生物磁受体蛋白MagR/IscA研究进展

铁硫簇蛋白是一类重要的线粒体功能蛋白,在细胞能量代谢、电子传递、底物结合与激活、铁/硫存储、酶促反应、基因表达调控等诸多过程中均发挥了关键作用.铁硫簇蛋白质组装及转运过程一旦发生障碍,必将严重影响细胞内铁的稳态及铁硫蛋白的功能.分子质量约11 ku的铁硫簇蛋白IscA,是铁硫蛋白亚家族hesB高保守性成员之一,能结合铁离子及[2Fe-2S]簇,参与铁硫簇蛋白质合成,因此IscA在铁硫簇组装蛋白与级联反应系统中具有重要的作用.更值得关注的是,2015年谢灿和张生家两个研究组发现IscA1具有磁受体(MagR/MAR)作用,此外,谢灿课题组揭示MagR能与Cry形成磁感应复合物行使磁感应器(magnetic sensor,MagS)功能.尤为重要的是,体内实验表明通过外磁场刺激活化MagR能调控相关磁基因表达,影响神经活动及行为定位.鉴于MagR磁受体的独特功能,张生家等将磁受体的基因定位与远程磁刺激相结合,发明了一种非损伤性的神经调控方法,称之为磁遗传学.本文简要介绍MagR/IscA及其同源基因的始初发现与鉴定历程、进化保守性、独特的生理生物学功能,并凝练出磁遗传假说机制调控模型,以解释MagR/IscA的磁遗传学功能.     

真核细胞中铁硫簇的组装机制及相关铁硫蛋白疾病

铁硫簇是一类古老而功能众多的蛋白质辅基,在细胞中参与电子传递过程、酶促反应及感知内环境的变化而调节基因的表达等。虽然铁硫簇的组成元素和结构都较为简单,但是铁硫簇的组装是需多种组装蛋白参与、有序进行的催化反应。直至近几年,人们才逐渐阐明了在生命体中铁硫簇是如何组装并结合到未成熟的铁硫蛋白中的。如果线粒体中铁硫簇组装及转运过程发生障碍,将严重影响细胞内铁的稳态及铁硫蛋白的功能,由此可见,线粒体中铁硫簇的组装功能使得线粒体成为细胞中必不可少的一类细胞器。该文重点概述了近十年来真核生物中铁硫簇组装机制的研究进展并阐述线粒体铁硫簇组装在人体中的重要作用及其组装障碍所引起的疾病。     

铁硫蛋白的生物合成及相关疾病

铁硫蛋白是以铁硫簇为辅基,相对分子质量较小的一类蛋白质．它广泛存在于各种生物体内,参与电子传递、能量代谢以及基因表达调控等重要生理过程．其生物合成过程复杂,并且从细菌到人类高度保守．在真核细胞内,铁硫蛋白的组装由线粒体铁硫簇组装系统（mitochondrial iron sulfur cluster assembly system,mitochondrial ISC assembly system）和细胞质铁硫簇组装器（cytosolic iron sulfur cluster assembly,CIA）完成．研究发现,铁硫蛋白的合成异常可导致弗里德赖希共济失调(friedreich ataxia,FRDA)、遗传性肌病和铁粒幼细胞性贫血等多种罕见疾病,这些疾病严重影响个体的生活质量和寿命．因此,深入了解铁硫蛋白的结构和生物合成过程,对研究其生物学功能与相关疾病的诊断和治疗有重要意义．     

