泛肽系统的组成和功能(二) ——生物学功能及在生物技术中的应用前景

本文讨论了泛肽系统的生物学功能及其在生物技术中的应用前景。介绍了泛肽系统参与调节的多种生理和发育过程。     

泛肽系统的组成和功能(一) 一 系统组成 底物识别与蛋白质泛肽化

泛肽(Ubiquitin 简称Ub)是一个由76个氨基酸残基组成的非常保守的小蛋白质。泛肽依赖性的蛋白质降解途径(Ubiquitin-dependebt proteiytic pathway)是目前已知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。泛肽系统由Ub、Ub活比酶、Ub结合酶、Ub-蛋白质连接酶、Ub-C末端水解酶和26S蛋白酶体组成。本文详细地介绍了泛肽系统各个组成部分的种类、结构与功能,蛋白质泛肽化及其降解机制和底物识别模式。     

泛肽系统的组成和功能(一)—系统组成、底物识别与蛋白质泛肽化

泛肽（Ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ,简称Ｕｂ）是一个由７６个氨基酸残基组成的非常保守的小蛋白质。泛肽依赖性的蛋白质降解途径（Ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ＿ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｒｏｔｅｏｌｙｔｉｃｐａｔｈｗａｙ）是目前已知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。泛肽系统由Ｕｂ、Ｕｂ活化酶、Ｕｂ结合酶、Ｕｂ＿蛋白质连接酶、Ｕｂ＿Ｃ末端水解酶和２６Ｓ蛋白酶体组成。本文详细地介绍了泛肽系统各个组成部分的种类、结构与功能,蛋白质泛肽化及其降解机制和底物识别模式。     

泛肽、核糖体蛋白及泛肽-核糖体蛋白S27a与肿瘤的关系

泛肽-核糖体蛋白S27a(Ubiquitin-ribosomal protein S27a,UBRS27a)是泛肽和核糖体蛋白的融合蛋白,N端为泛肽,C端由含C2-C2型锌指结构域的高度保守核糖体蛋白S27a构成。在真核细胞中表达时,被酶解成泛肽和核糖体蛋白。该多功能核糖体蛋白在各种活性增殖细胞和瘤组织中高度表达,在多种类型的肿瘤细胞中,该基因的过量表达是一个典型特征。本实验室对该蛋白在家蚕中的作了初步研究,也发现RPS27a在活性增殖细胞中表达量很高。大多数核糖体蛋白的功能还没有完全探明,它们不仅仅在组装成核糖体时起作用,往往还有核糖体外的功能。回顾了最近几年有关该融合蛋白以及与它相关的泛肽途径、核糖体蛋白与肿瘤之间的关系。通过对它们的研究,有可能预示肿瘤的发生和发展,并为肿瘤临床诊断提供依据,为恶性肿瘤的治疗提供靶点。     

泛肽、核糖体蛋白及泛肽-核糖体蛋白S27a与肿瘤的关系

泛肽-核糖体蛋白S27a（Ubiquitin-ribosomal protein S27a,UBRS27a）是泛肽和核糖体蛋白的融合蛋白,N端为泛肽,C端由含C2-C2型锌指结构域的高度保守核糖体蛋白S27a构成。在真核细胞中表达时,被酶解成泛肽和核糖体蛋白。该多功能核糖体蛋白在各种活性增殖细胞和瘤组织中高度表达,在多种类型的肿瘤细胞中,该基因的过量表达是一个典型特征。本实验室对该蛋白在家蚕中的作了初步研究,也发现RPS27a在活性增殖细胞中表达量很高。大多数核糖体蛋白的功能还没有完全探明,它们不仅仅在组装成核糖体时起作用,往往还有核糖体外的功能。回顾了最近几年有关该融合蛋白以及与它相关的泛肽途径、核糖体蛋白与肿瘤之间的关系。通过对它们的研究,有可能预示肿瘤的发生和发展,并为肿瘤临床诊断提供依据,为恶性肿瘤的治疗提供靶点。     

系统生物技术在工业(药用)微生物菌种选育与高通量筛选中的应用

系统生物学时代,各种高通量组学技术产生了大量数据。一些旨在挖掘数据和整合信息的计算机建模技术也逐渐用于系统水平定量分析细胞代谢。模型有助于指导实验设计,实验结果反过来检验和优化模型,虚实结合,有利于在系统层面认识复杂的代谢过程。根据这些信息,可以设计、优化工业微生物代谢特征,高表达目标代谢物。本文综述了系统生物技术在工业(药用)微生物育种和高通量筛选中的最新应用进展。     

