人类S-亚硝基化蛋白组微阵列芯片检测研究进展

<正>NO通过对蛋白质的S-亚硝基化修饰广泛参与细胞生理活动的调节,然而S-亚硝基化底物尚不完全清楚。来自约翰霍普金斯医学院细胞工程院的研究团队近期利用自发研制的人类高密度蛋白微阵列芯片对16,368种人类蛋白进行了亚硝基化检测,并确定了834种潜在可被亚硝基化修饰的蛋白质,其中95种蛋白质中131条肽链上的138个半胱氨酸残基被证实为亚硝基化位点。传统对亚硝基化位点的研究存在物种偏差以及检测靶点数量的局限,而本研究应用的人类蛋白组芯片在很大程度上克     

红细胞型一氧化氮合酶(RBC-NOS)依赖的细胞骨架蛋白S-亚硝基化可提高红细胞变形性

<正>一氧化氮(NO)作为近年来细胞信号转导通路中的明星分子,已被证实在多种细胞代谢及生理功能方面发挥着重要调控作用,其中一个主要调控机制即NO对蛋白质的S-亚硝基化修饰。S-亚硝基化指NO与靶蛋白酪氨酸残基相互作用并生成S-亚硝基(S-NO)基团的一种翻译后修饰。最近,德国体育大学分子细胞运动医学系的Marijke Grau等发现,红细胞中RBC-NOS合成的NO对红细胞骨架蛋白α-和β-血影蛋白有S-亚硝基化修饰作用,并能够提高红细胞变形能力。红细胞的变形性使其能够穿过口径狭小的毛细血管从而运载氧气到组织各处,变形性的下降可引起多种疾病。早期研     

蛋白质巯基亚硝基化参与调控一氧化氮介导的心肌缺血预适应

一氧化氮（nitricoxide,NO）作为一种重要的信使分子参与缺血预适应（ischemic preconditioning,IPC）心肌保护。目前普遍认为NO通过经典的NO／cGMP依赖的信号转导途径调节线粒体ATP敏感性钾（ATP-sensitive potassium,KATP通道来发挥其保护作用,然而越来越多的数据表明NO还可能通过蛋白质巯基亚硝基化（S-nitrosylation）来发挥生理功能。蛋白质巯基亚硝基化,即蛋白质半胱氨酸巯基与NO基团形成共价键,是一种氧化还原依赖的蛋白质翻译后可逆修饰。蛋白质巯基亚硝基化不仅可以改变蛋白质的结构和功能,而且还可以阻抑目标半胱氨酸的进一步氧化修饰。IPC增加S-亚硝基硫醇（S-nitrosothi01）含量,引起蛋白质巯基亚硝基化。S-亚硝基硫醇还能发挥药理性预适应作用,抵抗心肌缺血,再灌注损伤。因此,蛋白质巯基亚硝基化是IPC心肌保护的一种重要途径,参与抵抗细胞内氧化应激和亚硝化应激（nitrosative stress）。     

一氧化氮介导蛋白质亚硝基化与甲基化协调植物非生物胁迫的分子机制

一氧化氮(NO)作为一种具有活性的小分子物质参与众多动植物生理活动。在蛋白转录后修饰方面,NO主要以S-亚硝基化(S-nitrosylation)的形式参与。而甲基化作为另一种蛋白翻译后修饰,在DNA损伤及m RNA翻译方面具有重要作用。虽然近年来有关这2种蛋白翻译后修饰方面的研究成果较多,但是2种途径之间是否存在相互作用却报道较少。近期,我国科学家发现NO可以通过S-亚硝基化修饰PRMT5的第125位半胱氨酸,正向调节该精氨酸甲基转移酶活性。prmt5-1突变体表现出严重的发育障碍且对非生物胁迫敏感。通过互补第125位半胱氨酸点突变PRMT5基因,使之转化为不可被S-亚硝基化修饰的氨基酸后,拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株可恢复突变体的发育障碍,但无法恢复其非生物胁迫敏感表型。实验同时证明,PRMT5蛋白第125位半胱氨酸的S-亚硝基化修饰参与调节NaCl诱导的精氨酸对二甲基化。该研究引领了蛋白S-亚硝基化和蛋白甲基化修饰新方向,开辟了新的研究领域,同时为相关研究树立了新的榜样。     