铜对线粒体中铁硫蛋白功能的毒性机制研究

该文探讨了铜对线粒体内铁硫蛋白的毒性机理。通过包装慢病毒将Hep G2细胞中铜转运蛋白ATP7B(ATPase copper transporting beta)基因敲低,并用铜离子处理构建高铜细胞模型。通过免疫印迹、胶内酶活、紫外–可见光分光光度法检测细胞线粒体内铁硫蛋白、非铁硫蛋白及铁硫簇组装蛋白量和活性的改变;用电镜观察高铜模型中线粒体的形态改变;用海马能量代谢分析仪检测铜离子对细胞能量代谢的影响。结果发现,高铜细胞模型线粒体内铁硫簇组装蛋白ISCA2(ironsulfur cluster assembly 2)及ISCU(iron-sulfur cluster assembly enzyme)水平下降,抑制了铁硫簇的组装,并进一步影响了线粒体内[2Fe-2S]型及[4Fe-4S]型铁硫蛋白功能,但并不影响非铁硫蛋白。高铜状态也影响了呼吸链复合体活性及线粒体能量代谢,并导致线粒体形态发生改变。这些结果表明,异常累积的铜离子也会通过抑制线粒体中铁硫簇的组装,影响线粒体内铁硫蛋白的功能。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组分泌蛋白的初步分析

利用信号肽预测软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMM v2.0和非经典分泌蛋白预测软件SecretomeP对嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的3 218个氨基酸序列进行预测分析.结果表明在嗜酸氧化亚铁硫杆菌中有507个蛋白为分泌蛋白,其中分泌型信号肽120个(其中有9个为RR-motif亚组型信号肽),脂蛋白信号肽3个,Prepilin-like信号肽4个,非经典分泌蛋白380个.并对分泌型信号肽的长度分布、氨基酸使用频率和酶切位点的氨基酸使用频率作了统计.得分最高的100个非经典分泌蛋白中,有36个具有功能分类,主要是参与细胞壁、能量代谢及转运和结合的蛋白质.嗜酸氧化亚铁硫杆菌的这507个分泌蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种与矿物相互作用,以及对环境做出响应服务.     

铁硫簇的结构、功能及生物合成研究进展

铁硫簇是普遍存在于生物体中的最古老的生命物质之一.铁硫簇基本结构单元有[2Fe-2S]、[3Fe-4S]、[4Fe-4S]及.[8Fe-7S]等几种形式,不同结构的铁硫簇具有不同的生物学功能,主要包括参与电子传递、底物的结合与激活、铁/硫的存储、基因表达的调控、酶活的调控等.铁硫簇既可在生物体内合成,也可在体外进行人工组装.铁硫簇的生物合成主要和NIF、ISC、SUF这三个系统有关.研究已确定了参与铁硫簇合成的关键蛋白,但对它们分子水平上的机制及如何进行相互作用在体内外合成铁硫簇的认识尚待进一步研究.     

幽门螺杆菌分子伴侣GroEL相互作用蛋白分析

【目的】获得幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,HP) GroEL结合蛋白质组构成谱,为进一步探究GroEL及其与相互作用蛋白在HP致病机制中的作用提供新思路。【方法】在构建HP GroEL原核表达重组大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)⁽pET-28a(+)-groEL)基础上,纯化带有His标签的GroEL蛋白,与HP全菌蛋白提取液共孵育后,利用Protein G磁珠和抗His标签抗体免疫沉淀法对复合物进行捕获,然后对复合物中GroEL及其结合的蛋白质进行质谱法鉴定,根据主要功能对其进行分类,并完成蛋白质相互关系网络分析。【结果】对GroEL蛋白捕获成分进行分析,共鉴定出59种可能与GroEL结合的蛋白质,其中包括19种代谢酶类(KatA、GltA和AhpC等参与氧化还原相关酶类7种,PepA、RocF和HtrA等肽酶5种,以及2种参与脂肪代谢酶、2种参与ATP合成酶、2种尿素酶和HP17＿08079蛋白等)、15种外膜蛋白(黏附素BabA、SabA、HapA及其他膜蛋白等)、8种转录翻译相关蛋白(Tuf、RpoBC...     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌中铁氧还蛋白的生物信息学分析

