真菌G蛋白信号调控蛋白的功能研究进展

G蛋白信号途径是真菌细胞信号转导网络的枢纽,在细胞的各种生物学调控过程中具有重要作用。G蛋白信号调控蛋白(Rgulators of G protein signaling,RGS)是一类重要的G蛋白信号调控因子,能通过促进G蛋白α亚基(Gα)偶联的GTP水解,使Gα和Gβγ亚基发生聚合,导致G蛋白失活,从而迅速关闭与G蛋白偶联的信号途径。自从第一个RGS蛋白在酿酒酵母中被鉴定以来,目前已经有30多个RGS蛋白在重要的模式真菌中被报道,包括构巢曲霉、绿僵菌、稻瘟病菌、玉米赤霉菌、轮枝镰孢菌、新型隐球菌和白色念珠菌等。RGS蛋白在真菌的营养菌丝生长、产孢、毒素和色素生产、致病性和有性生殖等过程中发挥着重要作用。本文对真菌中已报道RGS蛋白的功能进行了总结,对真菌RGS蛋白的结构特征和调控机制进行了评述。     

G蛋白信号调节因子6对心脏作用的研究进展

G蛋白信号调节因子(RGS)是G蛋白信号转导通路中的负调控因子。基于结构域序列的同源性,RGS可以分成8个亚家族,R7是其亚家族之一,包括RGS6、GRS7、RGs9和RGS11,其中RGS6是RGS蛋白家族中唯一一个具有G蛋白信号调节和非G蛋白信号调节双重功能的成员,在病理生理过程中广泛存在,也逐渐成为研究热点之一。本文归纳了RGS6的结构、定位及分布,总结了RGS6在心脏作用中的研究进展。     

Gαq介导的信号通路增强RGS4蛋白表达

RGS(regulators of G protein signaling)是G蛋白偶联信号通路中一类重要的调节蛋白,通过加速Gα结合的GTP水解,即GAP(GTPase activating protein)活性,来中止G蛋白信号通路。RGS4是RGS蛋白家族中的重要成员之一,它能有效中止Gαq介导的信号通路。作者研究了Gαq蛋白对RGS4蛋白的表达调控。当在HEK293细胞中共转染这两个蛋白时,持续性激活的Gαq能特异性地显著增加RGS4蛋白的表达。蛋白降解实验结果证明这种增强作用与RGS4的降解被抑制无关,而与RGS4 mRNA表达增强有关。进一步克隆RGS4蛋白的启动子区域并研究其与RGS4表达相互关系的实验结果又表明,持续性激活的Gαq能够显著增强RGS4启动子区的转录活性,且具有时间和浓度效应。同时,转录因子结合区突变体实验证明,ICE(inverted CCAAT box element)转录因子结合区的突变显著影响RGS4基因的转录活性。以上结果表明Gαq可能通过RGS4的启动子区调控其基因的表达,促进RGS4蛋白表达。     

希金斯炭疽菌RGS蛋白生物信息学分析

目的:由希金斯炭疽菌侵染菜心、萝卜等十字花科蔬菜引起的炭疽病,不仅降低了蔬菜的产量,还影响着蔬菜的品质。RGS作为植物病原菌G蛋白信号转导过程中的重要调节因子,在众多生理生化过程中发挥着重要作用。对希金斯炭疽菌中典型RGS进行明确以及生物信息学分析,为深入开展该菌RGS功能研究打下坚实的理论基础。方法:基于酿酒酵母中4个典型RGS序列,利用Blastp以及关键词对希金斯炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过SMART保守结构域分析,获得典型的RGS,并对上述RGS进行二级结构、疏水性、信号肽以及亚细胞定位等生物信息学分析。结果:希金斯炭疽菌中的RGS在蛋白质二级结构中均含有较高比例的α螺旋结构,均不含有典型的信号肽序列,均为亲水性蛋白;其中3个定位在细胞核中,其他2个则分别定位于高尔基体、线粒体上。结论:希金斯炭疽菌中有5个典型的RGS,在二级结构特征、亲水性方面一致,但其亚细胞定位位置不同。     

G蛋白信号调节因子的结构分类和功能

G蛋白信号调节因子是能够直接与激活的Gα亚基结合,显著刺激Gα亚基上的GTP酶活性,加速GTP水解,从而灭活或终止G蛋白信号的一组分子大小各异的多功能蛋白质家族。它们都共同拥有一个130个氨基酸的保守的RGS结构域,其功能是结合激活的Gα亚基,负调节G蛋白信号。许多RGS蛋白还拥有非RGS结构域,能够结合其它信号蛋白,从而整合和调节G蛋白信号之间以及G蛋白和其它信号系统之间的关系。     

