第28届国际生物学奥林匹克竞赛试题 理论1-2

<正>理论考试1共计3 h。1～11题:生命蓝图;12～21题:生命的组成与生长;22～33题:对世界作出反应;34～46题:分享世界。生命的组成与生长12.蛋白质进化:实验发现CwiM是结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)细胞壁形成的调节者。实验中测定了野生型和CwiM敲除细胞的长度(图1)和数目(图2)。氨基酸序列相似性分析表明CwiM与锌依赖性酶同源(图3)。     

蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究

细胞中蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,如果定位发生偏差,将会对细胞功能甚至生命产生重大影响.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质功能研究的重要方面,也是生物信息学中的热点问题,数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究.     

植物细胞外源蛋白亚细胞定位的机制及其应用

为将不同的生理功能区隔化,植物细胞分化出具有特异性结构特征的细胞器.分化的细胞内膜系统和分子水平的蛋白质转运调控机制为外源蛋白亚细胞定位表达提供了显著的有利条件.当蛋白质被加载适当的定位信号或启动子时,蛋白质的分选途径便确定下来,同时决定蛋白质的表达终点.本文根据相关研究主题分析了蛋白质亚细胞定位机制,重点阐述包括ER腔、质外体、液泡、蛋白体等细胞器和内膜结构在内的蛋白定位因素,同时探讨了目前蛋白定位因素的应用情况.本文确定亚细胞定位因素将成为植物基因工程领域控制亚细胞水平表达的重要技术策略.     

第28届国际生物学奥林匹克竞赛试题 理论1-1

<正>理论考试1共计3 h。1～11题:生命蓝图;12～21题:生命的组成与生长;22～33题:对世界作出反应;34～46题:分享世界。说明:1)共46个问题,将在计算机上完成;2)必须回答所有问题的所有部分;对于多项判断正/误任务,用"正确"或"错误"回答每个陈述;可能没有选项正确,也可能全部正确;对于计算问题,选择最接近正确答案的数字;如果不确定,应该作出最好的猜测;不会因猜测错误而受惩罚,反而可能会获得分数;3)每个正确的答案将得1分;每个错误或缺失答案将得0分;4)应该按照顺序回答问题,然后回到不能回答的问题。可通过单击旗帜图标标记它们,并通过打开左侧的内容窗格查看进度;可能会发现前面问题中探讨的想法有助于回答后面的问题;5)有些图片可通过点击而放大;6)可通过右上角的选项,改变浏览考题的语言;7)将需要在每个问题中创造性地使用提供的信息,可能不需要高级的技术或专业知识。     

蛋白质亚叶绿体和亚线粒体定位预测研究进展

蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,有效地发挥功能,因此蛋白质的功能与其亚细胞定位有着密切的联系,通过确定蛋白质在细胞中的位置可以获取蛋白质功能和结构的信息。在近二十年中,蛋白质亚细胞定位预测算法研究已经取得很大的成绩,在此基础上,蛋白质在细胞器内亚结构的定位预测研究,如对蛋白质亚线粒体和亚叶绿体定位的研究成为更深层次的问题,本文简要介绍国内外在蛋白质亚叶绿体和亚线粒体定位预测方面的研究进展。     

核酸及蛋白质合成、提取、纯化

922口06醉母中的蛋白定位〔英」/Reid,G.A。/J。Gen。Mierobiol一1991,137,Pt.s。一1765~1773〔译白DBA,1091,10(23),91一13330〕 以酿酒酵母作实验材料为重点,综述了涉及蛋白质定位的细胞和分子过程。讨论了下述内容: (a)分泌途径,(b)等级分类信号,(c)蛋白质在内质网上的滞留;(d)转入液饱,(e)在内质网上定位的早期步骤,(f)线粒体蛋白定位, (g)蛋白质在核、过氧物酶体及其它细胞器中的定位;及(h)蛋白质从酵母细胞质中的直接分泌。在酵母细胞质中产生的几千种蛋白质中,多数蛋白通过一系列蛋白定位途径移到不同的胞内目标或分泌到细胞外。…     

