BRD7核定位信号的结构分析和功能鉴定

目的:对BRD7的核定位信号进行预测、结构分析和功能鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。方法:通过生物信息学对BRD7的核定位信号进行预测和结构分析,然后利用绿色荧光蛋白(GFP)介导的直接荧光和间接免疫荧光定位方法分别对核定位信号的功能进行鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。结果:BRD7的65～96位氨基酸残基具有潜在核定位信号(NLS)的结构特征,该核定位信号包含3簇碱性氨基酸残基,可视为由2个紧密相邻、部分重叠的双向核靶序列NLS1和NLS2组成;并发现NLS及其构成上的NLS1和NLS2均具有介导异源蛋白GFP胞核定位的功能,从而证实BRD7的65～96位残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,且单簇碱性氨基酸残基的缺失不足以破坏其核定位信号的功能;同时发现野生型BRD7呈胞核分布,而核定位信号缺失型BRD7主要呈胞浆分布。结论:BRD7的65～96位氨基酸残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,在BRD7胞核分布模式中发挥了十分重要的作用。     

鸡贫血病毒VP3蛋白序列与其核定位功能的相关性

鸡贫血病毒（chicken anemia virus, CAV）编码一种小蛋白VP3.通过构建vp3基因与绿色荧光蛋白基因的真核融合表达载体,转染5种肿瘤/转化细胞株, 观察绿色荧光在亚细胞区域的定位,证实VP3具有核定位的功能;分析VP3的氨基酸序列,将其具核定位序列（nuclear localization sequence, NLS）特征的区域删除,再构建此缺失的VP3的基因与绿色荧光蛋白基因的真核融合表达载体、转染实验显示核定位现象消失;进一步将具核定位序列特征的区域亚克隆到绿色荧光蛋白真核表达载体上,核定位功能再现.从而推断这一区域是VP3蛋白核定位的功能区.此区域位于VP3的C端,且富含碱性氨基酸,二级结构预测发现这一区域形成特定的β折叠结构.用碘丙锭(propidium iodide, PI)染色的方法还得到了VP3促进肿瘤细胞凋亡的初步证据.     

双组分核定位信号介导Apoptin定位于肿瘤细胞核

Apoptin是一种来源于鸡贫血病毒的小蛋白,在肿瘤细胞中定位于细胞核,而在正常细胞中主要分布于细胞质。根据预测,Apoptin分子中有2段序列(NLS1和NLS2)可能是单组分核定位信号。通过基因突变和缺失构建了Apoptin各种不同的核定位信号突变体和磷酸化突变体,利用增强型绿色荧光蛋白(EGFP)作标签,观察了其在肿瘤细胞中亚细胞定位的变化。结果表明,NLS1和NLS2单独均不是有效的单组分核定位信号。Apoptin的核定位信号是由NLS1和NLS2这2段序列共同组成的双组分核定位信号,缺少任何一段序列都会严重影响Apoptin在肿瘤细胞中的核定位。其中,NLS2对于Apoptin的核定位起主要作用。Apoptin的获得型磷酸化突变体并不能转位到正常细胞的细胞核中,而其磷酸化负突变体仍定位于肿瘤细胞的细胞核。另外,丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶抑制剂H7也不影响Apoptin在肿瘤细胞中的核定位。很可能,Apoptin的磷酸化并不参与调控其核定位信号的功能。     

细胞因子和生长因子信号转导途径中信号蛋白分子的核转运机制

信号蛋白分子的入核及出核转运是细胞因子和生长因子信号转导途径中的重要环节.核定位序列（NLS）是信号蛋白分子上与入核转运相关的氨基酸序列.核孔复合物（NPC）、核转运蛋白importin和能量供应体Ran/TC4在入核转运过程中也发挥了重要作用.另外,很多细胞因子和生长因子或其受体上所含有的NLS序列也具有核定位功能,并可能通过“伴侣机制”参与其他信号蛋白分子的入核转运.     

