雌激素受体2（ESR2）mRNA 5′非翻译区内部核糖体进入位点活性的鉴定与分析

真核生物除了传统的帽依赖型翻译机制外,还存在内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site, IRES）介导的翻译机制。雌激素受体2（estrogen receptor 2, ESR2）是雌激素受体家族成员之一,其编码的蛋白质在许多肿瘤中发挥重要的作用。ESR2蛋白的异常表达会导致众多肿瘤的发生,但其蛋白质翻译水平的调控机制至今仍不清楚。研究发现,在药物刺激的条件下,乳腺癌细胞MCF7/WT中ESR2蛋白的表达提高,但是其转录水平基本未见发生改变。猜测ESR2 mRNA 5′非翻译区（5′ untranslated region, 5′ UTR）具有IRES活性。为了验证ESR2 mRNA 5′ UTR是否具有IRES元件,将ESR2 mRNA 5′ UTR插入到双顺反子报告基因载体（pRF）中,构建pRL-ESR2-FL重组质粒载体,将其瞬时转染到HEK293细胞。结果发现,ESR2 mRNA 5′ UTR有假定的IRES活性。并且通过3个排除实验验证了ESR2 IRES活性与其5′ UTR中的内部潜在启动子（P<0.0001）、内部剪切位点以及核糖体通读无关。进一步对其序列进行截短研究发现,ESR2 IRES活性发挥的关键区域是3′端的439～468 nt,且ESR2 IRES最大活性的发挥依赖于5′ UTR序列的完整性。并且发现,ESR2 IRES活性的发挥不但需要特定的一级核酸序列,还要有稳定的二级茎环结构。此研究有望为ESR2蛋白调控的相关疾病提供新的药物治疗靶点。     

低分化胃腺癌组织AUF1与p16表达的负相关

RNA结合蛋白AUF1（AU-富含元件结合/降解因子）通过结合并促进抑癌基因p16 mRNA降解来抑制p16表达.然而,AUF1-p16调控过程在肿瘤发生发展过程中的意义有待探讨.本研究用Western印迹与RT-PCR技术分别检测临床50例患者低分化胃腺癌组织和癌旁组织细胞中AUF1和p16蛋白、p16 mRNA的表达情况,并分析其关联性;用RNA Pull-down技术检测其AUF1与p16 mRNA的结合情况.结果显示,低分化胃腺癌组织AUF1蛋白表达水平明显增高,且与p16蛋白和p16 mRNA相对表达水平呈负相关;RNA pull-down分析结果显示,癌组织AUF1与p16-3′UTR的结合活性明显强于癌旁组织. 提示AUF1-p16调控过程可能是低分化胃腺癌组织p16水平降低的重要机制.     

RNA结合蛋白HuR的研究进展

RNA结合蛋白HuR是胚胎致死性异常视觉基因(embryonic lethal abnormal vision gene, ELAVL)的蛋白质产物,在人体细胞中普遍表达。近年来,多项研究发现,HuR主要发挥稳定靶mRNA、促进靶mRNA翻译的作用,该生物学功能受HuR自身调节、转录后调控、翻译后修饰等多个水平的共同调控。此外,HuR亚细胞定位的改变与多种肿瘤的发生发展、疾病预后密切相关。本文旨在将HuR的研究进展作一简要概述,并探讨HuR在肿瘤的诊断及治疗中的潜在作用。     

乳腺癌细胞中HuR调控PDFC的分子机制研究

目的:探讨乳腺癌细胞中HuR调控PDGFC的分子机制。方法:通过软件预测分析,乳腺癌细胞中PDGFC 3'UTR的HuR结合位点;在RNA免疫共沉淀实验中,加入PDGFC刺激后检测HuR与PDGFC mRNA的相互作用;通过构建PDGFC 3'UTR五个截短体,荧光素酶报告基因实验检测HuR调控PDGFC的结合位点。结果:软件预测分析发现,PDGFC 3'UTR可能存在五个HuR结合位点;RNA免疫共沉淀实验中,当加入PDGFC刺激后,HuR与PDGFC mRNA出现免疫共沉淀,证明HuR和PDGFC之间的直接相互作用;PDGFC mRNA3'UTR报告基因系统检测显示,第2个和第4个位点可与HuR结合调控PDGFC。结论:本研究揭示了乳腺癌细胞中HuR通过与PDGFC mRNA 3'UTR结合调控PDGFC的分子机制,为乳腺癌的临床诊断和治疗提供了新的思路。     

