多聚嘧啶区结合蛋白1通过调控基因的可变剪接促进胆管癌细胞的生长、迁移及侵袭能力

胆管癌是一种起病隐匿、侵袭性强、致死率高的原发性恶性肿瘤。多聚嘧啶区结合蛋白1(polypyrimidine tract-binding protein 1, PTBP1)已被报道,在多种类型肿瘤组织中异常高表达并参与癌症进展,但其在胆管癌中的作用仍未见报道。该研究旨在探讨PTBP1在胆管癌中的生物学功能,并初步解析其分子机制。本文利用公开的癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据,分析了胆管癌及癌旁组织中的PTBP1 mRNA表达水平。结果显示,PTBP1在胆管癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织(P < 0.05)。随后,在胆管癌细胞系RBE和HuH28中,通过CCK-8和细胞平板克隆实验,评价了PTBP1对胆管癌细胞生长能力的影响。结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的生长(P < 0.01),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的生长(P < 0.001)。Transwell和Invasion实验结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001)。转录物组测序和通路富集分析结果显示,在胆管癌细胞中,敲低PTBP1后上调表达的基因显著富集于p53信号通路;而下调表达的基因显著富集于胆固醇代谢、Rho GTPase和TGF-β等信号通路。基于上述转录物组测序数据,本文还分析发现,敲低PTBP1可导致一系列基因发生异常的mRNA可变剪接事件,例如参与TGF-β调控的TGIF1及与p53活性相关的GNAS基因等。综上所述,PTBP1可能通过调控一系列基因的可变剪接而影响多个癌症相关的信号通路,从而促进胆管癌的进展。     

转录激活因子1(ATF1)内部核糖体进入位点的鉴定及活性分析

蛋白质翻译起始通常有两种机制,一是依赖帽结构的翻译,另一种是依赖5′非翻译区的内部核糖体进入位点(IRES).在后一种方式中,在某些IRES反式作用因子,如La蛋白、多聚嘧啶串结合蛋白1等的参与下,直接招募核糖体小亚基到mRNA的翻译起始位点,启始翻译.研究发现,参与细胞生长、分化、细胞周期进程、凋亡和压力调控的相关蛋白中通常含有IRES元件.基于功能,我们提出假说：转录激活因子1(ATF1)的5′-UTR可能具有IRES活性.为验证假说,首先构建了含全长ATF1 5′-UTR的双荧光素酶报告质粒|质粒转染结合报告酶活性分析显示,ATF1 5′-UTR在Bel7402、HCT-8和HEK293细胞中表现出不同的IRES活性|而此IRES活性与5′-UTR中的隐藏启动子无关.同时还发现,ATF1 5′-UTR在NIH3T3细胞中却没有IRES活性.与此结果相一致,Western印迹检测ATF1在这几种细胞系中的表达.结果显示,Bel7402、HCT 8和HEK293中ATF1蛋白质表达水平较高,而在NIH3T3中却极低. ATF1 5′-UTR的系列5′-删除突变及报告酶分析证明,ATF1 5′-UTR的完整性对其IRES活性大小发挥重要作用|其中5′端的204 bp序列对其IRES活性贡献较大. RNA-蛋白免疫共沉淀实验揭示,ATF1 5′-UTR可与La和PTBP1蛋白结合|抑制La和PTBP1蛋白质的表达,并可减低HEK293细胞中ATF1蛋白质表达水平.这些结果提示,La和PTBP1蛋白（两种ITAFs）为ATF1 5′-UTR发挥IRES活性所必需.总之,上述结果证明,ATF1 5′-UTR具有IRES活性,其活性发挥依赖与La和PTBP1蛋白的结合.上述发现为进一步研究La和PTBP1表达及亚细胞定位对ATF1 IRES调控机制的影响奠定了基础.     