利用核定位信号筛选系统初步筛选小鼠胚胎核定位蛋白基因

在已建立的核定位信号 (nuclearlocalizationsignal,NLS)筛选系统的基础上 ,对这一系统进行了改进并对改进的系统进行了验证。将小鼠 1 1天胚胎cDNA文库插入改进后的筛选载体的多克隆位点 ,转化酵母宿主菌。然后将约 1 0 4 个酵母克隆接种于选择性平板上进行筛选 ,得到了 2 2个可在选择性培养基上生长的克隆。分析了其中 1 8个克隆的DNA序列 ,见到 1 3个克隆含有以正确读框融合的编码NLS的基因片段。取其中 3个克隆的插入片段与绿色荧光蛋白基因融合后在哺乳类细胞内表达 ,证明了其在哺乳类细胞中的核定位功能。研究证明 ,构建的核定位信号筛选系统 ,能够有效地从cDNA文库中筛选核定位蛋白的基因     

核定位信号肽用于基因转移的研究进展

核定位信号(nuclear localization signal,NLS)是一段富含Arg、Lys的氨基酸序列,它存在于真核细胞核蛋白和病毒蛋白中,并具有引导它们趋向定位核区的功能。近年来发展的利用含核定位信号肽的非病毒载体为基因转移提供了一个崭新的途径。     

驱动蛋白Kin11调控嗜热四膜虫生殖系小核的减数分裂

驱动蛋白(kinesin)是分子马达蛋白质超家族成员,主要参与囊泡与细胞器的运输、纺锤体组装、有丝分裂和减数分裂等过程。在减数分裂期,不同驱动蛋白发挥功能的调控机制并不十分清楚。嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)中含有14个驱动蛋白家族成员。其中,kinesin-6家族的唯一成员Kin11(TTHERM_00637750),在营养生长期低表达,饥饿期不表达,有性生殖期表达上调。Kin11编码1608个氨基酸,包含1个N端保守的马达蛋白结构域,C端卷曲螺旋(coiled-coil)结构域,并在N端和C端分别含有核定位信号NLS1和NLS2。Kin11在营养生长期和有性生殖期,定位在有丝分裂和减数分裂的小核和纺锤体上,并在有性生殖后期alignment阶段定位于小核上。Kin11与微管蛋白共定位于有丝分裂和减数分裂的纺锤体上。将Kin11的N端含有NLS1的1~400位氨基酸序列截短后,截断突变体定位在有性生殖减数分裂期的小核和纺锤体上。而将其C端含有NLS2的1008~1608位氨基酸残基截短后,截断突变体只能定位在有丝分裂和减数分裂后期的小核及有丝分裂的纺锤体上。敲除KIN11导致减数分裂过程中的纺锤体结构发生异常变化,小核染色体不均等分离与丢失,有性生殖发育停滞。结果表明,嗜热四膜虫驱动蛋白Kin11通过影响纺锤体结构,参与调控四膜虫生殖系小核在减数分裂过程中的正常分离。     

核定位信号及其分析策略

真核细胞核膜上的核孔复合体 (nuclear pore complex, NPC) 是细胞核内外进行物质交换的主要通道, 分子量较小的化合物可自由通过NPC或采取被动扩散的方式进入细胞核, 而分子量为50 kD以上的蛋白质则只能通过主动转运进入细胞核. 以这种方式进入细胞核的 蛋白质必须在其氨基酸序列上拥有特殊的核定位信号(nuclear localization signal, NLS)以被相应的核转运蛋白(karyopherins) 识别. 核定位信号具有多样性, 包括经典核定位信号(classical NLS,cNLS), 内输蛋白β2识别的核定位信号（又称PY模体-NLS）和其它类型的NLS. 每一类NLS具有相似的特征, 但并不具有完全保守的氨基酸组成. 不同的NLS, 往往对应着各不相同的核输入机制. 而对同一蛋白质来说, 也可能同时拥有几个功能性的NLS. 研究核定位信号一方面可以帮助揭示新的大分子物质核转运机制, 另一方面也有助于发现一些蛋白质的新功能. 本文对常见NLS的分类进行了总结, 并介绍了两种常用的NLS预测软件及鉴定NLS的一般策略.     