转录激活因子1(ATF1)内部核糖体进入位点的鉴定及活性分析

蛋白质翻译起始通常有两种机制,一是依赖帽结构的翻译,另一种是依赖5′非翻译区的内部核糖体进入位点(IRES).在后一种方式中,在某些IRES反式作用因子,如La蛋白、多聚嘧啶串结合蛋白1等的参与下,直接招募核糖体小亚基到mRNA的翻译起始位点,启始翻译.研究发现,参与细胞生长、分化、细胞周期进程、凋亡和压力调控的相关蛋白中通常含有IRES元件.基于功能,我们提出假说：转录激活因子1(ATF1)的5′-UTR可能具有IRES活性.为验证假说,首先构建了含全长ATF1 5′-UTR的双荧光素酶报告质粒|质粒转染结合报告酶活性分析显示,ATF1 5′-UTR在Bel7402、HCT-8和HEK293细胞中表现出不同的IRES活性|而此IRES活性与5′-UTR中的隐藏启动子无关.同时还发现,ATF1 5′-UTR在NIH3T3细胞中却没有IRES活性.与此结果相一致,Western印迹检测ATF1在这几种细胞系中的表达.结果显示,Bel7402、HCT 8和HEK293中ATF1蛋白质表达水平较高,而在NIH3T3中却极低. ATF1 5′-UTR的系列5′-删除突变及报告酶分析证明,ATF1 5′-UTR的完整性对其IRES活性大小发挥重要作用|其中5′端的204 bp序列对其IRES活性贡献较大. RNA-蛋白免疫共沉淀实验揭示,ATF1 5′-UTR可与La和PTBP1蛋白结合|抑制La和PTBP1蛋白质的表达,并可减低HEK293细胞中ATF1蛋白质表达水平.这些结果提示,La和PTBP1蛋白（两种ITAFs）为ATF1 5′-UTR发挥IRES活性所必需.总之,上述结果证明,ATF1 5′-UTR具有IRES活性,其活性发挥依赖与La和PTBP1蛋白的结合.上述发现为进一步研究La和PTBP1表达及亚细胞定位对ATF1 IRES调控机制的影响奠定了基础.     

内部核糖体进入位点（IRES）调控细胞血清饥饿应激条件下PRDM13的翻译

PRDM13是锌指蛋白转录抑制因子（positive regulatory domain zinc finger protein,PRDM) 家族中的一员,其在细胞分化、肿瘤的发生和恶性转化中起着重要的作用。而对于PRDM13 基因侧翼序列是否含有内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site, IRES）及其功能所知甚少。本研究对PRDM13 5′端的非翻译区（5′UTR）进行IRES结构与功能分析,探索其在细胞血清饥饿应激条件下对PRDM13翻译的影响。实验发现,在血清饥饿的条件下,肝癌细胞Bel7402/WT中PRDM13的蛋白质水平增加,但是其mRNA水平基本没有变化。将PRDM13 5′UTR的序列插入双顺反子的报告载体(pRL-FL)中,并且将构建的载体(pRL-PRDM13-FL）转染进细胞中,结果显示,PRDM13 5′UTR含有IRES,且发现PRDM13 5′UTR中的105 nt（53～157）对其IRES的功能至关重要。在帽依赖的翻译（cap-dependent translation）机制被抑制时,IRES这种机制可有效维持PRDM13蛋白合成。本研究提供了在细胞压力条件下调节PRDM13蛋白合成的一种新的解释。     

热休克蛋白70:生物学功能与作用机制研究进展

热休克蛋白是一类广泛存在于原核生物和真核生物体内且结构上高度保守的蛋白质。有机体在应激条件下,为克服压力会诱导其表达,因此,热休克蛋白又被称为应激蛋白。作为进化上最保守的蛋白质之一,热休克蛋白70 (heat shock protein 70, Hsp70)是生物细胞中含量最高的一种热休克蛋白,可诱导性最强,具有多种生物学功能,因此,又被称为主要热休克蛋白。由于蛋白质是细胞重要成分之一,几乎涉及所有的生物学过程,Hsp70家族成员控制着细胞蛋白质稳态的所有方面,因此,Hsp70一直是科学研究的热点之一。该文概括了近年来Hsp70的生物学功能和作用机制研究进展,并对该领域的研究进行了展望。     

