肿瘤: 一种蛋白质组病

恶性肿瘤的发生是一个涉及多因素、多基因的多阶段病理过程. 以往的研究主要集中在基因组和转录组分析. 随着人类基因组计划的完成, 肿瘤研究开始进入“后基因组时代”, 肿瘤蛋白质组学应运而生. 蛋白质作为基因功能的主要执行者, 一方面在肿瘤发生发展过程中扮演重要角色, 另一方面在很大程度上决定正常细胞和肿瘤细胞之间的差异(如异型性、恶性特征等). 本文提出, 肿瘤是一种蛋白质组病, 并根据肿瘤比较蛋白质组、表达蛋白质组、功能蛋白质组和结构蛋白质组研究进展, 从肿瘤发生发展过程中蛋白质(组)表达水平及状态、蛋白质翻译后修饰、蛋白质相互作用及网络调控等三个方面进行阐述. 该观点的提出, 将为肿瘤发病机制的研究开辟新的领域, 为肿瘤的诊断(如生物标志物筛选)和筛选(如药物新靶标)提供新的思路, 具有重要的科学意义和临床应用价值.     

草菇谷胱甘肽S-转移酶编码基因(vv-gto1)的序列分析及其差异表达

【目的】通过对草菇组学数据的分析,获得一个谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)编码基因(vv-gto1),对其基因结构、序列特征及表达情况进行分析,探索GSTs在食用菌生长发育过程中的作用机制,并为其他食用菌GSTs编码基因的发现提供依据。【方法】应用ZOOM软件将基因组与转录组的测序读段(reads)与基因组拼接序列进行定位确定基因全长及其序列准确性,并对基因结构进行可视化分析。采用MEGA 5.1进行多序列比对及进化树分析,对草菇GTO1进行功能归类及同其他真菌的亲缘关系分析。结合表达谱、蛋白质组数据分析该基因在草菇不同生长时期的差异表达,并应用荧光定量PCR进行验证。【结果】vv-gto1全长2083bp,含有11个外显子、10个内含子,编码356个氨基酸;5'端非翻译区长度为305bp、包含1个内含子区域,3'端非翻译区为86bp;RNA加工过程中有两个内含子存在保留现象,由内含子保留所形成的转录本均无法翻译形成正确的保守功能域。vv-gto1全长序列都获得超过50个reads的准确定位,证明该区段的基因组测序及组装结果正确可靠。进化树结果显示,草菇GTO1属于Omega类第I小类谷胱甘肽S-转移酶,与黄孢原毛平革菌的GTO1、GTO2亲缘关系最近。数字基因表达谱、荧光定量PCR及蛋白质组的分析结果表明,vv-gto1在异核体菌丝H1521的表达量最高。【结论】本研究首次在草菇中获得一个Omega类谷胱甘肽S-转移酶编码基因,该基因在异核体菌丝生物学功能的行使过程中可能起到重要作用,同时也暗示草菇异核体菌丝具备较强的抗逆性。另外,vv-gto1可以通过形成不同的可变剪接体来调节基因的转录和翻译,最终影响蛋白质的功能行使。     

转录组与蛋白质组比较研究进展

转录组和蛋白质组比较研究发现,总体而言其间的相关性不高 . 根据数据的类型不同可以将现有的研究分为 4 类：单点比较、两点差异比较、多点时序比较和多点非时序比较 . 对其差异原因的研究和分析表明：除了由实验系统及数据类型不同导致的差异外,转录后蛋白质合成各步骤所受到的限制,以及在此过程中的分子调控也对其有重要的影响;而且不同基因,不同组织和细胞在不同状态下可能也会有差异 . 因此,结合转录组和蛋白质组的表达谱研究倾向于利用蛋白质组和转录组研究的差异和互补性,同时对生物体特定状态下的基因和蛋白质表达水平进行全方位度量,以获得表达谱的全景图,并挖掘受到转录后调控的基因 .     

蛋白质－DNA相互作用与真核基因转录

结合最近几年对真核转录调节因子和DNA的结构与机能研究,概述了蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA相互作用方式以及介导相互作用的分子结构基础,论述了转录因于之间、转录因子与DNA之间相互作用过程中的协同与拮抗作用、发生机制及其在真核基因转录调节中的普遍性和重要意义.     