一个新的C-末端内质网定位信号RFSK

蛋白质的亚细胞定位与其生物学功能有密切的关系。以一个新的小鼠N5一谷氨酰胺甲基转移酶基因mHemk的两个转录剪接本mHemkl和mHemk2（GenBank编号分别为AY456393和AY583759）为材料,进一步分析了该蛋白的亚细胞定位。根据生物信息学预测,在这两个蛋白质C．末端可能分别存在内质网（Ea）定位信号RFSK和KSLK,且这两个蛋白质都可能主要定位于细胞质。分别构建了这两个蛋白质以及相应的删除了C-末端RFSK和KSLK的缺失突变体与加强型绿色荧光蛋白的融合蛋白的表达质粒,并转染到MCF-7细胞中。结果证明mHemkl蛋白中的RFSK基序是一个新的内质网定位信号,但没有足够的证据支持KSLK基序是mHemk2蛋白的内质网定位信号。这两个转录剪接本蛋白不同的亚细胞定位是否表明它们在不同的亚细胞器内有不同的功能仍值得深入研究。     

Bodipy-C12在癌细胞过氧化物酶体中富集

目的:研究并比较Bodipy标记的月桂酸(Bodipy-C12)在癌细胞与正常细胞中的亚细胞定位。方法:在多种癌细胞和正常细胞的培养基中加入Bodipy-C12(1μg/m L),利用共聚焦显微镜活细胞定时间隔拍摄,结合不同细胞器的分子标记蛋白,观察Bodipy-C12五分钟内在不同细胞器中的定位。结果:在人肝癌细胞系HepG2细胞中,Bodpy-C12信号不仅仅存在于线粒体和脂滴,同时富集于过氧化物酶体中。我们分别采用Pex3-GFP、Pex14-GFP、GFP-Pex16、GFP-SKL和GFP-Pmp34等特异性定位的过氧化物酶体蛋白,确认Bodpy-C12信号富集于过氧化物酶体。此外,过氧化物酶体中Bodpy-C12信号的富集发生在更多的癌细胞系中,例如结肠癌细胞HCT116和乳腺癌细胞MCF7。不同的是,在正常细胞系如3T3-L1,NRK和COS7中,Bodipy-C12信号存在于线粒体和脂滴中,但未在过氧化物酶体中检测到。结论:Bodipy-C12信号存在于正常细胞和癌细胞的脂滴和线粒体中,且其在癌细胞过氧化物酶体中富集,而不存在于正常细胞的过氧化物酶体中,预示癌细胞中过氧化物酶体脂代谢的差异。     

拟南芥膜联蛋白2的亚细胞定位研究

膜联蛋白(annexin)是一类依赖钙离子的多功能磷脂结合蛋白家族,在进化上高度保守,但不同的膜联蛋白基因的表达模式和蛋白质的亚细胞定位具有特异性。拟南芥中已经鉴定出8个编码膜联蛋白的基因,在生长发育和对逆境胁迫响应过程中起作用。已知拟南芥膜联蛋白2参与根的分泌活动和生长素介导的根的向地性反应,但作用机制不清楚。蛋白质的亚细胞定位能为研究其功能和作用机制提供重要参考信息。将编码膜联蛋白2的序列克隆到植物双元表达载体p CAMBIA1300-m Cherry上,在拟南芥中表达Ann At2-m Cherry。利用荧光蛋白技术、m Cherry与绿色荧光蛋白标记的细胞器标记物共定位技术以及细胞器特异性荧光染料染色技术,作者研究了膜联蛋白2的亚细胞定位。结果显示,膜联蛋白2定位于细胞质、细胞核、高尔基体和内质网中,表明该蛋白质可能具有非常重要的功能和复杂的蛋白质翻译与转运调控机制。更多结果发现,转基因拟南芥中膜联蛋白2与绿色荧光蛋白标记的微丝骨架存在共定位现象,推测该蛋白可能通过微丝骨架调节及微丝骨架介导的囊泡运输参与细胞分泌活动。该文为进一步研究膜联蛋白2蛋白质的翻译与转运调控以及作用机制提供了实验依据。     