Asia1型口蹄疫病毒分离株结构蛋白基因的克隆与表达

口蹄疫病毒结构蛋白氨基酸的变化是病毒抗原性变异的分子基础,大部分抗原表位位于主要的免疫原蛋白VP1上,部分非线性抗原表位位于VP2和VP3上。本研究首次成功测定了 Asia1 型口蹄疫病毒(YNBS/58)四种结构蛋白基因( p1 区)的核苷酸序列,全长 2199 个碱基,编码 733 个氨基酸,该基因与 Ind63/72、Pka3/54、Israel、China/99、C1/Germany、A22、ZIM7/83/2 毒株的 p1 基因核苷酸序列同源性分别为 88. 4%、86. 0%、89. 3%、68.6%、67.6%、66.8%、50.3%,推导的氨基酸序列同源性分别为 94.1%、93.2%、95.1%、79.9%、77.0%、76.5%、58.1%;将YNBS/58株与 Ind63/72、Pka3/54、Israel株的 vp1、vp2、vp3、vp4 基因和编码蛋白分别进行同源性比较,发现VP1的序列变异最大,VP2、VP3、VP4次之,且VP1的氨基酸变异主要集中在 42-50 位和 137-156 位。实现了YNBS/58株结构蛋白基因在大肠杆菌中的高效表达,其表达的融合蛋白以包涵体形式存在,分子量约为88kDa,占菌体总蛋白的16%左右,并利用镍柱对目的蛋白进行了纯化,纯度达 90%以上,本实验为进一步研究 A sia1型口蹄疫病毒的分子流行病学、p1基因及其编码蛋白的生物学功能奠定了基础。     

Asia1型口蹄疫病毒分离株结构蛋白基因的克隆与表达

口蹄疫病毒结构蛋白氨基酸的变化是病毒抗原性变异的分子基础,大部分抗原表位位于主要的免疫原蛋白VP1上,部分非线性抗原表位位于VP2和VP3上.本研究首次成功测定了Asia1型口蹄疫病毒(YNBS/58)四种结构蛋白基因(p1区)的核苷酸序列,全长2199个碱基,编码733个氨基酸,该基因与Ind63/72、Pka3/54、Israel、China/99、C1/Germany、A22、ZIM7/83/2毒株的p1基因核苷酸序列同源性分别为88.4%、86.0%、89.3%、68.6%、67.6%、66.8%、50.3%,推导的氨基酸序列同源性分别为94.1%、93.2%、95.1%、79.9%、77.0%、76.5%、58.1%;将YNBS/58株与Ind63/72、Pka3/54、Israel株的vp1、vp2、vp3、vp4基因和编码蛋白分别进行同源性比较,发现VP1的序列变异最大,VP2、VP3、VP4次之,且VP1的氨基酸变异主要集中在42-50位和137-156位.实现了YNBS/58株结构蛋白基因在大肠杆菌中的高效表达,其表达的融合蛋白以包涵体形式存在,分子量约为88kDa,占菌体总蛋白的16%左右,并利用镍柱对目的蛋白进行了纯化,纯度达90%以上,本实验为进一步研究A-sia1型口蹄疫病毒的分子流行病学、p1基因及其编码蛋白的生物学功能奠定了基础.     

CDK2蛋白质分子结构与其入核转运过程关系的初步分析

应用重组技术构建野生型及缺失型CDK2基因的真核表达载体,分别使野生型及缺失型(2DK2蛋白与增强型绿色荧光蛋白(Enhanced-green Fluorescent Protein,EGFP)形成融合蛋白。通过脂质体介导的方法将载体转染人宫颈癌细胞系HeLa和中华仓鼠卵巢细胞系CHO,经过细胞周期同步化处理后于荧光显微镜下观察EGFP的亚细胞定位以示踪野生型及缺失型CDK2基因的表达。结果表明,野生型CDK2基因的表达产物定位于细胞核．而两种缺失型CDK2基因分别编码的CDK2蛋白N-端1～201及98～298多肽均主要定位于细胞质。以上结果提示,CDK2蛋白序列中不含有与核定位直接相关的信号,其入核过程可能是由其N-端1～97及202～298多肽范围内的部分氨基酸共同形成高级结构,并依赖此高级结构与其他含有入核信号的蛋白形成复合物,从而被带动进入细胞核的     

