蛋白质精氨酸甲基化参与基因转录后调控的研究进展

蛋白质精氨酸甲基化是真核生物中一种广泛存在并在进化上保守的蛋白质翻译后修饰,由蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)催化完成。动物中的研究表明,PRMT通过催化多种RNA结合蛋白的精氨酸甲基化而参与调控细胞多种重要的生命过程,如RNA代谢、细胞增殖以及信号转导等。概述真核生物中精氨酸甲基化对不同的RNA结合蛋白的功能调控,并重点阐述该翻译后修饰在转录后加工过程中的重要作用;介绍高等植物拟南芥中蛋白质精氨酸甲基转移酶参与转录后调控的最新研究进展,并对精氨酸甲基化修饰参与调控植物RNA结合蛋白的功能及今后可能的研究方向进行讨论。     

PRMT5在癌症中的研究进展

蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferases,PRMTs)是真核生物中常见的一种酶,可催化组蛋白和非组蛋白底物中的精氨酸残基发生甲基化.在人类的基因组中,PRMTs由9个基因编码.作为最主要的Ⅱ型精氨酸甲基转移酶,PRMT5是PRMT家族成员之一,参与了包括信号转导、转...     

稻瘟病菌不同生长期蛋白精氨酸甲基转移酶基因的表达分析

精氨酸甲基化是一种广泛存在于真核生物中的蛋白质翻译后修饰,其主要过程为蛋白质精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferases,PRMTs)催化S-腺苷甲硫胺酸(S-adenosylmethionine,SAM)提供的甲基基团转移到蛋白质精氨酸侧链胍基基团上。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染水稻引起的稻瘟病,每年均会为水稻生产造成严重损失。近年来稻瘟病菌和水稻已成为研究植物病原真菌与寄主植物互作的理想模式生物。生物信息学分析表明,稻瘟病菌中含有4个PRMT基因(Mo PRMT1-4),经蛋白序列比对分析发现,它们均含有保守的甲基转移酶结构域;构建系统发育树,表明稻瘟病菌PRMTs在丝状真菌中高度保守;通过提取稻瘟病菌在不同生长和侵染时期的m RNA,利用实时荧光定量PCR技术,分析稻瘟病菌PRMTs基因的表达谱,发现Mo PRMT1在侵染后24 h表达量达到最高峰,而其他阶段表达水平基本一致;Mo PRMT2与其他3个基因相比,各阶段表达量均较低,且各时期表达水平也没有明显变化;Mo PRMT3在芽管和附着胞发育阶段表达量较高,Mo PRMT3和Mo PRMT4在成熟附着胞时期表达量均达到最高,Mo PRMT4在侵染后42 h也出现表达峰值。这些数据表明PRMTs基因对于稻瘟病菌的侵染致病可能起重要调控作用。     

组蛋白精氨酸甲基化修饰对基因转录的调控

总结了组蛋白精氨酸甲基化修饰体系的最新研究进展．组蛋白精氨酸甲基化修饰在基因转录调控中发挥着十分重要的作用,这类修饰由蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs）介导,其中PRMT1和PRMT4的甲基化修饰与基因的转录激活作用相关,PRMT5和PRMT6的甲基化修饰则与基因的转录抑制作用相关．组蛋白精氨酸的甲基化是一个动态的可逆过程,催化组蛋白精氨酸的去甲基化是由“精氨酸去甲基化酶”介导的．     

玉米精氨酸甲基转移酶蛋白家族生物信息学分析

蛋白质精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyltransferases,PRMTs)是真核生物基因组中重要的表观遗传调控因子之一,主要参与组蛋白精氨酸位点甲基化修饰,改变真核基因组的染色质结构,对基因的表达进行调控。本研究鉴定了8个玉米的PRMT蛋白序列,通过与两种模式植物(拟南芥和水稻)的全部PRMT蛋白序列的同源比对和系统发生关系分析,确定玉米PRMT蛋白主要分布在3个不同的亚家族中。运用生物信息学的方法和软件预测和分析了全部玉米PRMT蛋白氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构域、疏水性和亲水性,以及蛋白质二级及三级结构等重要参数。这些数据对后续鉴定玉米PRMT蛋白的功能具有重要的意义。     

