家蝇小热休克蛋白(sHsp20.6)的生物信息学分析

研究家蝇小热休克蛋白sHsp20.6的生物学功能。方法应用生物信息学的方法和工具对家蝇sHsp20.6的理化性质、疏水性、跨膜区和信号肽、膜体分析、二级结构功能域、蛋白质的功能分类预测、多重序列比对与系统发育树构建、三级结构建模进行分析。结果表明:家蝇sHsp20.6是一个亲水蛋白,分子量为20.64kD,等电点为5.66,不具有跨膜区和信号肽,包含有一个HSP20的结构域,主要构成原件为α螺旋和无规则卷曲,三维结构预测显示该蛋白为棒状结构,C端结构域具有7个片层结构。聚类分析显示,家蝇sHsp20.6蛋白与昆虫中的直系同源小热休克蛋白(orthologoussmallheatshockprotein)聚为一类。     

热休克蛋白对细胞凋亡的调控作用

热休克蛋白属于细胞内分子伴侣蛋白,除涉及细胞内一些蛋白质分子构象和稳定性的调节之外,热休克蛋白对细胞应激、代谢、增殖以及凋亡等生理过程均具有重要的调控作用。研究表明热休克蛋白对细胞凋亡的调控机制是复杂的,可直接作用于与凋亡相关的蛋白质,也可以通过影响细胞信号传递而间接影响凋亡的发生。由于热休克蛋白对细胞凋亡的调控机制大多依赖于其分子伴侣功能,阻断热休克蛋白的伴侣功能已经成为研究药物诱导肿瘤细胞凋亡的重要靶点。     

热休克蛋白对细胞凋亡信号转导途径的调节

细胞凋亡信号转导目前已迅速成为揭示细胞凋亡分子机制的前沿课题. 由于热休克蛋白(HSPs)在细胞生长调控和凋亡中发挥的重要作用, 人们进行了大量关于热休克蛋白与细胞凋亡信号转导途径调节机制的研究. 研究发现, 热休克蛋白家族的多个成员, 如HSP90, HSP70, HSP60, HSP27等能够在Fas死亡受体途径、JNK/SAPK途径、caspase途径等多个水平发挥调节作用, 并且部分依赖于热休克蛋白的“分子伴侣”作用, 控制着细胞生命进程.     

凋亡信号调节激酶1对细胞凋亡的调节作用

细胞存活与凋亡之间的平衡是多细胞生物正常发育与稳态的关键。细胞凋亡是受多种因素高度调控的细胞程序性死亡过程。凋亡信号调节激酶 1 (ASK1 )是促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶家族的成员之一 ,它分别激活SER1 JNK和MKK3 MKK6 p38途径 ,在细胞因子及应激诱导细胞凋亡过程中起着关键作用。TNF受体和Fas信号转导系统在抗凋亡与促凋亡过程中发挥重要作用 ,其中包括TNF受体Ⅰ相关死亡域蛋白 (TRADD)、Fas相关死亡域蛋白 (FADD)等多种蛋白因子。细胞色素C是线粒体依赖性死亡信号 ,受Bcl 2家族蛋白的调节。反应性氧化合物的氧化激活使硫氧还蛋白 (Trx)氧化 ,并与ASK1分离 ,从而激活ASK1造成细胞凋亡。总之 ,许多促凋亡与抗凋亡因子组成复杂的、相互拮抗的机制。在信号转导的各种不同的关卡上 ,这些因子的平衡作用最终决定细胞的生与死。     

热休克蛋白60与细胞凋亡

热休克蛋白60(heat shock protein 60, HSP60)是主要存在于线粒体内的分子伴侣蛋白,对于维持线粒体蛋白的正常结构和功能不可或缺.线粒体中的HSP60可作用于凋亡相关因子而抑制线粒体凋亡通路的激活,并且能够减少线粒体产生氧自由基;胞浆中的少量HSP60亦可通过与凋亡相关因子的相互作用等途径抑制细胞凋亡.相反,在某些刺激因素作用下或者HSP60细胞定位异常时,HSP60可产生促凋亡效应.HSP60在细胞凋亡中的双重作用及其对于肿瘤等疾病诊治的意义已引起高度关注.     