从NCBI数据库中下载了3种铁氧还蛋白(ACK79261.1,ACK79281.1和ACK80954.1)序列,利用网站在线预测结合软件分析,对其基本理化性质、蛋白修饰、保守结构域、亚细胞定位、二级和三级结构预测和蛋白相互作用网络等方面进行分析和预测。所得数据表明,3种蛋白质均为不稳定的亲水性蛋白质,等电点偏酸性,不含信号肽,均在细胞质中发挥作用;蛋白相互作用分析预测ACK79261.1在核酸代谢过程中发挥重要作用,ACK79281.1主要参与了细胞内的2Fe-2S簇的组装,ACK80954.1对于能量和电子传递必不可少。本研究利用生物信息学预测了铁氧还蛋白结构和功能,为后续研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌中的电子传递过程以及菌株改良、应用推广提供理论上的依据。     

胃癌相关新蛋白Raf激酶抑制蛋白相互作用蛋白质的鉴定

Raf激酶抑制蛋白(RKIP)的异常表达在胃癌的发生发展中起重要的作用,为了阐明其作用机制,应用脂质体将RKIP-3xFLAG-pcDNA3.1质粒转染至SGC7901细胞,建立RKIP-3xFLAG高表达的SGC7901细胞;并利用3xFLAG标签的亲和层析技术联合质谱分析,分离、鉴定与RKIP相互作用的蛋白质,并应用免疫共沉淀联合Western-blot进一步验证质谱结果．共鉴定出66个RKIP相互作用蛋白质,功能分类包括蛋白质代谢酶类、生物氧化相关酶类,细胞骨架蛋白、分子伴侣、信号转导相关蛋白、酶解相关蛋白等．并首次证实14-3-3蛋白与RKIP存在相互作用．为阐明RKIP在胃癌发生发展中的作用机制提供了重要的线索,为胃癌的早期诊治及预后监测提供了新的靶点．     

蛋白酪氨酸磷酸酶-PEST在生理调节及相关疾病中的作用

蛋白质分子中酪氨酸残基可逆性的磷酸化是细胞内信号分子传导的基本方式。两类作用相反的酶参与磷酸化的调节:蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosinekinase,PTK)和蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatase,PTP)。含脯氨酸-谷氨酸-丝氨酸-苏氨酸(P-E-S-T)结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP-PEST)属于非受体型酪氨酸磷酸酶类,其本身能与多种蛋白质相互作用,并在细胞迁移、免疫细胞活化和胚胎发育等生理过程中发挥重要作用。本文对PTP-PEST的结构特点、生理功效、介导的信号传导途径和近年来PTP-PEST在疾病中的作用作一综述。     

谷氧还蛋白2与人类健康

谷氧还蛋白2(Glutaredoxin 2,GLRX2)是一种相对分子质量较小的氧化还原酶,属于硫氧还蛋白家族成员,以谷胱甘肽为辅基调节细胞的氧化还原内环境。在非应激条件下,GLRX2结合铁硫簇,以二聚体形式存在,可能参与铁硫簇的转运或运输;当氧化压力增加时,铁硫簇解聚,GLRX2二聚体转化为GLRX2单体,利用单巯基或双巯基机制,发挥抗氧化应激和抗细胞凋亡的功能。GLRX2与人类健康和疾病,如心血管疾病、神经退行性疾病、白内障、肿瘤细胞生长与分化和精子成熟等密切相关。因此,对GLRX2的深入研究将有助于设计针对氧化应激的药物,为治疗和预防由此产生的疾病或健康问题带来新的希望。     

