植物核糖体应激响应机制研究进展

核仁是真核细胞中重要的核结构,核糖体发生最初在核仁中进行,该过程涉及一系列复杂的反应,需要许多核仁相关因子参与。核糖体生物发生出现异常通常引起核仁结构紊乱,并导致细胞周期阻滞、细胞衰老甚至凋亡。核糖体应激响应机制在哺乳动物细胞中研究得较为深入,但在植物细胞中尚不明晰。尽管如此,人们逐渐发现某些植物特有的NAC转录因子家族成员在植物细胞中可能参与包括核糖体应激在内的多种胞内应激响应过程。此外,前期研究发现生长素系统与核糖体生物合成之间存在一种相互协调机制来调控植物发育。该文结合哺乳动物细胞中已知的核糖体应激响应通路,探讨植物细胞潜在的核糖体应激机制。     

核仁蛋白质的定位、移位和核仁功能

核仁一直被认为只是核糖体合成和加工的场所,但是近年研究发现它具有其他功能.核仁是一个高度动态的亚细胞结构,通常情况下核仁蛋白质在核仁内外不断穿梭完成对于核糖体的运输.但在细胞应激反应时核仁成为细胞应激的感受器(cell stress sensor),核仁蛋白质在核仁内外的定位分布发生改变,同时伴随功能改变,介导细胞的应激反应.     

细胞周期决定核糖体蛋白S6在真核细胞核仁中的聚积

核糖体蛋白S6（rpS6）是核糖体40S小亚基的核心组成蛋白之一。研究表明,rpS6可以通过核定位信号进入细胞核中,在核仁中参与核糖体的组装。在该研究中发现,rpS6在高等真核细胞核仁中的聚积与细胞周期有关,rpS6在S期中晚期开始在核仁中聚积,G2期含量达到最高,M期核仁分解时消失。推测,rpS6在核仁中的这种分布特性可能与核糖体的合成随细胞周期变化有关。     

核仁和核仁蛋白

核仁是位于细胞核内的非膜结构。电子显微镜下的核仁从形态上可以分为三层结构包括纤维中心区(FC)、高密度纤维区(DFC)和颗粒区(GC)。核仁内的蛋白有核糖体蛋白和非核糖体蛋白两种。利用蛋白质组学方法已经鉴定了350多种核仁蛋白,其中包括80多种核糖体蛋白。核仁是核糖体合成的场所,核仁中的非核糖体蛋白对核糖体的生物合成起关键调控作用。核仁不仅是细胞内通讯和核糖体：RNA加工的中心,而且在细胞周期、细胞增殖和衰老中起重要调控作用;核仁也是tRNA、mRNA和其它类型小分子RNA加工的场所。因此核仁是一个多功能的细胞生命活动中心。     

核仁应激损伤与热休克蛋白研究

核仁作为细胞核糖体生物合成的场所,在细胞的增殖、分化,以及衰老等生命活动中发挥重要作用。多种应激原可导致核仁结构及功能损伤。应激状态下,多种热休克蛋白向核仁移位以保护核仁损伤。深入探讨应激状态下核仁损伤及热休克蛋白保护核仁损伤的分子机制,是细脆生物学研究的重要内容。     

核仁的蛋白质组学

核仁是胞核内高度紧密的结构,参与转录、剪接、核糖体合成等重要生命过程,并与细胞分裂、衰老有关。1963年虽已从哺乳动物肝脏提纯核仁,并鉴定了所含的一些蛋白质,但还有不少核仁蛋白质迄今尚未阐明。2002年英国、丹麦的两实验室首次完成了核仁的蛋白质组学分析。本文就近年报道有关核仁蛋白质组的分离和检测、检出的271种核仁蛋白质的分类,蛋白质在胞核内迁移以及核仁蛋白质组学检测技术的问题和发展前景等方面作一简介。     