选择性剪接调控蛋白PTB及同源蛋白的研究进展

选择性剪接(alternative splicing)是指一个前体m RNA通过选择不同的剪接位点组合产生多个可编码功能相似或相反的m RNA剪接异构体过程。多聚嘧啶结合蛋白(polypyrimidine tract-binding protein,PTB)作为一种剪接调控因子,它主要结合新生m RNA而抑制剪接发生。剪接调控的紊乱可导致肿瘤以及多种疾病的发生。本文详细阐述选择性剪接调控蛋白PTB及其同源蛋白的结构特征及选择性剪接与临床疾病的相关性的研究进展,从基因转录调控水平对疾病发生、发展以及预后有更深入的了解和认识,在许多疾病的研究中具有重要的应用前景。     

SRp38基因研究进展

SR蛋白在前体mRNA可变剪接调控中发挥重要作用。可变剪接调节因子SRp38作为一种新近发现的具有神经及生殖组织特异性的SR蛋白,有典型的SR蛋白结构特征并能够调控GluR-B、TRK-C以及NCAML1等基因的可变剪接,但与其他SR蛋白不一致的是,SRp38可以在一定条件下(有丝分裂M期,热休克)抑制前体mRNA剪接,从而防止错误剪接的出现。SRp38的RRM结构域可以识别特殊的RNA序列并跟U1snRNP结合,而其RS结构域则参与调控前体mRNA剪接。SRp38的磷酸化状态可以影响其调控功能的发挥,在有丝分裂M期及热休克时,该蛋白质均呈去磷酸化状态。SRp38在爪蟾胚胎神经发育过程中发挥作用并且可以同TLS(translocation liposarcoma)蛋白相互作用,提示其可能通过调节前体mRNA可变剪接在神经系统的发育分化以及在肿瘤的发生中扮演角色。     

蛋白质的自剪接

1990年,Ｈｉｒａｔａ等在酵母液泡膜Ｈ -ＡＴＰａｓｅ的α亚基(ＶＭＡ1)中首次发现了蛋白质自剪接(ｐｒｏｔｅｉｎｓｅｌｆｓｐｌｉｃｉｎｇ)现象。此后,蛋白质剪接现象陆续在古细菌、真细菌及真核细胞中被发现。1994年Ｐｅｌｅｒ等对蛋白质自剪接进行了规范化定义和命名:(1)将按正确阅读框架插入到前体蛋白氨基酸序列中,但在蛋白剪接成熟过程中被切除的序列称为蛋白内含肽(ｉｎｔｅｉｎ)。处于ｉｎｔｅｉｎ两侧,相互首尾相连以产生成熟蛋白产物的蛋白序列称为蛋白外显肽(ｅｘｔｅｉｎ)。(2)蛋白质剪接是在蛋白质水平上,而不是在ＲＮＡ水平…     

Tra2β1蛋白在神经特异性的基因剪接中的功能

体外(in vitro)生化研究已证明哺乳动物Tra2蛋白是前体mRNA剪接的重要调控因子,但是,对该蛋白在in vivo条件下的剪接功能,尤其是在神经特异性基因剪接中的功能及其细胞特异性,目前所知甚少。本文采用in vivo分析模型,在COS-1和PFSK两种不同类型的细胞中,研究了两个神经特异性基因(GluR-B,SMN2)剪接的细胞特异性,同时分析了Tra2β1在这两个基因剪接中的功能及其细胞特异性。结果表明,在研究的两种细胞中,GluR-B和SMN2“小基因”的剪接均具有明显的细胞特异性;而Tra2β1蛋白的过量表达在这两种不同的细胞中对“小基因”的剪接有显著的相同倾向的调节作用,提示Tra2β1蛋白对该两个基因剪接的调节作用可能没有细胞特异性。     

X-盒结合蛋白1在脑缺血中的作用

X-盒结合蛋白(X-box binding protein 1, XBP1)是碱性亮氨酸拉链结构蛋白,在脑缺血引起的内质网应激反应中扮演着重要角色。XBP1在非内质网应激时以未剪接的X-盒结合蛋白1(X-box binding protein 1-unspliced, XBP1-u)的形式表达,在内质网应激期间表现为剪接的X-盒结合蛋白(X-box binding protein 1-spliced, XBP1-s)的形式。为了充分了解XBP1,该文将从XBP1的两种异构体的结构、分布、定位以及病理生理功能等方面进行综述,并重点探讨XBP1-s在脑缺血后激活氧连-N-乙酰葡萄胺修饰和葡萄糖调节蛋白-78表达以减少氧化应激损伤、促进缺血组织中的内皮细胞增殖保护脑微血管内皮细胞损伤以及调节细胞焦亡等方面的作用。     