大肠杆菌YacG锌指结构的金属结合及功能特性

YacG蛋白是一种能够抑制大肠杆菌促旋酶（E.coli gyrase）活性的内源性小分子蛋白质,仅由65 个氨基酸残基组成。核磁共振(NMR)研究发现,YacG结构中含有1个Cys-X2-Cys-X15-Cys-X3-Cys序列的锌指结构域,然而其作用并不清楚。本研究发现,在添加外源锌或者铁的M9基础培养基中,表达并纯化得到分别含有锌和铁的YacG蛋白,而在同时添加铁和L-半胱氨酸的M9基础培养基中可以纯化得到含有铁硫簇的蛋白质。这表明,YacG不仅是一个锌指蛋白,也是铁结合或铁硫簇结合蛋白。定点突变实验发现,YacG锌指结构中的4个半胱氨酸残基突变后,其结合的锌、铁、铁硫簇的含量都显著下降。这提示,锌结合、铁结合以及铁硫簇结合的位点均位于锌指结构域中的4个半胱氨酸残基。体内YacG过表达实验显示,用IPTG在大肠杆菌体内诱导表达野生型YacG蛋白会导致其生长明显受到抑制,而过表达突变体蛋白（YacG-C12/28S）对其生长的抑制作用将会减弱。体外实验进一步发现,锌结合、铁结合以及铁硫簇结合形式的YacG蛋白对E.coli gyrase促DNA螺旋活性的抑制作用没有明显差别,但是锌指结构突变体蛋白（YacG-C12/28S）对gyrase活性的抑制作用显著减弱。这说明,完整的锌指结构对YacG抑制gyrase活性的功能具有重要作用。此研究有可能为gyrase抑制剂类抗生素药物的研发提供有用的线索。     

低表达线粒体蛋白ISCA2对线粒体功能影响的机制研究

该文探讨了ISCA2蛋白低表达对细胞内铁硫蛋白和能量代谢的影响。在HeLa细胞内将ISCA2基因敲低,通过免疫印迹、顺乌头酸酶胶内酶活性分析法分析线粒体内外铁硫蛋白水平和活性改变;用紫外–可见分光光度法检测细胞线粒体内氧化磷酸化复合体活性;用海马能量分析仪分析细胞内能量代谢的改变。结果表明,ISCA2蛋白低表达后,氧化磷酸化复合体中各铁硫蛋白亚基都出现不同程度的下调,且对于线粒体[4Fe-4S]型铁硫蛋白亚基影响显著,但对线粒体[2Fe-2S]型铁硫蛋白亚基以及胞质[4Fe-4S]型铁硫蛋白亚基影响较小。同时,ISCA2蛋白低表达后对线粒体复合体活性和线粒体能量代谢影响显著,细胞有氧呼吸降低,细胞外乳酸含量增加。这些结果表明,ISCA2蛋白低表达后抑制铁硫簇的组装,导致铁硫蛋白功能障碍,影响线粒体复合体活性和氧化磷酸化系统,使得细胞能量代谢紊乱。     

线粒体铁代谢与人类疾病的研究进展

线粒体铁代谢的研究主要包括两个方面：铁在胞质和线粒体之间的转运和调控;铁硫簇和血红素在线粒体内的合成与转运。目前认为线粒体铁的转入主要是与mitoferrinl／2（MFRNl和MFRN2）和ABCBl0有关,运出可能与ABCB6和／或ABCB7有关,转运和调控的具体机制不是很清楚,推测与某种含有铁硫簇的信号分子有关。哺乳动物铁硫簇的合成可以发生在胞质和线粒体内,但以线粒体为主;真核生物中与铁硫簇合成相关的蛋白达二十多种,其中FXN、ISCS、ISDll和ISCU及其同系物被认为是核心组分。血红素的合成起始和终止发生在线粒体内,终止步骤为亚铁螯合酶将铁插入原卟啉IX,该酶活性又依赖于铁硫簇。因此,铁硫簇的合成与调控是线粒体铁代谢的核心,也是整个细胞铁运作的核心。本文主要围绕线粒体铁代谢特别是铁硫簇的合成异常引起的疾病做一简单的综述。     

严格厌氧菌铁氧还蛋白的研究进展

铁氧还蛋白(ferredoxin,Fd)是一类含有铁硫簇的小分子蛋白质,广泛存在于自然界中,参与生物体内的呼吸、发酵、固氮、二氧化碳固定和制氢等生理过程.Fd对于严格厌氧的细菌尤为重要,是因为这类细菌的能量代谢高度依赖于低氧化还原电势的生物组分,而Fd能够利用铁硫中心灵活调节其氧还电势,适应低电势需求.本文选取厌氧细菌...     