蛋白质－DNA相互作用与真核基因转录

结合最近几年对真核转录调节因子和ＤＮＡ的结构与机能研究,概述了蛋白质－蛋白质及蛋白质－ＤＮＡ相互作用方式以及介导相互作用的分子结构基础,论述了转录因子之间,转录因子与ＤＮＡ之间相互作用过程中的同与拮抗作用,发生机制及其在真核基因转录调节中的遍性和重要意义。     

长非编码RNA在基因调控和肿瘤形成中的作用

哺乳动物中,只有小部分基因转录成为编码蛋白质的RNA,大量的基因则转录为不能编码蛋白质的RNA,即ncRNA。长非 编码RNA(lncRNAs)是分子长度在200-100000 nt 之间的一类ncRNA。lncRNAs 的数量超过蛋白质编码基因的数量。目前,对长非 编码RNA(lncRNAs)的生物学特性,转录调控以及其在肿瘤发生发展中的作用机制的研究任然是RNA研究的热点。lncRNAs 通 过控制染色质重塑,转录调控和录转录后调控而在基因的转录调节中发挥了重要作用。lncRNAs 与多种肿瘤相关,并且在抑制因 素和促进因素中都具有重要的作用。众多文献报道的结果表明lncRNAs 参与调控基因表达,在正常细胞与肿瘤细胞的转换中起 到至关重要的作用。     

长非编码RNA与蛋白质的相互作用

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸但缺乏蛋白质编码潜力的调控型RNA。lncRNA在真核生物基因组中广泛转录,并且能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控。lncRNA能够与染色质修饰复合物及转录因子等蛋白质相互作用,这种相互作用提高了基因表达调控的灵活性和复杂性。本文将介绍部分具有代表性的lncRNA-蛋白质相互作用及其在基因表达调控中的作用。     

蛋白质芯片技术

以前对蛋白质的研究集中在一次研究一种蛋白质 ,通常费时费力 ;而蛋白质芯片技术是研究蛋白质组的新技术 ,是高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术。它可以用来研究蛋白质的亚细胞定位和蛋白质与蛋白质之间的相互作用 ,以及对蛋白质的功能进行生物化学分析 ,将对蛋白质组研究及医学生物学的发展有很大的推动作用。较系统地介绍了蛋白质芯片的概念、制作及检测方法 ;同时也讨论了蛋白质芯片的两种功能形式、存在问题和应用前景。     

利用全长转录本优化柞蚕基因组注释(英文)

【目的】优化柞蚕Antheraea pernyi基因组注释,更好地扩展其在比较基因组学及品种改良研究中的应用。【方法】对柞蚕进行全长转录组测序分析;经全长转录本与参考基因组比对,鉴定新基因及新转录本,并对这些新基因和新转录本进行功能注释及长链非编码RNAs (lncRNAs)预测。利用大量的蛋白质编码转录本和lncRNAs对柞蚕基因组中基因结构进行修订。最后创建矫正后的柞蚕基因组基因注释。【结果】新发现1 997个蛋白编码基因和3 399个lncRNA基因,分别由2 402个和3 574个全长转录本数据支持。发现柞蚕基因组含25 021个基因,其中19 825个基因是蛋白编码基因,包括7个保幼激素酸甲基转移酶基因。【结论】本研究促进了对柞蚕基因组基因注释信息的认识,为柞蚕及相关物种功能基因组及比较基因组学研究提供了很有用的数据资源。     

苏云金芽胞杆菌基因组研究

苏云金芽胞杆菌制剂是目前世界上产量最大、使用最广的微生物杀虫剂.近年来,国内外研究人员在苏云金芽胞杆菌的功能基因组学领域开展了深入的研究,取得了丰硕的研究成果.本文拟就苏云金芽胞杆菌的基因组、转录组、蛋白质组及代谢组研究进展进行简要论述.     

封面故事

<正>线粒体中大约有1000多种蛋白发挥着不同的功能,保证了线粒体中各种代谢活动的正常运行,这些蛋白质主要由核基因编码转录,在细胞质中合成之后向线粒体转运,     

信号肽捕获系统

细胞外蛋白质和细胞膜表面受体在生物体个体发育、生理功能的发挥及各种病理过程的演进中起着重要作用。信号肽捕获系统是基于信号肽学说建立起来的一种功能性基因克隆方法,该方法可以专一性地克隆编码分泌型蛋白质以及Ⅰ型、Ⅱ型跨膜蛋白质分子的编码基因。本文对已发表的信号肽捕获系统及其工作原理、设计思路作一介绍。     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶(membrane associated guanylate kinase, MAGUK)家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域,在细胞膜的特定区域,与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体,参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白,协助功能蛋白质的转运和定位,以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控,以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

