SH2结构域:一个潜在的药靶

众多包含SH2结构域(src homology 2 domain)的蛋白质在细胞内信号传导过程中起到重要作用,它们通过SH2结构域特异性结合包含磷酸化酪氨酸的蛋白质.sH2结构域保守的结构特征和重要的功能使它成为一种潜在的药物作用靶标.基于其结合靶蛋白序列设计的sH2结构域的抑制剂为治疗胞内信号通路异常引起的疾病提供了很好的方向.本文简述了sH2结构域的结构特征,结合特异性和抑制剂设计的进展.     

接头蛋白c-Crk的结构和功能

接头蛋白c-CrK是原癌基因c-CrK表达的产物,参与了受体酪氨酸激酶和整合蛋白等多种分子的信号转导。C-CrK是最初发现于禽类病毒中的v-CrK在组织细胞中的同源物,通过mRNA选择性剪接产生两种形式的蛋白质c-CrKI和c-CrKⅡ,在各种组织中广泛表达。C-CrK分子在N端包含有一个SH2结构域,在C端两个SH3结构域。CrKL是CrK家族的另一个成员,但由不同的基因编码,其结构与c-CrKII十分相似。C-CrK蛋白质本身不具备任何酶活性,它通过SH2和SH3结构域连接蛋白质,使得不能直接相互作用的信号分子发生相互作用。c-CrK II的SH2结构域可以与含有磷酸化酪氨酸YXXP模体的蛋白质结合,如桩蛋白(paxillin)、Cas、c-Cbl和自身磷酸化的酪氨酸蛋白激酶受体等。SH3结构域与蛋白质中富含脯氨酸的PXLPXK模体结合,如C3G和DOCKl80等信号分子。由于c-CrK能够同众多的蛋白质信号分子结合,使得c-CrK广泛参与细胞内不同信号途径的信号转导。     

桩蛋白的结构与功能

桩蛋白(paxillin)是近年来发现的一种信号蛋白,主要定位于黏着斑,包含LD模体、LIM结构域、SH2和SH3结合结构域,在整个分子中还散在着多种磷酸化位点,共同构成了桩蛋白的多结构域性结构。桩蛋白分子本身的酶活性尚不清楚,但很可能作为细胞内的一种接头蛋白与多种功能蛋白质结合。另外．作为黏着斑的重要组成部分,桩蛋白不仅参与了整合蛋白介导的信号转导和黏着斑的组装,在细胞黏附和迁移过程中也发挥了重要作用。     

内吞蛋白家族的研究近况

内吞蛋白是最近发现的一类功能蛋白质,主要参与细胞膜的物质运输和信息交流。内吞蛋白具有特殊的结构,家族成员之间有很高的同源性,成员蛋白一般多具有C端的SH3结构域和N端的溶血磷脂酸脂酰基转移酶结构域。C端的SH3结构域可与许多能结合SH3的蛋白质相结合,N端则参与细胞膜的内凹形成囊泡。内吞蛋白在神经递质的回收过程中发挥重要的作用,并在细胞的信号转递和凋亡过程中具有重要的作用．     

BAG3的结构和功能的研究进展

Bcl2相关永生基因3(BAG3)被鉴定为抗凋亡和前自噬因子,包含BAG、WW和PXXP三个结构域。BAG3与多种蛋白相互作用,被多种信号激活,又能激活多种信号通路,调控多种生理和病理过程,提示开发其特异性抑制剂可能为肿瘤的化学治疗提供候选药物,而开发其特异性激活剂可能为肌肉及神经退行性疾病的防治提供候选药物。现对人源BAG3的结构特征、相互作用蛋白、信号通路及生物学功能进行综述。     