PNRC1核定位信号序列的鉴定

为鉴定富含脯氨酸核受体辅调节蛋白1(PNRC1)分子的核定位信号序列（nuclear localization signal sequence, NLS）,在生物信息学方法预测的基础上,先构建野生型PNRC1及删除预测NLS的PNRC1突变体的绿色荧光蛋白（GFP）重组表达载体,转染细胞后通过激光共聚焦显微镜观察PNRC1分子在删除预测NLS后细胞内的定位变化.然后,将预测的NLS编码序列直接连到GFP表达载体上,以及将预测的NLS加到胞浆蛋白上构建其GFP重组表达载体,转染细胞,观察预测的NLS能否把构建的重组体都带到细胞核内.结果显示,删除PNRC1中预测的NLS后,其定位从细胞核中变为主要定位在细胞浆中,而预测的NLS能把GFP或胞浆中的蛋白带到细胞核中.研究表明,预测的NLS为PNRC1分子真正的NLS.     

去棕榈酰化修饰下G蛋白偶联受体激酶6核定位信号鉴定

G蛋白偶联受体激酶6(G protein-coupled receptor kinase 6,GRK6)依赖去棕榈酰化修饰及特定核定位序列(nuclear localization sequence,NLS)实现胞核定位,但NLS的关键基团及其对激酶活性的影响尚不清楚。该研究首先通过构建一系列缺失突变子,初筛去棕榈酰化条件下GRK6的NLS结构域;然后采用点突变技术进一步确定NLS结构域中Lys(K)~(389)、Lys(K)~(390)、Lys(K)~(3913)个关键基团;最后通过检测内源性毒蕈碱M3受体介导的细胞内钙流,证实NLS突变子对M3受体介导的细胞内钙流信号的抑制作用无明显影响。该研究为进一步揭示GRK6胞核转运机制及其功能提供了有价值的信息。     

亨廷顿舞蹈病致病蛋白氨基端出核序列的研究及其对聚集体的影响

亨廷顿舞蹈病是一种常染色体显性遗传的神经变性疾病.其致病基因为IT15,其编码的蛋白为亨廷顿蛋白.IT15基因1号外显子含有多态性三核苷酸（胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG））重复序列,当CAG重复拷贝数大于37时引起发病.亨廷顿蛋白羧基端存在一个明确的、经典的出核信号,而新近的报道指出该蛋白的氨基端也存在一个胞浆定位相关功能域.通过对亨廷顿蛋白氨基端的部分氨基酸缺失和点突变等方式来研究该功能域,继而用免疫荧光和Western等技术观察该蛋白表达、聚集物形成和细胞内定位.结果发现,4～17个氨基酸是亨廷顿蛋白胞浆定位所必需的.L4R和L7R（由疏水氨基酸变为亲水氨基酸）的突变方式会导致1～17个氨基酸胞浆定位功能的缺失,而L4M和M8L（均为疏水氨基酸）的突变方式并未影响1～17个氨基酸的胞浆定位功能,说明其胞浆定位功能的维系依赖于该段序列的空间结构.前3个氨基酸的缺失并未影响前17个氨基酸与线粒体的共定位.同时观察到,该胞浆定位序列的功能缺失将导致异常增多的CAG重复所致的聚集物总量减少、定位于核内的比例增高,表明亨廷顿蛋白在细胞内的分布一定程度上也影响了聚集物的形成过程.这些结果对进一步研究聚集物的分子机制有一定的启示作用.     

血清抑制基因Si1编码蛋白的亚细胞定位研究

为进一步研究血清抑制相关基因(Si1)的生物学功能,用绿色荧光蛋白EGFP融合的EGFP/Si1重组蛋白在HeLa细胞中成功表达．结果显示该蛋白定位在细胞核中,这一结果与生物信息学预测结果相符合．通过构建不同长度的EGFP/Si1基因突变体观察其核定位信号所在区段,发现核定位信号区在465～531氨基酸残基之间．Si1基因编码框中肿瘤相关1 639位点的改变,虽然并不在入核信号相关结构区,但影响Si1基因表达蛋白的细胞核迁移,进而影响基因功能．     

