集胞藻PCC6803中S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862 金属蛋白酶活性的体外鉴定

【目的】金属蛋白酶S2P在细菌中通过在膜切割转录调控因子、释放δ因子参与胁迫响应是跨膜信号转导的保守机制,但蓝细菌中S2P的功能还未被鉴定,故我们考察集胞藻PCC6803中的S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862的金属蛋白酶活性。【方法】以pET-30b(+)为载体,分别构建重组质粒pF0643和pF0862,在大肠杆菌BL21(CE3)中诱导表达并纯化Slr0643及Sll0862蛋白,以β-酪蛋白为底物检测重组蛋白的酶活性。【结果】体外酶活实验显示重组表达的Slr0643及Sll0862蛋白有内切蛋白酶活性,且其活性受金属螯合剂o-phenanthroline的抑制。体外酶活的鉴定结果为进一步研究Slr0643和Sll0862的体内酶活和生物学功能奠定了基础。【结论】集胞藻PCC6803中的S2P同源蛋白Slr0643及Sll0862具有金属蛋白酶活性。     

弗林蛋白酶——一种重要的前体蛋白内切蛋白酶

在真核生物细胞中,许多具有生物活性的多肽和蛋白是在其分泌过程中由前体蛋白经内切蛋白酶切割后激活形成的。弗林蛋白酶（Furin)就是这个内切蛋白酶家族重要成员之一,它可以识别剪切多种蛋白质,如生长因子、血清蛋白、基因金属蛋白酶、受体、病毒囊膜蛋白和细菌外毒 素等。近年来Furin得到了迅速而广泛的研究,本简介了它的表达与加工运输、生物学功能、与病毒侵染的关系,以及它的抑制剂。     

γ分泌酶结构和功能的研究进展

γ分泌酶是膜整合蛋白酶复合体,可以切割多种I型跨膜蛋白,近年来由于它与阿尔茨海默病发病密切相关而受到广泛关注。γ分泌酶介导的膜内切割是一个非常复杂的过程,这和它复杂的内部结构和作用机制有关。最新的研究表明γ分泌酶PS亚基的活性位点附近有一个GXGD结构域,它对于γ分泌酶的催化活性有重要作用;"含水腔隙"的发现使γ分泌酶在高度疏水的脂质双分子层内的底物切割成为可能。该文综述了近年来γ分泌酶结构和功能的研究进展,阐述了γ分泌酶切割淀粉样蛋白前体APP释放淀粉样蛋白Aβ的过程,并且指出了γ分泌酶结构功能的研究进展对阿尔茨海默病治疗的重要意义。     

α肿瘤坏死因子转换酶的结构及其生物学作用

α肿瘤坏死因子转换酶（tumor necrosis factor—α converting enzyme,TACE）是ADAM蛋白质家族的成员之一,又称ADAM17。TACE是锚定于细胞膜的细胞表面的蛋白质,是一种多结构域的Ⅰ型跨膜蛋白,具有显著的金属蛋白酶水解活性,对TNF—α前体有水解作用。TACE的胞内区富含脯氨酸,并包含一个潜在的磷酸化位点KKLDKQYESL,该位点具有和SH3区域相结合的潜能;很可能具有信号转导的功能,或对亚细胞定位有重要作用。     

