冷诱导RNA结合蛋白的生物学功能研究进展

冷诱导RNA结合蛋白(cold inducible RNA-binding protein, CIRP)是在哺乳动物细胞中发现的首种冷应激或冷休克蛋白,伴随冷应激过程过量表达.研究证明,CIRP无论是在核酸结构上,还是在氨基酸结构上都是高度保守的,具有较高的同源性,其细胞定位和生理功能可能具有组织特异性;CIRP不仅具有介导冷诱导的细胞生长抑制作用,而且可能参与人和动物渗透应激、紫外线照射应激、缺氧应激、生殖、神经发育与调节、胚胎发育、肿瘤发生,以及动物冬眠等多种生理过程.因此,深入开展CIRP的功能性研究和应用性研究具有重要的基础研究价值和临床医学应用前景.     

冷诱导RNA结合蛋白研究进展

冷诱导RNA结合蛋白(CIRP)广泛表达于各种组织细胞中,但低温(32℃)诱导下表达明显增加。随着研究的不断深入,科学家们发现CIRP还可以被其他应激条件如紫外线、缺氧、渗透压等诱导高表达。CIRP是一种重要的生理活性物质,其表达量的改变,直接影响体内心率、体温、内分泌等有节律性变化的生理过程。现已证实它广泛参与缺氧神经元保护、癌症发生、神经及胚胎发育、生物钟调节等一系列生化过程。我们对冷诱导RNA结合蛋白的最新研究进展加以综述,旨在初步阐明该蛋白的功能,为利用该蛋白治疗临床相关疾病奠定理论基础。     

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.     

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...     

冷诱导RNA结合蛋白在应激状态下对细胞的保护作用机制

冷诱导RNA结合蛋白(cold-inducible RNA-binding protein,CIRP)是目前哺乳动物中被广泛研究的冷应激蛋白之一。CIRP在脊椎动物间高度保守,在多种类型的细胞中均有表达,参与体内多种生物学过程。在应激条件下,CIRP从细胞核迁移到细胞质的应激颗粒中,通过与其特异靶基因结合,发挥一系列生物学效应,帮助细胞快速适应各种环境应激,尤其在温和低温、紫外线、缺氧等应激条件下,CIRP被诱导表达,通过与其特异靶基因结合、增加mRNA的稳定性、抗细胞凋亡等方式发挥细胞保护作用。文章重点对冷诱导RNA结合蛋白在应激状态下的细胞保护作用机制的研究进展进行综述。     

RNA结合蛋白Sam68及其功能

细胞通过基因表达调控来应对外界刺激,其中影响mRNA稳定性及翻译效率的转录后调控发挥重要作用。RNA结合蛋白(RNA binding proteins, RBPs)是介导转录后调控的重要分子,Sam68（SRC associated in mitosis of 68 kD）是集信号转导特性与RNA激活功能于一身的RNA结合蛋白,参与转录、可变剪接及核输出等mRNA 的代谢过程,且Sam68可通过信号通路参与细胞应答、细胞周期调控和疾病发生等。最新研究表明,Sam68可通过非编码RNAs(noncoding RNA, ncRNAs)参与表观遗传、转录与转录后调控。本文在介绍Sam68结构和转录后修饰的基础上,着重讨论Sam68在信号转导、可变剪接、ncRNAs代谢、疾病发生等方面的最新研究进展。     

Y-box结合蛋白功能及对肿瘤发生的影响

Y-box结合蛋白家族成员是一类高度保守的顺式作用元件, 广泛存在于原核及真核生物细胞中。它是一种多功能蛋白, 与转录调节、翻译调控、mRNA选择性剪接、DNA的修复、细胞增殖和再生等有关。Y-box结合蛋白的氨基酸序列包含3个结构域: 氨基酸N末端, 亲水结构域C末端, 冷休克结构域(cold shock domain CSD), 保守的冷休克结构域决定了Y-box结合蛋白的大部分功能。最近研究发现, 定位于细胞核中的YB-1蛋白在局部晚期非小细胞肺癌的预防上可作为新的靶位点, YB-1蛋白还可通过对抑癌基因p53启动子抑制起负调控作用, 此外, YB-1蛋白在PI3K/Akt信号通路中也起到重要的作用, 这些研究都为肿瘤的治疗提供了新的线索和启示。文章就Y-box结合蛋白功能及其对肿瘤发生的影响等方面进行概述。     

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.     

