核糖核酸酶基因超家族分子进化

核糖核酸酶基因(Ribonuclease A, RNASE A)超家族是进化生物学中研究新基因起源及新功能演变的重要模式系统之一。RNASE A超家族中的很多成员表现出基因复制的进化模式, 而且在适应性(正)选择的驱动下, 发生了功能分化。文章综述了RNASE A超家族成员在不同动物类群中进化模式的研究进展, 包括近年来越来越多在基因组水平上开展的相关研究, 显示该基因超家族可能具有比人们以往认识的更为复杂的基因进化模式。随着越来越多动物基因组数据的产生, 对更多动物代表类群进行RNASE A超家族研究, 将有望揭示新的进化机制和功能分化, 为系统认识动物适应进化的遗传机制奠定基础。     

人核糖核酸酶A超家族抗微生物活性及其作用机制

人核糖核酸酶A(human RNase A)超家族包含13个具有不同生物活性的成员(RNase 1～RNase 13),其蛋白质结构除具有催化保守序列外,还具有显著多样性的序列,决定了人类核糖核酸酶A可发挥核糖核酸酶活性之外的生物学功能。人核糖核酸酶A超家族成员在多种免疫细胞例如嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞中表达,并可被分泌以发挥多种多样的生物学功能,包括抗微生物活性、促进宿主防御、参与血管生成及精子成熟等。其中,人核糖核酸酶A超家族部分成员,可通过水解病毒RNA、抑制病毒复制、破坏细菌细胞壁、促进微生物凝集、损伤寄生虫细胞膜和线粒体膜等直接作用,以及通过宿主天然免疫细胞介导的间接作用,发挥抗微生物及寄生虫活性,参与宿主防御。本文对人核糖核酸酶A的抗微生物(包括病毒、细菌、真菌)和抗寄生虫活性及其作用机制进行综述,并对人核糖核酸酶A作为抗微生物活性物质和天然免疫分子,用于治疗严重和耐药微生物感染的前景进行展望。     

核糖核酸酶A超家族抗菌活性评价

抗菌肽是机体重要的免疫防御分子,具有广谱杀菌活性。核糖核酸酶A是脊椎动物特异性的分泌型蛋白质,在人基因组中包含8个经典成员(RNase1-8)。它们作为一类重要的抗菌肽,广泛分布于机体需要抵抗外界病原微生物的组织中,除了特有的生物学功能外,均具有一定的抗菌活性。然而,目前各实验室对它们抗菌活性的报道并不一致,有必要开展横向比较分析。为此,我们表达纯化了人核糖核酸酶A超家族8个成员的重组蛋白质,并在同一实验条件下以半致死浓度评估了它们对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抗菌活性。结果显示,RNase1-8重组蛋白质对大肠杆菌半数致死浓度分别为：0.081,0.046,0.008,0.250,2.028,0.072,0.001μmol·L^-1和1.1416μmol·L^-1;对金黄色葡萄球菌半数致死浓度分别为：3.427,1.856,2.211,5.188,8.274,4.356,2.502μmol·L^-1和9.916μmol·L^-1。该结果提示,RNase1-8对大肠杆菌的抗菌活...     

核糖核酸酶5在宿主防御中的作用及机制

抗菌肽是机体天然免疫的重要组成部分。核糖核酸酶5（ribonuclease5,RNASE5;又名angiogenin）属于核糖核酸酶A超家族,是一个分泌型小分子蛋白质,广泛分布于机体需要抵御外界病原微生物的组织中。RNASE5对病毒、细菌以及真菌都存在抑制效应,具有广谱抗菌特点,但其表达和活性受到宿主生理状态和外界环境多层次的调控。RNASE5存在多样的抗微生物作用机制,其带正电荷的理化特性破坏微生物细胞壁,而其核糖核酸酶活性则是杀伤真菌所必须的。除了直接作用于微生物外,RNASE5还可作为重要因子调节宿主免疫功能,参与多种病理过程。本文综述了RANSE5的结构、生物活性与功能、作用特点与机制,并讨论了在其研究中存在的问题,以期为今后的研究提供新思路和新方向。     

栝楼核糖核酸酶在RNA序列分析中的应用

栝楼核糖核酸酶（RNase TCS）对U碱基具有高度的专一性,在无脲、pH3.5、50℃时,它几乎都在-NP ↓ U-处裂解RNA.它与RNase T1,U₂和有限的碱水解一起,可用于直接的酶法RNA序列分析．     

