Z-DNA结合蛋白与Zα结构域

Z-DNA结合蛋白包括人、哺乳类和病毒中的ADAR1,DLM-1.E3L蛋白以及在鱼类中最新报道的PKR-like(PKZ),其共同点是都含有za结构域.本文简述了这几种蛋白质的结构与功能,并着重分析Za结构域与Z-DNA,Z-RNA、B-DNA 等核酸分子的识别机制和亲和性.     

鲫鱼PKR-like Zα与d(GC)13质粒的结合及其适应性进化

Zα是一类能特异性识别与结合左旋DNA(Z-DNA)的蛋白质结构域,分布于不同物种的多种蛋白质中,其结构保守并分化自一个共同的祖先Z-结构域.适应性进化分析显示Zα没有经历正达尔文选择,表明与其结构对应Zα的功能相当保守.凝胶阻滞试验表明原核表达的鲫鱼PKR-like Zα多肽(CaPZα)与pMD18-T质粒结合,而却能与包含d(GC)13的重组质粒pMD18-T/(GC)13结合.同时,与ADARl Zα相比,CaPZα与d(GC)13质粒的结合能力较弱,即CaPZα1和CaPZα2子域单独不能结合d(GC)13质粒.这表明Zα功能虽然没有异化,但有很大的不同.实验结果还表明负超螺旋和d(GC)n可能都是正常生理条件下,DNA形成潜在Z-DNA必不可少的因素.定点突变试验证实38N与60W两个氨基酸位点对于CaPZα结合Z-DNA非常关键.     

鲫鱼蛋白激酶PKR-like的Zα结构域与聚肌胞苷酸的结合

根据鲫鱼类PKR蛋白激酶基因(CαPKR-like)的全长cDNA序列,克隆CαPKR-like Zα结构域cDNA(Zα1、Zα2和Zα1 Zα2),原核表达成功获得3种融合蛋白PZα1、PZα2。凝胶阻滞实验结果显示：PZα1、PZα2、PZα1和PZα2混合表达蛋白不能与聚肌胞苷酸(Poly I：C)结合,而表达完整的Zα结构域的PZα1Zα2与Poly I：C有明显的结合现象。另外,3种表达多肽PZα1、PZα2和PZα1Zα2在体外分别都能聚合形成二聚体。与PZα1相比,PZα2和PZα1Zα2二聚化现象显著。结果暗示病毒复制时产生的副产物dsRNA能与CαPKR-like蛋白的相关结构域结合从而调节其生理功能。     

TAR RNA结合蛋白在HIV-1感染中的作用

TARRNA结合蛋白是细胞中双链RNA结合蛋白家族成员之一.它可以结合HIV-1TARRNA,并与Tat协同作用激活LTR表达,进而促进病毒的转录与翻译.TRBP也是将干扰素抗病毒通路与RNA干扰免疫通路相连的一种细胞蛋白.在干扰素诱生的PKR反应中,TRBP通过直接抑制PKR的自磷酸化、与PKR竞争通用的RNA底物或与PACT形成异源二聚体等机制抑制细胞内的PKR反应,从而降低了PKR介导的对病毒表达的抑制作用.TRBP与Dicer和Ago2等组成的RNA诱导沉默复合体,在RNA干扰中发挥着关键作用并调控随后的序列特异性降解.在HIV-1感染中,TRBP更倾向于促进病毒的表达与复制,因此TRBP也成为控制HIV-1感染的新靶点.     

双链RNA结合蛋白与双链RNA结合域

双链RNA(double stranded RNA,dsRNA)能引发细胞的抗病毒机制,其产生效应是因为作用于含有dsRNA结合域(dsRNA·binding domain,DRBD)的酶类和其他功能蛋白质,这些蛋白质能够特异性地识别并结合dsRNA,从而引起细胞应答.已有的资料表明DRBD不仅与dsRNA结合,还能与DNA或其他形式的RNA分子结合,而且有些蛋白质的DRBD不与任何核酸分子结合,仅起调节作用.另外,同种蛋白质的不同DRBD之间以及不同蛋白质的DRBD之间也能相互作用,从而形成复杂的蛋白质一蛋白质复合体,参与多种细胞代谢途径.因此,DRBD及其含有这些结构域的蛋白质可能具有多种功能.     