蛋白质精氨酸甲基化修饰在糖代谢调节中的作用

蛋白质精氨酸甲基化是重要的细胞翻译后修饰方式,参与众多生命过程. 精氨酸的甲基化修饰与糖代谢相关疾病如糖尿病、糖耐量异常密切相关. 蛋白质精氨酸甲基化转移酶(protein arginine methyltransferases, PRMTs)活性下降及表达异常是糖代谢疾病的重要发病基础. 目前研究表明,PRMT1、PRMT4、PRMT5在糖代谢调节中均扮演重要角色,与糖代谢关键酶如磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶、葡萄糖6磷酸酶,胰岛素受体 胰岛素受体配体1 磷脂酰肌醇3激酶通道及其它通路密切相关. 给予甲基化抑制剂MTA及siRNA干扰甲基化则可引发糖代谢紊乱,进而诱发糖代谢疾病. 糖尿病药物罗格列酮、氨基胍与蛋白质精氨酸甲基化也有一定联系. 深入研究蛋白质精氨酸甲基化与糖代谢调节之间的联系及机制,可为防治糖代谢疾病及相关并发症提供更多的理论依据.     

蛋白质精氨酸甲基转移酶1促进胰腺癌细胞的增殖和迁移能力（英文）

该文探讨了蛋白质精氨酸甲基转移酶1(protein arginine methyltranserase 1,PRMT1)对胰腺癌细胞迁移和增殖的影响。在数据库中分析了PRMT1在正常胰腺组织和胰腺癌组织中的表达。用Western blot和Real-time PCR实验检测不同胰腺癌细胞中PRMT1的基础表达量。在Pa Tu8988和Bx PC3细胞中干扰PRMT1,Western blot、q PCR检测sh RNA干扰效率;CCK-8检测细胞增殖活性;平板克隆法检测细胞克隆形成能力;Transwell迁移实验检测细胞迁移能力;Western blot检测细胞EMT(epithelial-mesenchymal transition)相关蛋白变化。相反,在SW1990细胞中过表达PRMT1,并做上述同样的实验进行检测。结果显示,PRMT1在胰腺癌组织中的表达明显高于正常胰腺组织。在胰腺癌细胞中下调PRMT1的表达,可以抑制细胞的增殖和迁移能力,增高上皮标志物E-钙黏蛋白的水平,降低间质标志物N-cadherin钙黏蛋白的水平。上调PRMT1的表达得到相反的结果。结果表明,PRMT1能促进胰腺癌细胞的增殖和迁移能力,并影响EMT标志物蛋白质水平。该研究为进一步研究体内PRMT1的作用提供基础。     

PRMT5对肝癌细胞增殖及凋亡的影响

该文目的为探讨蛋白质精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltranserase 5,PRMT5)对肝癌细胞增殖、凋亡的影响。设计PRMT5短发夹核糖核酸(sh RNA)序列,装入p LKO.1-TRC vector质粒,进行慢病毒包装,感染肝癌细胞SMMC-7721和BEL-7402,嘌呤霉素筛选并培养稳定低表达PRMT5细胞株。Western blot、q PCR检测sh RNA干扰效率;CCK-8检测细胞增殖活性;平板克隆法检测细胞克隆形成能力;流式细胞术检测细胞凋亡;Western blot检测细胞增殖、凋亡相关蛋白的影响。结果显示,成功构建慢病毒重组质粒sh-PRMT5并感染肝癌细胞。Western blot、q PCR结果表明,筛选出的稳转细胞株能低表达PRMT5;在肝癌细胞中下调PRMT5的表达,可抑制细胞增殖(P0.05),降低cyclin B1、cyclin D1、cdc20和cdc25B蛋白质水平(P0.05),降低细胞克隆形成能力(P0.05),促进细胞凋亡(P0.05),同时能诱导Caspase-3表达,降低Bcl-2/Bax的比值(P0.05)。由此说明,下调PRMT5的表达能抑制肝癌细胞增殖,诱导细胞凋亡,为进一步研究体内PRMT5的作用提供基础。     

