非常重要的作用.最近研究表明,SAHF能够抑制E2F靶基因的表达,从而使细胞维持于稳定的衰老状态.SAHF的发现为细胞衰老的研究提供了一个新的生物学标志,并为细胞衰老状态的稳定维持提出了一种分子机制.     

芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成机制

芽殖酵母(Saccharomyces cerevisiae)和裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)是用来研究异染色质形成、细胞周期、DNA复制等重要细胞功能的理想单细胞真核生物.本文主要介绍这2种酵母中异染色质形成的机制.异染色质是一种抑制基因转录和DNA重组的特殊染色质结构.尽管在芽殖酵母和裂殖酵母中异染色质形成都需要组蛋白修饰,但异染色质建立的机制不同.在芽殖酵母中参与异染色质形成的主要蛋白是Sir1-4蛋白（其中Sir2为组蛋白H3去乙酰化酶）,而组蛋白H3赖氨酸9甲基化酶Clr4和异染色质蛋白Swi6在裂殖酵母异染色质形成中起关键的作用.在这两个酵母中,参与异染色质形成的组蛋白修饰蛋白由DNA结合蛋白招募到异染色质.此外,裂殖酵母也利用RNA干扰系统招募组蛋白修饰蛋白.     

HP1α在Zmpste24-缺陷早老小鼠胚胎成纤维细胞中表达和磷酸化水平升高

本实验旨在研究异染色质蛋白1（heterochromatin protein 1, HP1）在Zmpste24基因敲除早老小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs)中的表达量和磷酸化水平,探索异染色质功能异常与早老发病机制的内在联系．首先取雄雌Zmpste24杂合子小鼠胚胎,原代培养MEFs;分别用PCR和Western 印迹检测MEFs基因型和A型核纤层蛋白（laminA）表达以区分野生型与Zmpste24-缺陷型早老细胞;用与衰老相关的β-半乳糖苷酶染色法 (senescence associated-β-galactosidase assay, SA-β-gal)确定早老细胞出现衰老表型的传代数．用Western 印迹和phos-tag Western 印迹分别检测HP1在Zmpste24+/+和Zmpste24-/- MEFs中表达量和磷酸化水平的差异．实验结果显示,Zmpste24-/- MEFs中存在异常的LaminA,且在传代培养第5代出现明显的细胞衰老现象．选用培养至第3代或第4代的MEFs细胞进行下述实验发现,Zmpste24-/-MEFs中HP1α表达量明显高于Zmpste24+/+ MEFs,而HP1β未发现明显升高;Zmpste24+/+ MEFs中HP1α以非磷酸化状态为主,但在Zmpste24-/- MEFs中磷酸化HP1α比例明显升高;2种细胞中均未检测到磷酸化HP1β. 本研究结果证明,HP1α在Zmpste24-缺陷型早老小鼠传代早期MEFs中的表达量和磷酸化水平均有升高,提示HP1α参与A型核纤层蛋白相关的早老小鼠发病机制．     

含溴结构域蛋白2结构与功能的研究进展

含溴结构域蛋白2(bromodomain-containing protein 2,BRD2)具有两个串联的溴结构域和一个末端外结构域,是溴结构域和末端外结构域蛋白家族成员之一.BRD2蛋白能够特异性结合组蛋白乙酰化赖氨酸,参与基因的转录调控、染色质重塑和细胞增殖与凋亡等生物学活动.近年来研究表明,BRD2蛋白通过溴结...     

高迁移率族蛋白与真核基因表达调控

高迁移率族蛋白 (high mobility group protein , HMG) 是一系列的染色质相关蛋白,广泛存在于真核生物细胞中,含量丰富,因其在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的高迁移率而得名 . HMG 蛋白家族可分为 HMGB 、 HMGA 和 HMGN 三类亚家族,各亚家族有其特征的结构域,这些结构域介导了 HMG 和 DNA 或染色质相关区域的相互作用 . 现已发现这些蛋白质具有多种重要生物学功能,其中几乎所有 HMG 都可以通过修饰、弯曲或改变染色质 /DNA 的结构,促进各种蛋白质因子形成大分子复合物来调节基因转录 .     

BTB蛋白结构与功能研究进展

BTB(Broad-complex, Tramtrack, and Bric-a-brac)蛋白家族存在于痘病毒以及几乎所有真核生物中,该类蛋白为多结构域蛋白,最为显著的特征是含有高度保守且能介导蛋白与蛋白间相互作用的BTB结构域。BTB蛋白具有多种功能,其功能特异性取决于BTB蛋白中其他结构域以及它的互作蛋白。BTB蛋白广泛参与转录调节,染色质重组装,细胞骨架调控和泛素化降解等过程,与胚胎发育,器官形成,信号转导以及免疫调节等生理过程密切相关。除此之外,多种疾病如癌症,神经系统和骨骼肌系统疾病等的病理过程也与BTB蛋白相关。本文以蛋白结构为基础总结了该家族的共性规律并重点论述了BTB蛋白在转录调节以及泛素化降解过程中发挥的重要作用,以期为后续研究提供重要参考。     