RNA结合蛋白与非编码RNA调节关系的研究进展

近年来,越来越多的研究表明,RNA结合蛋白(RNA binding protein,RBP)与多种类型的非编码RNAs(noncoding RNA,ncRNAs)具有互相调节的关系,且调节机制形式多样。一方面,RBP可以调节ncRNA的生物合成、稳定性和功能;另一方面,ncRNA也可以影响RBP的功能和结构。同时,RBP和ncRNA的相互作用还在其他靶基因的调节上起着重要的作用,从而参与众多的生物过程,如组织发育、代谢性疾病、神经退行性疾病、抗病毒免疫和各种癌症等。该文就RBP与常见类型的ncRNAs,包括miRNA、lncRNA、circRNA的相互作用方式和调节机制的研究进展作一综述。     

Involvement of Protein Kinase D1 in Signal Transduction from the Protein Kinase C Pathway to the Tyrosine Kinase Pathway in Response to Gonadotropin-releasing Hormone

The receptor for gonadotropin-releasing hormone (GnRH) belongs to the G protein-coupled receptors (GPCRs), and its stimulation activates extracellular signal-regulated protein kinase (ERK). We found that the transactivation of ErbB4 was involved in GnRH-induced ERK activation in immortalized GnRH neurons (GT1–7 cells). We found also that GnRH induced the cleavage of ErbB4. In the present study, we examined signal transduction for the activation of ERK and the cleavage of ErbB4 after GnRH treatment. Both ERK activation and ErbB4 cleavage were completely inhibited by YM-254890, an inhibitor of G_q/11 proteins. Down-regulation of protein kinase C (PKC) markedly decreased both ERK activation and ErbB4 cleavage. Experiments with two types of PKC inhibitors, Gö 6976 and bisindolylmaleimide I, indicated that novel PKC isoforms but not conventional PKC isoforms were involved in ERK activation and ErbB4 cleavage. Our experiments indicated that the novel PKC isoforms activated protein kinase D (PKD) after GnRH treatment. Knockdown and inhibitor experiments suggested that PKD1 stimulated the phosphorylation of Pyk2 by constitutively activated Src and Fyn for ERK activation. Taken together, it is highly possible that PKD1 plays a critical role in signal transduction from the PKC pathway to the tyrosine kinase pathway. Activation of the tyrosine kinase pathway may be involved in the progression of cancer.     

ERK信号通道调控大鼠气道平滑肌细胞的增殖与凋亡

 为了了解ERK信号通道对正常大鼠气道平滑肌细胞(airway smooth muscle cells, ASMCs)增殖与凋亡的调控. 通过对正常大鼠ASMCs原代培养,4～7代用于实验,以ERK激动剂表皮生长因子（EGF）和抑制剂PD98059干预ASMCs生长,采用RT-PCR和免疫荧光染色观察ASMCs上ERK mRNA和蛋白的表达,MTT法、^３Ｈ-TdR掺入法检测ASMC增殖,Hoechst染色和Annexin-Ⅴ FITC PI双染色法检测细胞凋亡,Western免疫印迹检测ERK1/2、磷酸化ERK1/2和procaspase-3蛋白的表达.结果发现ASMCs上存在ERK mRNA和蛋白的表达,与空白对照组比较,PD98059干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均减少(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均增高(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均降低, procaspase-3蛋白的表达增高.EGF干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均增高(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均下降(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均增高, procaspase-3蛋白的表达降低.P+E组无明显差异(P>0.05).ERK信号通道参与大鼠ASMCs增殖和凋亡的调控,ERK对大鼠ASMCs凋亡的调控与procaspase-3蛋白有关,这一发现将有助于对哮喘ASMCs异常增殖调控机制的深入研究.     

miR-380调控羊驼黑色素细胞MAPK/ERK信号通路

miR-380是不同羊驼毛色中差异表达的基因之一,但是否与黑色素生成有关未见报道。为了丰富调控黑色素生成的机制,挖掘黑色素生成路径中所涉及到的更多新的基因并揭示miR 380在黑色素细胞中的功能,本实验通过生物信息学方法预测出MAPK信号通路的成员MAP3K6是miR-380的靶基因之一。在293T细胞中共转染miR-380和MAP3K6后,与对照组相比双荧光报告酶活性下降（28.92 ± 25.63）%(P<0.01) ,下降趋势明显,说明MAP3K6可能是miR-380的靶基因之一;在羊驼黑色素细胞中转染miR-380后,MAP3K6、MEK1、ERK1/2、CREB和MITF在转录水平的表达量与NC组相比具有显著下降趋势,其中CREB下降趋势尤为显著（64.20 ± 54.30）%（P<0.01）,Western印迹检测MAP3K6、p-MEK1、p-ERK1/2、CREB和MITF在蛋白质水平的表达与NC组相比下降趋势明显且p-MEK1和CREB基因下降极为显著,分别为（29.09 ± 10.68）%（P<0.001）和（47.12 ± 6.70）%（P<0.001）,抑制组则反之。通过 Masson-Fontana黑色素颗粒染色法检测miR-380抑制黑色素细胞产生黑色素颗粒,用紫外分光度法检测真黑素（eumelanin,EM）和褐黑素（pheomelanin,PM）,含量结果提示EM与PM含量分别下降为（38.63 ± 2.00）%（P<0.01）,（54.10 ± 5.73）%（P<0.001）且PM含量下降极为显著。综上所述miR-380通过靶向抑制MAP3K6等基因的表达,从而对MAPK/ERK信号通路起调控作用,最终影响黑色素生成生物学功能,此研究对哺乳动物毛色形成机制和防止皮肤受紫外辐射有重要意义。     

MAPK/ERK pathway inhibition is a promising treatment target for adrenocortical tumors