精氨酸甲基转移酶（PRMT）7通过IGF-1信号通路调控人骨髓间充质干细胞成脂分化的研究

目的 本研究旨在明确精氨酸甲基转移酶（PRMT）7在人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）成脂分化过程中的变化以及是否调控hBMSCs成脂分化,进而探索相应的调控机制。方法 通过定量反转录PCR（qRT-PCR）和蛋白质印迹（Western blot）检测hBMSCs成脂分化过程中PRMT7的变化;通过qRT-PCR和Western blot实验证明PRMT7稳定敲低细胞系构建成功。进行油红O染色和定量分析,以及qRT-PCR和Western blot实验检测PRMT7稳定敲低细胞系成脂分化水平的变化;通过裸鼠体内异位成脂实验,油红O染色检测PRMT7稳定敲低细胞系体内异位成脂的效果;通过qRT-PCR和Western blot证明PRMT7稳定过表达细胞系构建成功。进行油红O染色和定量分析以及qRT-PCR和Western blot实验检测PRMT7稳定过表达细胞系成脂分化水平的变化;通过qRT-PCR和Western blot实验检测敲低PRMT7和过表达PRMT7的细胞中IGF-1表达水平的变化。在PRMT7稳定敲低细胞系中转染siIGF-1并通过qRT-PCR和Western blot检测IGF-1的表达水平验证敲低效率。通过油红O染色和定量分析,qRT-PCR实验检测转染siIGF-1的敲低组hBMSCs成脂分化水平的变化。结果 本文发现：在hBMSCs成脂过程中,PRMT7表达水平明显降低（P<0.01）;敲低PRMT7后hBMSCs的成脂分化能力增强（P<0.001）;敲低PRMT7后hBMSCs的体内异位成脂分化能力增强;过表达PRMT7后hBMSCs的成脂分化能力减弱（P<0.01）;PRMT7敲低后IGF-1表达水平增加（P<0.000 1）;PRMT7过表达后IGF-1表达水平降低（P<0.000 1）;转染siIGF-1后,各细胞系IGF-1表达水平明显降低（P<0.001）;敲低组转染siIGF-1后成脂分化能力明显降低（P<0.01）。结论 本研究通过细胞水平和裸鼠皮下移植实验发现PRMT7显著抑制hBMSCs成脂分化,机制研究发现PRMT7对hBMSCs成脂分化的调控作用依赖IGF-1信号通路。上述研究表明,PRMT7可能是治疗相关疾病的潜在分子靶点,为PRMT7和hBMSCs应用于相关疾病治疗提供了新思路。     

蛋白质SUMO化修饰与肿瘤调控

SUMO化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞周期调控、细胞代谢、基因转录、DNA损伤和修复等众多细胞生物学过程中,对底物蛋白质的表达、定位和活性进行调控。蛋白质SUMO化修饰是动态可逆的过程,去SUMO化修饰由SUMO特异性蛋白酶(SENPs)家族成员所催化。由于受到SUMO化修饰的底物蛋白种类众多、功能多样,SUMO化修饰能够在整体和特定蛋白质修饰层面,参与调控肿瘤的发生发展,并且这种调控机制非常复杂,比如调控细胞周期的进程、DNA损伤和基因组不稳定性、肿瘤代谢与生长、抗肿瘤免疫等。SENPs家族成员是底物蛋白质SUMO化修饰程度的决定者,该研究团队对SENPs家族成员在肿瘤中的作用开展了系列研究,因此该文也将以SENP1和SENP3为例,对SENPs在肿瘤进程中的作用及其作用机制展开介绍。     

泛素化和磷酸化协同作用调控蛋白质降解

在真核细胞中,泛素化和磷酸化是2种常见的蛋白质修饰方式。泛素在蛋白酶体降解途径中发挥重要的靶向作用,细胞外信号严格调控着目的蛋白的泛素化。在很多情况下,这种调控依赖于蛋白质的磷酸化。由磷酸化影响的调控步骤可能与E3泛素连接酶对底物的识别有关,也可能与实际的交联反应有关。这种调控是通过对底物或E3连接酶本身的磷酸化实现的。     

组蛋白精氨酸甲基化与斑马鱼早期发育

发育是由基因的特定时空表达模式来调控的,其表观遗传机制已越来越受到关注。组蛋白精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰,由蛋白质精氨酸甲基化酶催化产生,对染色体的结构与功能具有重要调控作用。不同位点的精氨酸甲基化与其相邻位点的翻译后修饰具有复杂的对话机制,并可招募或阻碍相关效应分子的结合,进而导致转录激活或抑制。斑马鱼作为一种重要的发育生物学研究模式动物,已为蛋白质精氨酸甲基化酶在早期发育过程中的生理功能的研究提供了大量资料。该文对组蛋白精氨酸甲基化的产生、对话调控机制及其对斑马鱼早期发育调控功能的研究进行综述。     