MicroRNA对动脉粥样硬化发生的调控作用及其临床应用

MicroRNA（miRNA）是新发现的基因表达调控因子,由长约21～25个核苷酸的单 链RNA分子构成,是非编码小RNA. 它可以通过与特定mRNA的3′非翻译区（3′- untranslated region,3′UTR）相结合,抑制mRNA编码蛋白质的翻译过程来调控基因表达. 动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)是一种慢性炎症性疾病,是多种心血 管疾病的病理基础.最近,研究发现多个miRNA与动脉粥样硬化的发生发展有关, 且其在血液和体液中稳定存在并高度保守. 本文主要综述了miRNA对动脉粥样硬化进程的调节作用及以其为靶点的相关临床研究,旨在阐明miRNA成为动脉粥样硬化诊断与治疗新靶点的重要意义.     

小RNA病毒蛋白翻译调控元件研究进展

真核生物的起始复合物并不是在起始AUG处形成 ,而是在mRNA的 5′末端形成 ,其识别信号就是 5′末端的帽子结构。小RNA病毒科成员RNA 5′末端没有帽子结构 ,而有一个病毒编码的小蛋白质与基因组共价相连。小RNA病毒的蛋白翻译起始于 5′非翻译区中的内部顺式调控元件 ,称为内部核糖体进入位点 (IRES)。口蹄疫病毒 (foot and mouthdiseasevirus,FMDV)是该科病毒的典型代表 ,引起偶蹄动物的急性接触性传染病。完整FMDV含有单链正股RNA、衣壳蛋白及少量装配过程中夹带的非结构蛋白和宿主细胞肌动蛋白 ,其基因组RNA全长约 8 5kb ,可直接作为信使RNA。对IRES的一、二级结构进行了比较 ,对IRES与翻译起始因子的相互作用以及对病毒毒力的影响作了综述。     

Protein ligands mediate the CRM1-dependent export of HuR in response to heat shock

AU-rich elements (AREs) located in the 3' UTRs of the messenger RNAs (mRNAs) of many mammalian early response genes promote rapid mRNA turnover. HuR, an RRM-containing RNA-binding protein, specifically interacts with AREs, stabilizing these mRNAs. HuR is primarily nucleoplasmic, but shuttles between the nucleus and the cytoplasm via a domain called HNS located between RRM2 and RRM3. We recently showed that HuR interacts with two protein ligands, pp32 and APRIL, which are also shuttling proteins, but rely on NES domains recognized by CRM1 for export. Here we show that heat shock induces increased association of HuR with pp32 and APRIL through protein-protein interactions and that these ligands partially colocalize with HuR in cytoplasmic foci. HuR associations with the hnRNP complex also increase, but through RNA links. CRM1 coimmunoprecipitates with HuR only after heat shock, and nuclear export of HuR becomes sensitive to leptomycin B, an inhibitor of CRM1. Export after heat shock requires the same domains of HuR (HNS and RRM3) that are essential for binding pp32 and APRIL. In situ hybridization and coimmunoprecipitation experiments show that LMB treatment blocks both hsp70 mRNA nuclear export and its cytoplasmic interaction with HuR after heat shock. Together, our results argue that upon heat shock, HuR switches its export pathway to that of its ligands pp32 and APRIL, which involves the nuclear export factor CRM1. HuR and its ligands may be instrumental in the nuclear export of heat-shock mRNAs.     

Nuclear heat shock protein 72 as a negative regulator of oxidative stress (hydrogen peroxide)-induced HMGB1 cytoplasmic translocation and release

