O-GlcNAc糖基化修饰调控炎症信号通路

O-GlcNAc糖基化修饰指蛋白质的丝氨酸或苏氨酸羟基末端上发生的N-乙酰氨基葡萄糖修饰。O-GlcNAc糖基化修饰广泛影响激酶活性、转录翻译、蛋白质降解等重要生物学途径,但该修饰如何调控炎症信号通路鲜有系统总结。O-GlcNAc糖基化修饰在对应酶作用下数分钟内即可完成一次循环。该修饰与磷酸化、泛素化、甲基化等多种蛋白质翻译后修饰存在串音干扰,共同操控细胞信号通路。目前,O-GlcNAc糖基化修饰参与炎症过程研究大部分聚焦于TLR4/NF-κB信号通路,发现p65蛋白的T352及T305位点的O-GlcNAc糖基化修饰均可促进其核转位,而p65的S536位点发生O-GlcNAc糖基化修饰可抑制其磷酸化激活;亦揭示了O-GlcNAc糖基化修饰调控NF-κB多种上下游因子,改变巨噬细胞极化及炎症反应过程。此外,O-GlcNAc糖基化修饰可干预MAPKs上游激酶(例如MEK2和Ras蛋白等)间接调控MAPKs的激活。O-GlcNAc糖基化修饰不仅深度影响PI3K/AKT多个关键激酶,还可直接调节JAK/STAT信号通路相关的炎症转录因子。真实炎症反应涉及的信号通路远比细胞更复杂和更广泛。体内研究证实,O-GlcNAc糖基化修饰在胰腺、肝、脂肪、肺和肠道等部位的炎性病变中有重要作用。最新研究发现,具备类似O-GlcNAc糖基水解酶活性的肠道细菌,能有效预防宿主结肠炎的发生,证明O-GlcNAc糖基化修饰可介导肠道菌群与宿主炎症相互作用。现有研究结果提示了靶向O-GlcNAc糖基化修饰能为防治炎性疾病提供创新思路。     

人白细胞分化抗原19蛋白结构与功能的生物信息学分析

目的运用生物信息学方法对人白细胞分化抗原19(B-lymphocyte antigen CD19,以下简称CD19)蛋白的理化性质、空间结构、蛋白质的修饰位点以及相互作用网络进行分析。方法从蛋白质数据库(Universal Protein, UniProt)获取人CD19蛋白的序列信息,并运用ExPASy、SignalP 5.0 Server、TMHMMServer v.2.0、SOPMA、SWISS-MODEL、UniProt数据库、STRING、Pymol等对人CD19蛋白进行全面、系统的分析。结果软件预测及已经解析的结构显示,人CD19蛋白由信号肽、胞外域、跨膜域及胞内域组成,其胞外域结构主要由β折叠片组成,跨膜域由一段α螺旋组成,已报道的磷酸化位点有6个,N糖基化位点有5个。与人CD19蛋白形成蛋白网络的蛋白有10个,分别是CD79A、CR2、LYN、CD79B、CD81、SYK、VAV1、BTK、BCL6和IGLL5。人CD19蛋白参与的信号通路有B细胞受体信号通路、Fc epsilon RI信号通路等,此外,还参与原发性免疫缺陷以及EB病毒感染等。结论经过软件分析及结构预测分析,阐述了人CD19蛋白的结构与功能的关系,为免疫治疗药物的开发提供参考依据。     