泛素化和SUMO化对DEC1的拮抗调控作用

分化的胚软骨表达蛋白1(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1,DEC1)作为一种时钟蛋白,除了在周期节律的调控中发挥转录抑制作用外,还在能量代谢以及多种肿瘤相关的信号通路的调控中发挥重要作用。此外,蛋白质的翻译后修饰是实现蛋白质功能精细调控的一种重要方式。目前发现,DEC1主要可被两种翻译后修饰,即泛素化和SUMO化修饰。尽管泛素化和SUMO化是两种过程非常类似的蛋白质翻译后修饰方式,但是它们对目的蛋白功能的调控却截然不同。由于泛素化和SUMO化与底物的作用靶点都是赖氨酸(Lys),因此在多数情况下,泛素化和SUMO化以拮抗性的方式调控底物蛋白的功能。鉴于此,该文旨在阐述泛素化和SUMO化修饰对DEC1功能的拮抗调节过程,为了解时钟蛋白DEC1对多种信号通路的调控过程中的分子机制提供新的思路。     

基于小RNA测序和数据库比对探究PRMT1调控的sncRNAs在哮喘中的作用

小非编码RNA(small non-coding RNA,sncRNA)包括microRNA(miRNA)和PIWI蛋白互作RNA(PIWI-interacting RNA,piRNAs),其异常表达参与支气管哮喘(简称哮喘)气道上皮炎症过程。目前的研究多基于哮喘相关sncRNA的异常表达功能研究,少有对sncRNA表达变化原因的探究。我们前期的研究发现,蛋白质精氨酸甲基转移酶1(protein arginine methyltransferase 1,PRMT1)作为哮喘标志性分子,参与上皮细胞炎症的发生和气道下重塑。本文利用过表达人肺上皮细胞BEAS-2B中哮喘标志性基因PRMT1,进行sncRNA深度测序并与哮喘数据库联合分析,将差异表达的sncRNA与5个Gene Expression Omnibus(GEO)测序数据集进行比较,发现23种PRMT1调控的哮喘相关的sncRNA。利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)验证,筛选出12种miRNA和2种piRNA。将这些sncRNA靶基因与哮喘病人生成的上皮细胞样本mRNA测序结果(GSE18965和GSE43696)进行交叉比对,初步确定哮喘相关基因,并进行Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)预测。分析表明,哮喘相关sncRNA主要靶标是Ras/Rap1-MAPK信号通路,包含53种靶基因。本研究通过小RNA测序(small RNA Seq)技术探寻PRMT1调控的下游sncRNA,比对现有的数据库,识别出PRMT1调节的sncRNA及其目标信号通路Ras/Rap1-MAPK,为哮喘的发病机制研究提供了新的sncRNA分子和信号通路靶点。     

对大肠杆菌中表达蛋白质精氨酸甲基转移酶5的几个缺失突变体的活性研究

蛋白质精氨酸甲基转移酶5(PRMT5)在细胞生长和信号转导方面是一个重要的调节因子,主要参与染色质重塑、RNA剪切、基因转录、细胞分化等过程.因此,对其结构和功能的研究就显得十分重要.通过大肠杆菌表达系统把全长基因PRMT5构建到pGEX-4T-1表达载体上,所得到GST标签的重组蛋白可溶性很低.为此,通过在其N端缺失不同氨基酸序列来增加其表达量,而且其中有一个缺失突变体的活性并没有发生改变.同时,还发现PRMT5 N端的前15个氨基酸对其甲基转移酶的催化活性很重要.     

去泛素化酶活性的调控

泛素化是一种非常重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞生命活动的各个方面发挥作用。泛素化修饰是可逆的过程,去泛素化酶通过催化去除底物蛋白质上的泛素从而逆转该过程。去泛素化酶是一类数量众多的蛋白水解酶家族,近年来不断有新的去泛素化酶被发现和报道。鉴于其在细胞功能中的重要作用,去泛素化酶活性受到严格的调控。目前的研究表明,影响去泛素化酶活性的因素很多。本文主要从转录水平的调控、翻译后修饰、蛋白质定位和蛋白质相互作用等调控方式进行论述,以期为研究和利用去泛素化酶治疗疾病提供新思路。     