利用RIP-Seq技术鉴定HepG2细胞中与HuR蛋白结合的lncRNAs

长链非编码RNAs（long noncoding RNAs, lncRNAs）可在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调节基因的表达,对细胞功能起着重要的调节作用。RNA结合蛋白可与很多的RNA结合,并在转录后水平发挥重要的调节作用。然而,RNA结合蛋白是否可以在细胞内广泛结合lncRNAs对其发挥调节作用,仍需进一步证实。本研究通过RNA结合蛋白免疫沉淀技术联合高通量测序（RNA binding protein immunoprecipitation-high throughput sequencing, RIP-Seq）的方法在人肝癌细胞株HepG2中,鉴定与人抗原R（human antigen R, HuR）蛋白相结合的lncRNA分子,并进行了初步的验证。首先,通过HuR-RIP实验分离与HuR蛋白结合的RNA分子,然后高通量测序及生物信息学分析。根据分析结果,鉴定出HepG2细胞中361条与HuR蛋白结合的lncRNAs分子,包括基因间lncRNA（large intergenic noncoding RNA, LincRNA）、内含子lncRNA、与编码基因正义链有重叠的lncRNA和与编码基因反义链有重叠lncRNA（antisense lncRNA）等。并进一步通过RIP-qPCR技术,对其中20条LincRNA分子进行了定量检测,验证测序结果。在HepG2细胞中敲低HuR基因表达,发现这些LincRNA分子中,11条LincRNA分子表达水平显著降低（P＜0.05）,2条LincRNA显著升高（P＜0.05）,剩余7条LincRNA表达量未发生变化（P＞0.05）。本研究结果说明,HuR在细胞内可以广泛结合lncRNA分子,并且可能对结合的lncRNA分子的表达量产生影响,这也为进一步研究这些lncRNA的功能和HuR调控网络的研究提供了基础。     

鲫鱼PKZ Zα结构域与d(GC)、d(TA)重组质粒的结合

Zα是能够特异性识别并结合左旋DNA(Z-DNA)的蛋白结构域,首先在人ADAR1中鉴定,随后又在ZBP-1(DLM-1)和E3L等蛋白质中发现了该结构域．鲫鱼PKZ是首次报道的具有Zα结构域的鱼类eIF2α激酶．为深入了解鲫鱼PKZ Zα的功能,原核表达并亲和层析纯化了3种多肽,即野生型PZα(Zα1Zα2)、替换型P(Zα1)2(Zα1Zα1)和点突变型（PZαK34A、PZαS35A、PZαR39A、PZαP57A）．同时,构建了含有d(GC)6、d(GC)13、d(TA)13特殊插入序列的3种重组质粒,用于体外模拟Z-DNA．凝胶阻滞实验分析了3种多肽分别与重组质粒的亲和性结果表明,PZα和P(Zα1)2能够与d(GC)重组质粒结合,并且随着多肽含量的增加,阻滞效应越明显．与野生型PZα相比,替换型P(Zα1)2结合d(GC)重组质粒的能力更强PZα和P(Zα1)2还能微弱地与d(TA)13重组质粒结合．点突变型多肽都不能与重组质粒结合,暗示鲫鱼PKZ Zα结构域中这4个氨基酸残基在结合核酸分子的过程中非常关键．该文结果有利于进一步揭示鱼类PKZ Zα结构域与Z-DNA结合的分子机理．     

载脂蛋白A-Ⅰ结合蛋白介导胆固醇流出调控血管新生

胆固醇流出在维持细胞正常结构和功能中发挥着关键的生理作用,然而其在调节血管新生中的作用一直未明. 近日,美国加州大学医学院的研究人员发现（Nature, 2013,498:118-122), 载脂蛋白A-I结合蛋白（apoA-I binding protein,AIBP）介导的内皮细胞胆固醇流出在调节血管新生中起着关键的作用. 研究者在小鼠离体主动脉和斑马鱼的血管新生实验中发现,AIBP和高密度脂蛋白（high density lipoprotein, HDL）协同调控胆固醇流出,抑制血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）刺激的血管新生.     