小鼠TET1蛋白核定位信号的预测与鉴定（英文）北大核心CSCD

TET(ten-eleven translocation)家族蛋白能够介导DNA的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)的氧化,产生5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。通过TET蛋白的催化,可以诱导特定靶基因的启动子区域Cp G岛的去甲基化,从而激活基因的转录。TET1蛋白是一个拥有2039个氨基酸的DNA去甲基化酶,通过预测,TET1拥有18个核定位信号(nuclear localization signals,NLSs),其中13个为单分型NLS,5个为双分型NLS。本文利用绿色荧光蛋白和各种突变体,首次确定了小鼠TET1蛋白的2个NLSs,分别存在于CXXC结构域和催化结构域,而且这2个NLSs对全长TET1的和定位都是必需的。我们的研究对深入理解TET1的蛋白结构与功能研究具有重要意义。     

羊流产嗜衣原体ompA基因克隆及生物信息学分析

分析羊流产嗜衣原体ompA基因结构并预测其编码蛋白的结构和功能。采用DNA Star、DNA MAN、vector NTI suite11.5序列分析软件和在线网站ExPASy分析该基因的结构和预测其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、一级结构修饰位点、二级结构特征及三维空间构象、潜在抗原表位等。结果显示,该基因全长1 170 bp,可编码389个氨基酸,编码蛋白理化性质较稳定,无各种亚细胞定位序列,含有多个能被其他酶修饰的位点,该蛋白以无规则卷曲为主,大部分氨基酸残基包埋在分子内部,含5个跨膜区,3个亲水性较强的抗原表位。ompA基因生物信息学分析结果为ompA蛋白功能的深入研究和新型多价疫苗的开发提供了基础数据。     

小鼠TET1蛋白核定位信号的预测与鉴定（英文）

TET(ten-eleven translocation)家族蛋白能够介导DNA的5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)的氧化,产生5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。通过TET蛋白的催化,可以诱导特定靶基因的启动子区域Cp G岛的去甲基化,从而激活基因的转录。TET1蛋白是一个拥有2039个氨基酸的DNA去甲基化酶,通过预测,TET1拥有18个核定位信号(nuclear localization signals,NLSs),其中13个为单分型NLS,5个为双分型NLS。本文利用绿色荧光蛋白和各种突变体,首次确定了小鼠TET1蛋白的2个NLSs,分别存在于CXXC结构域和催化结构域,而且这2个NLSs对全长TET1的和定位都是必需的。我们的研究对深入理解TET1的蛋白结构与功能研究具有重要意义。     

核定位信号分析示踪载体——pGST-EGFP的构建及功能鉴定

目的 构建谷胱甘肽转硫酶（GST）与EGFP相融合的新型蛋白质示踪载体--pGST-EGFP,以用于蛋白质细胞亚定位信号序列的深入分析.方法 以质粒pEGFP-N1为骨架,融合从pGEX-2TK载体中扩增的GST编码序列,构建成pGST-EGFP融合表达质粒;再插入人工合成的已知核定位蛋白SV40的核定位序列（NLS）,构建成pGST-EGFP-SV40 NLS作为阳性对照;另外,构建小分子量蛋白TNNI2在pGST-EGFP的融合表达质粒.将对照pEGFP-N1和各重组质粒分别用脂质体介导,瞬时转染HeLa细胞,荧光显微镜下观察蛋白的核定位情况.结果 单独表达的EGFP呈全细胞分布,而GST-EGFP融合蛋白只存在于细胞浆;SV40 NLS能将GST-EGFP融合蛋白带进细胞核.虽然TNNI2-EGFP融合蛋白的细胞亚定位呈现核内丰度更高的特点,但TNNI2-GST-EGFP融合蛋白仅限定于胞浆分布,提示TNNI2不能主动定位到细胞核中.结论 成功构建了蛋白质细胞亚定位示踪载体--pGST-EGFP.作为核定位信号分析系统,其对小分子蛋白细胞亚定位的示踪效果优于传统的pEGFP载体,更适用于科研工作中小分子量蛋白质核定位信号序列的研究.