新型冠状病毒PLpro蛋白酶结构与功能的生物信息学分析

2019年12月,由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)在中国武汉暴发。SARS-CoV-2的基因组编码2种病毒蛋白酶,即木瓜样蛋白酶(Papain-like protease,PLpro)和3C样蛋白酶(3C-like protease)。其中PLpro是SARS-CoV-2复制酶复合体(RC)形成的重要调节蛋白分子,对于病毒基因组转录和复制至关重要。因此,将SARS-CoV-2 PLpro作为药物的靶点对COVID-19的治疗具有积极意义。本研究应用生物信息学工具分析新型冠状病毒的木瓜样蛋白酶的结构和功能,首先利用BLAST和BioEdit获取SARS-CoV-2 PLpro蛋白酶(SC2-PLpro)及其同源蛋白的氨基酸序列,并利用BLAST和MEGA 6.0进行同源性分析。之后,利用ProParam和Proscale分别对SC2-PLpro蛋白酶的理化性质、亲水性和疏水性进行分析。然后,通过SOMPA、ScanProsite和InterPro分别预测SC2-PLpro蛋白酶的二级结构和功能区域,进一步利用SignalP 4.0和TMHMM对SC2-PLpro蛋白酶的信号肽和跨膜区进行分析。最后,通过SWISS-MODEL对SARS-CoV-2 PLpro蛋白酶进行三级结构同源建模。结果显示,对SARS-CoV-2 PLpro蛋白酶与已报道的PLpro蛋白酶进行多序列比对后,发现SARS-CoV-2 nsp3的746~1063段氨基酸与多种冠状病毒PLpro蛋白酶氨基酸序列高度相似。同时,同源性分析发现SARS-CoV-2与蝙蝠冠状病毒的PLpro蛋白酶具有同源性,其中与QHR63299、AVP78030相似性最高。对SC2-PLpro进行理化性质预测结果显示,其由318个氨基酸所组成,为稳定亲水性蛋白。二级结构预测结果显示SC2-PLpro主要含有α-螺旋、延伸链、β-转角、无规卷曲,四种结构贯穿整条氨基酸链。进一步进行功能分析,发现其具有完整的催化三联体、锌结合域、泛素样N末端结构域,故推测该蛋白具有去泛素化的功能。然后,信号肽假说和跨膜结构域分析结果表明,SC2-PLpro既不是分泌蛋白,也不属于跨膜蛋白。本研究提示,生物信息学分析SC2-PLpro为稳定性亲水蛋白,属于非跨膜蛋白,比较保守,具有去泛素化的功能,利用此功能可以进一步规避宿主的固有免疫反应。通过制备PLpro蛋白酶小分子抑制剂,可能有助于治疗新型冠状病毒肺炎。     

采用TEV酶法进行整合膜蛋白拓扑学分析

为了研究膜蛋白的跨膜结构,进行拓扑学分析是十分重要的.有许多分析膜蛋白拓扑结构的方法,本文采用烟草蚀斑病毒（TEV）酶特异性切割测试蛋白中跨膜片段的前段或后端所插入的tev识别序列EXXYXQ(S/G),如果TEV酶能够切割,表明该序列位于目标蛋白的细胞 质外.将Tev识别序列ENLYFQG 分别插入到拟南芥整合膜蛋白的的跨膜区域,然后转化进入酿酒酵母中. 消解酶(zymolyase)酶破除酵母的细胞壁后,TEV酶消化球状体,最后通过Western免疫印迹法来分析结果.有关该方法的注意事项在结果中进行了讨论.     

多维蛋白鉴别技术分析天蓝色链霉菌膜内侧蛋白质组

链霉菌是一类具有重要工业价值和复杂调控机制的微生物,天蓝色链霉菌是这个属的模式菌。已报道天蓝色链霉菌的蛋白组学的研究多采用二维聚丙烯酰胺凝胶电泳与基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱相结合的方法,但由于膜蛋白疏水性较强,天然丰度较低,此法得到的膜蛋白很少。用蛋白酶K保护/高pH蛋白酶K法制备链霉菌膜内侧蛋白组样品,并用多维蛋白鉴别技术进行分析,得到154个可能的膜内侧蛋白（包括膜内在蛋白和膜外周蛋白）,其中含跨膜区的膜内在蛋白44个,含3个以上跨膜区的膜内在蛋白有23个。此外,还鉴定了一批膜内侧蛋白的亲水性肽段及其在膜上的拓扑位置。该结果有助于对天蓝色链霉菌的膜蛋白进行拓扑学分类和功能研究。     

呼吸道蛋白酶TMPRSS2和HAT裂解流感病毒血凝素的亚细胞定位及对蛋白酶抑制剂的不同敏感性

流感病毒表面糖蛋白血凝素（HA）被宿主细胞蛋白酶裂解是病毒感染和扩散的关键。已有研究表明,人呼吸道胰蛋白酶样蛋白酶（HAT）和跨膜丝氨酸蛋白酶S1成员2（TMPRSS2）是人类呼吸道裂解HA的蛋白酶。     

蛋白酶与细胞凋亡

凋亡是受遗传因素控制的细胞死亡,其分子机制是进化过程中十分保守,从线虫到人,许多蛋白酶同源物的发现,提示蛋白酶是细胞死亡机制的核心成分。本论述了调控细胞凋亡的蛋白酶,蛋白酶作用的底物及其蛋白酶在细胞凋亡中的作用机制。     