植物同源结构域指蛋白在拟南芥等十字花科植物春化作用途径中的功能

春化低温处理可以使拟南芥等十字花科植物提前开花,该过程中涉及到一个重要的植物同源结构域指(PHD-finger)蛋白VERNALIZATION INSENSITIVE3(VIN3)。PHD-finger结构域是真核生物中一种进化保守的锌指结构域,通常参与蛋白质之间的相互作用,特别是对核小体组蛋白进行甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰。在春化处理过程中,VIN3及其同源基因编码的蛋白都具有PHD-finger结构域,该结构域通过对开花抑制基因FLOWERING LOCUS C染色质组蛋白进行H3K9、H3K27甲基化、H3K9和H3K14去乙酰化等修饰,调节FLC染色质结构状态,使其从松弛状态转变为高度凝缩状态而关闭其功能,从而影响FLC转录活性进而促进开花。以下综述了拟南芥等十字花科植物春化作用途径中PHD-finger蛋白的功能,并且概述了春化作用机制。     

溴结构域蛋白4的结构和功能及其抑制剂在肿瘤研究中的应用

溴结构域和超末端结构域(bromodomain and extraterminal domain, Bet)家族是表观基因组的调节因子,也是肿瘤细胞生存所依赖的肿瘤相关基因表达的关键驱动因子。溴结构域蛋白4 (bromodomain-containing protein 4, Brd4)是溴域和端外蛋白家族中的一员,通常识别乙酰化组蛋白,并定位于目的基因的启动子或增强子区域,启动并维持肿瘤相关基因的表达。Brd4与多种转录因子调控和染色质修饰密切相关,并参与DNA损伤修复、维持端粒功能,从而维持肿瘤细胞的存活。本文围绕Brd4蛋白的结构、功能及其抑制剂在肿瘤研究中的应用进行综述。     

染色质乙酰化相关BRD蛋白家族

Bromodomain结构域首先在果蝇蛋白质Brahma中发现,折叠模式独特且高度保守,是最早也是截至目前公认唯一可与乙酰化赖氨酸结合的结构域。BRD蛋白通过结合不同的蛋白质或者定位蛋白质到细胞核发挥精细调节作用。BRD蛋白复合物常特异性识别并结合到染色质组蛋白H3/H4特定的乙酰化赖氨酸残基,从而影响靶基因的转录翻译;该蛋白复合物功能异常通常与多种疾病的发生相关联,表明对转录翻译调节有重要意义。但迄今为止,BRD蛋白复合物修饰染色质机理不明,现有研究提示BRD蛋白复合物维持染色质乙酰化状态,也可以与染色质组蛋白其它位点结合,从整体水平增强组蛋白乙酰化精度和效率。     

蛋白激酶Ca相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白(proteininteractingwithCαkinase,PICK1)是蛋白激酶Cα(proteinkinaseCα,PKCα)的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。     

植物中的冷激蛋白

植物冷激蛋白结构保守,具有RNA结合位点(S1结构域)或类似的β折叠构成的桶状结构,它与原核生物冷激蛋白同源性高,通过转录、翻译等的调节完成其生理功能。     

Rad21基因位点的遗传修饰抑制骨骼肌干细胞分化

细胞谱系分化受到遗传、表观遗传、三维基因组结构的复杂调控。在真核细胞三维基因组结构中,黏连蛋白(cohesin)复合物介导染色质成环和拓扑相关结构域的形成。为了探讨Cohesin复合物介导的染色质高级结构是否调控成体干细胞分化及其相关基因表达,该研究选择了Cohesin复合物的一个亚基RAD21,制备了可诱导型RAD21蛋白降解的基因敲入小鼠模型(auxininducible degron,AID)。当auxin存在时,泛素连接酶Os TIR1降解含有AID标签的RAD21蛋白。小鼠制备策略是:在Rad21基因3′端引入了Loxp-Stop-Loxp-AID-EGFP-P2A-Os TIR1元件(Rad21^Aid/+),与骨骼肌成体干细胞特异的Cre工具鼠(Pax7-Cre)配繁,通过auxin诱导,在骨骼肌成体干细胞中特异降解RAD21蛋白,从而探究RAD21蛋白缺失对骨骼肌成体干细胞分化及相关基因表达的影响。该研究取得意外的结果:Rad21基因敲入的纯合子小鼠(Rad21^Aid/Aid,Hom)比野生型小鼠(WT)出生率显著降低;出生的H...     

DBC1的蛋白质结构与生物学功能的研究进展

乳腺癌缺失因子1(deleted in breast cancer 1,DBC1)编码一个含有多个功能结构域的核蛋白,能够与染色质修饰蛋白、核受体等多种蛋白互作,参与调节基因转录与信号转导,在代谢、衰老、炎症和肿瘤等方面发挥重要作用。现从蛋白质结构与功能、互作蛋白与信号途径、肿瘤表达谱等3个方面对DBC1的研究进展进行简要阐述。     