核糖体蛋白rpS6在核仁中的定位与其磷酸化无关

核糖体蛋白S6(rpS6)是核糖体小亚基40S的一个组成成分。在该研究中,利用免疫荧光和邻位连接技术证明rpS6不仅是核糖体小亚基的组成成分,而且还可与核仁中的U3核蛋白复合体的标志性蛋白Mpp10共定位并且存在相互作用。rpS6蛋白的C端有5个丝氨酸磷酸化位点,为了研究rpS6蛋白在核仁中的分布是否与其磷酸化有关,构建了rpS6蛋白的两个突变体rpS6A和rpS6D分别与EGFP和HA的融合蛋白。rpS6A是将C端的5个丝氨酸位点全部突变为丙氨酸;rpS6D是将C端的5个丝氨酸位点全部突变为天冬氨酸。研究表明:rpS6、rpS6A和rpS6D与EGFP和HA的融合蛋白均可分布在核仁中,与内源性rpS6蛋白的分布情况一致,说明rpS6蛋白在核仁中的定位与其磷酸化无关,为探索rpS6蛋白在核仁中的功能奠定了良好的基础。     

SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控作用

核糖体是由核糖体RNA和核糖体蛋白组成的复合体,其功能是参与蛋白质合成.SUMO化修饰的底物蛋白对核糖体的形成有重要调控作用.前期研究发现,KRAB型锌指蛋白Apak能特异地抑制p53所介导的凋亡通路.进一步研究发现,在核仁应激及癌基因激活条件下,抑癌蛋白ARF促进Apak发生SUMO化修饰并促使其移位于核仁.为了进一步探讨SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控功能,本研究通过Northern blot检测SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的影响,实时定量PCR检测核糖体RNA转录水平,RNA-Ch IP方法检测核糖体RNA与Apak蛋白的相互作用,结果表明,SUMO化修饰的Apak抑制47S核糖体RNA前体的合成且抑制RNA聚合酶Ⅰ介导转录的18S和5.8S r RNA的合成;在放线菌素D以及癌基因诱导下,促进Apak与18S,5.8S r RNA相互作用.本研究对理解Apak的功能和作用机制提供了新的依据,为深入研究KRAB型锌指蛋白家族分子对核糖体RNA的调控奠定了基础.     

核仁研究新进展

核仁是真核细胞间期核中最显著的结构。其主要功能是进行rRNA的合成和核糖体大、小亚基的装配。然而,近年来的研究提示核仁可能还参与了一系列其他功能活动,如mRNA和tRNA的加工成熟、信号识别颗粒的组装、端粒酶活性和调节细胞周期等。对多个物种核仁蛋白质组数据的分析也显示核仁中具有许多与核糖体生物合成无关以及功能未知的蛋白,表明核仁在组成和功能上远比人们以前的认识复杂。同时,核仁蛋白质组数据的获得也为人们从组学水平研究核仁的起源与进化提供了新视角。该文对近年来在核仁结构、功能、蛋白质/基因组学研究及其起源与进化等方面的进展进行了概述,并探讨了一些有待于进一步研究的问题。     

snoRNP的生物发生

核仁小核糖核蛋白体颗粒(small nucleolar ribonucleoproteins partical,snoRNP)是一种定位于核仁的复合物,它由一系列核仁小RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)和核心蛋白质结合而成。这些snoRNP指导核糖体RNA(rRNA)前体的加工修饰,在核糖体的生物发生中起着重要的作用。研究显示大多数snoRNP加工和组装的早期阶段发生在核浆,在Cajal小体(Cajal body,CB)中组装成熟之后,在PHAX、p50、p55、SMN和Nopp140等蛋白质的帮助下穿越各种不同的核间隔转运至核仁,并在核仁中发挥功能。本文对snoRNP的生物发生过程作一综述。     