肝细胞生成素在睾丸组织中的相互作用蛋白

肝细胞生成素（HPO）具有复杂的生理功能,在睾丸中的高表达提示其在生殖活动中的重要性,而不仅局限于肝再生.构建了酵母表达载体pGBKT7-HPO,采用酵母双杂交系统,以HPO为诱饵蛋白,从人睾丸cDNA文库中寻找能够与HPO相互作用的蛋白质.经过筛选、验证阳性克隆,并进行PCR、测序和序列比对,得到4种相互作用蛋白质：NADH脱氢酶1、钠/钾ATP酶β3亚基、磷脂酶C δ1以及附睾分泌蛋白.提示HPO可能参与了细胞的蛋白质合成,能量代谢等.通过对候选蛋白的研究,为探讨HPO对睾丸组织细胞功能的调节机制提供了重要的线索.     

HeLa细胞中与组织型转谷氨酰胺酶相互作用蛋白质的筛选

组织型转谷氨酰胺酶 (tissuetransglutaminase ,tTG ,TGII)是转谷氨酰胺酶家族成员之一 ,多数细胞凋亡过程中均有tTG表达水平的升高。为研究tTG在细胞凋亡过程中发挥作用的机制 ,利用Gal 4酵母双杂交系统筛选了HeLa细胞中与tTG相互作用的蛋白质 ,获得了 17个阳性酵母克隆。序列测定显示其中 1个克隆所含cDNA序列编码TIA 1相关蛋白 (TIA 1 relatedprotein ,TIAR )C端 12 9个氨基酸残基序列 ,GST下拉 (pull down)实验也证实tTG与TIAR能相互作用 ,而且这种相互作用需要Ca2 参与作用。这些结果提示tTG可能通过其Ca2 依赖的转谷氨酰胺活性对TIAR进行修饰从而影响TIAR的功能 ,可能在细胞凋亡中发挥着一定的作用。     

PLK1是DNA内切酶CtIP的新相互作用蛋白

CtIP是DNA双链断裂修复中的关键蛋白之一,它能够促进断裂DNA末端切割,并且是一种已知的抑癌基因,与许多参与癌变过程的蛋白质如BRCA1,Rb等相互作用。为了更好地理解CtIP的分子网络,我们用在线工具PrePPI预测CtIP相互作用蛋白,发现PLK1是新的CtIP相互作用蛋白。PLK1在有丝分裂和癌症进展中发挥重要作用。我们进一步通过免疫沉淀法验证了它们的相互作用。 结果显示PLK1与CtIP有较强相互作用。此外,还采用Frodock 2.0工具对接CtIP和PLK1之间的蛋白质相互作用。最后,免疫沉淀测定和免疫荧光染色结果显示这两种蛋白质之间的相互作用与DNA损伤相关。基于这些结果,我们提出CtIP-PLK1相互作用可能在DNA损伤反应以及其他生物过程中发挥重要作用。     

高等植物的LRR蛋白:结构与功能

ＬＲＲ结构存在于细胞定位和功能上各不相同的多种蛋白质中,与蛋白质之间的相互作用和细胞内的信号传递过程密切相关。植物中含ＬＲＲ的蛋白主要有类受体蛋白激酶、抗病基因编码的蛋白和多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白等,它们分别在细胞的生长发育、抗病反应等过程中发挥着重要作用,其相似的ＬＲＲ结构为从分子水平上研究这些蛋白的作用机制提供了结构基础。     

隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白相互作用及其在褐飞虱发育与生殖中的作用

[目的]在真核生物中验证隐花色素蛋白(Cryptochrome)/铁硫簇蛋白(Iron-sulfur cluster assembly 1)的相互作用,研究2种蛋白在褐飞虱Nilaparvata lugens发育和生殖过程中的作用,为二者在磁感受机制中的协同作用及磁场对昆虫生理状态的调控机制提供依据和新的研究方向.[方...