泛素-蛋白酶体降解途径在细胞周期调控中的作用

细胞周期的进程由一系列细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)和CDK活性调节因子驱动。泛素-蛋白酶体对细胞周期调节因子的降解是细胞调控分裂进程的重要手段。CDK活性抑制因子的降解是细胞分裂所必需的,而细胞周期正调控因子的降解则对维持细胞稳态至关重要。本从参与调控的2类泛素连接酶SCF复合物、APC／C复合物的结构和功能的角度阐述了泛素-蛋白酶体降解途径在整个细胞周期调控中的作用和意义。     

细胞周期负调控

调控细胞周期的关键是调节细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)的活性。细胞周期蛋白可结合并激活CDK,CDK活性还可通过磷酸化作用调节。因此细胞周期负调控包括以下3点:①细胞周期蛋白降解速度;②CDK磷酸化状态;③CDK抑制蛋白(CKI)。酵母中CKI包括FAR1,p40、PHO81,哺乳动物CKI有p21家族(包括p21、p27)及p16家族(包括p16、p15)。细胞周期负调控与抑癌基因密切相关,是不同抗肿瘤因子作用的共同途径。     

细胞周期蛋白依赖性激酶活化激酶(CAK)的研究进展

细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)的基本功能是对细胞周期进行调控。CDKs的激活需要与特异性亚基cyclins结合,并被CDK7-cyclinH-MAT1三元复合物(CAK)磷酸化。此外,CDK7-cylinH-MAT1还是转录因子ⅡH(TFⅡH)的亚基组成部分,磷酸化RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)大亚基的羧基末端结构域(CTD)。CAK因为在细胞周期过程中的重要作用,而受到越来越广泛的关注。本文主要就CAK自身活性调节及其对细胞周期的调控进展作一综述。     

CDK12主要生理功能与其在肿瘤发生中作用的研究进展

周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)是细胞周期和基因转录的关键调节因子,其调控异常是促进肿瘤发生的重要因素。CDK12是一种与转录相关的周期蛋白依赖性激酶,可使RNA聚合酶Ⅱ碳端氨基酸(carboxy terminal domain of RNA polymeraseⅡ, RNA pol II CTD)中的丝氨酸磷酸化,并参与多种细胞生理过程,如DNA损伤反应、细胞增殖和分化以及m RNA剪接和转录前m RNA加工等。此外, CDK12编码基因的突变将导致多种细胞过程调控异常,基因不稳定性增加,这都可能促进肿瘤的发生发展。本文将重点讨论细胞中CDK12调节转录调控、RNA剪接、细胞成熟和分化、DNA损伤修复(DNA damage repair, DDR)的机制以及其基因突变对于正常细胞的影响,旨在阐明CDK12的主要生理功能及其在肿瘤发生发展中的作用,为临床各类肿瘤的靶向药物研究提供帮助。     

乳杆菌DM9811发酵液提取物中RNA组分对人结肠癌细胞系HT-29增殖影响及分子机制研究

目的观察乳杆菌DM9811发酵液提取物中RNA组分对人结肠癌细胞系HT-29增殖的影响,探讨其对肠道肿瘤细胞的作用及其分子机制,为阐明乳杆菌与宿主相互作用规律的分子机制奠定基础。方法应用MTT方法研究不同时间不同浓度RNA组分对HT-29增殖的影响,应用流式细胞术、RT-PCR研究RNA组分对HT-29细胞周期的影响。结果乳杆菌DM9811发酵液中RNA组分能抑制HT-29细胞增殖,并呈现出时间-剂量依赖性;RNA组分作用于HT-29细胞24 h、48 h时,细胞周期G0/G1期所占比例明显上升,S期所占比例明显降低(P0.01),细胞周期调控因子CDK6、p27Kip1、p53的表达升高,CDK2、CDK4、PCNA的表达降低。结论乳杆菌DM9811代谢产物RNA在体外具有抑制癌细胞周期活性。     

