植物中的金属蛋白酶FtsH

FtsH是一种对ATP和Zn^2＋依赖型金属蛋白酶,广泛存在于原核生物和真核生物中。具有高度保守的AAA结构域和Zn^2＋结合模块,在真核生物中是多基因家族。FtsH具有ATP酶活性,蛋白水解活性和分子伴侣活性,参与蛋白质质量平衡控制,还与热激、高渗、光胁迫、低温、病害等胁迫响应有联系。文章介绍FtsH基因的发现和分布,结构、FtsH的底物识别机制以及FtsH功能的研究概况。     

线粒体蛋白酶与人类疾病

线粒体是真核细胞的重要细胞器,在能量转换、细胞应激、脂质合成以及细胞凋亡中具有调节作用.许多线粒体蛋白酶参与蛋白质运输、加工激活和降解过程.其中, ATP依赖性的线粒体蛋白酶通过其AAA+结构域(ATP associated multiple activity domain, AAA domain)利用ATP水解来执行线粒体蛋白质质量控制和调节蛋白降解.线粒体蛋白酶活性的改变会导致线粒体功能障碍,从而导致多种人类疾病,包括心血管疾病、神经退行性疾病、衰老和肿瘤等.本文重点综述线粒体蛋白酶1(Lon protease 1, LONP1)、酪蛋白水解蛋白酶P(caseinolytic protease, ClpP)、m-AAA(IMM-embedded AAA face to matrix)和i-AAA(IMM-embedded AAA face to intermembrane space)蛋白酶四种ATP依赖性线粒体蛋白酶及其功能,并阐述其与人类疾病的相关性和临床意义.     

ClpP2蛋白失活对集胞藻PCC6803生长、光合作用和蛋白质组的影响

【背景】蛋白酶能够降解细胞中错误折叠或是无功能的蛋白,Clp家族蛋白就是一类重要的蛋白酶复合物。Clp蛋白酶复合物的水解核心是ClpP,集胞藻PCC6803中存在4种不同的ClpP蛋白,分别为ClpP1-ClpP4。作为重要的蛋白水解复合物的功能组分,目前对集胞藻ClpP的研究十分有限,对其生理功能与调控底物的研究甚少。【目的】选择集胞藻为研究对象探究ClpP2蛋白的功能,鉴定其潜在底物,为集胞藻ClpP2作用机制提供实验支撑。【方法】构建集胞藻ClpP2突变株(ΔClpP2),进行其生长实验和光合生理功能研究。通过标记定量蛋白质组学技术(isobaric tag for relative absolute quantitation, iTRAQ)鉴定ClpP2调控的靶标蛋白,生物信息学分析底物蛋白参与的代谢通路,最后利用平行反应监测(parallel reaction monitoring, PRM)技术对部分定量数据进行验证。【结果】ΔClpP2可以在自然条件下光合自养生长至对数生长期,但高光或高温胁迫下则无法正常生长。相较于野生型,ΔClpP2有着显著降低的PSⅡ电子传递效率及P...     

ATP依赖的人Lon蛋白酶的表达、纯化及其活性鉴定

ATP依赖的人Lon蛋白酶是一种同质寡聚、环状的蛋白酶,主要位于细胞线粒体基质中。许多研究表明,Lon蛋白酶对于维护细胞的内环境稳定起着重要作用,并参与线粒体蛋白质量控制和代谢调控。将pPROEX1 His6-Lon重组质粒在Escherichia coli Rosetta 2菌株中诱导表达用Ni2＋柱亲和层析法纯化,获得纯度较高的目的蛋白。经纯化后,Lon蛋白酶的比酶活达到0.17 U/mg。通过多肽底物Rhodamine 110、bis-（CBZ-L-alanyl-L-alanine amide）[（Z-AA）2 Rh110]的降解检测显示,Lon蛋白酶具有肽酶活性,并被ATP所刺激。Casein和线粒体转录因子A降解实验表明,纯化的Lon蛋白酶具有蛋白水解活性,而且蛋白水解活性依赖于ATP。     

ATP依赖的Lon蛋白酶研究进展

Lon蛋白酶,也叫蛋白酶La,是一种同质寡聚环状的ATP依赖的蛋白酶,在古生菌、原核生物和真核生物中高度保守。Lon蛋白酶属于AAA＋超家族（与多种细胞活性相关的ATP酶）。自Lon蛋白酶被发现以来,许多研究表明Lon的蛋白酶活性对于维持细胞体内平衡、蛋白质量控制和代谢调控起着重要作用。该文综述了近年来Lon蛋白酶的研究进展,主要从Lon蛋白酶的结构和功能、与衰老和疾病的关系等方面进行了系统的阐述。     