Tra2β1蛋白在神经特异性的基因剪接中的功能

体外(in vitro)生化研究已证明哺乳动物Tra2蛋白是前体mRNA剪接的重要调控因子,但是,对该蛋白在in vivo条件下的剪接功能,尤其是在神经特异性基因剪接中的功能及其细胞特异性,目前所知甚少。本文采用in vivo分析模型,在COS-l和PFSK两种不同类型的细胞中,研究了两个神经特异性基因(GluR-B,SMN2)剪接的细胞特异性,同时分析了Tra2β1在这两个基因剪接中的功能及其细胞特异性。结果表明,在研究的两种细胞中,GluR-B和SMN2“小基因”的剪接均具有明显的细胞特异性;而Tra2β1蛋白的过量表达在这两种不同的细胞中对“小基因”的剪接有显著的相同倾向的调节作用,提示Tra2β1蛋白对该两个基因剪接的调节作用可能没有细胞特异性。     

丙酮酸激酶前mRNA可变剪接的调控在肿瘤代谢中的作用和意义

丙酮酸激酶是糖酵解的关键酶之一,丙酮酸激酶m基因前mRNA(pre-mRNA)通过可变剪接产生M1和M2型两种丙酮酸激酶异构体,2种异构体的选择性表达决定肿瘤细胞的代谢表型,改变肿瘤细胞的增殖和生长。因此,调控丙酮酸激酶可变剪接,对于控制肿瘤细胞的生长代谢十分重要。研究发现,核不均一核糖核蛋白(hnRNP)A1/A2及多聚嘧啶结合蛋白(PTB,又称hnRNPⅠ)具有调控丙酮酸激酶前mRNA可变剪接的作用,并且致癌转录因子c-Myc与hnRNP A1/A2及PTB在肿瘤细胞中的过表达密切相关。我们结合相关研究进展,简要综述丙酮酸激酶可变剪接调控机制。     

PNRC1剪接变异体的鉴定及其在辅激活核受体介导基因转录功能上的比较

为分析富含脯氨酸核受体辅调节蛋白1(PNRC1)选择性剪接, 及比较PNRC1剪接变异体在辅激活核受体介导基因转录功能上的差异,在生物信息学方法分析PNRC1剪接变异体的基础上,设计一定的特异性引物,采用RT-PCR结合克隆测序的方法对这些剪接变异体进行验证. 利用酵母双杂交和荧光素酶报告系统实验,分析它们与核受体的相互作用及比较它们在辅激活核受体介导基因转录功能上的差异.结果显示,生物信息学预测的几个剪接变异体真实存在于人的组织和细胞系中,这些剪接变异体在与雌激素受体α(ERα)、类固醇衍生因子1(SF1)等核受体的相互作用的强度及辅激活核受体介导基因转录功能上存在较大的差异. 研究提示,PNRC1这些剪接变异体在体内可能发挥不同的功能.     

剪接因子U2AF65相关蛋白的研究进展

U2核糖核蛋白小体辅助因子(U2AF)65是参与前体mRNA剪接的重要辅助因子,前体RNA生成之初,U1核糖核蛋白小体(snRNP)结合到内含子的5'剪接位点,U2AF65和U2AF35分别结合到多聚嘧啶序列和3'剪接位点,剪接因子1(SF1)结合到分支位点是剪接体形成的第一步。U2AF的存在又辅助U2snRNP代替SF1结合到分支位点,使剪接反应顺利进行。最近几年,发现基因组中存在一些U2AF65的旁系同源基因序列。这些旁系同源基因由祖先基因经连续复制而横向形成,复制出的基因副本经历了各自的进化途径,最终它们在结构和功能上有相似之处,又各有独特之处。我们简要讨论了U2AF65、PUF60、CAPERα和CAPERβ这4种同源蛋白的发现过程、结构特征、自身的多样性、基因的进化和生物学功能。     