SCF和APC/C的结构及功能

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin dependent kinases,CDKs)是细胞周期进行的推动力,泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway,UPP)通过对细胞周期蛋白(cyclin)和CDK抑制物(CDK inhibitors,CKIs)的蛋白质水解作用来实现对CDKs活性的调控。SCF(Skp1-Cul1-F-box protein)和APC/C(anaphase-promoting complex/cyclosome)这两个泛素连接酶复合物参与了很多细胞周期调节因子的泛素化作用。它们参与的蛋白质降解系统的功能失调可能导致细胞增殖紊乱、基因组不稳定和肿瘤的发生。现对这两个泛素连接酶复合物的结构以及它们在细胞周期调控和肿瘤发生机制中的作用进行综述。     

转录因子CREB对细胞周期调控机制的研究进展

细胞周期是一个复杂而精细的调节过程,有许多蛋白参与。其cyclin、CDK、CKI是细胞周期调控的内源性分子,三者在细胞周期中相互协调并与细胞信号转导通路之间形成复杂的调控网络。cAMP应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)作为细胞核内调控因子,通过自身磷酸化实现调节功能,改变cyclin、CDK和CKI的转录,从而调控细胞周期。该文就近年来CREB对细胞周期调控的研究进展作一综述。     

植物细胞周期调控因子及其功能的研究进展

细胞周期调控因子能通过影响细胞周期对植物细胞的生长、分裂和分化产生作用,进而调节植物的生长发育。本文综述了近几年来植物细胞周期调控因子中细胞周期蛋白（cyclin,CYC）、周期蛋白依赖激酶（cyclin-dependent kinase,CDK）等的作用机理及研究进展,阐述了各调控因子在植物生长发育过程中的作用。     

RNA沉默抑制子p19调控细胞周期相关蛋白表达

番茄丛矮病毒的P19蛋白不仅是一个重要的病毒致病因子,而且还可作为RNA干扰(RNAi)的抑制子．这种作用是通过限制细胞内的小RNA,比如小干扰RNA(siRNAs)和微RNA(miRNAs)来实现．但是目前对P19蛋白在哺乳动物细胞上的作用还未见报道．构建了一株p19稳定表达的293细胞系,即293-p19．流式细胞仪分析发现在293细胞中过量表达P19蛋白可显著引发细胞周期的G2/M阻滞．细胞增殖实验显示,293-p19细胞的DNA复制及细胞生长均受到显著的抑制． 此外,研究还发现p19可使人胚肾293细胞内的细胞周期调控子的表达谱发生改变． 其中包括上调cyclin A1,CDK2,CDK4,CDK6,p18,cyclin D2,p19INK4d和E2F1,及下调p15,cyclin A,cyclin B1和cyclin E1的表达．上述研究结果提示,p19有可能靶向多个G2/M调控蛋白从而引发细胞的G2/M阻滞．     

沉默Smad4基因表达抑制猪卵巢颗粒细胞增殖并使细胞G_1期阻滞

Smad4是TGF-β/Smad信号通路的核心下游信号分子.为探明Smad4基因对猪卵巢颗粒细胞增殖及细胞周期的影响,采用RNA干扰技术,设计并合成猪Smad4基因的靶向小分子干扰RNA,由LipofectamineTMRNAiMix介导转染体外培养的猪卵巢颗粒细胞.应用实时荧光定量PCR检测Smad4mRNA的干扰效果,应用MTT法、流式细胞术检测细胞增殖和细胞周期的变化,同时应用荧光定量PCR检测转染前后CyclinD1、CyclinB、CyclinA2、CDK1、CDK2、CDK4等周期相关基因的mRNA表达量的变化.实验结果显示,靶向猪Smad4的特异性siRNA序列对Smad4mRNA表达的抑制率为79.85%(P0.01);沉默Smad4可以显著抑制猪卵巢颗粒细胞增殖,并且改变细胞周期分布,G0/G1期细胞比例显著高于各对照组(P0.05),S期细胞比例显著低于各对照组(P0.05),细胞分裂被阻滞;转染36h后CyclinD1、CDK1的mRNA表达量显著低于对照组,CyclinA2、CDK2、CDK4极显著低于对照组,CyclinB差异不显著.综上所述,Smad4是影响猪卵巢颗粒细胞增殖及细胞周期进程的重要基因之一.     