鲎素I对普通变形杆菌的作用研究

旨在研究鲎素Ⅰ对普通变形杆菌的抑杀作用机制。利用鲎素Ⅰ对普通变形杆菌的抑杀浓度、壁膜通透性和电荷性、分泌蛋白酶活力的影响及其在培养基中的稳定性进行研究。结果显示,鲎素Ⅰ对普通变形杆菌的MIC和MBC值分别为40-80和80μg/mL,它也能增加普通变形杆菌的壁膜通透性及其所带的正电荷。在鲎素Ⅰ浓度≤40μg/mL时,普通变形杆菌分泌的蛋白酶活力有所增加,而≥60μg/mL时,则呈下降趋势。在普通变形杆菌培养环境中的鲎素Ⅰ含量会降低。结果证明,鲎素Ⅰ能对普通变形杆菌产生抑杀作用,其抑菌机制与破坏细菌壁膜的通透性有关。     

中度噬盐菌Bacillus sp.Ⅰ121的质膜蛋白质组学分析

膜蛋白是连接细胞与外界环境的重要载体,发挥着物质转运、信号传导等作用。通过对一种新分离出来的中度噬盐菌Bacillussp.Ⅰ121进行了质膜蛋白质组学分析,盐胁迫下该菌株主要靠积累脯氨酸来维持细胞渗透压。在对Bacillussp.Ⅰ121在不同盐浓度下的生长情况进行测定的基础上,我们选取了1%,5%,10%,15%（w/v）NaCl4个盐浓度进行细胞培养,并分别提取细菌的质膜,通过5%～20%的梯度凝胶SDS-PAGE电泳将疏水的膜蛋白进行分离,随后对盐胁迫响应的8条不同的蛋白条带进行了ESI-LC-MS/MS质谱分析。将所得结果在NCBI数据库中进行比对,最终成功鉴定出10种蛋白。这些蛋白涉及物质跨膜转运,膜的生物合成以及胁迫信号转导等功能。为膜蛋白在盐胁迫响应过程中的作用方面的研究开辟了新思路。     

膜蛋白Presenilin 1的跨膜结构及催化机制

膜蛋白presenilin 1(PS1)是γ分泌酶的催化组分,是催化产生β淀粉样蛋白（β-amyloid,Aβ）的关键蛋白酶,因此也是治疗阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）的主要靶点.PS1属于膜内裂解蛋白酶家族,这是一类在膜脂双层内部催化肽键水解断裂的蛋白酶.PS1其独特的跨膜结构和催化机制虽然还未完全揭示,但近期相关的研究取得了重要成果：PS1有10个疏水区,跨膜9次,其N端位于胞内,C端位于胞膜外或者内质网腔内,亦或不同程度地插入膜内,2个起催化作用的天冬氨酸残基都位于疏水性的膜内,膜蛋白底物被催化水解时必须先结合到酶的疏水表面上来,然后再进入位于活性部位.虽然PS1的晶体从未获得,但2006年首次解析的膜内裂解蛋白酶GlpG的晶体结构和所提出的催化机理为PS1催化机理的揭示奠定了基础,也为设计和筛选PS1/γ分泌酶的特异性抑制剂提供了理论依据.     

韩发现养麦种子蛋白酶抑制剂具有抗人T-急性成淋巴细胞白血病细胞系的抑制活性

Applied Biochemistry and Biotechnology2004年117卷2期65～74页报道：已知马铃薯抑制剂Ⅰ族成员荞麦蛋白酶抑制剂BWT1可抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶,而与豌豆球蛋白族同源的新的蛋白酶抑制剂荞麦蛋白酶抑制剂BWI-2a,则只能抑制胰蛋白酶。     

TMPRSS2重组蛋白阻断SARS-CoV-2假病毒的感染

为了探究Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶(type II transmembrane serine protease, TMPRSS2)重组蛋白阻断严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)侵染宿主的能力,在体外构建假病毒感染细胞的体系,使用SARS-CoV-2 S (spike glycoprotein)蛋白携带水疱性口炎病毒(ΔG-VSV/荧光素酶)感染细胞,利用293F细胞体外纯化酶活及自身剪切位点突变的TMPRSS2重组蛋白,发现纯化的剪切位点R255Q和酶活位点S441A双突变的TMPRSS2重组蛋白,能够有效降低S蛋白与宿主细胞表面TMPRSS2的结合,进而阻断SARS-CoV-2假病毒对Calu3肺癌细胞系的感染。实验结果表明,使用突变的TMPRSS2重组蛋白竞争性结合病毒的刺突蛋白S,同抑制TMPRSS2蛋白酶的活性一样,都能阻断S蛋白的切割活化,抑制病毒与宿主细胞的膜融合,最终达到阻止病毒入侵的目的,这为阻断SARS-CoV-2感染提供了新的潜在靶点和思路。     