GST pull-down联合质谱鉴定BAG结构域相互作用蛋白

目的:BAG结构域(BAG domain,BD)为BAG家族蛋白的基本功能结构域,通过对BAG家族蛋白6个成员的9个BDs的相互作用蛋白进行分析,以探明不同BD相互作用蛋白的异同点并为研究BAG家族蛋白多样性生物功能的分子机制提供理论依据。方法:构建p-GEX-4T2-BDs重组子并转化E.coli BL21(DE3)经IPTG诱导表达GST-BDs融合蛋白并纯化。采用GST pulldown技术联合高效液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)的策略对BDs相互作用蛋白进行定性定量分析。最后,用DAVID(The Database for Annotation,Visualization and Intergrated Discovery)和cytoscape对BDs相互作用蛋白进行GO(Gene Ontology)功能分析及KEGG(Kyoto Enyoolpedia of Genes and Genomes)通路分析。结果:在Hela细胞的胞浆蛋白中总共鉴定到370个潜在的BDs相互作用蛋白,主要为核糖体蛋白(ribosomal proteins)、翻译起始因子(Eukaryotic translation initiation factors)、翻译延长因子(Eukaryotic translation elongation factors)、泛素化-蛋白酶体相关蛋白(ubiquitin-proteasome associated proteins)及HSP40家族蛋白。GO功能富集分析结果显示,BDs相互作用蛋白涉及多种生物学功能,包括细胞内蛋白质质量控制(protein quality control)、糖代谢(glycolysis)、免疫调控(immune response)、应激反应(stress response)、细胞周期(cell cycle)等。KEGG通路分析结果表明BDs相互作用蛋白参与多条细胞内重要的信号通路,包括FGF信号通路(FGF signaling pathway)、EGF受体信号通路(EGF receptor signaling pathway)、PDGF信号通路(PDGF signaling pathway)、Ras通路(Ras pathway)等。结论:BAG家族蛋白不同成员的BD所介导的蛋白-蛋白相互作用既有共性又有特异性,BAG家族蛋白通过BDs介导多种蛋白相互作用并参与细胞内多条重要的信号通路来调控细胞内蛋白质稳态、糖代谢、免疫反应、应激反应、细胞周期等过程。     

Autotaxin蛋白修饰性位点的生物信息学预测

Autotaxin在肿瘤细胞中对肿瘤的发生和发展起着重要作用,其抑制剂的开发可能为治疗肿瘤提供方法。Autotaxin蛋白的修饰性位点研究可为抑制剂开发提供理论基础。本研究利用6款生物信息学软件对该蛋白的磷酸化位点进行了预测,共有17个位点被重复预测到;并用4款软件进行了糖基化位点预测,共有4个位点被重复预测到,为下一步实验验证奠定了基础。     

真核翻译延伸因子1A蛋白家族功能位点的进化踪迹分析

真核翻译延伸因子1A（eEF1A）是真核生物蛋白质翻译过程中能将氨酰tRNA运送到核糖体A位点参与多肽延伸反应的多功能蛋白质. 本文主要利用多种生物信息学分析工具进行地中海涡虫翻译延伸因子1A（SmEF1A）蛋白序列的查找与eEF1A直系同源蛋白的搜索, 并基于90条直系同源蛋白进行eEF1A蛋白家族的进化踪迹分析和SmEF1A蛋白功能位点的比较研究. 结果表明,在eEF1A蛋白家族中共识别到338个踪迹残基位点和20个踪迹残基富集区域,SmEF1A蛋白的功能位点与踪迹残基位点密切相关,与GTP/Mg2+结合相关的S21、T72、D91、G94等重要位点均为全家族保守的踪迹残基,N 糖基化、磷酸化等蛋白修饰位点中踪迹残基位点往往是被修饰的部位或修饰功能发挥的关键辅助位点,而位于分子表面的配基结合口袋则与20个踪迹残基富集区域在分子表面形成的踪迹残基簇关系密切. eEF1A蛋白家族的进化踪迹分析为eEF1A蛋白重要功能区域关键残基的确定和未知功能位点的预测提供了重要信息.     