细胞周期蛋白依赖性激酶2的功能及其抑制剂的研究

细胞周期蛋白依赖性激酶2(cyclin-dependent kinase 2,CDK2)是CDK家族中的重要成员之一.CDK2的表达或功能异常与多种疾病(如肿瘤、病毒复制与感染、免疫缺陷性疾病和雄性不育等)发生机制密切相关.CDK2抑制剂已成为抗肿瘤药物研发中的一个重要靶点.该文对CDK2在细胞周期调控、细胞增殖、细胞...     

CDK4基因沉默对非小细胞肺癌A549 增殖和代谢的影响

目的:通过特异性小干扰RNA(small interfering RNA,si RNA),使CDK4基因沉默,探讨该基因沉默对肺癌A549细胞增殖和代谢的影响及其可能的作用机制。方法:将靶向CDK4小干扰RNA(si RNA-CDK4)和阴性对照干扰片段(si RNA-control)成功转染A549细胞后,利用实时荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹法分别检测CDK4在m RNA和蛋白水平的变化;细胞计数法、CCK-8法和软琼脂糖克隆形成实验检测A549增殖的变化和克隆形成能力;FCM法检测A549细胞的细胞周期;18F-FDG摄取实验、乳酸检测试剂盒及海马技术检测A549细胞中葡萄糖、乳酸的量及氧耗的变化;利用RT-PCR检测CDK4基因沉默后A549细胞中糖代谢相关酶m RNA水平的变化。结果:将靶向CDK4小干扰RNA(si RNA-CDK4)转染A549细胞后,可明显抑制CDK4的m RNA和蛋白表达(P0.001,P0.01)。CDK4蛋白抑制后,细胞增殖在48、72和96 h均明显降低(P值均0.05),G1期细胞比例明显增多,S期细胞比例明显减少(P值均0.05);18F-FDG摄取量下降(42.21±1.90)%(P0.05),乳酸的生成量减少(29.39±5.35)%(P0.05),而细胞的基础耗氧量增加(67.17±3.58)%(P0.01);糖酵解相关酶PFKFB3、PKM2、LDHA在m RNA水平均明显减低(P0.001,P0.01,P0.001)。结论:抑制CDK4表达可明显降低糖酵解水平,并增加耗氧量;同时可引起细胞周期阻滞,抑制肿瘤细胞增殖。其机制可能与CDK4直接或间接调节糖酵解相关酶的表达有关。     

细胞周期中MicroRNA的调控作用

MicroRNA是近年来发现并热点研究的一类重要的非编码RNA,在干细胞的更新与分化、体细胞性状与数量的维持、甚至肿瘤细胞的恶性增生等生物学过程中都具有重要的调控作用.microRNA通过与靶位点结合而快速有效地降解靶基因mRNA或抑制蛋白的翻译,下调E2F、CDK、cyclin、p21、p27、DNA多聚酶α等关键的细胞周期调控因子的表达,加速或减慢细胞增殖的速度.microRNA对细胞周期的调控还将涉及到微生物感染机体的过程、免疫系统的调控、妊娠期母体的变化、组织的修复、细胞的凋亡与衰老等诸多方面.随着对microRNA调控细胞周期机制的深入研究,microRNA及其靶基因不仅可以作为某些疾病的分子标记物,而且可以用于指导疾病的预防和治疗.     