病毒跨膜蛋白的结构功能与抗病毒药物设计

根据病毒衣壳表面有无囊膜结构, 病毒可被分为无包膜病毒和有包膜病毒。包膜病毒的膜蛋白在病毒的吸附、侵入、脱壳、生物大分子合成、病毒粒子的装配与释放等生命周期中起重要作用。某些包膜病毒的膜蛋白对病毒侵入宿主细胞的膜融合是不可或缺的。结构分析显示, Ⅰ型和Ⅱ型病毒融合蛋白采用类似的膜融合方式。此外, 流行性感冒病毒的M2 蛋白、人类免疫缺陷病毒Ⅰ型( HIV-1) 的Vpu 蛋白、重症急性呼吸综合征冠状病毒( SARS-CoV) 3a蛋白等膜蛋白还具有离子通道的功能。针对这些病毒膜融合蛋白设计的抑制分子, 将为研发抗包膜病毒新型药物提供新思路和策略。本文以3 种病毒膜融合蛋白为例, 对其融合机制、跨膜蛋白离子通道功能及其在抗病毒药物设计中的应用作一简要综述。     

细菌的小分子信号转导

细菌利用多种小分子进行胞内和胞外的信号转导。它们通过对这些小分子的监测来感知胞外环境的变化,并通过识别这些环境刺激因子将胞外信号跨膜传递到细胞内,转化为胞内第二信使,从而产生相应的生理反应来适应环境的变化。该文介绍细菌群体感应信号转导和胞内环二核苷酸信号转导途径,讨论这两种信号转导途径如何共同调控生物膜的形成、多细胞化和致病能力等诸多细菌细胞生理行为,以及这两种途径之间可能存在的联系。     

磷酯酰肌醇－3激酶家族研究进展

P13激酶家族包括3种类型．I型和Ⅲ型的催化亚基与调节亚基形成异二聚体．Ⅱ型不形成异二聚体．具有独特的C2结构域。生长因子、有丝分裂原等多种因素可使其活化。所生成的3-磷酸肌醇脂(PIP、PIP2、PIP3)具有第二信使功能,即作为信号转导分子膜易位活化的“锚”分子。PhK家族在细胞的增殖、抗凋亡、细胞迁移、膜泡转运、细胞癌性转化等众多过程有关的信号转导方面起重要作用。本文就此予以综述。     

引发细胞凋亡受体的死亡结构域

死亡结构域是存在于肿瘤于死因因子受体Ⅰ型和Ｆａｓ等能引起细胞凋亡的细胞膜表面受包浆区的一段氨基酸序列,它通过聚合针这些膜表面受体与胞浆信号蛋白联系起来,成为引起细胞凋亡或活化的信号转导通路中重要的一个环节。本文综述了死亡结构域及其在细胞信号转导过程中所起作用的最新进展。     

跨膜丝氨酸蛋白酶研究进展

跨膜丝氨酸蛋白酶(TMPRSSs),又名II型跨膜丝氨酸蛋白酶(TTSPs)是一类定位于细胞膜上具有保守丝氨酸蛋白酶结构域的蛋白家族,哺乳动物中已发现二十多个成员.TMPRSSs 基本结构类似,C端蛋白酶结构域在胞外,N端位于胞内,还拥有单跨膜结构域,差异之处在于主干区.TMPRSSs具有多种重要生理功能,功能异常可造成耳聋、癌症、贫血和高血压等多种疾病.本文对TMPRSSs基本特征、结构、生理功能及相关疾病进行综述.     

枯草蛋白酶E的定点突变及其对酶性质的影响

用定点突变的方法研究S221C/P225A,N118S/S221C/P225A,D60N/S221C/P225A和Q103R/S221C/P225A突变对蛋白酶活性,酯酶活性与蛋白酶活性之比的影响。结果表明：S221C/P225A突变使蛋白酶活性比枯草蛋白酶E低73000多倍,酯酶活性与蛋白酶活性之比是Subtiligase的3倍;N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性和酯酶活性分别比S221C/P225A突变下降3.6倍和15倍,酯酶与蛋白酶活性之比下降4倍,同时增加变体酶的热稳定性;D60N/N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性比N118S/S221C/P225A突变体下降15倍,但对酯酶活性几乎没有影响,酯酶与蛋白酶活性之比增加14倍,分别是S221C/P225A突变体和Subtiligase的3.3倍和10.3倍;但是,Q103R/N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性比N118S/S221C/P225A突变体增加5倍,酯酶活性下降55倍,酯酶与蛋白酶活性之比下降1000倍。