巴尔通氏体效应蛋白BepE干扰人源Csk蛋白信号通路的结构与功能分析

巴尔通氏体作为多种人类疾病的病原菌,可分泌多种毒力效应蛋白.其中的7个毒力效应蛋白BepA~BepG由一个Ⅳ型分泌系统VirB注入宿主细胞内,干扰宿主细胞的多种信号传递通路.在这7个效应蛋白中,BepD~F的N端含有特征的EPIYA基序.注入宿主细胞后,这些EPIYA基序上的酪氨酸残基被宿主细胞中的SFK激酶磷酸化,磷酸化后的EPIYA基序可与宿主细胞中含SH2结构域的蛋白结合并干扰宿主细胞的SH2蛋白相关信号通路.在此之前,已经有多种病原菌的效应蛋白被发现含有EPIYA基序,并且通过磷酸化的EPIYA干扰哺乳动物宿主的SH2信号通路.这些毒性效应蛋白除EPIYA基序之外并没有明显的序列同源性.与此相应,在人类蛋白质组中目前只发现了6种含有EPIYA基序的蛋白,这个基序出现的频率显著低于基于随机预测的频率,这可能是在人类进化过程中含有EPIYA基序的蛋白会干扰正常信号通路传导而被淘汰.JAM-A是已报道的6个人体内EPIYA蛋白之一,它存在于人血小板中,可通过招募Csk至血小板来避免血栓的形成.已有的报道证明了BepE可与人源Csk相互作用,通过影响Csk的功能进而干扰一系列信号通路.人源Csk蛋白作为一个可以同时被来自于病原菌毒力蛋白和内源蛋白中磷酸化EPIYA基序识别并结合的分子,为我们研究并对比这两种含EPIYA基序的蛋白质对人类细胞中SH2信号通路的作用提供了一个理想的靶标.本文报道了Csk与BepE及JAM-A2种磷酸化多肽复合物高分辨率晶体结构并分别测定其亲和力.Csk与多肽复合物结构显示,Csk与2种多肽结合方式相似,都是通过SH2结构域与磷酸化酪氨酸结合,多肽链垂直于SH2结构域中的β片层.SPR实验结果显示,来源于巴尔通氏体的BepE比人源JAM-A与Csk亲和力高,这暗示毒力蛋白通过磷酸化的EPIYA基序以高亲和力结合人体内含SH2结构域的蛋白,进而干扰SH2蛋白所涉及的信号通路.     

SHP-1的结构及其在淋巴细胞中的生物学功能

含SH2域的蛋白质酪氨酸磷酸酶1(SHP-1)是蛋白质酪氨酸磷酸酶家族成员。其分子结构中包含2个SH2结构域,它们不仅是SHP-1亚细胞定位的结构基础,同时也可以调节SHP-1的磷酸酶活性。SHP-1具有多种生物学功能,除了可以调节抗原、细胞因子、生长因子和趋化因子受体介导的信号途径,还影响细胞毒性T细胞(CTL)的杀伤活性以及淋巴细胞的黏附属性。该文介绍SHP-1的分子结构及其在淋巴细胞中的主要生物学功能。     

蛋白质酪氨酸磷酸化在抗失巢凋亡的癌细胞中的失调变化

失巢凋亡是细胞与细胞外基质脱离发生的一种特定的凋亡方式 . 癌细胞抗失巢凋亡或失巢生存能力可以使之在转移过程中生存 . 业已发现癌细胞失巢生存与 PI3K-PKB/Akt 、 MAPK 这两条重要信号途径有关,但是 PI3K-PKB/Akt 、 MAPK 通路的上游酪氨酸激酶途径还不甚清楚 . 为此设计了一种基于 SH2-pTyr 特异性结合特性的功能性筛选方法,以期发现癌细胞失巢生存相关的酪氨酸磷酸化蛋白质,为最终明确酪氨酸激酶途径提供有力的实验依据 . 实验发现, MDCK 细胞悬浮培养后失巢凋亡,但癌细胞可以失巢生存 . 与这一现象相一致的是,悬浮培养后, MDCK 细胞中一系列 SH2 结合的酪氨酸磷酸化蛋白质水平急剧下降,而癌细胞中蛋白质酪氨酸磷酸化水平并不呈锚着依赖性 . 细胞悬浮培养后,随着培养时间的延长, MDCK 细胞中 Abl S SH2 结合的靶蛋白酪氨酸磷酸化水平逐渐降低,在 H460 肺癌细胞中经过短暂下降后升高, H1792 肺癌细胞随着培养时间的延长, Abl SH2 结合的靶蛋白酪氨酸磷酸化水平逐渐增加 . Fyn SH2 和 Crk SH2 结合的蛋白质分别为 FAK 和 p130Cas ,后者是重要的失巢生存信号 . 这些结果提示,酪氨酸磷酸化蛋白质可能赋予肺癌细胞失巢生存能力 . 结果也表明,功能性 SH2 筛查方法可以有效地发现肿瘤细胞中失巢生存相关的酪氨酸磷酸化蛋白质 .     