酿酒酵母全基因组SNARE蛋白的亚细胞定位研究

在真核细胞中,内质网、高尔基体、质膜等膜结构间的蛋白质运输主要通过囊泡出芽和融合实现。SNARE蛋白家族在介导囊泡与目的膜结构融合过程中发挥关键作用。在模式生物酿酒酵母中,对全基因组SNARE蛋白的系统研究仍有不足。此研究构建了一套用于标记酿酒酵母基因组全部24种SNARE的工具质粒。该系列质粒既能呈现出良好的定位特征,又避免了过度表达造成的定位异常。通过与细胞器标记共定位验证了SNARE蛋白的亚细胞定位。结果发现3种SNARE的定位与之前报道不符:Bos1定位于早高尔基体,Snc1和Bet1定位于晚高尔基体/早内体。另外,Sec9定位于芽尖和芽颈,这是首次观察到Sec9在活酵母细胞中的定位。这项工作首次全面的检验了酵母SNARE家族蛋白的亚细胞定位,为后续SNARE蛋白功能研究提供了新线索,并为相关研究提供了一套工具质粒。     

基于序列保守性和蛋白质相互作用的真核蛋白质亚细胞定位预测

蛋白质的亚细胞定位是进行蛋白质功能研究的重要信息.蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,有效地发挥功能.尝试了将保守序列及蛋白质相互作用数据的编码信息结合传统的氨基酸组成编码,采用支持向量机进行蛋白质亚细胞定位预测,在真核生物中5轮交叉验证精度达到91.8%,得到了显著的提高.     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时, 其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质, 并从多个方面对其应用进行了概括, 包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等, 且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时,其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质,并从多个方面对其应用进行了概括,包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等,且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

细胞自噬与肿瘤发生的关系

细胞自噬(autophagy)是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程.正常生理情况下,细胞自噬利于细胞保持自稳状态;在发生应激时,细胞自噬防止有毒或致癌的损伤蛋白质和细胞器的累积,抑制细胞癌变;然而肿瘤一旦形成,细胞自噬为癌细胞提供更丰富的营养,促进肿瘤生长.因此,在肿瘤发生发展的过程中,细胞自噬的作用具有两面性.尽管大多数抑癌蛋白可以激活细胞自噬这一结论被广泛接受,但p53作为重要的抑癌蛋白,在细胞核和细胞浆不同的亚细胞定位中对细胞自噬有着截然相反的调控.对于细胞自噬和癌症发生之间关系亟待深入的研究,这将会有助于人类更好地认识并最终攻克癌症.本文将针对细胞自噬与肿瘤发生过程中主要的信号调节通路展开介绍.     

Bcl—2家族蛋白与细胞凋亡

Bcl 2家族蛋白是在细胞凋亡过程中起关键性作用的一类蛋白质。在线粒体上 ,Bcl 2家族蛋白通过与其他凋亡蛋白的协同作用 ,调控线粒体结构与功能的稳定性 ,发挥着细胞凋亡“主开关”的作用。Bcl 2家族包括两类蛋白质 :一类是抗凋亡蛋白 ,另一类是促凋亡蛋白。在细胞凋亡时 ,Bcl 2家族中的促凋亡蛋白成员发生蛋白质的加工修饰 ,易位到线粒体的外膜上 ,引起细胞色素c、凋亡诱导因子等其他促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡 ;而平时被隔离在线粒体等细胞器内的该家族的抗凋亡蛋白成员则抑制细胞色素c和凋亡诱导因子等促凋亡因子的释放 ,具有抑制细胞凋亡的功能。但一旦这类抗凋亡蛋白成员与激活的促凋亡蛋白发生相互作用后 ,便丧失了对细胞凋亡的抑制作用 ,造成线粒体等细胞器的功能丧失和细胞器内促凋亡因子的释放 ,导致细胞凋亡。现以Bcl 2家族调控细胞凋亡的最新研究进展为基础 ,对Bcl 2家族成员及其蛋白质结构、分布和调控细胞凋亡的分子机制进行综述。     

3D-SIM结构照明超分辨率显微镜实现蛋白质在植物亚细胞器内的定位

基因表达产物蛋白质的亚细胞定位是解析基因生物学功能的重要证据之一。近年来出现的超分辨率光学成像技术已成功应用于人类和动物细胞中,预示着显微成像技术继激光共聚焦技术后的又一重要进步。由于植物细胞的特殊性和成像技术的研发取向,超分辨率光学成像技术在植物细胞蛋白质亚细胞定位的应用尚未见报道。该研究利用Delta Vision OMX显微镜技术,克服了叶绿体基粒中叶绿素自发荧光与融合蛋白荧光不易区分的缺陷,解决了受分辨率局限无法将植物细胞中蛋白质在亚细胞器内可视化精确定位的技术难题,成功地将植物蔗糖合成酶Zm SUS-SH1定位在烟草表皮细胞叶绿体基粒周围。该研究同时建立了一套基于撕片制片法的简便OMX显微镜制片方法,并针对OMX显微成像技术在植物细胞中蛋白质亚细胞定位的应用进行了讨论。     