秀丽隐杆线虫经福尔马林处理后上调表达基因的分析

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种重要的模式生物,目前已经被广泛应用到生物对各种驱虫剂抗性机制的研究中。福尔马林被普遍用于鱼类寄生虫病的防治中,但是由于长期的应用,许多寄生虫对它产生了一定的抗药性。研究以秀丽隐杆线虫为研究对象,分析了它在福尔马林刺激下基因表达的改变情况。结果显示,经福尔马林处理后差异表达的有676个克隆,通过斑点杂交技术进一步筛选,对其中差异显著的161个克隆进行了测序分析。测序结果经BLAST分析发现:(1)细胞凋亡相关基因的表达发生上调,这些基因编码包括线粒体呼吸链相关蛋白、含TPR序列的蛋白SGT-1、热休克蛋白、氧化应激相关蛋白、胞吞过程相关蛋白、DNA复制和修复相关蛋白以及其他一些重要的凋亡相关蛋白;(2)编码重要的转录调节因子和信号转导相关蛋白如转录激活因子FosB/c-Fos、G蛋白、细胞周期蛋白B、钙结合蛋白、核小体装配蛋白NAP-1等的基因的表达发生上调;(3)能量代谢和蛋白质、脂肪、氨基酸代谢途径中的有些基因的表达也发生上调;(4)除了以上已知功能的基因外,还有一些未命名蛋白质基因。这说明福尔马林对秀丽隐杆线虫的影响除了诱导细胞凋亡之外,还影响其他细胞代谢活动的改变。实验为进一步研究生物体对福尔马林的抗性机制奠定了一定的基础。       

阿尔茨海默病与神经炎症:TNF-α的调控作用

阿尔茨海默病(AD)是一种神经退行性疾病,其相关病变包括淀粉样蛋白β在脑内沉积形成老年斑、过度磷酸化的Tau蛋白在神经细胞内聚集形成的神经原纤维缠结、轴突变性等。越来越多的证据表明, AD的发病机制并不局限于神经元,也与脑组织的神经胶质细胞密切相关。神经胶质细胞中的小胶质细胞和星型胶质细胞在神经炎症过程中发挥多方面的作用,因此影响AD病理变化的发生、发展和转归。小胶质细胞和星型胶质细胞在神经炎症过程中分泌众多细胞因子和趋化因子,其中TNF-α可特异性结合细胞表面受体TNF-R1和TNF-R2,激活NF-κB、JNK(cJun)等信号通路,促进更多炎症细胞因子的表达,参与炎症诱导、细胞凋亡、APP和Tau蛋白的生成等病理过程。该文拟对神经胶质细胞及TNF-α调控神经炎症在阿尔茨海默病中的作用及机制进行综述。     

乙型肝炎病毒X蛋白对细胞凋亡的影响存在剂量依赖性

乙型肝炎病毒(HBV)X蛋白(HBx)与HBV相关肝细胞肝癌(HCC)的发生和发展密切相关.深入研究HBx在HCC形成中的作用将为探索HBV致癌机制提供重要依据.HBx是多功能蛋白,其对细胞凋亡的影响至今仍存在分歧.许多研究表明,HBx既有促进细胞凋亡又有抑制细胞凋亡的功能,但原因不清楚.本研究中,将表达HBx的质粒短...     

热休克蛋白70在心血管疾病中的保护作用

热休克蛋白(heat shock protein70,HSP70)是HSP家族中重要成员,在生物细胞中含量最高,可诱导性最强,具有保护细胞免受刺激损伤,促进受损细胞修复及抗炎、抗凋亡、耐受缺血/缺氧损伤等多种生物学功能。许多研究发现在心肌组织中HSP70表达升高可减轻心肌细胞损伤程度,利于损伤心肌细胞的恢复,在预防和延缓心血管疾病中起到重要作用。因此,热休克蛋白70诱导剂在心血管疾病的防治中具有潜在的临床价值。本文主要对HSP70在心血管疾病中的保护作用进行综述。     