精氨酸对牛胰核糖核酸酶氧化复性的时相性抑制作用

精氨酸常在重组蛋白的体外复性中,作为一种小分子添加剂用于抑制蛋白聚集。精氨酸对蛋白复性折叠过程本身的影响尚不清楚。首次以不易聚集的牛胰核糖核酸酶为研究对象,通过飞行质谱检测氧化复性中间体的变化,通过酶学活性检测蛋白活性的恢复过程,观察了精氨酸对氧化复性的直接影响。发现不同浓度精氨酸对牛胰核糖核酸酶的氧化复性有直接的抑制作用。特别在0.5 mol/L浓度时,精氨酸对牛胰核糖核酸酶氧化复性的抑制作用具有独特的时相依赖性:早期复性可持续至4 h,其活性恢复达30%后,晚期复性基本终止。这种抑制特征与脲的抑制作用有明显的不同,精氨酸没有完全抑制关键结构中间体的形成。结果说明,牛胰核糖核酸酶的氧化复性,除经关键结构中间体的主要通路外,还可能存在一个潜在复性通路,它是其氧化复性后期的关键限速通路。该复性通路可以被0.5 mol/L精氨酸完全阻断。     

核糖核酸酶4：一种高保守性多功能的核酸酶

核糖核酸酶4(ribonuclease-4,RNase-4)是核糖核酸酶A超家族成员之一.物种间RNase-4蛋白序列的相似度高达90%,是该超家族中最为保守的成员.RNase-4的核糖核酸酶活性具有独特的尿嘧啶核苷酸底物偏好性,这与其结构紧密相关.RNase-4可以通过降解外源病原体释放的RNA多聚体而发挥宿主防御功能.最新的研究表明,RNase-4可以促进血管新生、诱导神经发育,并在应激条件下保护神经细胞存活,进而延缓神经退行性疾病的发生.本文综述了RNase-4蛋白的分子结构特征、酶活性与结构的相关性及其生物学功能的研究进展,并展望了RNase-4未来的研究方向和临床应用前景.     

松鼠胰腺型核糖核酸酶A基因的克隆与表达

核糖核酸酶A(ribonucleases A,RNases A)构成一个大家族,其成员表现出不同程度的水解RNA的酶活性。一些成员还表现出特殊的生物学活性。旨在克隆松鼠核糖核酸酶A的基因,利用原核细胞系统表达重组蛋白,并进行初步的酶学性质的研究。结果表明,所克隆的基因属于核糖核酸酶A家族,保留了核糖核酸酶A家族酶活性必要的保守序列。进化分析表明,该基因属于松鼠胰腺型核糖核酸酶基因,与其它啮齿类动物胰腺型酶一样,重组的核糖核酸酶具有酶活性,为进一步进行啮齿类动物核糖核酸酶的宿主防卫功能研究打下了基础。     

核糖核酸酶抑制因子对血管生成素功能的调控

血管生成素（angiogenin,ANG）能有效促进血管生成和肿瘤细胞增殖,在肿瘤发生发展中起重要作用.其主要分子机制是通过核转位和激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,刺激rRNA转录和核糖体生成.ANG也被发现在肌萎缩侧索硬化症（ALS）和帕金森病（PD）患者中存在基因编码区的功能突变,表明其在运动神经元生理方面发挥作用,其缺陷是神经退行性疾病的一个危险因素.核糖核酸酶抑制因子（ribonuclease inhibitor,RI）是胞内酸性蛋白质,由460个氨基酸残基组成,分子质量约为50 kD,当其与核糖核酸酶A（RNaseA）结合形成复合物后,可抑制RNaseA 的90％以上活性,从而有效调节细胞内RNA水平. ANG具有低核糖核酸酶活性, 是RNase超家族一员,与RNase A有着高度保守的同源顺序. 序列、结构和酶学等分析表明,RI也能够与ANG紧密结合,且得到体外实验的证明. 研究发现,RI具抑癌基因功能;RI与ANG在细胞内共定位;Co IP和GST pull down证实其相互作用,获取了RI与ANG在体内结合的直接证据;RI与AKT磷酸化表达负相关.在膀胱癌细胞及临床标本中证实了RI与 ANG和PI3K/AKT通路分子表达的相关性及与肿瘤细胞生长与转移的关系．在细胞和动物模型研究表明,RI调节ANG活性的功能及其分子机制,即RI通过结合ANG而封锁其核转位和调控PI3K/AKT/mTOR信号通路及其相关通路交互应答（cross talk）的能力,从而抑制肿瘤生长及转移. RI是一个有希望的抗肿瘤蛋白新药和血管生成抑制剂,可望成为基因治疗的靶基因.     