以SELDI芯片进行细胞标本蛋白分析的方法学研究

目的:探讨以SELDI芯片技术进行细胞标本蛋白分析的最适方法及条件,筛选细胞标本蛋白表达差异。方法:对细胞标本分别用超声裂解法,U9细胞裂解缓冲液配方和自配细胞裂解液提取蛋白,以BCA法测定蛋白浓度;分别以磁珠活化后点样和生物芯片处理器点样使蛋白样品与芯片结合;并对提取蛋白进行检测,比较不同蛋白浓度梯度点样及WCX2,SAX2,IMAC-Cu,H50芯片捕获蛋白差异,用WCX2芯片筛选蛋白差异表达。结果:相同培养条件细胞以上述三种不同蛋白提取方法获得的蛋白浓度分别为:0.25±0.034μg/μl,0.6±0.06μg/μl,1.02±0.077μg/μl;生物芯片处理器点样法操作简单,要求样本量较少,点样时间短;SELDI芯片蛋白质峰图谱与蛋白浓度呈较好的正相关;WCX2,SAX2,H50,IMAC-Cu芯片捕获的蛋白质种类有较大区别;在分子量1000～300000Da范围内,以WCX2芯片共检测到87个差异蛋白峰,其中17个呈趋势变化。结论:上述三种方法比较,选用自配的细胞裂解液提取蛋白的浓度较高且更适于芯片研究;生物芯片处理器能较好地使蛋白与芯片结合;SELDI芯片能准确定位蛋白,且其蛋白质峰与被测蛋白浓度呈正相关变化;SELDI各芯片捕获蛋白类型不同,选择适宜芯片或联合运用芯片检测更易获得较理想蛋白差异表达结果。     

植物响应金属胁迫重要蛋白质的细胞定位

土壤中的Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+/Fe3+等金属离子对植物体具有毒害作用。植物体通过定位于细胞壁、细胞膜,以及各种细胞器中的蛋白质应答重金属胁迫过程。植物体利用细胞壁蛋白质与重金属离子络合,细胞膜系统的转运蛋白与通道调节金属离子运输、细胞器或细胞质基质中的分子伴侣帮助蛋白质折叠等机制完成抑制金属离子进入体内或在体内的解毒等过程。综述了近年来植物响应金属离子胁迫重要蛋白质的细胞定位与作用机制。     

蛋白质转运的细胞分子机制--1999年度诺贝尔生理学或医学奖简介

瑞典卡洛琳斯卡医学院 1 999年 1 0月 1 1日在斯德哥尔摩宣布 1 999年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国洛克菲勒大学细胞分子生物家君特·布洛贝尔 (Ｂｌｏｂｅｌ,Ｇ) ,以表彰他发现蛋白质因具有信号序列而决定其在细胞内转运和定位的功绩。一、Ｂｌｏｂｅｌ提出了什么重要的科学问题人体由大约 1× 1 0 14 个不同类型细胞所组成。细胞外表由膜包裹 ,是组成机体的基本单位。细胞间可通过各种管道和基质进行物质交换、通讯联络和相互作用。细胞内含有各种形态各异、功能不一的亚细胞结构和细胞器 (如细胞核、内质网、线粒体…… ) ,这些细胞器…     

基于结构信息的蛋白质相互作用规律的研究

蛋白质-蛋白质相互作用是蛋白质发挥其功能的重要途径之一。作者基于相互作用蛋白质数据库、基因本体数据库和蛋白质结构分类数据库（structural classification of proteins, SCOP）,结合SWISS-PROT等相关数据库中蛋白质功能注释信息,定义描述蛋白质相互作用倾向性的参数,对酿酒酵母定位于不同细胞器蛋白、部分膜蛋白,以及酿酒酵母、线虫和大肠杆菌按SCOP分类的不同结构类蛋白质之间相互作用规律进行研究。结果表明各种细胞器、膜和结构类蛋白质之间相互作用确实存在明显的偏向性。