植物Rubisco活化酶的研究进展

植物Rubisco活化酶广泛存在于光合生物中,是AAA＋家族成员,具有ATP酶活性,并具有对温度反应的活化Rubisco和分子伴侣的双重功能。该文重点介绍了近年来对Rubisco活化酶的分子特性、作用机制、温度等因子的影响及基因工程研究的最新进展。     

ABC转运蛋白结构及在植物病原真菌中的功能研究进展

ABC (ATP-binding cassette)转运蛋白是最大的膜转运蛋白超家族之一,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输.所有生物体都含有大量ABC蛋白. ABC蛋白位于细胞的不同空间,如细胞膜、液泡、线粒体和过氧化物酶体.通常,ABC转运蛋白由跨膜结构域(TMD)和核苷酸结合结构域(NBD)组成,分别与底物和ATP结合.NBD执行与ATP结合和水解,是ABC转运蛋白的动力引擎,TMD识别特异性配体.大多数ABC转运蛋白最初是通过研究生物体耐药性而被发现的,包括多效耐药(PDR)和多药耐药(MDR).本文对ABC转运蛋白的结构及作用机制,以及植物病原真菌中ABC转运蛋白功能的研究进展进行综述.     

植物ABCB转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一类通过结合并水解ATP释放能量实现底物的跨膜运输的转运蛋白,它们参与了植物众多的生理代谢过程,根据保守区的进化关系将ABC转运蛋白家族分成8个亚族,其中ABCB转运蛋白为第二大亚族。ABCB 转运蛋白具保守的NBDs结构域,由6个跨膜α-螺旋的疏水跨膜结构域组成了TMDs结构域,形成溶质跨膜的通道,但是其结构、长度与序列则变化多样。按分子大小不同将植物ABCB转运蛋白分为全分子转运蛋白、半分子转运蛋白两类,通过测序发现在拟南芥、水稻和番茄等植物上均有一定比列的ABCB转运蛋白,且行使多种功能。有研究表明,ABCB转运蛋白基因介导镉、铅和铝等重金属离子的转运,提高植物重金属耐性;它直接参与植物体内生长素的运输,从而调控植物高度;它还可能将苹果酸从质体转运到保卫细胞中调节气孔的开合。近年来,越来越多的ABCB转运蛋白被鉴定,但是ABCB亚家族庞大,底物特异性强,转运机制复杂,多数转运蛋白的功能尚未确定。因此,了解ABCB转运蛋白在生命活动过程中的重要性,以及基因表达调控的机制,解析ABCB转运蛋白在响应逆境胁迫过程中的重要作用,以期为植物抗逆性育种提供思路。     

HCV丝氨酸蛋白酶小分子底物构建及GST融合表达

丝氨酸蛋白酶是丙型肝炎病毒重要的功能蛋白和药物作用靶点,其通过分子内（cis）和分子间（trans）方式催化水解前体蛋白,释放病毒功能蛋白。目的：为深入研究病毒蛋白酶活性和抑制剂鉴定需要,实验研究参照丙型肝炎病毒1a亚型菌株蛋白酶天然底物的氨基酸序列特点,设计了一段包含两个天然底物酶切位点的小分子多肽2S,并进行了原核表达。方法：利用PCR方法,合成2S小分子多肽基因,目的基因两端引入BamH I和EcoR I两个限制性酶切位点,双酶切后将基因与表达载体pGEX-4T-2重组,转化大肠杆菌DH5α,经化学诱导进行GST融合蛋白表达,通过亲和层析柱纯化目的蛋白。纯化的GST 2S融合蛋白在体外反应系统进行酶切鉴定,SDS-PAGE和ELISA鉴定酶切结果。结果：PCR合成的小分子底物多肽2S基因,经与表达载体重组后测序,证实基因序列正确。采用0.5mmol/L浓度的IPTG诱导工程菌过夜,获得表达的目的蛋白,经分离纯化得到融合蛋白GST-2S。GST-2S在体外磷酸盐缓冲系统中与丝氨酸蛋白酶反应,15%SDS-PAGE鉴定酶切产物,证实融合蛋白底物条带明显消失,ELISA结果同样说明融合蛋白的底物活性。结论：含有两个天然底物酶切位点的小分子多肽可以替代病毒天然底物,实验结果为丙型肝炎病毒丝氨酸蛋白酶活性研究和酶抑制剂研究奠定了方法学基础。     