接头蛋白Crk与肿瘤

Crk是一种重要的细胞内信号接头蛋白,含有SH2和SH3结构域,在信号传递过程中不仅承上启下,对信号强度还有着调控作用.迄今主要发现了4种Crk分子,即v Crk、CrkⅠ、CrkⅡ和CrkL(Crk Like).CrkⅡ和CrkL在分子结构上具有高度同源性,但对信号分子却具有不同的偏好性,从而体现出功能差异.本文就接头蛋白Crk的结构、Crk与相互作用蛋白质的作用机制以及与肿瘤的发生发展关系进行了阐述.     

NMDA受体信号复合体中蛋白质的相互作用

谷氨酸能兴奋性突触的突触后密集区(postsynaptic density,PSD)包含多种受体蛋白、骨架蛋白和信号蛋白,它们通过分子中特定的结构域相互识别并动态地结合,形成多个信号复合体,参与突触后受体功能的调节及其下游特异性信号转导通路的激活。其中,NMDA受体信号复合体中蛋白质-蛋白质的相互作用及其调控机制的阐明,对于深入了解神经发育、突触可塑性、兴奋性毒性等生理病理的分子机制有重要意义。     

锌指蛋白的设计及其应用

人工设计的锌指蛋白一般包括两个结构域：DNA结合结构域和效应结构域。DNA结合结构域主要采用对DNA序列特异性识别结合的C2H2型锌指结构域,而功能结构域常常采用某些转录激活结构域、转录抑制结构域或某些酶的活性结构域。这样进行设计的锌指蛋白就可以在特定的核酸序列上行使相应的功能,这对于目的基因的表达调控及蛋白质与核酸的相互作用研究提供了新的思路。     

水稻OsGAP1 C2结构域中对钙离子的结合能力强于对钾离子北大核心CSCD

钙离子作为植物细胞的第二信使,广泛参与植物应对不同逆境胁迫的信号调控过程。水稻G蛋白促进蛋白1(Oryza sativa GTPase-activating protein 1,OsGAP1)包含1个C2结构域,而含C2结构域的蛋白质是一类钙离子结合蛋白质,受钙信号的调控。本研究鉴定了水稻OsGAP1的由5个保守性天冬氨酸残基组成的阳离子结合区域。该区域可结合2个钙离子或者钾离子,且其结合钙离子的强度高于其结合钾离子的强度,但是不能结合镁离子。当将其中2个保守的天冬氨酸残基(Asp-23和Asp-28)突变为丙氨酸后,其对钙离子的结合能力减弱。对OsGAP1 C2结构域阳离子结合区域结合金属离子能力的研究,有助于加深对钙信号调控蛋白质的认识,为其在农业生产中的应用提供理论依据。     

水稻OsGAP1 C2结构域中对钙离子的结合能力强于对钾离子

钙离子作为植物细胞的第二信使,广泛参与植物应对不同逆境胁迫的信号调控过程。水稻G蛋白促进蛋白1（Oryza sativa GTPase activating protein 1, OsGAP1）包含1个C2结构域,而含C2结构域的蛋白质是一类钙离子结合蛋白质,受钙信号的调控。本研究鉴定了水稻OsGAP1的由5个保守性天冬氨酸残基组成的阳离子结合区域。该区域可结合2个钙离子或者钾离子,且其结合钙离子的强度高于其结合钾离子的强度,但是不能结合镁离子。当将其中2个保守的天冬氨酸残基(Asp-23和Asp-28)突变为丙氨酸后,其对钙离子的结合能力减弱。对OsGAP1 C2结构域阳离子结合区域结合金属离子能力的研究,有助于加深对钙信号调控蛋白质的认识,为其在农业生产中的应用提供理论依据。     

Oct-4/Sox-2 协同调控下游基因表达的分子机制

Oct-4属POU家族蛋白,是一类在动物早期胚胎发育过程中起重要作用的转录因子,参与维持细胞的全能性及未分化状态。Oct-4蛋白的主要结构特征为具有POU家族特有的保守结构域（POUS）和POU同源异型结构域（POUHD）,这两个结构域可与DNA上特定区域形成双向结合,进而对基因转录进行调控。Sox-2是另一种转录因子,其HMG结构域可结合在DNA的特定序列上,并可通过与Oct-4的POUs结构域之间的蛋白质．蛋白质相互作用形成POU／HMG／DNA三元复合体以调控下游靶基因的表达。文章就POU家族成员Oct-4和HMG-box家族成员Sox-2在动物早期胚胎发育中调控部分下游基因表达的分子机制进行了概述。     