核糖核酸酶A家族典型成员在肿瘤发生中的作用

人体中核糖核酸酶A(ribonuclease A,RNaseA)家族包含8个典型成员(RNase 1至RNase 8)。已有研究显示，除RNase 8外，该家族其它典型成员影响了胰腺癌、结直肠癌、膀胱癌、乳腺癌和皮肤癌等多种肿瘤的发生发展。在肿瘤发生过程中，特定RNase表达量及糖基化修饰会发生显著改变，是肿瘤诊断的潜在标志物；它们能以多种机制参与肿瘤发生、生长和转移等过程，有望成为肿瘤治疗的靶点；而部分成员则具有杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤发展的功能，存在临床开发成肿瘤治疗药物的可能。具体而言，RNase 1通过核糖核酸酶活性依赖的细胞毒性和细胞外RNA降解功能，发挥直接杀伤肿瘤细胞或降低局部炎症而抑制肿瘤生长的作用；RNase 1还能结合并激活促红细胞生成素，产生肝细胞癌受体相互作用蛋白A4 (erythropoietin-producing hepatocellular carcinoma receptor-interacting protein A4, EphA4)信号通路，促进乳腺癌的发生。RNase 2和RNase 3是嗜酸性粒细胞颗粒蛋白质的重要成分，依赖于阳离子性及核糖核酸酶...     

GPC3基因的结构与功能生物信息学预测

磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(Glypican 3,GPC3)作为原发性肝癌标志物,对其结构与功能进行生物信息学分析。借助生物信息学相关软件,对该基因所编码的氨基酸理化性质、信号肽、跨膜结构、蛋白质的二级结构,蛋白质翻译后修饰、蛋白三级结构及亚细胞定位及B细胞线性表位、蛋白质相互作用网络进行生物信息学分析。GPC3蛋白为稳定的亲水性蛋白,具有信号肽,主要定位于细胞质膜。二级结构元件只要以α螺旋,β折叠为主。有18个Ser、7个Thr、23个Tyr可成为蛋白激酶磷酸化位点。GPC3蛋白与Wnt信号家族蛋白具有相互作用。分析预测GPC3,为探究其参与原发性肝癌方面有重要意义。     

ERK3信号通路的活化阻止细胞增殖

ERK3是ERK家族中结构较为独特的成员,尤其在分子生物学特征上与ERK家族其他成员明显不同,如基因结构中外显子之间的大内含子、蛋白质结构中活化环的丝氨酸单磷酸化位点以及激酶C端的延伸序列等.ERK3具有独特的丝氨酸单磷酸化位点,导致所有以苏氨酸/酪氨酸双磷酸化位点为磷酸化靶点的MEK分子均不能活化ERK3.ERK3的C端延伸序列能与细胞周期蛋白D3结合并调控ERK3的亚细胞定位,从而影响ERK3对细胞周期的调节.据目前文献推测,ERK3调控细胞周期的信号通路可能为:Ras→B-Raf→ERK3激酶→ERK3→G1期CDK复合物减少→S期抑制因子增多→细胞增殖阻滞于S期→细胞停止增殖,进入分化.此外,ERK3信号通路的活化与细胞分化、胚胎发育、胰岛素分泌以及肿瘤的发生密切相关.     

病原菌效应蛋白翻译后修饰宿主免疫防御通路

病原菌效应蛋白破坏宿主细胞的正常信号转导是病原菌和宿主相互作用的重要体现.效应蛋白往往具有独特的生化活性,针对宿主细胞内与抗细菌感染相关的重要通路进行阻断.近年来,在病原菌效应蛋白作用机制的研究中,人们发现了几种由效应蛋白介导的全新的蛋白质翻译后修饰.OspF(outer Shigella protein F)效应蛋白家族具有磷酸化苏氨酸裂合酶活性,通过"消去"修饰和失活宿主MAPK激酶.NleE(non-LEE encoded effector E)效应蛋白则通过半胱氨酸甲基化修饰来抑制感染诱导NF-κB炎症通路的激活.NleB(non-LEEencoded effectorB)蛋白抑制宿主的死亡信号通路,则依赖于其N-乙酰葡萄糖胺转移酶活性介导的对死亡结构域蛋白的精氨酸糖基化修饰.而VopS(Vibrio outer protein S)和IbpA(Immunoglobulin-binding protein A)等含有Fic结构域的蛋白,则可以将AMP基团转移到Rho家族小G蛋白的保守苏氨酸或酪氨酸上,导致小G蛋白的失活和肌动蛋白细胞骨架的紊乱,从而引起细胞毒性.以上效应蛋白作用机制及生化活性的阐明,有助于全方位了解病原菌的致病毒力机制,也开辟了蛋白质翻译后修饰介导病原-宿主相互作用研究的新方向,同时对真核生物的信号转导研究也具有重要指导意义.     