谷胱甘肽在肝脏疾病相关信号通路中的作用及研究进展

谷胱甘肽(GSH)是细胞内主要的抗氧剂和氧化还原、细胞信号调节器,它能还原过氧化氢、清除活性氧(ROS)和含氮自由基使细胞免受氧化应激损伤。不管细胞内是否存在ROS氧化细胞蛋白,谷胱甘肽均能诱导氧化还原反应发生转变,进一步使信号传导功能及转录因子分子功能发生改变。大量实验表明,ROS和GSH在多条细胞信号调节通路中发挥着重要作用。主要阐述了Fas、TNF-α和NF-κB信号通路及线粒体凋亡途径及GSH在这些通路中的作用。尤其是线粒体GSH耗竭能诱导线粒体内ROS显著增加,从而损害细胞生物能量和诱导线粒体通透性转换孔开启。根据线粒体损害程度,NF-κB信号通路可被抑制,肝细胞也可能经历不同的死亡模式(凋亡或坏死)并对刺激细胞死亡信号(如TNF-α)也更敏感。这些过程涉及许多肝脏疾病的发病机理。     

RIP1介导肿瘤坏死因子α诱导的L929细胞凋亡与程序性坏死

肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNFα)诱导的L929细胞死亡是研究细胞程序性坏死的重要模型,但也有报道称,TNFα处理后的L929细胞发生了凋亡。该研究以所在实验室保存的L929细胞(L929-A)和从商业化细胞库购买的L929细胞(L929-N)为模型,进一步鉴定了TNFα诱导的L929细胞死亡类型与调控机制。结果发现,TNFα处理后的L929-A细胞中出现了凋亡特征,且阻断胱冬肽酶(caspase)信号通路可显著抑制TNFα诱导的L929-A细胞死亡,但却促进TNFα诱导的L929-N细胞死亡。此外,受体相互作用蛋白1(receptor-interacting protein 1,RIP1)在TNFα诱导的两种L929细胞死亡过程中都具有关键性的调控作用,表明TNFα处理后的L929-A细胞发生了RIP1依赖的细胞凋亡,而L929-N细胞发生了程序性坏死(necroptosis)。同时,启动细胞程序性坏死的关键蛋白RIP3(receptor-interacting protein 3)在L929-N细胞中表达水平显著高于L929-A细胞,因此,RIP3的这种差异表达可能是决定两种L929细胞在TNFα处理后发生不同类型细胞程序性死亡的重要原因。     

生物的热休克反应研究进展

介绍了生物应激反应的基本概念、基本知识、研究概况、热休克蛋白的作用及与细胞凋亡的关系。     

c-FLIP：外源性细胞凋亡途径的调控器

细胞型Fas相关死亡区域蛋白样白介素-1!转换酶抑制蛋白(FADD-likeinterleukin-1-"convertingenzymeinhibitoryprotein,c-FLIP),是一类含有死亡效应结构域(thedeatheffectordomain,DED)的天然存在的caspase抑制蛋白,在病毒、真核生物、哺乳动物等物种中广泛存在.近年发现,c-FLIP参与了细胞凋亡的调控,其过量表达能抑制Fas、TRAIL-R等死亡受体介导的细胞凋亡.随着对c-FLIP作用机理及其分子调节机制的深入研究,发现c-FLIP具有多种生物学功能,并与多种疾病的发生、发展相关.     

利用单分子荧光成像技术研究十字孢碱诱导细胞凋亡过程中糖原合成酶激酶-3β促进Bax转位

糖原合成酶激酶-3β (glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)除了在抑制糖原合成中的重要作用外,越来越多的研究表明它是细胞凋亡过程中的一个关键信号调节蛋白.然而,在细胞凋亡过程中它调节的主要下游促凋亡蛋白依然不明确,尤其是Bcl-2家族的促凋亡蛋白(Bax是其中最重要的蛋白之一).通过对GSK-3β和Bax两种蛋白进行荧光标记,在单分子水平上研究了十字孢碱(staurosperine,STS)诱导人肺腺癌细胞(ASTC-α-1)凋亡过程中,GSK-3β活化与Bax转位之间的关系.实验结果表明STS诱导ASTC-α-1凋亡过程中,共转染pCFP-Bax和 pYFP-GSK-3β的细胞发生凋亡的时间明显早于单转染 pYFP-Bax的细胞,并且Bax发牛转位的时间也明显提前.这些结果显示在STS这种凋亡因素刺激下,GSK-3β可以通过促进Bax转位从而加速细胞凋亡.这是单分子荧光成像技术研究活细胞内分子事件的又一个重要应用.     