菜豆多聚泛肽基因在重金属胁迫下的表达

差别筛选HgCl2胁迫的菜豆(PhaseolusvulgarisL.)幼苗叶片cDNA库,分离出两个重金属胁迫相应基因PvSR5和PvSR51(Phaseolusvulgarisstress_relatedgene)片段。cDNA和氨基酸序列分析表明PvSR5和PvSR51分别编码一种多聚泛肽。Northernblot分析表明多聚泛肽是组成性表达蛋白,主要在根中表达,叶片和茎中表达较少;Hg、Cd、Cu和Zn等重金属、高温和水杨酸能强烈地刺激其在叶片中的表达,而受伤几乎没有影响。推测多聚泛肽在抵抗重金属胁迫和提高植物的抗逆性方面有重要作用。     

泛基因组研究在遗传多样性和功能基因组学中的应用

相对于单个参考基因组仅聚焦于个体遗传信息的挖掘,泛基因组研究则能够反映整个物种或类群全部的遗传信息。随着基因组测序和分析技术的不断发展,泛基因组学逐渐成为新的研究热点,并已在植物、动物和微生物多个物种中获得了广泛应用,为全面解析物种或类群水平的遗传变异和多样性、功能基因组和系统进化重建等研究提供了强有力的工具,取得了很多显著的研究成果。尽管如此,由于泛基因组学研究尚处于发展阶段,测序费用和分析成本仍然较高,难以广泛普及; 且存在分析标准不一、数据挖掘不够全面深入、理论难以应用于生产实际等尚待解决的问题,仍有较大的发展空间。该文系统总结了泛基因组在生物遗传多样性挖掘和功能基因组学中的研究进展,主要包括其在泛基因组图谱的构建、基因组变异和有利基因的发掘、功能基因的多态性、群体遗传多样性和系统进化等多个领域中的应用和研究,探讨了其在不同领域的应用潜力。同时,讨论了目前泛基因组研究中存在的局限性和可能的解决方法,并对其将来的发展前景进行了展望。     

菜豆泛肽基因在生物和非生物胁迫下的表达

差别筛选HgCl2胁迫处理的菜豆（Phaseolus vulgaris L.）幼苗叶片cDNA库,分离出1个重金属胁迫响应基因PvSR52克隆,其cDNA长度为281bp。cDNA和氨基酸序列同源性分析表明PvSR52编码一种多聚泛肽。Southern blot结果表明菜豆泛肽可能由少数基因编码。Northern blot分析表明多聚泛肽叶片中表达较少;重金属Hg、Cd和As等、过量的Zn和Cu及高温、病毒侵染和水杨酸等环境胁迫均能强烈地刺激其在叶片中的表达。推测泛肽水解系统在提高植物的抗塑性方面有重要作用。     

浅谈现代生物技术在环境保护中的作用及前景

阶段的环境问题已严重影响我们日常生产和生活活动,如果依旧任其形势的发展必定会给我们社会造成不可挽回的灾难。现代生物技术的发展壮大在很大程度上制止了环境的加速恶化,保护了我们周围的环境。     

内含肽在构建亲和纯化系统中的应用

内含肽是前体未成熟蛋白中的一段具有自我剪接功能的多肽链,在蛋白质纯化、蛋白质连接、环肽制备、蛋白标记以及生物传感器等方面广泛应用。本文综述了内含肽应用于蛋白质亲和纯化的发展历程,分别对层析型和非层析型内含肽纯化体系进行了分析和讨论,并总结了对控制内含肽断裂反应所进行的研究,为进一步改善内含肽介导蛋白质纯化提供依据和线索。     

小麦低聚肽的功能作用研究进展及应用前景展望

综述小麦低聚肽抗氧化、调节免疫功能、降血压等功能作用的研究进展和应用展望,为小麦低聚肽的进一步开发利用提供思路。     

杀菌肽的研究进展及应用前景

杀菌肽是在昆虫体内诱导产生的一类具有强抗菌活性的、由30多个氨基酸组成的多肽.它的特殊空间结构可以使原核细胞膜形成孔洞,导致细胞死亡,对真核细胞膜却无此作用.哺乳动物体内亦存在类似的有抗菌活性的多肽,杀菌肽因其广谱杀菌活性而引起了植物学家和医学家的注意.已被用于植物抗病原菌和医学研究.     