一氧化氮相关的巯基亚硝基化修饰及其对血管功能的调控

一氧化氮(nitric oxide,NO)作为重要的血管舒张活性因子已成共识。近年来,NO的非c GMP依赖调控机制——巯基亚硝基化修饰受到广泛关注。巯基亚硝基化属于蛋白质翻译后修饰,广泛参与调控生物体内各种生理病理过程。本综述将从NO相关的蛋白质巯基亚硝基化的发生和调控等方面简要介绍近年来相关工作的研究进展,并着重阐述巯基亚硝基化修饰在血管生理及相关疾病中发挥的调节作用。     

蛋白质巯基亚硝基化———一种典型氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰

综述了蛋白质巯基亚硝基化修饰的特点、检测方法、功能研究、相关疾病和发展态势.蛋白质巯基亚硝基化(S-nitrosation)是指一氧化氮(nitricoxide,NO)及其衍生物修饰蛋白质半胱氨酸(cysteine,Cys)巯基—SH生成—SNO,其是一种典型的氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰,也是一氧化氮发挥其广泛信号转导作用的新的重要途径.     

一氧化氮的功能及其作用机制(Ⅱ)——蛋白质巯基亚硝基化修饰

一氧化氮的功能多样,其作用机制也是复杂而相互关联的,是多靶点、多机制同时作用的调控网络。除了经典的cGMP依赖的信号通路外,一氧化氮还能通过对蛋白质的半胱氨酸巯基进行蛋白质翻译后修饰而起作用。蛋白质巯基亚硝基化修饰(protein S-nitrosation)是活性氮对蛋白质半胱氨酸巯基的一种蛋白质翻译后修饰,在一氧化氮的作用机制中占有重要位置。本综述简要总结蛋白质巯基亚硝基化修饰的功能及作用机制。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

一氧化氮对家榆种子老化的影响及其作用机制研究

以家榆种子为试材,采用种子活力检测技术、激光共聚焦显微镜技术、蛋白质S-亚硝基化检测技术,结合多种相关抑制剂的使用,研究了NO对种子老化的影响及其作用机制。结果表明:(1)外源NO可显著提升老化处理后种子的活力,NO清除剂cPTIO可降低老化处理后种子的活力,且此影响可被NO供体硝普钠所恢复。(2)硝酸还原酶底物亚硝酸钠、类一氧化氮合酶底物L-精氨酸(L-Arg)均可提高老化处理后种子的活力,2种酶的抑制剂可降低种子活力,且此影响可被NO供体硝普钠所恢复,即硝酸还原酶与类一氧化氮合酶可参与种子老化过程中NO的产生。(3)种子老化过程中NO首先在子叶中合成,随后在胚根尖部、生长点与下胚轴等部位出现,蛋白质S-亚硝基化水平与NO在种子中产生的时间特点一致。研究认为,NO可提高种子抗老化能力,种子内NO可通过硝酸还原酶途径和类一氧化氮合酶途径产生,且与种子蛋白质S-亚硝基化水平相关。     

氧化还原信号转导的分子机制

氧化还原调控参与多种生物学过程,包括细胞增殖、分化和凋亡等的细胞信号转导和基因表达调控,因而在细胞生命活动中扮演着非常重要的角色。细胞内各种氧化还原介质,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)等,能对多种蛋白质在半胱氨酸残基上进行可逆性修饰。ROS或RNS对靶蛋白的氧化还原修饰方式主要有巯基／二硫键转换反应、S-亚硝基化及谷胱甘肽化等,这些修饰方式构成了胞内氧化还原信号转导的主要机制。     

