α-Synuclein聚集与帕金森病———影响α-synuclein蛋白聚集的因素

α-synuclein基因是最早发现的与帕金森病相关的基因,在部分家族性帕金森病患者中存在该基因的突变.而无论是家族性还是散发性帕金森病,其特征性包涵体——Lewy小体的主要成分都是聚集的!-synuclein蛋白.目前研究发现的影响α-synuclein蛋白聚集的因素种类繁多.根据其对α-synuclein聚集的影响效应,主要分为促进聚集与抑制聚集两大类,不同因素作用于α-synuclein聚集的不同阶段或不同状态的α-synuclein.值得注意的是,目前研究认为可溶性寡聚物的毒性要强于聚集状态的α-synuclein,因此探讨影响α-synuclein蛋白聚集的因素,尤其是探讨各种因素对α-synuclein聚集状态的影响有重要意义.     

α-Synuclein蛋白聚集状态与帕金森病形成

帕金森病是一种常见的老年神经退行性疾病,其致病机理复杂.其中α-synuclein基因是较早发现的与帕金森病相关的基因,其编码的α-synuclein蛋白是帕金森病神经元内出现的一种蛋白包涵体结构——路易体的主要组成成分.最近的研究结果显示,α-synuclein蛋白存在不同聚集状态间的转换,其中聚集过程中形成的寡聚体中间构象具有较强的细胞毒性,可能对帕金森病的发病过程有着重要作用;而且这种聚集状态的转换过程受到多种遗传学与细胞学因素的影响,从而在某种程度上反映了帕金森病发生形成的遗传学与细胞学机制.本文将对α-synuclein蛋白聚集状态转换特性及其在帕金森病发病过程中作用机制方面的研究进展作一综述．     

酿酒酵母中α-synuclein蛋白聚集诱导的细胞毒性的研究

帕金森症(Parkinson's Disease,PD)是当今最为广泛的神经退行性疾病之一.研究显示,α-synuclein蛋白在帕金森症的发生过程中有着非常重要的作用.以酿酒酵母为模式系统,通过调控α-synuclein蛋白在胞内的表达量或改变其它一些可能影响α-synuclein聚集状态的因素,对α-synuclein蛋白在帕金森症的发生过程中可能的细胞毒性机制进行了研究.结果表明,α-synuclein蛋白的高水平表达会明显增强该蛋白因聚集所诱导的细胞毒性,而且这种细胞毒性与细胞代谢状态明显相关;超表达酿酒酵母分子伴侣YDR533C可以明显缓解α-synuclein蛋白异源表达对酵母生长的抑制.上述结果表明,蛋白折叠与折叠过程中的质量控制在α-synuclein蛋白聚集过程中有着非常重要的作用.     

NLS-RARα蛋白相互作用蛋白的筛选与验证

急性早幼粒细胞白血病(APL)具有特征性染色体易位,产生的PML-RARα融合基因在其发生发展中有重要作用．PML-RARα融合蛋白在细胞内被中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)切割为PML突变蛋白(核定位信号NLS缺失)和RARα突变体 (NLS-RARα,包含有PML的核定位信号),这两段蛋白质在APL的发生中可能具有重要作用．为进一步研究NLS-RARα的生物学功能,运用酵母双杂交技术在白血病cDNA文库中筛选与其作用的蛋白质．首先PCR技术扩增NLS-RARα编码序列,克隆至诱饵载体pGBKT7,测序鉴定后将其转化酵母AH109．免疫印迹检测到诱饵蛋白表达后,将含有诱饵载体的AH109与含有白血病cDNA文库的酵母Y187交配,在含有X-α-gal的营养缺陷性培养基上选择和筛选二倍体酵母．经回转实验和测序分析验证得到8个与NLS-RARα相互作用的蛋白质．为进一步验证这些相互作用,克隆其中的JTV-1蛋白,利用间接免疫荧光,GST pull-down和免疫共沉淀技术成功验证了它与NLS-RARα的相互作用．为进一步探讨APL的发生机制提供了新的线索．     