α1A-肾上腺素受体与骨形成蛋白-1片段在人胚肾293细胞中的结合

用酵母双杂交方法发现骨形成蛋白-1(bone morphogenetic protein-1,BMP-1)的片段可以与α1A-肾上腺素受体(adrenergic receptor,AR)的细胞内游离C末端结合。进一步探讨了二者在哺乳动物表达系统人胚肾293细胞(human embryonic cell 293,HEK293)中的相互作用。采用PCR方法构建含BMP-1片段eDNA的真核表达质粒PCP3HA,将其与含全长人α1A-AR eDNA的质粒PDT-α1A分别或共同转染HEK293细胞,用免疫印迹法检测到α1A-AR和BMP-1在HEK293细胞有相应的蛋白表达。用酶联免疫吸附实验对免疫印迹鉴定过的细胞裂解液进行检测,观察到空白对照组,单独转染PDTα1A-和单独转染PCP3HA的细胞,OD490值分别为0.034±0.027、0.042±0.019、0.030±0.0096,三者之间无显著性差异。共转染PDT-α1A和PCP3HA的细胞,OD490值为0.57±0.12,较其它三组具有显著性差异(均P<0.001)。免疫共沉淀结果显示,单独转染PDT-α1A或PCP3HA的细胞,免疫沉淀产物中均不能检测到BMP-1片段,只有共转染PDT-α1A和PCP3HA的细胞,在其免疫沉淀产物中能检测到BMP-1片段。ELISA和免疫沉淀结果均表明α1A-AR与BMP-1的片段在HEK293细胞中存在蛋白水平的相互作用。     

胰岛素样生长因子结合蛋白-1启动子的克隆与序列分析

用酚氯仿抽提法提取SD大鼠的肝脏基因组DNA,PCR扩增胰岛素样生长因子结合蛋白-1（IGFBP-1）启动子并克隆至pUC118载体。从含IGFBP-1启动子的质粒中酶切分离出IGFBP-1启动子并测序。PCR扩增出420bp的目的DNA片段,与文献报道的IGFBP-1启动子DNA大小一致。经正、反两方向序列分析显示,克隆的基因序列和GenBank数据库中的IGFBP-1启动子基因序列一致。以上结果表明克隆成功了IGFBP-1启动子基因,为构建具双向调节的胰岛素分泌调控基因质粒奠定了基础。     

体外重构STUB1介导α-1抗胰蛋白酶突变体Z蛋白泛素化修饰反应体系

α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白(α-1 antitrypsin Z-mutant protein, ATZ)是引发α-1抗胰蛋白酶缺陷症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)的主要原因,研究ATZ蛋白的泛素化修饰和降解对于治疗AATD具有重要意义。STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节多种蛋白质的泛素化修饰。然而,STUB1是否参与ATZ的泛素化修饰尚未明确。本研究首先将ATZ和STUB1的编码基因克隆到pET28a质粒,构建了这2个蛋白的表达质粒。随后,将重组质粒转入大肠杆菌表达系统,在优化诱导条件实现了重组蛋白的异源表达。通过金属螯合亲和层析技术纯化得到目的蛋白,并通过蛋白质谱分析验证了其氨基酸序列的准确性。利用纯化的ATZ和STUB1重组蛋白,构建了一个体外泛素化修饰反应体系。实验结果显示,在ATP、E1泛素激活酶和E2泛素结合酶的协同作用下,STUB1成功催化了ATZ的泛素化修饰。本研究提供了一种体外获得Z型突变体ATZ纯化蛋白的方法,并确认了STUB1介导ATZ的泛素化修饰功能,推进了对α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白在细胞内降解过程的调控机制的理解。     