真核生物中锌指蛋白的结构与功能

真核生物中的许多蛋白质分子包含锌指结构区,这类蛋白称为锌指蛋白.锌指蛋白因其包含特殊的指状结构,在对DNA、蛋白质和RNA的识别和结合中起重要作用.许多锌指蛋白的锌指结构域包含能与DNA特异结合的区域,并与某些效应结构域（如KRAB、SCAN、BTB/POZ、SNAG、SANT和PLAG等）相连,这类锌指蛋白常作为转录因子起作用,可调控靶基因的转录.一些锌指蛋白包含蛋白质识别结构域（如LIM锌指、MYND锌指、PHD锌指和RING锌指等）,它们能够特异地介导蛋白质之间的相互作用,因此被称作蛋白适配器.此外,某些锌指蛋白还可以结合RNA,起转录后调控作用.本文就锌指蛋白与DNA、RNA以及蛋白质分子间的相互作用作一综述.     

PDZ结构域介导的PIP脂质信号转导

PDZ结构域是调控蛋白质/蛋白质相互作用的一类重要结构域,能特异结合蛋白质C末端一段有规律的氨基酸序列。含有PDZ结构域的支架蛋白能够组装成超大的蛋白质复合体来调控细胞内的信号转导通路。最新研究表明,PDZ结构域还能与PIP脂质直接相互作用,从而参与调控PIP脂质信号通路。将综合最新研究进展,阐明PDZ结构域与PIP脂质的作用方式,以及对相关PIP脂质信号转导的调控过程。     

转录激活蛋白的分子结构研究进展

在转录激活蛋白分子中,DNA结合区和转录激活区分别位于两个结构域中。DNA结合区有三种基本结构,即螺旋-转折-螺旋结构、锌指结构和亮氨酸拉链结构。DNA结合区的结构特征决定着DNA-蛋白质相互作用的特异性。转录激活区为带负电的亲水性α-螺旋结构,激活作用的强弱取决于激活区的负电性和空间结构。     

泛素连接酶的结构与功能研究进展

泛素化是体内蛋白质翻译后重要修饰之一,是蛋白质降解的信号.泛素连接酶E3是泛素化过程中的关键酶之一,介导活化的泛素从结合酶E2转移到底物,不同的泛素连接酶作用于不同的底物蛋白,决定了泛素化修饰的特异性.根据结构与功能机制的不同,可将泛素连接酶E3分为HECT (homologousto E6AP C terminus)家族和RING-finger家族,前者含有HECT结构域,可直接与泛素连接再将其传递给底物.RING-finger家族的E3发现较晚,庞大且功能复杂,是近年来研究的热点,此家族均包含相似的E2结合结构域和特异的底物结合部分,作为桥梁将活化的泛素从E2直接转移到靶蛋白,其本身并不与泛素发生作用.总结了这2种E3连接酶家族成员的三维结构及功能机制研究的最新进展.     

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白毒性片段的结构域在毒杀昆虫中的作用

苏云金芽孢杆菌 (Bacillusthuringiensis)杀虫晶体蛋白的毒性片段包含三个不同的结构域。通过对毒性片段编码基因的定点诱变和体外重组 ,已经对结构域的功能有了较清晰的认识。一般认为结构域Ⅰ参与孔道的形成 ,结构域Ⅱ决定毒素与受体的特异性结合 ,结构域Ⅲ主要调节毒素的活性。本文根据国外研究 ,从毒素蛋白质结构的不同组织层次 ,阐述了这些区域的结构与其功能的关系。     

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白毒性片段的结构域在毒杀昆虫中的作用

苏云金芽孢杆菌 (Bacillusthuringiensis)杀虫晶体蛋白的毒性片段包含三个不同的结构域。通过对毒性片段编码基因的定点诱变和体外重组 ,已经对结构域的功能有了较清晰的认识。一般认为结构域Ⅰ参与孔道的形成 ,结构域Ⅱ决定毒素与受体的特异性结合 ,结构域Ⅲ主要调节毒素的活性。本文根据国外研究 ,从毒素蛋白质结构的不同组织层次 ,阐述了这些区域的结构与其功能的关系。