代谢性标记结合二维电泳寻找O-糖基化蛋白的研究

蛋白质的O-糖基化(O-glycosylation)是一种重要的翻译后修饰,参与诸多生理和病理过程。目前,对于蛋白质的O-糖基化的研究进展仍非常缓慢,一个重要的原因就是缺乏高效的对O-糖基化蛋白进行分离和鉴定的技术。创新性地将点击化学反应、二维电泳和质谱技术结合,对寻找细胞内O-糖基化蛋白进行了技术探索性研究。首先利用代谢性标记手段,在人肝癌细胞HCCLM6培养基中加入四乙酰化叠氮半乳糖胺(Ac4GalNAz),对细胞内O-GalNAc糖基化蛋白进行标记;其次通过点击化学将炔基荧光基团连接至标记的O-糖基化蛋白的叠氮基团;应用二维电泳技术对标记蛋白进行分离,并找到13个具有荧光信号的蛋白点;最后对具有荧光信号的蛋白进行质谱鉴定,成功鉴定到7种蛋白,经软件预测后,GRP78蛋白和ANXA1蛋白均具有潜在的O-糖基化位点。这为寻找细胞或生物体中的O-糖基化蛋白奠定了基础,并为高通量筛选O-糖基化蛋白提供技术平台。     

蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰对tau蛋白磷酸化修饰的影响

蛋白质的O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种新近发现的广泛存在于细胞核蛋白与细胞浆蛋白的蛋白质翻译后修饰.其性质与经典的膜蛋白和分泌蛋白的糖基化修饰不同,而与蛋白质磷酸化修饰更相似.O-GlcNAc糖基化和磷酸化均修饰tau蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基,通过改变O-GlcNAc糖基化供体底物浓度以及其关键酶活性等方法,改变分化后成神经细胞样的PC12细胞中的蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰水平,然后用特异性识别不同位点磷酸化的tau蛋白抗体,进行蛋白质印迹分析来检测tau蛋白磷酸化水平的变化.结果发现细胞内蛋白质O-GlcNAc糖基化对tau蛋白磷酸化的影响,在不同的磷酸化位点其影响不同.增加蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰导致tau蛋白大多数磷酸位点的磷酸化水平降低,反之亦然.这些结果说明,tau磷酸化在大多数位点受到O-GlcNAc糖基化修饰的负性调节.这一研究为阐明调节tau蛋白磷酸化水平的机理和阿尔茨海默病脑中tau异常过度磷酸化的分子机制提供了新的线索.     

miR-29家族通过AKT/mTOR信号通路抑制结肠癌MC38细胞的增殖、迁移和侵袭

结肠癌是最常见的恶性肿瘤之一,死亡人数仅次于肺癌。有研究发现miR-29家族成员(miR-29a、miR-29b和miR-29c)在结肠癌组织中的表达水平显著低于癌旁组织,但其对结肠癌的影响不明。为探讨miR-29家族对结肠癌的影响及作用机制,该研究在结肠癌细胞系MC38中分别转染miR-29a/b/c-3p mimics,利用qRT-PCR、CCK-8、EdU染色等实验确定miR-29家族成员可以显著降低MC38细胞的增殖能力(P<0.05);通过划痕实验和Transwell侵袭实验,明确miR-29家族成员可显著抑制MC38细胞的迁移和侵袭(P<0.05);最后利用信号通路活性分析、双荧光素酶报告分析等确定miR-29家族成员能够抑制AKT/mTOR信号通路的活性,并且与束蛋白结合蛋白1(Fascin actin-bundling protein 1,FSCN1)存在相互作用。上述结果表明,miR-29家族成员能够抑制AKT/mTOR信号通路活性,进而降低结肠癌细胞MC38增殖、迁移和侵袭的能力。     