去乙酰化转移酶SIRT7的作用及机制研究进展

SIRT7是哺乳动物Sirtuins家族中的一员,定位于核仁,是一种高度特异性的H3K18Ac(组蛋白H3的乙酰化18位赖氨酸残基)去乙酰化酶。近年来的研究发现SIRT7可通过多种途径参与调控核糖体RNA转录、细胞代谢、细胞应激以及DNA损伤修复等生理过程。此外,SIRT7还与衰老、心脏疾病及脂肪肝等密切相关。特别是SIRT7在多种肿瘤如肝癌、胃癌、乳腺癌、膀胱癌、结直肠癌、胰腺癌和头颈鳞状细胞癌等发生发展中起着重要的调节作用。文中综述了SIRT7的细胞及分子生物学作用,并系统总结了其在人类疾病中的研究现状。     

栽培甜菜卵细胞、合子及二细胞原胚的超微结构

为丰富被子植物生殖生物学资料, 并为甜菜相关研究提供参考, 应用透射电镜技术研究栽培甜菜（Beta vulgaris）卵细胞、合子和二细胞原胚的超微结构特征。结果如下：在成熟卵细胞中多聚核糖体数量不多, 且细胞代谢活性较弱; 初期合子内, 核仁大量合成核糖体前体物质, 胞质中多聚核糖体数目众多, 细胞代谢活性较强; 休眠期合子的核仁变小, 胞质中核糖体数量急剧减少, 仅有少量多聚核糖体, 细胞代谢活性较弱; 合子分裂前期和二细胞原胚期, 核仁显著, 胞质中核糖体的密度增加, 出现大量多聚核糖体, 细胞代谢活性较强。根据上述结果可以得出, 栽培甜菜从卵细胞成熟→合子初期→合子休眠期→合子分裂前期→二细胞原胚的超微结构变化中多聚核糖体的变化最为显著, 表现为“少→多→少→多”的数量变化过程, 反映出细胞代谢状态也经历了“弱→强→弱→强”的变化过程, 这种变化趋势与配子体世代向孢子体世代转变有关。     

栽培甜菜卵细胞、合子及二细胞原胚的超微结构

为丰富被子植物生殖生物学资料, 并为甜菜相关研究提供参考, 应用透射电镜技术研究栽培甜菜(Beta vulgaris)卵细胞、合子和二细胞原胚的超微结构特征。结果如下：在成熟卵细胞中多聚核糖体数量不多, 且细胞代谢活性较弱; 初期合子内, 核仁大量合成核糖体前体物质, 胞质中多聚核糖体数目众多, 细胞代谢活性较强; 休眠期合子的核仁变小, 胞质中核糖体数量急剧减少, 仅有少量多聚核糖体, 细胞代谢活性较弱; 合子分裂前期和二细胞原胚期, 核仁显著, 胞质中核糖体的密度增加, 出现大量多聚核糖体, 细胞代谢活性较强。根据上述结果可以得出, 栽培甜菜从卵细胞成熟→合子初期→合子休眠期→合子分裂前期→二细胞原胚的超微结构变化中多聚核糖体的变化最为显著, 表现为“少→多→少→多”的数量变化过程, 反映出细胞代谢状态也经历了“弱→强→弱→强”的变化过程, 这种变化趋势与配子体世代向孢子体世代转变有关。     

核仁进化研究取得进展

核仁(nucleolus)是普遍存在于真核细胞间期核中的最显著结构。它是rDNA转录和核糖体亚基组装的场所。如果说核糖体是合成蛋白质的“分子机器”,那么核仁便是制造这一机器的“母机”。中国科学院昆明动物研究所文建凡研究员领导的研究小组先是在一类低等的单细胞真核生物——贾第虫(Giardia)上证实了“不具核仁结构”的现象,那么这类生物是如何进行rDNA转录和核糖体亚基组装呢?     