RNA结合蛋白与RNA互作鉴定技术

RNA结合蛋白（RNA binding proteins,RBPs）通过与RNA相互作用,广泛参与到RNA的剪切、转运、编辑、胞内定位及翻译调控等过程中。RNA领域尤其是非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）研究的快速发展,催生了多种RBPs RNAs相互作用鉴定技术。这些技术反之又推动了 RNA领域的研究进程。本文对紫外交联免疫沉淀（ultraviolet crosslinking and immunoprecipitation,CLIP）,CLIP cDNA文库高通量测序 (high-throughput sequencing of CLIP cDNA library,HITS-CLIP),光活化核苷增强的CLIP(photoactivatable-ribonucleoside-enhanced crosslinking and immunoprecipitation,PAR-CLIP),单核苷酸分离CLIP (individual nucleotide resolution CLIP,iCLIP),TRIBE (targets of RNA-binding protein identified by editing),RNA 标记,相互作用组捕获(interactome capture,IC) 和SerIC (serial RNA interactome capture)等RBPs-RNAs相互作用鉴定技术的基本原理和优缺点以及应用进行综述。     

RRM RNA结合蛋白的结构与功能

RRM RNA结合蛋白是一类含一个或数个RRM结构域及附属结构域的RNA结合蛋白,参与RNA前体的剪接、RNA的细胞定位、RNA的稳定性等多种转录后调控过程.在RRM基序中含有许多保守的氨基酸以保证对RNA的结合活性,但是这一家族的不同蛋白质却能特异地结合各种不同的RNA分子.RRM RNA结合蛋白与某些人类遗传性疾病及肿瘤相关.     

玉米根细胞中类整合素蛋白与α-微管蛋白的共定位及其可能的相互作用

采用间接免疫荧光标记法对玉米根细胞中的类整合素蛋白和细胞骨架主要组分之一的α-微管蛋白进行了荧光定位。结果表明：类整合素蛋白主要分布在质膜上。与对照相比,用与类整合素蛋白特异结合的5肽GRGDS处理后,质膜上类整合素的分布更为均匀,微管的排列密度降低,而用不与类整合素蛋白特异结合的GRGDS类似物SDGRG处理则对类整合素蛋白分布和微管蛋白的排列均无明显影响。微管蛋白解聚剂或稳定剂处理改变类整合素在质膜上的分布。这些结果表明类整合素蛋白与微管蛋白间有复杂的相互作用。     

蛋白激酶Cα相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白（protein interacting with Cα kinase,PICK1）是蛋白激酶Cox（protein kinase Cα,PKCα）的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。     

草地螟普通气味结合蛋白I(Lsti-GOBP1)蛋白表达纯化及结合特性分析

气味结合蛋白在昆虫对寄主挥发性气味识别过程中有着重要的生理功能.本研究通过对草地螟Loxostege sticticalis L.普通气味结合蛋白I(Lsti-GOBP1)进行克隆及原核表达的基础上,分离纯化得到体外重组的Lsti-GOBP1 蛋白.并利用N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光探针研究了Lsti-GOBP1蛋白与醇类、醛类、酯、烯等50种气味标样的结合特性,结果表明Lsti-GOBP1可与其中35种气味化合物结合,但只有1-己醇、1-庚醇、肉桂醛和莰烯4种气味标样能在20 mol/L浓度(探针与蛋白结合的饱和浓度值)下将1-NPN从Lsti-GOBP1中替换50%,其结合常数分别为8.997,7.283,7.289和9.814 mol/L.据此可以得出,Lsti-GOBP1蛋白的气味物质结合谱很广,同时具有较强的特异性,其中1-己醇、1-庚醇、肉桂醛、莰烯等化合物在草地螟识别寄主植物气味物质的过程中起重要作用.     

冷诱导RNA结合蛋白的生物学功能与信号通路

冷诱导RNA结合蛋白（ cold-inducible RNA-binding protein, CIRBP）是哺乳动物体内发现的第一个冷诱导蛋白。这种蛋白质在机体内各个组织与器官中均广泛表达,并在正常生理状态或应激条件下,广泛参与多个生物学过程,例如细胞增殖、发展、凋亡、分化和生物节律调节等多个方面。随着研究的深入,发现CIRBP具有一些新的功能,例如在一些炎症的发生和肿瘤的发生过程中,起到促进作用与作为新一代的原癌基因等。CIRBP发挥作用的信号通路,主要有胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases/mitogen-activated protein kinases, ERK/MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/PKB)、无翅和整合基因(wingless and integration 1,Wnt)、核因子κB(nuclear factor κB, NF-κB)等。本文针对CIRBP的生物学功能和相关信号通路的最新研究进展加以综述,希望能为细胞生物学基础研究与利用该蛋白质进行临床有关疾病的诊治提供新的思路。     