细胞膜蛋白与细胞骨架蛋白相互作用研究进展

细胞膜蛋白与胞浆骨架蛋白的相互作用对于维持细胞正常形态 ,细胞粘附与信号传导有重要作用。含有 4 .1 JEF结构域的蛋白 4 .1超家族与含有PDZ结构域的MAGUK蛋白家族能结合多种膜蛋白胞内区与胞浆蛋白 ,在膜蛋白与胞浆蛋白之间建立联系 ,对于细胞、细胞 -细胞间连接的正常结构与功能的维持有着重要作用。     

利用染色质结构检测技术研究乳腺癌易感蛋白BRCA1转录激活区突变

乳腺癌易感基因BRCA1突变引起的遗传性乳腺癌中40％－50％,其突变引起的遗传性乳腺癌和卵巢癌的比例至少为80％,许多乳腺癌易感突变发生在BRCA1 C末端转录激活结构域（1560－1863aa),但该区域大部分突变导致何种表型（良性多态性或乳腺癌易感突变）目前还不清楚,由于染色质结构调节是基因转录调节的早期事件,该文基于lac阻遏物识别和结合lac操纵基因的原理,利用染色质结构检测技术比较BRCAI转录激活结构域不同突变体与野生型的染色质伸展活性,将1种野生型,2种良性多态型（S1613G和M16521）和4种乳腺癌易感突变型（A1708E,M1775R,W1837R和Y1853term)转录激活区片段以正确相位融合于lac阻遏物的下游,得到野生型重组质粒pwt和pS1613G,pM1652I,pA1708,pM1775R,pW1837R及pY1853tem6种突变型重组质粒,Western blot检测表明,这些重组质粒分别转染A03－1细胞后均表达了相应的融合蛋白。对这些重组质粒的染色质伸展活性检测表明：野生型pwt和两种良性多态性突变体不具有染色质伸展活性或只有极微弱的染色质伸展活性,而其他4种乳腺癌易感突变体均具有过强的染色质伸展活性,提示利用染色质伸展技术可预测BRCA1转录激活区基因型与乳腺癌发生风险的表现型的关系。     

大肠杆菌P蛋白和T蛋白的调节结构域互换研究

在细菌、真菌及植物中,分支酸是一种位于关键分叉点上的中间代谢物,是所有芳香族氨基酸合成的共同前体.它可在双功能酶分支酸变位酶(CM)和预苯酸脱水酶(PDT)的催化下合成苯丙氨酸,在另一个双功能酶分支酸变位酶和预苯酸脱氢酶(PDH)的催化下合成酪氨酸.前者被称为P蛋白,后者被称为T蛋白.大肠杆菌P蛋白和T蛋白有着类似的结构,P蛋白由CMp、PDT和调节结构域３个独立结构域组成,其变构调节因子是苯丙氨酸.T蛋白只有CMt和PDH两个独立结构域组成,起变构调节作用的调节结构域与PDH密不可分,其变构调节因子是酪氨酸.为了研究P蛋白和T蛋白的调节结构域的变构调节作用,应用融合蛋白技术将P蛋白和T蛋白的调节结构域进行了互换.结果发现,互换了的调节结构域仍然具有变构调节作用,而且调节结构域的互换导致了变构调节因子的互换,说明调节结构域对酶活性的调节作用是非专一的,而其R结构域与调节因子的结合却是专一的.     

PICK1的结构与功能研究进展

PICK1蛋白是一个从线虫到人都高度保守膜周蛋白,在多种组织中表达,尤以脑和睾丸的表达最高.在细胞内,PICK1定位于核周区和诸如神经突触的特化细胞结构中.PICK1蛋白含一个PDZ结构域和一个BAR结构域,PDZ结构域能和许多膜蛋白结合.而BAR结构域能与脂质分子(主要为磷酸肌醇)相结合,通过这种机制PICK1可调节相关蛋白的亚细胞定位和膜表达.由于各蛋白与PICK1相互作用的PDZ结合基序不同,可利用与特定蛋白结合基序相同的PDZ结合多肤竞争性地结合PDZ结构域,特异性地阻断该蛋白的作用,从而特异性地增强或减弱PICK1在某组织中的作用,为PICK1的临床应用提供了药理基础.     

乳腺癌易感蛋白BRCA1的BRCT2结构域染色质伸展活性的定位

40 %～ 5 0 %的遗传性乳腺癌和至少 80 %的既有乳腺癌又有卵巢癌家族史的患者是由BRCA1突变引起的 .BRCA1C末端含有 2个BRCT结构域 (BRCT1和BRCT2 ) ,它们与BRCA1的重要功能密切相关 .许多乳腺癌易感突变发生在BRCA1的BRCT结构域中 .利用染色质结构检测技术表明 ,BRCT结构域具有染色质伸展活性 .利用缺失突变技术构建了 6种BRCT2结构域 (175 6～ 185 2位氨基酸残基 )缺失突变体并将BRCT2结构域中与染色质伸展相关的重要区域定位到 175 6～ 180 8之间的氨基酸残基 ;用丙氨酸扫描技术构建了 6种BRCT2结构域丙氨酸扫描突变体并将重要氨基酸残基序列定位到 1784～ 1788之间的VQLCG .BRCT2结构域的定位有助于预测BRCT2结构域突变后发生乳腺癌的风险 ,也为进一步研究BRCT2结构域的功能机制提供了有用的材料 .