泛基因组及其在植物功能基因组学研究中的应用

参考基因组是现代功能基因组学的核心框架,以此为基础的现代基因组学技术在过去20年对植物遗传变异发掘、功能基因克隆等研究起了巨大的推动作用.然而,越来越多的研究发现,单一或少数参考基因组不能完整代表和呈现物种或特定群体内的所有基因组变异,因此其在功能基因组学研究中应用存在很大的局限性,甚至会导致错误的结果.泛基因组是指物...     

浅析生物技术在药用植物中的应用及研究进展

本文通过对大量的生物技术以及药用植物研究进行讨论,从培养技术、细胞研究状况、基因以及分子各方面总结生物技术在药用植物中的应用和它的研究进展情况。     

蛋白质的磷酸化作用和泛肽化降解作用与芽殖酵母细胞周期的调控

在芽殖酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）细胞中，Ｇ１期的三种ｃｙｃｌｉｎｓ和Ｓ、Ｍ期的五种ｃｙｃｌｉｎｓ之周期性的合成和分解调节着Ｃｄｃ２８的活性，驱动细胞周期的正常运转。除了ＣＤＫ的磷酸化作用外，蛋白质的泛肽化降解作用间接或直接调控细胞周期：ＣＤＣ３４泛肽化途径通过降解Ｃｄｃ２８的专一抑制子而起始ＤＮＡ复制；ＡＰＣ泛肽化途径通过降解Ｍ期后期的抑制子和Ｍ期ｃｙｃｌｉｎｓ，使姐妹染色体分离和Ｍ期终止。     

抗栓肽(Decorsin)在大肠杆菌中的克隆及表达

将人工合成的寡核苷酸片段进行体外连接 ,得到编码抗栓肽 (decorsin)的cDNA .将此cDNA克隆到表达载体pMAL p2x中 ,经核苷酸序列测定结果正确 .在大肠杆菌TB1中通过IPTG进行诱导表达 ,融合蛋白的表达量为 8%左右 .融合蛋白通过亲和柱一步纯化 ,SDS PAGE显示为一条主要蛋白质电泳条带 .血小板聚集实验表明 ,融合蛋白具有较强的抑制血小板聚集的功能 ,抑制常数IC50为 3 70nmol L .     

枯草芽孢杆菌在系统与合成生物技术中研究进展及工业应用

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis是微生物生理生化机理研究的模式菌株,也是工业应用生产小分子化合物、大宗化学品、工业酶、药物及保健品等生物制剂的良好底盘细胞.近些年,研究枯草芽孢杆菌的合成生物技术和代谢工程方法日新月异,为利用其作为底盘细胞生产目标产品提供了良好的工具和理论参考.文中综述了利用枯草芽孢杆菌为...     

现代生物技术在无机非金属材料领域的应用前景

随着科学技术的发展与进步,现代生物技术逐渐出现,并应用到各个领域与行业。在八十年代美国和日本对生物技术的应用开展了"用生物方法合成材料"和"使用生物技术创制新材料"的专题研讨会。我们可以看到,现代生物技术在金属材料领域中的应用前景非常的成功,至于现代生物技术在无机非金属材料领域的应用前景也是非常可观的。     

泛肽交联酶(E2)通过苯丙氨酸解氨酶基因启动子参与水稻对紫外光的防护

迄今为止,诱导苯丙类化合物和黄酮类化合物合成并造成类黄酮的积累被认为是植物抵御紫外光的惟一主要的途径.苯丙氨酸解氨酶(PAL)是苯丙类化合物合成的关键酶.通过体内足印试验表明,在pal-1基因启动子中有一段序列CTCCAAC从CCCCTTC可以作为顺式元件参与紫外信号的传递.为了克隆与其相对应的反式因子,我们使用了酵母单杂交体系进行筛选.在鱼饵质粒中,我们将3个拷贝的顺式元件序列串联并与酵母异细胞血红素C(CYC)基本启动子连接.将鱼饵质粒和水稻cDNA表达质粒库共同转化到同一酵母中,通过筛选鉴定,克隆到一些编码泛肽交联酶(E2)基因.氨基酸同源性分析表明,该酶E2(RE2)与其他物种的泛肽交联酶具有很高的同源性.水稻泛肽交联酶受紫外光诱导加速合成.当RE2与水稻核蛋白进行交联反应后能与pal-1基因中顺式元件CTCCAACAACCCCTTC专一结合.从这些结果可以推测水稻泛肽交联酶RE2可能通过苯丙类化合物的合成代谢参与对紫外光的防护.