绵羊Wnt2蛋白生物信息学分析

Wnt2蛋白是Wnts蛋白家族的重要成员,参与卵巢的发育。本研究以NCBI蛋白质数据库中发布的Wnt2蛋白氨基酸序列为研究对象,采用生物信息学软件对Wnt2蛋白的理化性质、信号肽及跨膜结构域、糖基化和磷酸化位点、二级结构和功能结构域、亚细胞定位和功能结构分类、序列相似比对及聚类、三级结构进行预测分析。结果发现,绵羊Wnt2由360个氨基酸组成,其等电点为9.21,有糖基化位点和磷酸化位点,是一个有信号肽的稳定的蛋白;二级结构与三级结构一致,均显示Wnt2由α-螺旋、延伸链、无规则卷曲构成;绵羊Wnt2蛋白是细胞外蛋白,主要参与信号转导和转录调控。研究结果为深入探讨Wnt2基因及其编码蛋白的结构和功能提供相关依据。     

SUMO化在细胞生长中的作用

小泛素样修饰蛋白SUMO是与泛素相类似的蛋白质,属于类泛素蛋白家族中的一个重要成员。SUMO可参与蛋白质翻译后修饰,通过一系列酶介导的级联反应而共价结合于靶蛋白的赖氨酸残基上,该过程被称为SUMOylation,即SUMO化。近年来,继泛素在细胞中的作用被不断探索之后,SUMO蛋白的多种作用也被发掘而出。现就SUMO化在细胞周期、凋亡、信号通路与转录调控及细胞应激等方面的作用作一综述。     

敲减DTX4表达抑制C2C12细胞成肌分化

DTX4（Deltex 4 homolog）蛋白属于Deltex家族成员|Deltex家族是Notch信号通路的调节因子. 已知Notch信号通路在成肌分化中发挥重要作用. 然而,DTX4是否参与调控肌肉发育尚未有报道. 本研究探索DTX4对成肌分化的影响及作用机制. 实时定量PCR和蛋白质印迹分析揭示,伴随小鼠C2C12成肌细胞（myoblast）分化为肌管（myotube）过程,成肌分化标志蛋白肌球蛋白重链（myosin heavy-chain,MyHC）、肌细胞生成素(myogenin)表达逐渐升高,DTX4 mRNA及蛋白质表达水平也逐渐升高. 通过顺序专一的siRNA敲减DTX4表达后,C2C12成肌细胞肌管面积和肌管融合指数明显减少|MyHC、肌细胞生成素蛋白表达水平明显降低|但ERK信号通路未见明显变化.上述结果表明,敲减DTX4表达抑制C2C12细胞成肌分化.我们的结果提示,DTX4可能参与C2C12细胞成肌分化.     

大肠杆菌MG1655三个膜蛋白的生物信息学分析

从NCBI数据库中检索大肠杆菌MG1655膜蛋白pspD、yiaW和yeeE的氨基酸序列,采用生物信息学在线分析软件对三种膜蛋白的理化性质、保守结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点及相互作用蛋白拓扑网络进行了预测分析。实验表明psp D为亲水性蛋白,分子中不存在跨膜结构,yiaW和yeeE为疏水性蛋白,分子中分别有2个和9个跨膜区;3个蛋白分子中均不存在信号肽序列,也没有磷酸化位点,pspD中有1个糖基化位点,yiaW和yeeE中分别有2个和7个糖基化位点。3个蛋白二级结构中组成最多的是α-螺旋分别占56.16%、57.94%和42.61%。三级结构的预测结果与二级结构预测一致。对其相互作用蛋白的拓扑网络预测发现,pspD属于噬菌体休克蛋白操纵子家族成员,与pspA、pspB和pspC蛋白关系最为密切,推测其可能在特殊环境中对于维持膜功能有极其重要的作用;yiaW与yiaV蛋白为膜融合蛋白(外排泵组件,信号锚,与物质外排有关),和ycdZ (DUF1097家族内膜蛋白)、nrfA (亚硝酸还原酶)、nrfD (甲酸依赖亚硝酸盐还原酶)蛋白相互作用关系最为密切。yeeE蛋白与保守蛋白yeeD和yedF为同源蛋白,关系最为密切。此外,yeeE蛋白与cysJ、Cysp、cysN、cysD等硫酸盐跨膜运输蛋白关系密切,根据前面的预测其有9个跨膜区,推测其可能与物质的跨膜转运相关。     