胸腺素α1与复合α干扰素融合蛋白的表达及其生物学活性

实验旨在获得具有双重生物学活性的重组胸腺素α1(Thymosin alphal,TM-α1)与复合α干扰素(IFNα-con)融合蛋白.选择大肠杆菌偏爱的密码子.将合成的TM-α1与IFNα-con编码序列构成的融和基因克隆至大肠杆菌表达载体pET-22b( )、在宿主茵BL21(DE3)-Codon plus-RP-X中成功表达了可溶性融合蛋白(TM-α1.IFN-con).表达量占总蛋白的20%以上.通过硫酸铵沉淀、疏水层析,阴离子交换层析、阳离子交换层析,分子筛层析后,产品纯度达到96%以上.采用细胞病变抑制法测定融合蛋白的抗病毒活性,采用细胞增殖实验检测融合蛋白对小鼠脾淋巴细胞增殖的影响.结果表明.融合蛋白的抗病毒活性优于市售的IFNα1b和IFNα2a.对小鼠脾淋巴细胞增殖的影响与市售的合成胸腺素α1相同.已有研究证实.该融合蛋白具有良好的体外抗HBV作用.其体外抗HBV活性比联合应用TM-α1和干扰素α强,且细胞毒性明显低于联合应用TM-α1和干扰素α,以上结果表明,通过大肠杆菌表达的可溶性融合蛋白(TM-α1.IFN-con).既具有良好的干扰素α抗病毒作用.也具有胸腺素α1促淋巴细胞增殖作用.     

草地螟普通气味结合蛋白Ⅰ（Lsti-GOBP1）蛋白表达纯化及结合特性分析

气味结合蛋白在昆虫对寄主挥发性气味识别过程中有着重要的生理功能。本研究通过对草地螟Loxostege sticticalis L. 普通气味结合蛋白Ⅰ（Lsti-GOBP1）进行克隆及原核表达的基础上, 分离纯化得到体外重组的Lsti-GOBP1蛋白。并利用N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine, 1-NPN）作为荧光探针研究了Lsti-GOBP1蛋白与醇类、 醛类、 酯、 烯等50种气味标样的结合特性, 结果表明Lsti-GOBP1可与其中35种气味化合物结合, 但只有1-己醇、 1-庚醇、 肉桂醛和莰烯4种气味标样能在20 μmol/L浓度（探针与蛋白结合的饱和浓度值）下将1-NPN从Lsti-GOBP1中替换50%, 其结合常数分别为8.997, 7.283, 7.289 和9.814 μmol/L。据此可以得出, Lsti-GOBP1蛋白的气味物质结合谱很广, 同时具有较强的特异性, 其中1-己醇、 1-庚醇、 肉桂醛、 莰烯等化合物在草地螟识别寄主植物气味物质的过程中起重要作用。     

RNA结合蛋白与巨噬细胞炎症因子表达

RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)是转录后基因表达的关键调控因子,参与剪接、出核、翻译和稳定性等RNA代谢调控。RBPs表达或功能异常可导致炎症性疾病、代谢性疾病以及神经系统疾病等多种疾病的发生发展。炎症是机体对外界刺激及损伤的防御性免疫反应。巨噬细胞作为机体重要的免疫细胞,通过快速响应刺激并且释放大量炎症因子,进而调控炎症反应。巨噬细胞中炎症因子的表达受到转录以及转录后水平的调控。其中,RBPs参与大量RNA的转录后调控过程。研究发现,一方面,RBPs直接结合炎症因子mRNA中的顺式作用元件,参与其mRNA稳定性和翻译等过程,例如TTP(tristetraprolin);另一方面,某些RBPs通过参与炎症信号通路中一些关键基因mRNA的稳定性、翻译或选择性剪接调控,进而间接影响炎症因子表达及分泌。例如,剪接因子3A亚基1(splicing factor 3A subunit 1, SF3A1)。本文主要总结RBPs在mRNA稳定性、翻译和选择性剪接不同转录后水平调控巨噬细胞炎症因子表达的作用机制。这些RBPs从不同的层面直接或者间接参与调控炎症因子...