肿瘤坏死因子诱导B16细胞凋亡的核蛋白质组分析(英文)

为深入了解细胞凋亡的机制,研究了细胞凋亡过程中细胞核蛋白的变化.通过分离肿瘤坏死因子TNFα诱导的小鼠黑色素瘤B16细胞的细胞核并进行二维电泳分析,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱.图像分析比较对照细胞和凋亡细胞的核蛋白发现,在凋亡细胞中有11个蛋白发生了明显的变化,6个蛋白下调,5个蛋白上调,对这11个差异蛋白质点分别进行肽质指纹分析.经数据库查询,初步鉴定出这些蛋白.其中4个含量增加的蛋白(HSP84,calreticulin,vimentin,GAPDH)均直接或间接地参与诱导细胞凋亡,另外1个含量增加的蛋白(plasminogen)尚未见其与细胞凋亡有关的报道.而6个含量降低的蛋白分别属于信号转导相关蛋白(guaninenucleotidebindingprotein,lamininreceptor1)、转录调控蛋白、mRNA转运蛋白(heterochromatinprotein1alpha,heterogeneousnuclearribonucleoproteinA3,heterogeneousnuclearribonucleoproteinA2B1)和未知功能蛋白(nucleolarproteinNO38).细胞凋亡过程中这些变化的核蛋白质的发现将有助于深入认识细胞凋亡的分子机制.     

热休克蛋白的生物学作用和转录水平调控研究进展(英文)

热休克蛋白 (HSP)具有广泛的生物学功能 ,其表达方式有两种 :一种是诱导性表达 ,即当生物、细胞受到刺激时才进行表达 ;另一种是组成性表达 ,即在生物、细胞的正常生活、代谢过程中表达。HSP的这两种表达方式意味着HSP基因表达的调控方式和机理不同。本文简要介绍了热休克因子(HSF)的种类、结构及调控HSP基因表达的机理。HSF通过以下 4个步骤调节HSP基因表达 :( 1 )HSF由单体形式变成磷酸化的三聚体形式被激活 ;( 2 )三聚体形式的HSF与HSP基因的热休克元件(HSE)上相邻排列的 3个 5′ GAA 3′结合 ;( 3)与HSF结合后 ,HSE的活化域暴露 ,HSP基因转录 ;( 4 )HSP的mRNA 5′端前导区的特异结构适合于核糖体快速结合和高效翻译。不同生物体内的HSF作用有一定差异 ,功能较为明确的有 :( 1 )对应激信号敏感的HSF1 ;( 2 )对应激信号不敏感 ,对生长、发育、分化信号敏感的HSF2 ;( 3)起抑制HSP基因转录作用的HSF4。还有一些HSF(如HSF3)的作用机制较复杂 ,有待深入研究。此外 ,本文也简要介绍了HSP在衰老、免疫应答、细胞生存和凋亡平衡等中的作用 ,对了解和认识生物生长、发育、衰老、保护、免疫应答及细胞生存和凋亡平衡的分子机制有一定帮助。     

小热休克蛋白的结构和功能

小热休克蛋白（small heat shock protein,sHSP）几乎存在于所有生物体中,其主要结构是一个保守的α晶体蛋白(α-crystallin)结构域,由约90个氨基酸残基组成,与其相邻的是可变的N端域. N端域能够调节低聚体形成、亚单位动力学及其与底物的结合.sHSP能够与细胞内各组分（蛋白质、细胞核、细胞骨架元件、膜）进行相互作用,以维持细胞的稳定.小热休克蛋白家族成员的共同特点是特殊丝氨酸残基上的磷酸化,磷酸化作用对于受到胁迫时的细胞非常重要.由MAPKAP激酶 2/3和p38参与的级联反应能够诱导sHSP发生磷酸化,从而调节sHSP的低聚体状态,而低聚体状态和sHSP的生物学功能密切相关.本文介绍sHSP的结构特征和细胞内的作用底物,并讨论sHSP被不同的蛋白激酶磷酸化及磷酸化作用对低聚体状态和伴侣活性的影响.     