胶孢炭疽菌CgRGS2基因的克隆及生物学功能

【目的】G蛋白信号调控因子(Regulators of G-protein signaling,RGS)是G蛋白的一类负调控因子,在植物病原菌生长发育及致病过程中发挥着重要的作用,然而目前还未有关于胶孢炭疽菌RGS蛋白生物学功能的研究。本试验的目的是克隆胶孢炭疽菌的一个RGS基因CgRGS2,并分析其生物学功能。【方法】利用PCR技术扩增CgRGS2的基因并进行生物信息学分析,利用同源重组的方法获得CgRGS2基因的敲除突变体,并在突变体的基础上获得互补株,通过表型分析确定该基因的生物学功能。【结果】通过PCR扩增获得了CgRGS2的基因,其编码一个574个氨基酸的蛋白,在N末端含有一个RGS功能域。该基因敲除突变体同野生型相比,表现为营养生长缓慢,气生菌丝浓密,分生孢子产量降低且孢子呈多端萌发,对氧化压力及SDS敏感,致病性减弱等。【结论】CgRGS2蛋白参与调控胶孢炭疽菌的营养生长,分生孢子产量及萌发,氧化应激反应及细胞壁完整性,对其致病性也具有一定的影响。     

RGS蛋白在G蛋白信号转导中的作用与调节

RGS蛋白是近年来不断发现的新的蛋白家族,它们的结构中都包含一个高度保守的RGS结构域。目前从RGS结构域的结构及其同源性出发,对RGS蛋白与Gα亚单位及Gβγ二聚体的相互作用、RGS蛋白的调节活性及其动力学过程、RGS蛋白调节作用的分子机制及其生物学效应等进行了广泛探讨。研究发现,由于高度保守的RGS结构域的存在,几乎所有的RGS有GAP活性,并对G蛋白信号转导发挥负性调节作用。G蛋白信号转导是很多胞外信号引发细胞生理功能改变的共同途径,RGS蛋白的深入研究对于充分阐明该信号转导体系的构成及其调节机制具有深刻意义。     

AtRGS1胞吞动态调控G蛋白参与拟南芥生长发育和抗性反应

异源三聚体G蛋白由Gα、Gβ和Gγ 3个亚基组成,是普遍存在于真核细胞中的跨膜信号转导因子。植物细胞通过定位于细胞质膜的G蛋白信号调节子RGS蛋白(regulator of G protein signaling),调控异源三聚体G蛋白的活性,进而参与生长发育、激素和糖信号转导以及抗病反应等多个重要生物学过程。膜蛋白可通过胞吞循环调控其在细胞质膜上的数量,以响应外界环境因子和自身发育信号。近年来,研究表明多种外界信号诱导拟南芥AtRGS1蛋白的胞吞,进而促进其与Gα亚基的解离,游离的Gα-GTP、Gβγ亚基和定位于内含体的AtRGS1蛋白均可能调控下游信号转导,进而影响相应生物学过程。本文综述了AtRGS1通过胞吞作用调控G蛋白参与的生长发育和抗性反应的分子细胞学机制研究进展,以期为深入理解G蛋白信号调节子影响植物发育进程和抗性反应的作用机制提供理论参考,为植物膜蛋白胞吞调控信号转导提供新的视角。     

真菌中锌簇蛋白的结构和功能

锌簇家族蛋白即Zn₂Cys₆类锌指蛋白,是真菌中特有的一类蛋白,它们属于转录因子类,广泛参与真菌中初级和次级代谢、胁迫应答和细胞分裂等生命活动的调控。锌簇蛋白主要包括N端的DNA结合结构域、中间的调节结构域和C端的酸性区域,其中DNA结合结构域包含锌指基序并负责结合靶基因的启动子。目前已经解析了多个锌簇家族转录因子DNA结合结构域的三维结构,并发现该家族中一些蛋白能够参与调控多个基因的表达,但缺乏对其结构、动力学和功能关系的全面分析。本文综合分析了不同锌簇蛋白与DNA结合的结构特征,总结其结构域与功能的关系,指出锌簇蛋白研究的重要方向,旨在为锌簇家族蛋白的深入研究提供思路。     