血管生成素研究的希望与挑战——浙江大学血管生成素研究

虽然血管生成素发现于1985年,但由于其性质上的特殊及研究条件的限制,人类对其功能的了解进展缓慢. 浙江大学血管生成素研究组建立于2001年,主要从蛋白质相互作用、基因转录调控、RNA代谢等层面研究血管生成素的功能机制,发现该蛋白能够与卵泡抑素、磷脂混杂酶1等蛋白质相互作用而细调rRNA的转录水平;在RNA转录中发挥表观遗传修饰调控因子作用;通过与细胞骨架相关蛋白的相互作用而促进细胞迁移;miR 409 3p通过直接靶向下调该蛋白的表达而发挥抑癌基因的作用. 同时,在模式生物斑马鱼中揭示了血管生成素同源基因对胚胎早期发育的影响. 本文全面回顾了我们14年来在血管生成素方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并展望了未来的发展方向.     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶（membrane associated guanylate kinase, MAGUK）家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域，在细胞膜的特定区域，与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体，参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白，协助功能蛋白质的转运和定位，以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控，以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

索罗金小球藻异养转自养过程中基因表达的全局调控

为提高异养条件下索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)蛋白质含量,扩大该藻株在食品和饲料领域的应用,研究发现当异养条件下培养的C. sorokiniana GT-1细胞转入光自养培养条件后,蛋白质含量显著提高。通过转录组学分析揭示了C. sorokiniana GT-1在异养转自养过程中基因表达发生全局变化,其中糖酵解途径与磷酸戊糖途径上调,氮转运和同化途径中的关键酶的编码基因明显上调,且谷氨酸族氨基酸和丙酮酸族氨基酸的生物合成途径的多个酶在转录水平上显著增强。研究还发现在异养条件下藻细胞仍然可以表达部分光合作用蛋白的编码基因,当转入光自养条件后24h内绝大多数光合作用相关蛋白编码基因的转录被激活。结果表明在异养转自养条件过程中蛋白质含量的升高与氮的吸收及利用增加、还原能合成的增强、部分氨基酸的合成上调及光合作用蛋白质的大量合成有关。研究为后续如何通过培养条件优化或代谢工程改造提高C. sorokiniana GT-1产蛋白质的能力提出了新的思路。     

WW结构域——蛋白质-蛋白质相互作用的一种模式

WW结构域是由38～40个氨基酸残基严密组织形成一个连贯、紧凑的结构域;它以包含两个色氨酸残基为主要特征,能专一地与含有XPPXY保守序列的蛋白质相互作用.这种相互作用涉及许多细胞内事件,如非受体信号传导、转录调节、蛋白质降解等等,并且这种相互作用的变化会直接或间接影响到人体的正常生理代谢功能而引起疾病.     

系统生物学研究中不同组学数据的整合

高通量实验方法的发展导致大量基因组、转录组、代谢组等组学数据的出现,组学数据的整合为全面了解生物学系统提供了条件.但是,由于当前实验技术手段的限制,高通量组学数据大多存在系统偏差,数据类型和可靠程度也各不相同,这给组学数据的整合带来了困难.本文以转录组、蛋白质组和代谢组为重点,综述了近年来组学数据整合方面的研究进展,包括新的数据整合方法和分析平台.虽然现存的数据统计和网络分析的方法有助于发现不同组学数据之间的关联,但是生物学意义上的深层次的数据整合还有待于生物、数学、计算机等各种领域的全面发展.     

长链非编码RNA在生物体中的调控作用

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)的发现是基因组学和分子生物学研究领域的重要进展。lncRNA在生命活动中具有重要的调节功能,其表达紊乱与多种人类疾病的发生发展密切相关。研究表明,几乎所有的调控性lncRNA通过与不同种类的生物大分子,如DNA、RNA和蛋白质发生相互作用而行使其功能。文章概述了lncRNA在表观遗传学水平、转录水平及转录后水平调控基因表达的效应机制,并探讨了lncRNA如何在肿瘤发生和宿主防御过程中行使功能。不同于小分子ncRNA通过碱基互补配对调控靶基因的表达,大多数已鉴定的lncRNA通过调节蛋白质活性或维持蛋白质复合物的完整性发挥其生物学功能。因此,鉴定lncRNA-蛋白质相互作用可能是理解lncRNA功能的首要任务。     

种子蛋白质与蛋白质组的研究

综述了种子蛋白质与蛋白质组的研究,主要介绍了种子发育与形成、种子休眠与萌发、种子保存与活力以及种子与环境相互作用的蛋白质与蛋白质组的研究.同时阐述了当今蛋白质组学在种子研究中的应用以及所取得的成果,并展望了种子蛋白质组学的发展方向,种子生物学的研究将从基因水平走向整体水平,因此环境因子与种子蛋白质的相互作用是研究的重点.运用蛋白质组学将能揭示蛋白质的功能并明晰种子的生命机制.