神经酰胺诱导肿瘤细胞凋亡的机制研究进展

神经酰胺(ceramide,Cer)作为一种神经鞘磷脂分子,不仅是细胞膜的组成成分,而且可以作为各种信号转导途径的第二信使,参与细胞增殖、分化、衰老和凋亡等生命活动的调节。Cer的合成、代谢及信号转导在肿瘤发生发展甚至耐药和抵抗放射治疗中有着密切的关系。Cer可以被诸如肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factorα,TNF-α)、激素、电离辐射和化疗药物等细胞外信号和受体激活,其主要可以通过内源性凋亡途径和外源性凋亡途径诱导肿瘤细胞凋亡的发生。在肿瘤细胞凋亡发生过程中,Cer通过激活Jun氨基末端激酶(JNKs)、有丝分裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节蛋白激酶(MAPK/ERK)和P38等信号通路以及蛋白激酶、组织蛋白酶D、蛋白磷酸酶1(Protein phosphatase1,PP1)和蛋白磷酸酶2A(Protein phosphatase2A,PP2A)等效应分子介导肿瘤细胞凋亡。本文综述近年来有关Cer在应激反应级联以及肿瘤细胞凋亡中的作用的研究进展。     

葡萄糖调节蛋白78研究进展

葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78kD, GRP78)又称免疫球蛋白重链结合蛋白(immunoglobulin heavy chain binding protein, Bip),是位于内质网上重要的分子伴侣,属热休克蛋白70家族的一员,GRP78分子及其DNA分子序列结构在许多生物物种中高度保守.GRP78在内质网中参与阻止内质网新生肽聚集、调节内质网钙稳态、抗内质网相关性细胞凋亡,以及启动未折叠蛋白反应等细胞生命过程.GRP78基因启动子上存在内质网应激反应元件(ERSE)和cAMP反应元件(CRE)等特殊的顺式作用元件,特异性转录因子ATF6等与GRP78启动子上顺式作用元件发生动态结合,从而调节GRP78基础性或诱导性转录表达.近年来发现,GRP78与脂肪肝、肿瘤和神经系统等疾病的发生发展密切相关,GRP78生物学功能的研究已经引起生物学家们的广泛重视.     

整合蛋白α5β1过表达诱导人肝癌细胞SMMC-7721“失巢凋亡”机理

为了进一步阐明整合蛋白α5 β1过表达诱导非粘着状态的人肝癌细胞SMMC 772 1失巢凋亡的机理 ,利用poly HEME阻断细胞贴壁 ,诱导失巢凋亡 ,在poly HEME包被的 96孔板中检测细胞生存率 .利用Western印迹法检测了与细胞信号转导密切相关的粘着斑激酶 (FAK)、蛋白激酶B(PKB)及生存蛋白survivin的表达水平 .α5 β1过表达细胞株在去粘附状态下的生存率明显低于对照细胞 .在生长 8d时 ,以整合蛋白不同亚单位转染的α5 β1 772 1、β1 772 1和α5 772 1细胞 ,活细胞数分别降至对照组的 4 0 %、4 5 %和 83% .这说明整合蛋白α5 β1过表达细胞株 ,特别是α5 β1 772 1和 β1 772 1细胞的失巢凋亡明显加快 .细胞悬浮生长 2 4h后 ,α5 β1过表达细胞株都有不同程度的凋亡发生 ;同时粘着斑激酶 (FAK)和蛋白激酶B(PKB)表达量及其磷酸化水平均低于对照细胞 ,而survivin表达水平在α5 β1 772 1中最高 ,在 β1 772 1中最低 .在给予天然细胞外基质纤粘连蛋白的条件下 ,α5 β1 772 1和 β1 772 1细胞的FAK和PKB的磷酸化水平却呈升高趋势 .结果说明 ,FAK和PKB的变化与细胞的粘附状态密切相关 ,并且参与整合蛋白α5 β1过表达细胞在去粘附状态下失巢凋亡的发生 .