Rho小G蛋白介导的细胞周期调控

Rho小G蛋白作为一个信号分子家族具有多样化的功能, 可以调节细胞骨架重排 、细胞迁移、细胞极性、基因表达、细胞周期调控等. Rho小G蛋白家族对细胞周期 调控的研究主要集中在其对于有丝分裂期细胞的调节作用,包括调节有丝分裂期前 期细胞趋圆化、后期染色体排列及收缩环的收缩作用.近期的研究显示,Rho小G蛋白及其效应分子对于细胞周期G1、S、G2期的调控主要是通过影响细胞周期的正调控因子细胞周期蛋白D1 (cyclin D1) 和负调控因子细胞周期蛋白依赖型激酶相互作用蛋白1及细胞周期蛋白依赖型激酶抑制蛋白27 (p21cip1/p27kip1) 进行的.本文总结了Rho小G蛋白及其效应分子在细胞周期调控,尤其是对G1/S期调控的研究进展,并简要阐述了Rho小G蛋白介导的细胞周期调控异常与癌症发生的关系.     

不同营养方式真菌中分泌蛋白数量及其功能对比研究

【目的】分泌蛋白在植物病原真菌致病过程中发挥着重要的作用,前人多以单种菌株分泌蛋白预测分析,尚未见多种类型真菌中分泌蛋白的预测及对比研究报道。【方法】本研究基于多种不同营养方式真菌的全基因组序列,根据分泌蛋白所具有的基本特征,采用在线分析程序(主要包括SignalP v5.0、ProtComp v9.0等)对模式生物、死体营养型真菌、半活体营养型真菌及活体营养型真菌共19种菌株的分泌蛋白开展预测及功能分析。【结果】在上述真菌约13万条蛋白序列中,分泌蛋白所占比例为0.74%–4.83%,其中,活体营养型真菌所具有的分泌蛋白数量占比最高,平均为3.51%,而死体营养型真菌和模式生物平均比例最低,平均为1.36%。同时,活体营养型真菌具有的功能种类最多,为433种,其次为半活体营养型真菌,为266种,而模式生物具有的功能种类最少,为100种,其中,功能为假设蛋白和非特征蛋白的蛋白数量最多。【结论】该研究为深入解析分泌蛋白在实现不同营养方式真菌的致病机制方面提供理论依据。     

Characterizations and functions of regulator of G protein signaling (RGS) in fungi

Proteins that serve as regulator of G protein signaling (RGS) primarily function as GTPase accelerators that promote GTP hydrolysis by the Gα subunits, thereby inactivating the G protein and rapidly switching off G protein-coupled signaling pathways. Since the first RGS protein was identified from the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, more than 30 RGS and RGS-like proteins have been characterized from several model fungi, such as Aspergillus nidulans, Beauveria bassiana, Candida albicans, Fusarium verticillioides, Magnaporthe oryzae, and Metarhizium anisopliae. In this review, the partial biochemical properties and functional domains of RGS and RGS-like proteins were predicted and compared, and the roles of RGS and RGS-like proteins in different fungi were summarized. Moreover, the phylogenetic relationship among RGS and RGS-like proteins from various fungi was analyzed and discussed.     

Computational Prediction of acyl-coA Binding Proteins Structure in Brassica napus

Acyl-coA binding proteins could transport acyl-coA esters from plastid to endoplasmic reticulum, prior to fatty acid biosynthesis, leading to the formation of triacylglycerol. The structure and the subcellular localization of acyl-coA binding proteins (ACBP) in Brassica napus were computationally predicted in this study. Earlier, the structure analysis of ACBPs was limited to the small ACBPs, the current study focused on all four classes of ACBPs. Physicochemical parameters including the size and the length, the intron-exon structure, the isoelectric point, the hydrophobicity, and the amino acid composition were studied. Furthermore, identification of conserved residues and conserved domains were carried out. Secondary structure and tertiary structure of ACBPs were also studied. Finally, subcellular localization of ACBPs was predicted. The findings indicated that the physicochemical parameters and subcellular localizations of ACBPs in Brassica napus were identical to Arabidopsis thaliana. Conserved domain analysis indicated that ACBPs contain two or three kelch domains that belong to different families. Identical residues in acyl-coA binding domains corresponded to eight amino acid residues in all ACBPs of B. napus. However, conserved residues of common ACBPs in all species of animal, plant, bacteria and fungi were only inclusive in small ACBPs. Alpha-helixes were displayed and conserved in all the acyl-coA binding domains, representing almost the half of the protein structure. The findings confirm high similarities in ACBPs between A. thaliana and B. napus, they might share the same functions but loss or gain might be possible.     