木瓜凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶和木瓜蛋白酶Ⅲ的蛋白水解活性

番木瓜(Carica papaya)浆汁中含有三种蛋白酶——木瓜蛋白酶,木瓜疑乳蛋白酶和木瓜蛋白酶Ⅲ(以前称为肽酶)。本研究旨在确定木瓜凝乳蛋白酶和木瓜蛋白酶Ⅲ的蛋白水解活性在量和专一性方面是否与木瓜蛋白酶相同。在测试中用偶氮酪蛋白、血清清蛋白和软骨蛋白多糖作底物,精确比较标准酶制剂的水解蛋白活性;以清蛋白和磷酸化酶α作底物,比较它们的相对专一性;把蛋白质中的肽键与合成底物的水解动力学参数加以比较。     

细胞凋亡中的Caspase家族

保守的Asp特异性半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族是哺乳动物细胞中程序性死亡(PCD)的介导者和执行者. 原凋亡信号首先活化不同的Caspase启始因子,再由启始因子激活级联下游的Caspase效应分子,最终由效应分子特异地水解细胞中的一系列底物而导致细胞解体.Caspase家族是整个PCD过程的关键元件,它们通过与众多蛋白质(激活因子或抑制因子)的相互作用来调控细胞的生死存亡.     

细菌ClpX蛋白酶的结构和功能

ClpX是热休克蛋白Hsp100蛋白家族的成员之一,在生物体中非常保守。Hsp100/Clp分子伴侣家族功能主要涉及到细胞对环境的压力耐受、胞内蛋白质的周转、DNA复制和基因表达等。结核分枝杆菌所导致的结核病仍然是全球人类健康的主要威胁。致病菌中的ClpX蛋白酶在基因的表达调控、致病性以及宿主免疫压力耐受中都具有非常重要的功能。本文总结了ClpX蛋白酶的结构、底物以及所调控的基因;分析了结核分枝杆菌ClpX蛋白酶的进化特征,并探讨了结核分枝杆菌ClpX蛋白酶可能的生理功能和在致病性中的重要作用。     

番茄金属蛋白酶基因LeftsH6的克隆和分子特性

从热处理的番茄叶cDNA文库中分离到一个全长为2213-bp的fisH基因。该基因包括一个2019-bp的读码框,推测的蛋白前体定位到叶绿体中,序列中存在AAA结构域和Zn^2＋结合结构域等已知的金属蛋白酶PtsH家族的特征结构域。在已克隆的基因中,该ftsH与拟南芥ftsH6最近源,被命名为LefisH6（Lycopersicon esculentum filamentation temperature-sensitive H6）。体外蛋白酶活性分析结果表明,纯化的FtsH具有蛋白水解活性,能降解酪蛋白但不降解BSA;突变的FtsH（Zn^2＋结合结构域中的谷氨酸Glu^472突变为谷氨酰胺Gln）失去了体外蛋白酶活性。Southern杂交结果表明,该基因在番茄基因组中是单拷贝;Northern和Western杂交均表明该基因表达被热诱导,但其表达不被低温、干旱、盐胁迫、高光等胁迫调节。首次证明了高等植物中存在能被热诱导表达的ftsH基因。     

ABC转运蛋白的结构与转运机制

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transponer,ABC转运蛋白）超家族是一组跨膜蛋白,具有ATP结合区域的单向底物转运泵,以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运.ABC转运蛋白的一个亚家族与多药抗性（multidrug resistance,MDR）有关,而多药抗性是临床肿瘤化疗中需要解决的主要问题,所以其结构与转运机制一直是研究的热点.最近几年获得了一些高分辨率的ABC转运蛋白的晶体结构,该文将根据ABC转运蛋白的结构的研究进展对其可能的转运机制进行讨论.     