棉花小孢子发生过程中细胞质的超微结构变化：着重“细胞质改组”问题

棉花(Gossypium hirsutum L.)小孢子发生过程中,细胞质超微结构发生显著而有规律的变化。这些变化主要涉及细胞质中核糖体、质体和线粒体。减数分裂前期Ⅰ,细胞质中核糖体密度逐渐降低,质体和线粒体结构变得不明显。粗线期至双线期,细胞质中核糖体密度降至极低水平,同时质体和线粒体呈衰退结构状态。中期Ⅰ,细胞质中核糖体恢复致密,质体和线粒体也恢复了正常的形态和结构。来自细胞核的类核仁进入细胞质并扩散。这是恢复中期Ⅰ细胞质中核糖体密度的主要原因。内质网在核糖体数量变化中显示出有重要作用。这些细胞质超微结构的变化可认为与世代转变有关。     

核仁是怎样行使其生理功能的

真核细胞间期核中最显著的细胞结构是核仁。在光学显微镜下,核仁通常呈均质而致密的球体;在电子显微镜下,核仁主要分为三个区,即.1)颗粒区,含有核糖体前体颗粒;2)致密的丝状区即纤维区,包含有正在转录的RNA分子;3)浅染色区,或称为核仁内染色质,该区包含有从染色体核仁组织者区来的DNA,其中含有rRNA基因。因而,从成份上说,核仁是由DNA、RNA和蛋白质组成的,它的主要功能是转录rRNA和装配核糖体亚单位。     

正常人和21三体征家庭的银染核仁形成区的研究

DNA-RNA原位杂交术证明了人类18S—28S核糖体RNA基因位于5对近端着丝点染色体短臂的次缢痕处,即人类的核仁形成区(NOR)。1975年,Goodpasture和Howell等应用银氨法特异地染色核仁形成区,证实银染的位置是染色体上核糖体基因(rDNA)的位置。此后进一步证明银染物质不是rDNA,也不是rRNA,而可能是核仁     

令人烦恼的记忆

记载着挫折、恐惧、绝望等负性情绪的负性记忆,具有难以遗忘、令人烦恼的特点,与一些脑重大疾病,如创伤后应激综合征、抑郁症等存在密切关系。研究表明NMDA受体依赖性长时程增强在记忆的获取、储存等过程中起着关键作用。电休克和NMDA受体拮抗剂氯胺酮已知可导致短暂性遗忘,应用于治疗创伤后应激综合征、抑郁症具有起效快、疗效好的显著特点,提示这类脑疾病可能与负性记忆的遗忘特点有关。最近报道,遗忘具有独立的分子机理,在记忆和遗忘机理的共同作用下,既可能发生"记不住"如老年痴呆症、也可能出现"忘不了"如创伤后应激综合征和抑郁症等。深入研究遗忘的细胞分子机理,无疑有助于我们认识、预防和治疗相关脑重大疾病。     

核仁蛋白B23的研究进展

B23蛋白是真核细胞核仁的主要蛋白组份之一,对于维持核仁的结构和功能都起着重要作用。B23蛋白在真核生物中广泛存在,其一级结构在人、大鼠、小鸡、非洲爪蟾等真核生物中高度保守。B23蛋白不仅存在于体细胞,也存在于生殖细胞。B23蛋白在核糖体前体的加工、装配和运输过程中起着重要作用。另外许多证据也表明,B23蛋白与细胞生长的调节有关。     

沙打旺组织培养中脱分化细胞的超微结构及细胞核的动态变化

对沙打旺的下胚轴、子叶、幼叶组织培养中脱分化细胞进行了超微结构观察,并着重讨论了细胞核的动态变化。脱分化细胞的细胞质中线粒体墙加,嵴明显;多聚核糖体增多;高尔基体增加;质体中积累淀粉。核仁与核内异染色质之间有一个动态过程。此过程暂称“核仁物质喷射“现象。在致有以下：１．核体出现,半嵌在增大的核仁上,核内异染色质沿核膜凝聚;２．异染色质移向核仁,并与核仁接触,核体消失,部分异质进入核仁;３．核仁物质