紫菜腐霉激发子基因家族特征及其在感染过程中的作用

[背景]激发子(elicitin)是卵菌(Oomycetes)疫霉和腐霉分泌的可诱发宿主产生免疫反应的小分子化合物.[目的]鉴定紫菜腐霉激发子基因家族,分析其结构特征和在感染宿主过程中可能的作用机制.[方法]运用同源比对法筛查紫菜腐霉NBRC33253基因组中激发子基因家族成员,利用生物信息学工具分析激发子家族的理化性...     

类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)蛋白质组学研究中三种蛋白提取方法的比较分析

【目的】革兰氏阳性类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）本身细胞壁的结构特点导致其菌体全蛋白不易获得。本研究选取了3种破碎方法——溶菌酶联合超声破碎法（方法一）、溶菌酶联合SDS热处理破碎法（方法二）、液氮联合超声破碎法（方法三）进行革兰氏阳性菌的细胞破碎,以期获得适于样品菌株基于质谱技术进行蛋白质组学研究的制备方法。【方法】在蛋白样品的制备过程中,对3种不同破碎方法的蛋白提取得率和SDS-PAGE检测分析结果进行比较;随后将3种蛋白样品制备方法的样品用质谱技术进行鉴定,分析不同蛋白样品基于质谱技术鉴定蛋白的差异。【结果】在蛋白样品的制备提取过程中,不同破碎方法的蛋白提取率大致相同。用单因素方差比较3种提取方法质谱鉴定蛋白数的差异性,方法三鉴定的蛋白数最多（2 638个）,其次是方法一（2 452个）,方法二鉴定的蛋白数最少（2 003个）。进一步用韦恩图分析比较不同提取方法的蛋白鉴定通量差异,综合考虑蛋白提取效率的结果以及液氮研磨法提取蛋白的缺点,最终选取溶菌酶联合超声破碎法（方法一）提取菌株全蛋白作为该菌基于质谱分析其蛋白质组学研究中最适合的方法。最后,对质谱鉴定菌株蛋白包括分子量、等电点、疏水性的基本性质进行分析,发现3种破碎方法质谱鉴定的蛋白与模式菌株多黏类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）基因组中预测蛋白的各个组分分布占比基本一致,都保证了菌株蛋白质组数据信息的完整性。【结论】基于质谱技术开展革兰氏阳性类芽孢杆菌（Paenibacillus sp.）的蛋白质组学研究,溶菌酶联合超声破碎法是提取该菌株全蛋白最适合的方法。     

荧光蛋白标签对gD囊膜蛋白在BHK-21细胞亚细胞定位的影响

【目的】探究荧光蛋白标签对马疱疹病毒I型(Equine herpes virus type 1,EHV-1)gD囊膜蛋白亚细胞定位的影响。【方法】以EHV-1基因组为模板利用PCR扩增gD全基因,分别克隆至pAcGFP1-C1和p Ds Red2-N1质粒,构建p Ac-GFP-gD(GFP-gD)和p Ds-gD-Red(gD-Red)重组质粒;将GFP基因插入gD基因信号肽序列之后并克隆至PVAX-1质粒,构建PVAX-S-GFP-gD’(S-GFP-gD’)重组质粒;将Flag标签序列与gD囊膜蛋白N端序列融合后并克隆至p VAX-1表达载体,构建p VAX-Flag-gD(Flag-gD)重组质粒。将4种不同重组真核表达质粒分别转染BHK-21细胞,通过激光共聚焦显微镜对不同融合蛋白gD进行亚细胞定位。【结果】成功构建4种不同的融合蛋白gD真核表达载体;在BHK-21细胞单独表达时,不同融合蛋白gD绝大部分都定位于高尔基体,极少量定位于细胞核内。【结论】不同插入位点的荧光蛋白标签对gD囊膜蛋白亚细胞定位无明显影响,这对今后研究其它蛋白亚细胞定位提供参考。     

人CDC73基因编码蛋白的理化性质及功能研究

采用生物信息学方法对人CDC73 (cell division cycle 73)基因编码蛋白的理化性质、亲疏水性、跨膜区域、信号肽区域、二级结构、三级结构、蛋白质之间的相互作用、亚细胞定位进行预测分析。使用多种分析软件对人CDC73基因编码蛋白进行预测分析。研究可知,人CDC73基因属于抑癌基因,该基因编码一个由531个氨基酸组成的肿瘤抑制因子Parafibromin,其等电点为9.63,半衰期为30 h且在哺乳动物中高度保守;二级结构预测发现13个α螺旋和10个β折叠片层,三级结构预测结果的可靠性达69.01%,亚细胞定位主要分布于细胞质及细胞核。由本研究可知,人CDC73基因编码蛋白是一个存在核定位序列的不稳定亲水蛋白,在细胞内广泛分布并参与多种生命活动过程,且能够抑制肿瘤的产生。对人CDC73基因编码蛋白结构和功能的预测分析,可为其进一步的研究提供一定的理论依据,也为相关疾病的诊治提供新的思路。     