《分子细胞》：多聚嘧啶串结合蛋白研究进展

来自武汉大学生命科学学院,加州大学圣地亚哥分校的研究人员采用CLIP—seq技术。在基因组水平认识了可变剪接调控蛋白PTB（多聚嘧啶串结合蛋白）结合靶标pre—mRNA的特征,揭示出该蛋白通过结合在pre-mRNA的不同位置而对可变外显子的剪接实行正负双向调控的机制,从而打破了已写入教科书的、认为PTB是可变剪接抑制蛋白的传统观念。这一研究成果公布在《分子细胞》（Molecular Cell）封面上。     

PTB蛋白:一种调控肿瘤代谢的RNA可变剪接调节因子

多聚嘧啶区结合蛋白(polypyrimidine tract binding protein,PTB或hnRNP I)是一种在细胞内部参与mRNA代谢过程的蛋白质。PTB蛋白可结合于核酸分子上富含嘧啶碱基的序列,对mRNA前体的剪接进行调控。如在部分肿瘤细胞中,PTB的表达量升高可对肿瘤代谢过程中关键的丙酮酸激酶M(pyruvate kinase M,PKM)基因的表达进行调控,通过抑制PKM基因的可变剪接的方式上调PKM2(pyruvate kinase M2,PKM2)的表达,进而强化肿瘤细胞的有氧糖酵解过程并促进肿瘤的发展。本文结合PTB蛋白的结构及其在PKM可变剪接过程中的调节机制,简要综述了PTB蛋白对肿瘤代谢的调控作用。     

hnRNP A1的功能研究进展

核不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNP)是一类多功能RNA结合蛋白家族,能与RNA聚合酶Ⅱ合成的新生转录本结合,并以复合体形式参与转录本稳定与成熟调控过程. hnRNP A1是hnRNPs家族重要成员,不仅广泛参与癌症与神经系统疾病相关基因的可变剪接调控,还在病毒侵染、细胞衰老及应激恢复中发挥重要作用.此外,hnRNP A1作为典型的RNA结合蛋白,在转录与可变剪接调控过程中,可通过动态三维结构识别特定序列.本文总结了hnRNP A1的最新研究进展,以期为进一步探究hnRNP A1在疾病发生中的功能研究提供参考.     

与剪接、翻译偶联的PRT—mRNA NMD降解机制

最新研究发现，真核细胞前体mRNA剪接不仅仅是前体mRNA的加工步骤，而且在翻译过程中也起到重要的监控作用，通过剪接，外显子－外显子连接点复合物结合于mRNA剪接位点上游20bp处，如果mRNA剪接位点上游大于50－55bp处出现无义突变，则这种翻译提前终止密码子mRNA将会在最后的翻译过程中通过外显子－外显子连接点复合物，Upf蛋白以及帽结合蛋白之间的相互作用，被引入脱帽，降解过程。     

Gem小体缺失与肌萎缩侧索硬化症

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种以运动神经元死亡为特征的神经退行性疾病,Gem小体缺失是ALS的细胞特征。研究表明m RNA前体剪接异常与ALS有关。剪接体负责m RNA前体的剪接,而Gem小体参与构成剪接体核心组件的富含尿苷的小核核糖核蛋白(U sn RNP)的生物合成。本文将综述ALS相关肉瘤融合蛋白(FUS)、TAR DNA结合蛋白-43(TDP43)以及铜锌超氧化物歧化酶(SOD1)突变体引起Gem小体缺失的机制,为探索ALS的发病机理和开发新的治疗手段提供启示。     