翻译后修饰调控TRPV亚家族通道功能的研究进展

瞬时受体势(transient receptor potential,TRP)通道广泛分布于神经和非神经系统中,响应温度、化学和机械等多种刺激,在机体对外界环境的精确感知中发挥重要功能.根据蛋白质序列的相似性,哺乳动物中TRP通道家族的27个成员分属TRPA、TRPC、TRPM、TRPML、TRPP和TRPV 6个亚家族.其中TRPV亚家族包含了6个成员,分别为温度敏感型的TRPV1～4通道,以及对Ca²⁺具有高选择通透能力的TRPV5和TRPV6通道.研究结果表明,TRPV亚家族通道参与调控细胞内的离子稳态和信号传导,在温度感知和血管扩张等生理过程中发挥作用,并与癌症、心血管等多种疾病的发生和发展密切相关.翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs)是翻译中或者翻译后在蛋白质特定氨基酸上添加或删减修饰官能团的过程.越来越多的研究结果表明,TRPV亚家族通道同样可以发生翻译后修饰,并对通道功能产生重要影响.本文综述了目前已报道的磷酸化、糖基化、泛素化、SUMO化和共价修饰等多种翻译后修饰调控TRPV亚家族成员功能的主要研...     

表皮生长因子样重复序列糖基化对Notch信号通路的作用

Notch受体是一类存在于多细胞生物中进化上高度保守的跨膜蛋白受体,其介导的信号通路在组织器官的生长发育中起重要作用。糖基化修饰是一类重要的影响多信号通路的蛋白翻译后修饰。Notch受体胞外域的表皮生长因子样重复序列（EGF-R）存在多种糖基化修饰如O-葡聚糖、O-岩藻糖聚糖、O- N-乙酰氨基葡萄糖,这些糖基化修饰可以促进或抑制Notch信号通路。本文主要阐述表皮生长因子样重复序列（EGF-R）的主要糖基化以及对Notch信号通路的影响和其异常导致相关的疾病。     

分泌体系O-GalNAc修饰研究方法与应用进展

蛋白质O-GalNAc糖基化作为蛋白质翻译后修饰的一种重要形式,参与重要的生理和病理过程.在血浆及其他分泌体系中,O-GalNAc修饰的异常改变可能作为疾病预警的标志分子.鉴于O-GalNAc结构的多样性,系统性分析O-GalNAc修饰具有极大的挑战.随着富集方法、质谱分析技术以及数据解析工具的发展,近年来O-GalNAc修饰的研究取得了一系列进展,促进了对蛋白O-GalNAc糖基化在人类健康中所起作用的深入理解.本文主要介绍近年来分泌体系中的O-糖基化蛋白、O-糖链以及O-糖基化位点的富集与鉴定方法和最新进展.     

疾病及发育中多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶ppGalNAc-T的重要性

蛋白质的O-GalNAc糖基化是生物体内广泛存在的一种重要的蛋白质翻译后修饰,参与了众多生命活动过程。多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶(ppGalNAc-T酶)是调控蛋白质O-GalNAc糖基化修饰的起始糖基转移酶,它催化N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)共价结合到蛋白质丝氨酸或苏氨酸的侧链羟基上,形成Tn糖链抗原结构。人体内ppGalNAc-T酶家族共有20个成员,各成员在不同的组织和细胞中的表达具有时空特异性,同时对其修饰的底物蛋白存在选择性。ppGalNAc-T酶的异常表达与组织器官发育,以及肿瘤、家族性钙质沉积、冠心病、阿尔兹海默症、先天性心脏病等复杂性疾病的发生发展密切相关。该文总结了近年来关于ppGalNAc-T酶在组织器官发育过程以及复杂性疾病发生发展中的研究概况,为深入理解ppGalNAc-T酶及O-糖基化的功能及其生物学意义提供参考。