Unraveling molecular mechanisms that regulate tumor development and proliferation is of the utmost importance in the quest to decrease the high mortality rate of adrenocortical carcinomas (ACC). Our aim was to evaluate the role of two of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways (extracellular signal-regulated protein kinases [ERKs 1/2] and p38) in the adrenocortical tumorigenesis, as well as the therapeutic potential of MAPK/ERK inhibition. ERKs 1/2 and p38 activation were evaluated in incidentalomas (INC; n = 10), benign Cushing's syndrome (BCS; n = 12), malignant Cushing's syndrome (MCS; n = 6) and normal adrenal glands (NAG; 8). ACC cell line (H295R) was used to evaluate the ability of PD184352 (0.1, 1, and 10 µM), a specific MEK-MAPK-ERK pathway inhibitor, to modulate cell proliferation, viability, metabolism, and steroidogenesis. ERKs 1/2 activation was significantly higher in MCS (2.83 ± 0.17) compared with NAG (1.00 ± 0.19 “arbitrary units”), INC (1.20 ± 0.13) and BCS (2.09 ± 0.09). Phospho-p38 expression was absent in all the MCS analyzed. MAPK/ERK kinase (MEK) inhibition with PD184352 significantly decreased proliferation as well as steroidogenesis and also increased the redox state of the H295R cells. This data suggests that MEK-MAPK-ERK signaling has a role in adrenocortical tumorigenesis that could be potentially used as a diagnostic marker for malignancy and targeted treatment in ACC.     

1-硝基-2-酰基蒽醌-缬氨酸通过抑制ERK1/2激活和ERCC1表达诱导结肠癌细胞死亡

化学方法合成是新药研发的一种重要途径。结合抗肿瘤药物的作用机制以及蒽醌类衍生物的构效关系,设计合成了一类新的蒽醌类衍生物1-硝基-2-酰基蒽醌-缬氨酸(简称C3),发现其具有很好的抗肿瘤活性。为了确定蒽醌类衍生物C3对结肠癌HCT116和HT29细胞的作用及其分子机制,首先通过MTT比色法检测C3对结肠癌HCT116和HT29细胞活性的影响。结果显示,C3对这两种结肠癌细胞具有明显的抑制作用,呈时间和剂量依赖性。60μg/mL的C3处理HCT116和HT29细胞48 h,细胞活性分别是50.67%和59.77%,达到了半抑制浓度;同时,其细胞形态和细胞核发生明显变化。进一步采用Western印迹和qRT-PCR技术,检测C3对DNA切除修复交叉互补1(excision repair cross-complementation group 1,ERCC1)转录水平和蛋白质水平表达及其稳定性的影响。结果表明,C3降低了ERCC1转录水平和蛋白质水平的表达,并且减弱了ERCC1转录水平和蛋白质水平的稳定性。最后,用U0126(MEK1/2抑制剂)和C3联合作用结肠癌HCT116和HT29细胞,通过Western印迹检测ERCC1蛋白质水平的表达。结果表明,C3通过降低p-ERK1/2的蛋白质水平的表达,从而抑制ERCC1的表达。上述结果证明,C3通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK1/2)信号通路,降低了ERCC1转录水平和蛋白质水平的稳定性,使ERCC1转录水平和蛋白质水平表达发生下调,进而抑制结肠癌HCT116和HT29细胞的活性。     

Stereoselectivity of the Enzymatic Reduction of Aldehydic and Ketonic Carbonyl Groups in Planar Chiral Organomanganese Complexes

(±)-Tricarbonyl(η⁵-1-formyl-2-methylcyclopentadienyl)manganese (1) was optically resolved with horse liver alcohol dehydrogenase (HLADH) and two species of yeasts, Saccharomyces sp. H-1 and Rhodotorula rubra IFO 889. Usually, (1R)-1 was preferentially reduced to give (?)-alcohol 2 of ≥ 97% e.e. ? 84% e.e. Ketone analogue (±)-tricarbonyl(η⁵-1-acetyl-2-methylcyclopentadienyl)-manganese (4) was reduced by the yeasts. The major product by S. sp. H-1 was the (1S,2R,1′S)-(+)-alcohol (5) (≥ 98% e.e.) and the minor product, the (1R,2S,1′S)-(?)-alcohol (6) (86% e.e.). R. rubra gave only the latter alcohol (≥ 99 % e.e.). The Stereodifferentiation mechanism for these bioreductions is discussed in terms of the Prelog rule. The mechanism for HLADH reduction was examined with computer graphics.     

低氧诱导因子-1的转录活性调控及其信号传导

低氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是氧平衡调控相关的转录因子.依赖HIF-1的基因表达调控系统广泛影响葡萄糖代谢、细胞增殖、凋亡和血管发生,与机体低氧适应、胚胎发育、各种缺血性疾病及肿瘤相关.HIF-1自身活性调节是低氧应答基因表达调控的中心环节.调控主要发生在源于Ras的两条信号途径：Ras/Raf/MEK介导的HIF-1反式激活功能调控,PI(3)K/Akt依赖的HIF-1alpha蛋白稳定性调控.这两个信号传导途径分别独立又协调地调控着HIF-1的转录活性.