碱性磷酸酶异常在临床诊断中的作用

碱性磷酸酶是属于磷酸酶系列酶中的一类,它能够有效的对应底物分子起到去磷酸化的作用,通俗的讲就是在水解磷酸单酯的作用下将底物分子上存在的磷酸基团除去,进一步生成自由的磷酸根离子,并在底物分子中引入羟基。这类底物分子主要包括:核酸、生物碱、蛋白等成分。与激酶的作用正好相反,激酶属于磷酸化酶,可以在充分利用ATP等能量分子的基础上将磷酸基团加到对应的底物分子上。碱性的磷酸酶能够在碱性环境中具有较强的活力,AKP有来源于细菌的,它最适合的生长环境是p H值为8.0的碱性环境;AKP有的来源于牛,它最适合的生长环境是p H值为8.5的碱性环境。因此,碱性磷酸酶在碱性环境中完全可以水解成各种天然、人工合成的磷酸单酯化合物底物分子中的磷酸基团,脱去磷酸基团的这个过程被称为去磷酸化、脱磷酸化。     

毛果杨HMA基因家族的生物信息学分析

重金属转运ATP酶（heavy metal transporting ATPase,HMA）是一种通过水解ATP跨膜运送重金属阳离子的转运蛋白,属于P-ATPase家族中一个亚类。不同HMA蛋白对重金属离子的转运具有选择性,在植物修复重金属污染土壤方面起着重要作用。依据毛果杨全基因组测序的结果,以及HMA基因蛋白的序列和功能特征,从毛果杨基因组中鉴定了13个HMA基因家族成员,分属于Zn亚类（Zn2＋/Co2＋/Cd2＋/Pb2＋P1B-ATPase）和Cu亚类（Cu＋/Ag＋P1B-ATPase）两个亚家族,主要分布于1、3号染色体上。生物信息学分析表明,毛果杨HMA基因的氨基酸序列一致性介于21.3%~89.3%,且具有保守的基序CPC、HP、DKTGT、TGEx、GDG、PxD和CxxC等。蛋白理化特征分析显示,多数毛果杨HMA蛋白稍偏酸性,结构稳定性较好,蛋白脂溶指数高,稍具疏水性。密码子偏好性分析显示,毛果杨HMA蛋白14个氨基酸中存在16个高频密码子,另有1个终止密码子为高频密码子,显示出毛果杨的种属特征。研究结果展示了毛果杨HMA基因家族的基本信息和特点,为深入研究毛果杨HMA基因的功能搭建了基础平台。     

去泛素化酶USP11在细胞中的功能作用及其研究进展

Ubiquitin-specific protease 11(USP11)属于半胱氨酸蛋白酶,是去泛素化酶家族(deubiquitinating enzymes,DUBs)的重要成员之一。近年来研究表明USP11能调节细胞内众多蛋白底物的稳定性及功能,包括DNA修复蛋白、病毒RNA复制相关蛋白、TGFβ和NF-κB信号转导通路相关蛋白等,在疾病的发生发展中起着重要的作用。主要综述了USP11的结构、在细胞中的分子功能以及与肿瘤和病毒性疾病的关系,探讨了USP11作为治疗分子靶标的可能性。     

分子伴侣GroE系统能量传递机制的研究

用SwissPDBViewer软件对分子伴侣GroE系统与底物的相互作用进行了模拟 ,结果表明 :GroEL顶端结构域在GroES和靶蛋白结合之后发生了明显的变化 ;GroEL的cis环上有与三磷酸腺苷ATP相结合的位点 ,ATP水解之后形成的ADP与活性中心的残基相结合 ,而这种结合除导致残基Thr30的构型发生了变化之外 ,其它残基的空间位置和构型基本保持不变 ,暗示其它残基在能量传递过程中形成了刚性骨架 ,而与ADP分子磷酸键结合的残基Thr30则是能量传递的力点。     

米糠蛋白抗氧化活性肽的制备

以水解度(DH％)和对DPPH自由基清除率为指标,筛选出制备米糠蛋白抗氧化活性肽的最适蛋白酶.研究最适蛋白酶的酶解条件,探讨底物浓度、蛋白酶的加入量、pH值、酶解时间等因素对水解度(DH％)和DPPH自由基清除率的影响;在单因素基础上采用Box-Behnken响应曲面中心组合设计法,对酶解米糠蛋白的工艺进行优化.试验结果表明,在加酶量13970.82 U/g,时间3.05h,底物浓度4.97％的水解条件下,米糠蛋白的水解度能够达到23.67％,活性肽对DPPH自由基清除率达到64.26％.     

拟南芥F-box蛋白家族的功能研究进展

F-box蛋白是一类含有F-box基序、在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质。该文对国内外近年来有关F-box家族在拟南芥中的数量、种类以及在生长发育、细胞信号转导、生物及非生物逆境胁迫等多种生理过程中的作用等方面的研究进展进行综述,以期促进该家族基因在拟南芥和其他重要农作物中的功能研究,尽快描绘出该家族在植物中的代谢网络图谱。