氧化葡萄糖酸杆菌中一种潜在的双组分系统蛋白的功能研究

氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans)基因组编码的蛋白质中,有相当数量的传感器激酶和反应调控蛋白组成了细菌的多个双组分信号转导系统(two-componentsignaltransduction systems, TCSs),这些系统能够介导细菌对外界环境变化做出反应。但目前对G. oxydans中潜在的双组分系统成员蛋白质结构和功能缺少必要的研究【。目的】研究菌株G. oxydans 621H中GOX0645基因序列所编码蛋白质的自磷酸化活性,探究其与细菌趋化性运动的关联,揭示其是否作为一种双组分系统成员蛋白在细胞内发挥作用。【方法】以菌株G. oxydans 621H基因组中一段可能编码双组分系统蛋白质的基因GOX0645为基础,通过生物信息学分析其保守结构域;采用体外化学发光实验证明其编码蛋白的自磷酸化活性;利用基因定点突变筛选出与自磷酸化活性相关的氨基酸位点;通过差速离心法寻找双组分蛋白的亚细胞定位;最后运用体内双分子荧光互补和体外生物大分子相互作用实验印证其与下游鞭毛马达蛋白之间的相互作用。【结果】生物信息学分析发现GOX0645编码蛋白同时具有组氨酸激...     

Phosphatidic acid binding inhibits RGS1 activity to affect specific signaling pathways in Arabidopsis

Modulation of the active versus inactive forms of the Gα protein is critical for the signaling processes mediated by the heterotrimeric G‐protein complex. We have recently established that in Arabidopsis, the regulator of G‐protein signaling (RGS1) protein and a lipid‐hydrolyzing enzyme, phospholipase Dα1 (PLDα1), both act as GTPase‐activity accelerating proteins (GAPs) for the Gα protein to attenuate its activity. RGS1 and PLDα1 interact with each other, and RGS1 inhibits the activity of PLDα1 during regulation of a subset of responses. In this study, we present evidence that this regulation is bidirectional. Phosphatidic acid (PA), a second messenger typically derived from the lipid‐hydrolyzing activity of PLDα1, is a molecular target of RGS1. PA binds and inhibits the GAP activity of RGS1. A conserved lysine residue in RGS1 (Lys²⁵⁹) is directly involved in RGS1–PA binding. Introduction of this RGS1 protein variant in the rgs1 mutant background makes plants hypersensitive to a subset of abscisic acid‐mediated responses. Our data point to the existence of negative feedback loops between these two regulatory proteins that precisely modulate the level of active Gα, consequently generating a highly controlled signal–response output.     

青杨雌雄株叶际微生物群落多样性和结构的差异

【目的】本论文探究了青杨雌雄株的叶际微生物的群落结构差异及其主要环境影响因素。【方法】以河北小五台山的天然青杨林为研究对象,采用基于16S rRNA/ITS1基因的MiSeq高通量测序技术,分析了青杨雌雄株叶际细菌和真菌的群落结构,并耦合分析其与叶片理化性质的相关性。【结果】测序结果表明细菌和真菌的多样性指数ACE、Chao1、Shannon、Simpson在雌雄株间都无显著性差异(P>0.05)。Metastats组间群落显著性差异分析表明,在门水平,青杨雌雄株叶际细菌和真菌都无显著差异。而在属水平,青杨雌雄株的叶际细菌Amnibacterium和Spingomonas及真菌Aureobasidium、Elmerina、Exobasidium、Endoconidioma、Monilinia和Rhodotorula的相对丰度在雌雄株叶际有显著差异(P<0.05)。基于OTUs的菌群分析表明,青杨雌株和雄株的叶际环境上都有其各自的特有菌群,如雌株的特有真菌Pringsheimia(0.15%)和细菌Chitinophaga(0.04%)。RDA冗余分析表明,叶片含水量与青杨叶际真菌的群落结构有显著相关性(P<0.05),而未发现青杨细菌群落结构与测定的叶片理化性质有显著相关。【结论】青杨雌雄株叶际微生物在属水平有显著分异的菌属,且可能受叶片理化性质影响,该结果为揭示雌雄异株植物的叶际微生物差异有重要借鉴意义。