硫巯基化：一种新的蛋白质翻译后修饰

随着对硫化氢（hydrogen sulfide,H2S）生理效应的研究,蛋白质硫巯基化（S-sulfhydration）修饰已进入人们的视野。已知依赖于H2S的蛋白质硫巯基化是继磷酸化（phosphorylation）、泛素化（ubiquitylation）、乙酰化（acetylation）和S-亚硝基化（S-nitrosylation）等之后的一种新的蛋白质翻译后修饰方式。对动物的研究表明,蛋白质硫巯基化修饰通过影响蛋白质活性和功能,从而在细胞内信号通路中发挥重要的调控作用。最近的研究结果提示,硫巯基化修饰还参与调节植物新陈代谢和形态建成。本文阐述了依赖于H2S的蛋白质硫巯基化的作用机制、检测方法和生理功能,并提出硫巯基化修饰也可能参与植物细胞信号转导的观点。     

S-谷胱甘肽化修饰的研究进展

S-谷胱甘肽化(S-glutathionylation)是谷胱甘肽和靶蛋白半胱氨酸残基之间形成混合二硫化物的过程.由于其能调节靶蛋白功能,因此也属于蛋白质翻译后修饰.与其相对应,蛋白质的去谷胱甘肽化可由谷氧还蛋白(Grx)催化.因此,S-谷胱甘肽化修饰也被认为是一种防止蛋白质半胱氨酸巯基发生不可逆修饰的保护机制.由于该修饰还会改变含有巯基的氧化还原敏感型蛋白的结构与功能,因此也属于蛋白质功能调节的重要方式.哺乳动物细胞中S-谷胱甘肽化水平的改变与许多病理机制有关,但S-谷胱甘肽化在植物中的研究还处于起步阶段.本文综述了蛋白质的S-谷胱甘肽化的反应机制、检测方法、生理作用的相关研究进展,最后还提出今后研究中要解决的重要问题.     

植物蛋白质翻译后修饰组学研究进展

蛋白质翻译后修饰(Protein post-translational modification,PTMs)是一种重要的细胞调控机制,通过在蛋白质的氨基酸侧链上共价结合一些化学小分子基团来调节蛋白质的活性、结构、定位和蛋白质间的互作关系,从而精细调控蛋白质生物学功能的动态变化。PTMs是植物对环境变化最快、最早的反应之一,是植物蛋白质组多样性的关键机制,在植物生长发育和对环境适应中起重要作用。主要介绍了近年来植物磷酸化、乙酰化、琥珀酰化、糖基化、泛素化、巴豆酰化、S-亚硝基化及2-羟基异丁酰化等PTMs研究进展,旨为认识植物PTMs的关键生物学功能和研究前景提供参考。     

转录因子的巯基亚硝基化修饰及其生理学意义

巯基亚硝基化(S-nitrosylation)修饰是一种一氧化氮(nitric oxide, NO)介导的氧化还原依赖的、可逆性蛋白质翻译后修饰。生理条件下,S-nitrosylation通过调控蛋白质的稳定性、蛋白质活性、亚细胞定位及蛋白质-蛋白质相互作用,在维持细胞稳态中发挥重要作用。而在多种病理条件下,蛋白质S-nitrosylation及其产物表现出异常的升高或降低。转录因子又称反式作用因子,通过识别并结合调控元件而影响基因转录。本文简要综述转录因子的S-nitrosylation修饰的研究进展及其生理学意义。     

古菌蛋白质修饰研究进展

20世纪50年代中期,在古菌的表层(S-层)首次发现了糖蛋白;21世纪初又在空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)中发现了蛋白质N-糖基化修饰。由此,同行开始认识到,蛋白质的糖基化修饰广泛存在于古菌、细菌及真核生物三域中。近十年来,古菌蛋白质糖基化修饰的研究取得了进展,特别是古菌蛋白质N-糖基化修饰研究进展快速。但对古菌糖蛋白O-糖基化修饰和脂修饰的了解甚少。本文综述了古菌蛋白质糖基化修饰的研究进展。     

植物一氧化氮合成代谢与信号转导研究进展与展望

一氧化氮(nitric oxide, NO)是有机体内一种重要的气体信号小分子,通过介导S-亚硝基化修饰、酪氨酸硝基化修饰等翻译后修饰,影响蛋白的稳定性和活性.在植物中, NO调控生长发育和胁迫响应等多个生物学过程,并与植物激素、活性氧等信号分子之间形成复杂的交互调控网络,精细调控植物生长发育的各阶段,以维持植物的正常生命活动.本文概述了NO的合成与代谢、作用机制,以及NO在植物生长发育、胁迫响应中的重要生物学功能.     