PRMT5调控三阴性乳腺癌对多西他赛敏感性的研究

目的:探讨蛋白质精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5,PRMT5)对三阴性乳腺癌对多西他赛敏感性的影响,为三阴性乳腺癌的治疗提供新的思路。方法:通过包装慢病毒构建PRMT5过表达稳转细胞系和PRMT5敲除细胞系。采用平板克隆测定不同浓度下多西他赛对于MDA-MB-231细胞和PRMT5过表达细胞增殖的影响。采用流式周期和凋亡检测不同浓度多西他赛对PRMT5过表达和PRMT5敲除以及MDA-MB-231亲本细胞的周期以及凋亡的影响。采用Western Blot方法检测PARP以及p21、p27及LC3等表达。结果:成功构建PRMT5过表达及敲除稳转系。与对应对照组(MDA-MB-231细胞)比较,4nM和8nM的多西他赛处理的PRMT5过表达细胞系(MDA-MB-231-PRMT5细胞)形成克隆率明显降低(P0.05),细胞凋亡率明显增加(P0.05),细胞周期p21分子表达增多(P0.05),但未随浓度增加增高(P0.05),cycling D1、PARP剪切体、LC3-Ⅱ的表达均明显增加(P0.05)。4nM和8nM的多西他赛处理的PRMT5敲除稳转系(MDA-MB-231-sh PRMT5)细胞凋亡率、p21、p27、cyclin D1、LC3-Ⅱ的表达均较对应对照组(MDA-MB-231细胞)明显降低(P0.05),LC3-Ⅱ表达水平较亲本低(P0.05)。结论:PRMT5高表达可增加MDA-MB-231细胞对多西他赛的敏感性,PRMT5有望成为多西他赛临床治疗敏感性预测和方案选择的关键分子,并有望成为调控多西他赛等化疗药物耐药的新靶点。     

组蛋白精氨酸甲基化酶3对人体外培养发育阻滞胚胎的调控作用

人IVF(in vitro fertilization)培养的胚胎常易发生发育阻滞,这极大地降低了IVF的治疗效率。近年来发现,组蛋白精氨酸甲基化酶3(PRMT3)在早期胚胎发育过程中起着重要的作用,但是其对阻滞胚胎发育的作用及机制仍不清楚。该研究利用IVF废弃的胚胎为实验材料。采用Q-PCR和Confocal检测早期不同发育时期胚胎中PRMT3的核酸和蛋白表达情况,以及H4R3me2a甲基化水平的变化情况。另外,在阻滞胚胎中过表达PRMT3蛋白,观察阻滞胚胎的进一步发育。研究结果表明,与正常发育胚胎相比,阻滞胚胎中PRMT3核酸和蛋白的表达均呈现显著下降(P0.05);同时,阻滞胚胎中H4R3me2a的甲基化水平也明显降低(P0.05)。过表达PRMT3蛋白能够挽救部分阻滞胚胎的发育,甚至个别阻滞胚胎还能够发育到囊胚阶段。总之,早期发育胚胎中PRMT3表达的降低或缺失可能是导致胚胎发育阻滞产生的主要原因之一,PRMT3是早期胚胎发育过程中必需且非常重要的关键因子。     

脑血管内皮细胞Prmt5在脑血管发育过程中的表达及其下游靶分子

目的:研究内皮细胞中蛋白精氨酸甲基转移酶5(PRMT5)在脑血管发育及血脑屏障建成的关键时期的表达变化及其潜在下游靶分子。方法:原位观察PRMT5在小鼠不同发育时期脑血管内皮上的分布;流式分选获得原代脑血管内皮,利用real-time PCR分析Prmt5的表达;体外培养小鼠内皮细胞敲降Prmt5后,利用Western印迹、real-time PCR、ChIP等方法检测其对经典下游分子的影响。结果:PRMT5在胚胎期各时间点的脑血管内皮细胞质均有表达,小鼠出生后主要表达在脑血管内皮细胞核,在胚胎期18.5 d时表达量显著升高;小鼠脑血管内皮细胞体外细胞系中基因敲降Prmt5后,其经典对称甲基化组蛋白产物H4R3me2s及H3R2me2s均明显下降,Bmp4表达显著上调;免疫共沉淀实验提示Bmp4启动子区域组蛋白具有H3R2me2s修饰,Prmt5基因敲降后,该组蛋白修饰显著减少。结论:脑血管发育过程中PRMT5在脑血管内皮细胞中表达的位置和水平均发生变化,脑血管内皮细胞中PRMT5可以调节H4R3和H3R2对称二甲基化水平,Bmp4启动子区域组蛋白具有H3R2me2s修饰,且PRMT5可以抑制Bmp4表达。     

PP2A的结构和功能新进展

PP2A是一种丝／苏氨酸磷蛋白磷酸酶,通过可逆性磷酸化使已磷酸化激活的蛋白质脱磷酸,在信号传导中承担负性调节的作用。由一个催化亚基和两个调节亚基构成。：PP2A是一种多功能性酶,底物为众多体内的转录因子和蛋白激酶;酵母,果蝇和小鼠的动物模型的研究中已经发现PP2A在细胞周期调控,形态以及发育中的作用;同时它又在信号转导的级联反应中与其他磷酸化酶和激酶相互作用,构成调节大分子调控下游信号的转导。催化亚基活性主要由转录后水平磷酸化和甲基化的状态调控。