沉默Smad8基因对小鼠卵泡颗粒细胞增殖的影响

SMAD8(又称SMAD9)蛋白质是TGF-β/SMADs信号通路中重要的转录因子。该研究利用RNA干扰技术沉默Smad8基因,探讨该基因对小鼠卵泡颗粒细胞增殖的影响。免疫组化技术对SMAD8在小鼠卵泡的表达进行定位,设计并合成Smad8-si RNA转染小鼠颗粒细胞,荧光定量PCR(q PCR)和Western blot检测Smad8基因沉默效率,CCK-8法分析颗粒细胞增殖能力,ELISA检测细胞上清中雌二醇(E2)和孕酮(P4)浓度,q PCR检测颗粒细胞促卵泡素受体(follicle stimulating hormone receptor,FSHR)、促黄体素受体(luteinizing hormone receptor,LHR)以及与细胞增殖相关的细胞周期调控蛋白基因Cyclin D2和CDK4 m RNA水平。结果显示,SMAD8仅表达于卵泡的颗粒细胞,Smad8-si RNA有效抑制了Smad8的表达(P0.01),Smad8沉默后颗粒细胞的增殖能力明显减弱,细胞上清中E2水平显著下降,P4水平未受影响,颗粒细胞LHR、Cyclin D2和CDK4 m RNA水平明显降低,FSHR m RNA无明显变化。以上结果表明,沉默Smad8基因降低了小鼠颗粒细胞的增殖能力,其机制可能与沉默Smad8调低了颗粒细胞增殖分化相关的E2合成以及LHR、Cyclin D2和CDK4的表达下降有关。     

TBP-like Protein(TLP)通过G_2/M期阻滞抑制HeLa细胞的增殖

TBP-like protein(TLP)是真核细胞中一种常见的转录因子,在调节生长发育方面起着重要的作用。该实验构建重组质粒pEGFP-N1-TLP,研究TLP对人宫颈癌细胞HeLa增殖的影响。利用流式细胞仪检测质粒的转染效率,通过激光共聚焦显微镜观察外源TLP蛋白的亚细胞定位。经过MTT检测、RNAi-TLP诱导的基因沉默及Hoechst33258染色研究TLP对HeLa细胞的增殖抑制作用。流式细胞术、Western blot和RT-PCR实验结果表明,TLP将HeLa细胞周期阻滞于G2/M期,并抑制周期相关基因CDK1和CyclinB1的转录和翻译。研究表明,外源TLP在HeLa细胞的细胞核中表达,通过降低细胞周期相关基因CDK1和CDK1的表达水平,将HeLa细胞的细胞周期阻滞于G2/M期,从而抑制细胞的增殖。     

本期重点推介

正Ras信号通路通过调控细胞周期蛋白E(CycE)和细胞周期蛋白依赖激酶2(CDK2)及上下游核内周期调节者来影响核内复制进程;而Myc作为细胞生长的转录调控因子,可调控CycD1,Cyclin-D2,CycE和CDK4等因子,促进细胞周期由G0/G1向S期过渡。为了明确果蝇体内Ras信号通路与Myc的关系以及对核内复制细胞的调控机理,华南师范大学     

酵母RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域激酶CTDK-Ⅰ及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域(carboxyl-terminal repeat domain,CTD)是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-Ⅰ (carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-Ⅰ)由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列(YSPTSPS)来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-Ⅰ的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK (cyclin dependent kinase,CDK)的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-Ⅰ的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-Ⅰ复合物的研究前景。     

酵母RNA聚合酶II羧基端结构域激酶CTDK-I及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域（carboxyl-terminal repeat domain,CTD）是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-I（carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-I）由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列（YSPTSPS）来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-I的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK（cyclin dependent kinase,CDK）的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-I的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-I复合物的研究前景。     

miR-155 通过p53/p21 调控前列腺癌细胞周期

目的:探讨miR-155对前列腺癌细胞周期的影响及其分子机制。方法:通过转染anti-miR-155抑制前列腺癌DU145和PC-3细胞中miR-155水平后,采用流式细胞术观察细胞周期的变化,western blot和RT-PCR观察p53和p21蛋白及CDK2和cyclin蛋白和m RNA表达的变化。结果:与对照组相比,DU145和PC-3细胞转染anti-miR-155后,G2/M期细胞阻滞,S期细胞数比例显著增加(P0.05),p53和p21蛋白和m RNA表达水平显著增加(P0.01),CDK2和cyclin E蛋白和m RNA表达均显著降低(P0.01)。结论:miR-155可影响人前列腺癌细胞的周期,可能与其调节p53、p21及其下游的CDK2和cyclin E的表达相关。