植物亚硝基谷胱甘肽还原酶在胁迫反应中的作用研究

信号分子一氧化氮(Nitric oxide,NO)参与植物的许多生理反应过程,例如:萌发、气孔的关闭、侧根的发育以及生物与非生物的胁迫反应过程等,主要的调控形式是与半胱氨酸上的硫基发生可逆的S-亚硝基化作用。NO的半衰期很短,这限制了它在细胞中的生理功能,与胞内含硫基的分子形成的S-亚硝基硫醇(S-nitrosothiols,SNOs)的化学性质稳定,在植物的生长发育及抗逆过程中SNOs参与NO的运输、扩散、储存以及蛋白的翻译后修饰过程。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)与NO发生S-亚硝基化作用形成S-亚硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione,GSNO),GSNO作为NO的储存与转运形式,可以把NO转到靶蛋白上,使靶蛋白发生亚硝基化。亚硝基谷胱甘肽还原酶(S-Nitrosoglutathione reductase,GSNOR)是生物体中的一类保守蛋白,通过还原亚硝基谷胱甘肽从而调节细胞内NO及亚硝基硫醇(S-nitrosothiols,SNOs)水平,保护机体免受亚硝化的胁迫,间接的调控的细胞的氧化状态。GSNO是一个天然的NO储存库,GSNOR是调节机体亚硝基化水平的关键基因。主要对GSNOR参与的植物生长发育、生物与非生物胁迫等过程进行了概述,探讨GSNOR在植物生长发育及胁迫反应中的作用机制,将有助于我们对NO生理功能的了解,旨在为将来GSNOR的研究提供理论参考和思路。     

Acta Neuropathologica:阿兹海默症、帕金森症与亨廷顿症的竟然具有如此相同之处!

正最近由芝加哥大学研究者们做出的一项研究结果发现了阿兹海默症、帕金森以及亨廷顿症三大疾病的共同之处:患者体内的异常蛋白质在进入脑细胞中后都会以相似的方式导致大脑的损伤。这一发现也许能够解释阿兹海默症、帕金森症、亨廷顿症以及其它神经退行性疾病破坏大脑功能的内在机制。此外,这一发现还提示我们用于治疗某种疾病的疗法或许对于其它疾病的治疗也     

植物细胞中蛋白脂酰化修饰的生物学功能

蛋白脂肪酰化修饰是蛋白翻译修饰的重要形式,在细胞信号转导、生长发育和代谢等过程中发挥着重要的作用。N-肉豆蔻酰化和S-酰化是脂肪酰化修饰的两种主要形式,长链的脂肪酸被共价结合到蛋白质上,使蛋白结构发生变化,从而影响细胞的一系列生理作用。近年来,相比于真菌和动物细胞中蛋白脂肪酰化修饰的功能研究而言,植物蛋白质脂酰化修饰及其生物学功能的研究相对较少,且两者并不完全相同,引起了研究人员的广泛关注。研究发现,植物蛋白质N-肉豆蔻酰化和S-酰化修饰过程中分别需要相对应的豆蔻酰基转移酶和S-酰基转移酶来催化,通过对两种转移酶缺失的突变体的研究发现,这两种酰基转移酶的活性与植物种子萌发、花期长短及表型正常化有关;N-肉豆蔻酰化和S-酰化蛋白通过疏水性的酰基键插入膜上相应的位置,进行膜锚定;参与调控植物生长、信号转导及免疫应答等过程。综述了近年来N-肉豆蔻酰化和S-酰化在植物细胞生物学功能中的研究进展,并对植物G蛋白偶联受体(GPCRs)脂质修饰在感知细菌信号分子N-酰基高丝氨酸内脂(AHLs)过程中的作用进行了讨论,旨在为采用遗传干预技术提高农作物生产、优质及抗逆提供理论指导。