血管生成素:RNA代谢过程中重要的核糖核酸酶

血管生成素是核糖核酸酶A超家族成员之一,具有较弱的核糖核酸酶活性.最新研究发现,血管生成素参与细胞内多种RNA的代谢过程.在生长条件下,血管生成素可以发生核转位聚集于细胞核中,促进rRNA转录,并可参与其剪切加工,同时它也调控一系列mRNA基因的转录,最终促进细胞的生长和增殖;在应激条件下,血管生成素能降解tRNA形成tiRNA,抑制细胞内整体蛋白质的翻译水平,并促进应激小体的形成,激活细胞内应激保护机制,从而促进细胞存活.此外,血管生成素还可参与非编码小RNA等RNA代谢过程.本文概述了血管生成素在RNA代谢中的作用与分子机制等方面的进展,并探讨了其在疾病发生和发展中的作用,以期开拓血管生成素的研究新思路.     

宫颈癌患者核糖核酸酶抑制因子基因突变的分析

目的通过对宫颈癌患者血液核糖核酸酶抑制因子(ribonuclease inhibitor,RI)基因RNH的突变分析,探讨RNH基因与肿瘤生长的关系。方法针对RNH全基因序列设计21对引物,PCR扩增后采用SSCP对突变进行检测。结果正常人和宫颈癌患者均扩增出相应的21个条带,未发现异常;经过SSCP分析未发现所收集的18例宫颈癌患者血液中的RNH基因有突变发生。结论尚不能肯定RNH基因的突变是否与肿瘤无关,也不能肯定其他肿瘤没有发生突变。需缩小检测片段进一步实验。     

RNase A超家族多样性的产生及宿主防御

胰核糖核酸酶家族也被称为RNase A家族,包含了与牛胰核糖核酸酶同源的所有脊椎核糖核酸酶.从20世纪初.RNase A超家族就成为生物化学、结构生物学、酶学、进化学等领域的研究热点.最新的进化研究显示,脊椎动物RNase A家族起源于宿主防御功能,本文就RNaseA超家族多样性的产生及其宿主防御功能进行综述.     

原核生物核糖核酸酶HII基因的克隆及在大肠杆菌中的高效表达

核糖核酸酶HII (RNaseHII)能有效降解RNA和DNA杂交链中的RNA链。为进一步研究其功能 ,利用大肠杆菌XL1blue为模板 ,相应的寡聚脱氧核苷酸为引物 ,PCR扩增大肠杆菌RNaseHII(rnh 2 )基因 ,并将目的基因连接到克隆载体 pUC18上 ,经测序确认无误 ,分别亚克隆到能够进行IPTG诱导的表达载体pTrcHisC和进行温度诱导的表达载体pBV2 2 0上。重组质粒转化到大肠杆菌DH5α细胞中获得高效表达。在载体pTrcHisC和 pBV2 2 0中目的蛋白RNaseHII的表达量均超过菌体总蛋白的 2 0 % ,且表达产物以稳定的包涵体形式存在。此项工作为以后目的蛋白的纯化提供了有利条件 ,并为研究其结构和功能奠定了基础。     

核糖核酸酶抑制因子的制备及其在红细胞中的检测

应用Sepharose-RNase亲和层折柱从人胎盘中分防核糖核酸酶抑制因子(RI),纯化约1000倍,得率为43％。纯RI与Freund佐剂1:1稀释,免疫家免,获得抗血清,效价为1:8。经琼脂糖双扩散法和免疫分析,证明红血球中有特异性RI。存在于红细胞胞浆中,红细胞膜上不存在RI。     