猪VⅢ因子A1和A3结构域对翻译后剪接的人/猪杂合VⅢ因子的促分泌作用

凝血VⅢ因子(fVⅢ)蛋白的低效分泌以及基因过大是基于转fVⅢ基因的甲型血友病基因治疗的不利因素。本室前期用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接实验证明,运用双载体共转fVⅢ基因,通过翻译后蛋白质剪接,轻链可顺式促进fVⅢ蛋白的分泌。本文用猪fVⅢ蛋白的A1和A3结构域替换人fVⅢ蛋白相应的结构,构建人/猪杂合fVⅢ(human/porcinehy-bridfVⅢ,HP-fVⅢ),研究基于内含肽的双载体转HP-fVⅢ基因后剪接HP-fVⅢ的分泌和活性。构建一对分别融合SspDnaB内含肽的HP-fVⅢ重链和轻链基因表达质粒,瞬时共转染COS-7细胞,用ELISA和Coatest法定量分析分泌至培养上清中HP-fVⅢ的剪接和生物活性,用Western blotting检测了细胞内HP-fVⅢ的剪接。结果显示,双载体转HP-fVⅢ基因细胞上清的剪接HP-fVⅢ蛋白量为(184±34)ng/mL,活性为(1.18±0.22)IU/mL,明显高于双载体转人fVⅢ基因[蛋白量为(48±12)ng/mL,活性为(0.31±0.10)IU/mL],提示猪fVⅢ的A1和A3结构域能显著促进内含肽剪接的HP-fVⅢ的分泌和活性;另外,还在混合培养的分别转内含肽融合HP-fVⅢ重链和轻链基因细胞上清中检测到剪接的HP-fVⅢ蛋白量为(27±5)ng/mL,活性为(0.19±0.07)IU/mL,提示内含肽对HP-fVⅢ的剪接可不依赖细胞机制,分泌出胞的前体蛋白仍可进行剪接反应;双载体转HP-fVⅢ基因细胞内检测到与转hfVⅢ基因阳性对照细胞内hfVⅢ条带大小接近的剪接HP-fVⅢ蛋白条带,进一步证实HP-fVⅢ的剪接。该结果为进一步在动物体内应用内含肽的双腺相关病毒载体转HP-fVⅢ基因奠定了实验基础。     

变异剪接体的结构、功能及其在疾病治疗中的应用

变异剪接(alternative splicing)是高等真核生物在发育和应激反应中调控基因表达的一种主要机制,能够调控蛋白表达,或产生编码具有不同功能蛋白的pre-mRNAs。剪接体(spliceosome)由五种snRNP(U1、U2、U4、U5和U6)和许多非snRNP蛋白质构成,参与整个剪接过程。变异剪接与诸多疾病有着密切联系,异常的变异剪接会导致疾病的发生,增加疾病的易感性与病变程度,甚至引起癌变。现就剪接体的生物学特征、剪接体与疾病的关系及其在疾病治疗方面的内容进行综述。     

蛋白内含子与蛋白剪接

蛋白内含子和蛋白剪接是蛋白质研究的前沿领域。重点介绍了蛋白内含子的结构和蛋白剪接机理的最新研究成果 ;蛋白内含子如同RNA剪接中的内含子 ,也是一类可移动的遗传元件 ;蛋白内含子目前研究的热点是蛋白内含子的功能研究及其在蛋白质工程和其它生物工程领域的用。     

前体mRNA剪接蛋白Tra2β1的抗体制备及鉴定

Tra2 β1是Tra2 β前体mRNA剪接调节蛋白家族中的一个组织分布最广、表达量最多的成员 ,它在选择性前体mRNA剪接中有调节功能 ,而在基础性剪接中不是必需的 .为便于对该蛋白功能的进一步研究 ,需要制备能特异地检测Tra2 β1蛋白的抗体 .选择包含Tra2 β1的N端 12个氨基酸的特异编码序列的Tra2 β2全长编码序列 (共 117个核苷酸 ) ,将其克隆至pGEX 3X表达载体形成GST融合基因 ,并以诱导表达和纯化的该融合蛋白为抗原免疫新西兰兔 ,获得了相应的抗体 .Western印迹和免疫细胞化学分析结果显示 ,获得的抗体能特异地检测Tra2 β1蛋白