In response to inflammatory stimuli (e.g., endotoxin, proinflammatory cytokines) or oxidative stress, macrophages actively release a ubiquitous nuclear protein, high-mobility group box 1 (HMGB1), to sustain an inflammatory response to infection or injury. In this study, we demonstrated mild heat shock (e.g., 42.5 degrees C, 1 h), or enhanced expression of heat shock protein (Hsp) 72 (by gene transfection) similarly rendered macrophages resistant to oxidative stress-induced HMGB1 cytoplasmic translocation and release. In response to oxidative stress, cytoplasmic Hsp72 translocated to the nucleus, where it interacted with nuclear proteins including HMGB1. Genetic deletion of the nuclear localization sequence (NLS) or the peptide binding domain (PBD) from Hsp72 abolished oxidative stress-induced nuclear translocation of Hsp72-DeltaNLS (but not Hsp72-DeltaPBD), and prevented oxidative stress-induced Hsp72-DeltaPBD-HMGB1 interaction in the nucleus. Furthermore, impairment of Hsp72-DeltaNLS nuclear translocation, or Hsp72-DeltaPBD-HMGB1 interaction in the nucleus, abrogated Hsp72-mediated suppression of HMGB1 cytoplasmic translocation and release. Taken together, these experimental data support a novel role for nuclear Hsp72 as a negative regulator of oxidative stress-induced HMGB1 cytoplasmic translocation and release.     

黄粉虫热休克蛋白70基因的克隆、序列分析与表达（英文）

为给黄粉虫Tenebrio molitor抗逆机理研究提供理论依据, 本研究采用PCR和RACE法从黄粉虫幼虫中克隆出一个热休克蛋白70基因Tmhsp70, 并运用半定量RT-PCR法检测其在黄粉虫不同发育阶段的mRNA表达水平。结果表明： 克隆出的Tmhsp70 序列全长2 282 bp, 具有一个富含A的115 bp 5′ 非翻译区和一个1 935 bp的开放阅读框及一个富含A、 T的232 bp 3′-非翻译区。5′-非翻译区含有7个热休克元件nGAAn, 3′-非翻译区末端有长22 bp的Poly(A)尾。Tmhsp70编码的黄粉虫热休克蛋白（TmHSP70）具有3个典型的HSP70特征基序（IDLGTTYS, IFDLGGGTFDVSIL和IVLVGGSTRIPKIQQ）和1个胞质HSP70末端特征基序（EEVD）, 无信号肽和跨膜区域, 包含2个主要的结构域, 即： N-端42 kDa的高度保守ATPase功能域和C-端18 kDa的保守多肽结合功能域。ATPase功能域的三级结构由2个大球形亚功能域组成, 具有1个核苷酸结合中心; 多肽结合功能域形成1个双层4股β-折叠片样的三明治结构和2个α-螺旋, 内含1个多肽结合通道。此外, 黄粉虫Tmhsp70 mRNA的表达具有热激诱导和发育调控的特征。半定量RT-PCR分析表明, 42℃热激1 h的黄粉虫各发育阶段Tmhsp70 mRNA的表达量上升了1.4~26.9倍。25℃下1日龄黄粉虫蛹中的Tmhsp70 mRNA 表达量要高于其余各发育阶段的累积表达量; 42℃热激1 h 后90日龄幼虫中的Tmhsp70 mRNA 表达量最丰富, 既高于30日龄和60日龄幼虫中的累积表达量, 也高于15日龄和30日龄成虫中的累积表达量。这些结果为进一步研究黄粉虫热休克蛋白的结构、 功能和表达调控及其与抗逆性的关系奠定了基础。     

RNA-binding protein HuR interacts with thrombomodulin 5'untranslated region and represses internal ribosome entry site-mediated translation under IL-1 beta treatment

Reduction in host-activated protein C levels and resultant microvascular thrombosis highlight the important functional role of protein C anticoagulant system in the pathogenesis of sepsis and septic shock. Thrombomodulin (TM) is a critical factor to activate protein C in mediating the anticoagulation and anti-inflammation effects. However, TM protein content is decreased in inflammation and sepsis, and the mechanism is still not well defined. In this report, we identified that the TM 5′ untranslated region (UTR) bearing the internal ribosome entry site (IRES) element controls TM protein expression. Using RNA probe pulldown assay, HuR was demonstrated to interact with the TM 5′UTR. Overexpression of HuR protein inhibited the activity of TM IRES, whereas on the other hand, reducing the HuR protein level reversed this effect. When cells were treated with IL-1β, the IRES activity was suppressed and accompanied by an increased interaction between HuR and TM 5′UTR. In the animal model of sepsis, we found the TM protein expression level to be decreased while concurrently observing the increased interaction between HuR and TM mRNA in liver tissue. In summary, HuR plays an important role in suppression of TM protein synthesis in IL-1β treatment and sepsis.