α－苦瓜子蛋白晶体结构中的次级相互作用的研究Ⅱ疏水相互作用的分析

α－苦瓜子蛋白结构模型中共有疏水残基１４１个,占践基总数的５７％。其中１２８个疏水残基有相互作用,占疏水残基的９１％。疏水残基之间的相互作用与其是否在α－螺旋或β片层内没有多大关系。本文着重分析了α－螺旋间和α螺旋与β结构之间的疏水相互作用;讨论了α５和大β片层中疏水残基与亲本残基的分布特点,这一特点对该蛋白分子最后折叠成特定的空间结构有重要影响。类似的情况在同源蛋白天花粉蛋白中也是存在的。     

小肽在原核和真核细胞中抑制α-synuclein异常折叠的研究

目的:研究在大肠杆菌中能够有效抑制α-synuclein异常折叠的小肽,在人神经母细胞瘤SH-SY5Y中的抑制作用.方法:基于α-Syn疏水区域设计的5种透膜小肽在大肠杆菌中能够有效抑制α-synuclein异常折叠;构建真核表达质粒CMV-SynGFP-IRES-Pn并转入SH-SY5Y细胞,通过测定细胞荧光强度分析小肽抑制α-synuclein异常折叠情况,由此评价大肠杆菌筛选系统确定的小肽在真核SH-SY5Y细胞中的有效性.结果:在大肠杆菌中能有效抑制α-Syn(129A)异常折叠的三种小肽R7P1、R7P3、R7P4,在SH-SY5Y中的作用效果也十分明显,分别比对照肽ASIlD提高了114%、98%和98%.对于α-Syn(53T),R7P1和R7P2在SH-SY5Y中分别比对照提高了90%和44%;然而在两种细胞中,5种透膜小肽对野生型α-Syn(WT)的作用与对照相比差距不明显.     

α-Synuclein与14-3-3蛋白在体外分子间相互作用的鉴定

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)涉及两种蛋白——α-synuclein蛋白(SNCP)与14-3-3蛋白.通过重组,将这两种蛋白在大肠杆菌DH5α中表达, 通过谷胱甘肽- Sepharose 4B亲和层析将其纯化,得到GST-14-3-3蛋白;利用凝血酶对纯化的融合蛋白GST-SNCP切割,再经谷胱甘肽 Sepharose 4B亲和层析获得SNCP.通过免疫共沉淀、GST pull down和ELISA等技术,证明SNCP能够与14-3-3蛋白结合;为了进一步证明SNCP也与在脑组织中的天然14-3-3蛋白发生作用,利用His pull down方法进行实验.结果证明,SNCP能够和脑组织中的14-3-3蛋白发生相互作用.这些结果从分子水平提供了SNCP与14-3-3蛋白相互作用的实验证据,为进一步了解SNCP的结构和功能,及其在中枢神经系统退行性疾病的作用提供了必要的实验基础.     

蛋白质相互作用的生物信息学研究进展

生命过程的分子基础在于生物分子之间的相互作用,其中蛋白质分子之间的相互作用占有极其重要的地位。研究蛋白质相互作用对于理解生命的真谛、探讨致病微生物的致病机理,以及研究新药提高人们的健康水平具有重要的作用。用生物信息学的方法研究蛋白质的相互作用已经取得了许多重要的成果,但也有很多问题还需解决。本文从蛋白质相互作用的数据库、预测方法、可预测蛋白质相互作用的网上服务、蛋白质相互作用网络等几方面,对蛋白质相互作用的生物信息学研究成果及其存在的问题做了概述。     

α－苦瓜子蛋白晶体结构中的次级相互作用的研究Ⅱ疏水相互作用的分析

α－苦瓜子蛋白结构模型中共有疏水残基１４１个,占践基总数的５７％。其中１２８个疏水残基有相互作用,占疏水残基的９１％。疏水残基之间的相互作用与其是否在α－螺旋或β片层内没有多大关系。本文着重分析了α－螺旋间和α螺旋与β结构之间的疏水相互作用;讨论了α５和大β片层中疏水残基与亲本残基的分布特点,这一特点对该蛋白分子最后折叠成特定的空间结构有重要影响。类似的情况在同源蛋白天花粉蛋白中也是存在的。     