AUT凝胶电泳在牛胰核糖核酸酶折叠研究中的应用

目的:牛胰核糖核酸酶是一种用于蛋白折叠研究的经典模式蛋白,在折叠研究过程中主要使用高效液相色谱用于分离检测不同阶段的蛋白折叠中间体。高效液相色谱具有自动化、分离效果好、样品可回收等优点,同时也存在检测通量较低、仪器设备较为昂贵等不足。AUT凝胶电泳简便、快捷、检测通量较高,本文尝试将其应用于牛胰核糖核酸酶的折叠研究。方法:使用AUT凝胶电泳、酶活性检测、质谱对牛胰核糖核酸酶还原变性过程及产生的折叠中间体进行检测;通过高效液相色谱和质谱对折叠中间单体进行分离检测,并分别进行AUT凝胶电泳检测以解析各折叠中间单体在电泳中的条带位置;通过AUT凝胶电泳和酶切后质谱鉴定各折叠中间单体的二硫键配对方式。结果:AUT凝胶电泳可以有效区分不同条件下的牛胰核糖核酸酶还原变性过程,检测结果与酶活性、质谱结果相符,并可以很好地区分牛胰核糖核酸酶还原变性过程折叠中间体。高效液相色谱将牛胰核糖核酸酶还原变性过程折叠中间体分离为13个色谱峰,并与AUT凝胶电泳中的11个条带位置进行匹配。确认牛胰核糖核酸酶还原变性过程折叠中间单体的二硫键配对方式,并与AUT凝胶电泳条带进行匹配,Cys58-Cys110和Cys26-Cys84构象熵减作用强于Cys40-Cys95和Cys65-Cys72。结论:AUT凝胶电泳适用于检测牛胰核糖核酸酶折叠中间体,可以与高效液相色谱、质谱等检测技术相互补充,共同应用于牛胰核糖核酸酶的折叠研究。     

核糖核酸酶A家族典型成员在肿瘤发生中的作用

人体中核糖核酸酶A(ribonuclease A,RNaseA)家族包含8个典型成员(RNase 1至RNase 8)。已有研究显示,除RNase 8外,该家族其它典型成员影响了胰腺癌、结直肠癌、膀胱癌、乳腺癌和皮肤癌等多种肿瘤的发生发展。在肿瘤发生过程中,特定RNase表达量及糖基化修饰会发生显著改变,是肿瘤诊断的潜在标志物;它们能以多种机制参与肿瘤发生、生长和转移等过程,有望成为肿瘤治疗的靶点;而部分成员则具有杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤发展的功能,存在临床开发成肿瘤治疗药物的可能。具体而言,RNase 1通过核糖核酸酶活性依赖的细胞毒性和细胞外RNA降解功能,发挥直接杀伤肿瘤细胞或降低局部炎症而抑制肿瘤生长的作用;RNase 1还能结合并激活促红细胞生成素,产生肝细胞癌受体相互作用蛋白A4 (erythropoietin-producing hepatocellular carcinoma receptor-interacting protein A4, EphA4)信号通路,促进乳腺癌的发生。RNase 2和RNase 3是嗜酸性粒细胞颗粒蛋白质的重要成分,依赖于阳离子性及核糖核酸酶...     

山黧豆AAE超家族基因的鉴定及LsAAE3的酶活检测

【目的】为研究山黧豆（Lathyrus sativus L.）草酰辅酶A合成酶在三七素（β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸,β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP）生物合成途径中的作用。【方法】研究利用AMP结合结构域隐马尔科夫模型在山黧豆基因组中鉴定了酰基激活酶超家族（acyl-activating enzyme superfamily,AAE）基因,在此基础上,克隆了山黧豆草酰辅酶A合成酶基因LsAAE3,采用多序列比对、原核表达及酶活检测等方法分析LsAAE3基因功能。【结果】结果表明：山黧豆中至少存在22条AAE家族基因;系统发育分析表明,LsAAE3与拟南芥AtAAE3等聚为一支,隶属于酰基辅酶A合成酶家族。基因克隆及序列分析表明,LsAAE3基因cDNA全长为1 566 bp;LsAAE3和AtAAE3的保守结构域类似,均含有AMP结合位点、CoA结合位点、AAE保守结构域。SDS-PAGE检测表明,所获融合蛋白条带单一,大小在56 KD左右;利用His标签抗体进行Western blot分析发现,诱导后和纯化的融合蛋白均能检测到特征条带,说明所获融合蛋白为LsAAE3。体外酶活检测表明,LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,其活性发挥依赖于ATP、镁离子。【结论】研究在全基因组水平鉴定了山黧豆AAE超家族基因,并验证了LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,为进一步分析山黧豆LsAAE3在β-ODAP生物合成过程中的功能奠定基础。