转甲状腺素蛋白抑制β淀粉样蛋白聚集的分子机制研究

目的 转甲状腺素蛋白（transthyretin, TTR）对阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）具有神经保护作用,这种保护作用表现在TTR能抑制β淀粉样蛋白（amyloid beta protein,Aβ）的病理性聚集。本工作将从分子层面上探究TTR与Aβ的作用机制,揭示TTR对AD的神经保护作用。方法 蛋白质-蛋白质对接用于探究不同结构形式的TTR与Aβ的作用模式,并运用分子动力学模拟方法来探究二者相互作用的动态过程。结果 TTR四聚体及单体均能与Aβ单体作用,TTR四聚体的甲状腺素结合通道是Aβ单体的主要结合部位。此外,TTR四聚体的EF螺旋、EF loop同样能够结合Aβ单体。当TTR四聚体解离后,TTR单体的内部片层疏水部位暴露,该部位对Aβ单体具有较强的亲和力。TTR与Aβ聚集体作用,由于TTR单体与Aβ聚集体均为富含β折叠的结构,使得二者能够共聚集形成聚合度更高的聚集体,从而降低Aβ聚集体的细胞毒性。结论 TTR四聚体和单体通过“扣押”Aβ单体来抑制Aβ的聚集,TTR单体与Aβ聚集体形成高聚合度复合物来降低Aβ聚集体的细胞毒性。本工作为基于TTR...     

用于蛋白质间相互作用研究的新型双杂交系统

近年来,一些不依赖于转录因子活性的新型双杂交系统相继建立,如分离的泛素系统、蛋白质片段互补分析、阻遏物重构分析和SOS恢复系统等。同利用转录因子活性的酵母双杂交系统相似,这些方法也利用了一些活性蛋白的结构与功能特点来研究蛋白质间相互作用,这些活性蛋白不是转录因子,但也可在结构上进行分离可通过重构使其生物活性得以恢复。由于这些新型双杂交系统的各自特点,使得它们成为酵母双杂交系统的有益补充和研究蛋白质间相互作用的有力工具。     

四环素调控A30P突变α-synuclein转基因小鼠的构建

为了构建四环素调控的人A30P突变α-synuclein转基因小鼠模型,将外源基因pTRE2-syn和pBC-rtTA同时显微注射到FVB小鼠(Mus muscculus)受精卵的雄原核中,将注射后存活的受精卵移植到同期发情的假孕受体鼠输卵管中,出生个体经PCR检测,获得rtTA和A30P突变α-synuclein双阳性转基因雌鼠1只,A30P单基因阳性雄鼠13只并传代.强力霉索诱导后双阳性后代脑区各部分A30P突变α-synucleinmRNA均有表达,而在诱导满4周后,脑干α-synuclein蛋白表达明显增加,8周后增加更明显.结果表明,通过强力霉素诱导后,可在小鼠小脑、脑干、海马、皮层检测到A30P mRNA表达,脑干α-synuclein表达量显著增加.     

α-synuclein修饰与帕金森病的研究进展

α-synuclein基因是最早发现的与帕金森病(Parkinson's disease,PD)相关的基因,在部分家族性PD患者中存在该基因的突变。无论是家族性还是散发性PD,其特征性包涵体——Lewy小体的主要成分都是聚集的α-synuclein蛋白,从组成来看,α-synuclein的氨基酸序列中存在众多能被修饰的位点,并且在α-synuclein转基因鼠中也检测到了以磷酸化、硝基化以及泛素化形式存在的α-synuclein聚集体。α-synuclein的不同修饰可能影响其自身的聚集特性及毒性作用,进而在PD的发病进程中发挥重要作用。因此,探讨与PD相关的α-synuclein的磷酸化、硝基化及泛素化修饰,对于更清楚地了解α-synuclein修饰与PD间的关系有重要意义。     

蛋白质相互作用的研究方法

蛋白质相互作用的研究是现代分子生物学研究领域一个很重要的方面。该介绍了经典的和最近新建立的研究蛋白质相互作用的方法,并比较了各种方法的优缺点和所适用的领域。     

蛋白激酶Cα相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白（protein interacting with Cα kinase,PICK1）是蛋白激酶Cox（protein kinase Cα,PKCα）的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。     

酵母双杂交筛选类固醇激素合成急性调节蛋白的相互作用蛋白质

目的:利用酵母双杂交技术筛选人肝cDNA文库中与类固醇激素合成急性调节蛋白(STAR)相互作用的蛋白质。方法:将全长STAR基因克隆到酵母表达载体pDBLeu中,形成诱饵;将构建好的诱饵质粒转化至AH109酵母感受态中,利用酵母双杂交技术筛选人肝cDNA文库中与其相互作用的蛋白质,并进行相互作用的回转验证。结果:构建了酵母诱饵蛋白表达质粒pDBLeu-STAR,并筛选到6个猎物,其中有5对相互作用回转验证阳性。结论:为进一步研究STAR的功能和作用机制提供了新的线索。     

CCCTC-结合因子与核周蛋白α4存在分子间相互作用并调控其基因表达

目的:研究CCCTC-结合因子(CTCF)是否与核周蛋白α4(KPNA4)有蛋白间相互作用并调控其表达。方法:用GSTpull-down实验研究CTCF是否与KPNA4存在蛋白间相互作用;用逆转录半定量PCR和免疫印迹检测CTCF敲降对KPNA4基因表达的影响。结果:GSTpull-down实验表明CTCF与KPNA4之间存在相互作用;当CTCF敲降时,KPNA4基因的表达随之下降。结论:CTCF与KPNA4之间存在相互作用并调控其基因表达。     

蛋白质聚集的形成与调控机制

大肠杆菌是外源蛋白质的首选表达系统,但蛋白质易被宿主细胞蛋白酶降解或聚集形成包含体。包含体与淀粉样蛋白纤维的形成过程相似,都依赖于特异性氨基酸序列的分子间相互作用。因此,淀粉样蛋白质抗聚集的方法也可用于防止细菌表达蛋白质的聚集。另外,基于序列的新型方法也能调节蛋白质聚集。     

福鼎大白茶蛋白质相互作用网络研究

蛋白质相互作用网络的构建可以为探究茶树生长过程中的关键蛋白并预测其功能提供理论参考。以贵州都匀地区福鼎大白茶为研究对象,利用三代Nanopore测序技术和同源比对方法构建福鼎大白茶根、茎、叶差异基因蛋白质相互作用网络,通过网络进一步预测关键蛋白及其功能。结果表明,叶与根、叶与茎、茎与根和根茎叶差异基因蛋白质相互作用网络中的关键蛋白分别为53、39、42和53个,并且预测出了关键蛋白的功能,如TEA003744的功能可能为腺苷酸激酶活性、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性和ATP结合,参与光合作用和蛋白质磷酸化过程;TEA026776可能为发育蛋白,参与细胞分化过程和蛋白质磷酸化过程,还具有ATP结合活性和蛋白激酶活性;TEA019056的功能可能为ATP结合、GTP结合和GTP酶活性,参与过氧化物酶体组织的组成和蛋白质磷酸化等。随后预测出4个网络中打分最高功能模块的功能,并进行拓扑属性分析、功能模块分析、集群注释和聚类分析。研究结果可为鉴定蛋白质的功能、寻找关键蛋白及选育优良品种等提供理论依据。     

帕金森病相关蛋白PINK1和α-突触核蛋白相互作用研究

目的 利用蛋白质组学方法和激光扫描共聚焦显微镜来鉴定帕金森病相关蛋白PINK1和α-突触核蛋白（α-synuclein）之间的相互作用关系及两种蛋白在MN9D细胞中的分布。方法 将α-synuclein基因插入pGEX-4T-1载体,经DNA测序证明形成GST融合蛋白,经大肠杆菌BL-2l表达纯化后,与MN9D细胞裂解液共孵育,检测PINK1与α-synuclein蛋白间的相互作用。并应用MN9D细胞的内源性PINK1与α-synuclein进行免疫共沉淀实验,进一步验证两蛋白之间的相互作用。MN9D细胞经免疫细胞化学染色,利用激光扫描共聚焦显微镜观察两种蛋白的细胞内分布及共定位状态。结果 利用GST-α-synuclein融合蛋白捕获及免疫共沉淀技术,检测到特异的PINK1条带。激光扫描共聚焦显微镜检测到两者存在部分共定位。结论 PINK1和α-synuclein在体外和细胞内均可发生相互作用并在MN9D细胞中存在共定位关系。