植物F-box基因家族的研究进展

F-box基因家族是植物中最大的基因家族之一,由于其数量巨多,根据其蛋白C末端结构域的不同被分为不同的亚家族。F-box基因编码的蛋白能够调节多种多样的生命活动,如延缓植物衰老、调控植物开花以及响应生物胁迫、干旱和盐等逆境胁迫。近年来,随着全基因组测序的不断完善,越来越多物种的F-box基因被分析鉴定出来。已经鉴定出功能的F-box基因编码的蛋白大多能够和结合蛋白Skp1、骨架蛋白Cullin 1及Rbx1形成SCF复合体,进而参与泛素-蛋白酶途径(UPP)而发挥作用;少部分F-box蛋白以非SCF复合体形式发挥作用。泛素-蛋白酶途径(UPP)是机体重要的调节机制之一,大多数细胞内蛋白都是经过这一途径降解。主要对其蛋白结构,作用途径以及生物学功能进行概述,探讨F-box基因参与的生命活动,旨为F-box的深入研究奠定基础。     

水稻与拟南芥跨膜蛋白14家族的分子进化特征与功能分析

脂类既是植物生命活动重要的能量来源,也是细胞膜系统不可或缺的结构成分,在植物生长发育和逆境反应等生命活动过程中都起到至关重要的作用。随着脂类代谢研究的不断深入,植物脂类合成通路已渐渐明晰,其中连通不同细胞器间脂类合成中间物质运送的膜蛋白也正被不断发现,但对质体脂类转运蛋白还鲜有报道。跨膜蛋白14家族(Transmembrane 14 family, Tmemb14 family)是一个新发现的跨膜蛋白家族,目前只有拟南芥FAX1 (Fatty Acid Export 1)和斑马鱼TMEM14已被克隆鉴定,该家族其他成员的生物学功能还未见报道。AtFAX1参与植物质体长链脂肪酸的跨膜外运,其功能丧失显著降低植物生物量并影响花粉发育和育性。本研究通过生物信息手段对拟南芥和水稻中的跨膜蛋白14家族成员的进化关系、蛋白理化性质、结构域功能和编码基因的表达模式进行了分析,揭示了Tmemb14家族成员在单、双子叶植物进化中的功能分化,为进一步研究跨膜蛋白14家族成员的生理功能提供了理论依据。     

溶质转运蛋白超家族的功能及结构研究进展

溶质转运蛋白(solute carriers,SLC)超家族是人类细胞膜(含胞内膜)上最重要的膜转运蛋白家族之一,它参与了细胞间的物质运输、能量传递、营养代谢、信号传导等重要生理活动。SLC转运蛋白超家族包含52个亚家族,共有400多名成员。研究表明,人类基因突变所致SLC蛋白表达异常或功能缺陷与糖尿病、高血压、抑郁症等多种重大疾病密切相关,使得该家族蛋白的功能研究近年来备受关注。SLC转运家族蛋白三维结构的解析有助于阐述其底物选择性结合与转运的精确分子机制,为研究该家族功能相关疾病的分子机理以及针对理性药物研发奠定了精细的三维结构基础。本文对近年来溶质转运蛋白超家族的结构及功能研究进展进行了总结,试图对该家族的共性规律进行阐述。     

DCAF家族蛋白研究进展

DCAF (DDB1-and CUL4-associated factor)是一类新发现的含"WDXR"结构域的蛋白质家族,其可与CRL4-DDB1构成E3泛素连接酶,通过对靶蛋白进行泛素化修饰,实现对细胞生长、分化、凋亡等一系列生命活动的调控。DCAF蛋白的异常表达通常与肿瘤、发育障碍等疾病密切相关。本文主要根据目前的研究成果对DCAF家族蛋白的功能及机制展开论述。     

人类新基因WDR24的研究初报

WD40家族是一类结构保守、功能复杂的蛋白.目前很多研究显示该家族成员通过参与MAPK信号途径调控细胞内信号转导而影响细胞的基本生命活动.为了鉴定参与细胞生命活动的新基因,运用同源基因克隆法,通过PCR技术扩增获得一个新的人类基因WDR24, 其cDNA全长3 302 bp,2 373 bp长的开放阅读框编码由790个氨基酸残基组成的蛋白质.生物信息学分析表明,WDR24蛋白在进化上高度保守,与其他脊椎动物中的同源蛋白组成了一个功能未知的亚家族.蛋白序列分析显示其中有6个WD40重复序列和1个ERK的停泊位点D-domain.RT-PCR分析表明,该基因在所有被检测的人类胚胎组织中表达.     

多烯类抗生素合成基因簇中ABC转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一个广泛存在于不同生物细胞中且功能保守的膜蛋白亚家族;它们是一类单向底物转运泵,通常以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运。随着抗生素合成基因簇相关研究的开展,越来越多的簇内ABC转运蛋白被鉴定出来,对其生物学功能的研究正逐渐成为热点。多烯类抗生素作为一类重要的抗真菌药物,能够有效避免真菌产生耐药性,具有非常重要的临床价值。本文以多烯类抗生素合成基因簇为对象,综述了在其中所发现的ABC转运蛋白的研究进展,综合分析了其结构特性与功能间的关系,并对研究应用进行了展望。     

Cavins: 胞膜窖相关蛋白新视野

胞膜窖 (Caveolae) 是细胞膜内陷形成的一种特殊的脂筏结构,含有丰富的胆固醇和鞘磷脂,并在调节细胞信号转导中发挥重要作用。大量的研究显示caveolae相关蛋白窖蛋白 (Caveolins) 在维持caveolae的结构及其功能的调节中发挥重要作用。然而,最近研究发现caveolae的形成同样需要另一类蛋白家族cavins蛋白家族的参与。此外,cavins蛋白家族成员之一cavin-1能够与caveolins主要成员窖蛋白-1 (Caveolin-1) 相互作用参与调节caveolae的结构和功能。文中将就近年来cavins与caveolins的关系及其在调节caveolae中的作用进行综述。     

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。     

Ral家族与肿瘤

Ras相关蛋白Ral家族包括RalA和RalB,参与介导了多种细胞内外信号转导、跨膜运输、细胞形态的维持、转录因子的调节、细胞分化和肿瘤发生与转移等重要的生命活动。Ral家族上游信号通路以及广泛分布的效应器网络对其各种功能起着重要的调控作用,对Ral家族的深入研究将为预防和治疗肿瘤提供了一条新的途径。     

窖蛋白-1与乳腺癌

 窖蛋白(caveolin)是分子量为21～24 kD的整合膜蛋白,是胞膜窖(caveolae)的标志性结构分子.目前已克隆并鉴定出窖蛋白基因家族的3个成员：窖蛋白-1,窖蛋白-2和窖蛋白-3.其中窖蛋白-1参与细胞内的许多生命活动,如胆固醇的运输,细胞膜的组装,细胞信号传导,细胞周期调控,细胞转化和肿瘤形成.窖蛋白-1还可以与转录因子相互作用,调节相关基因的表达,抑制肿瘤发生.另外,在乳腺癌、前列腺癌、胃癌、肝癌等多种恶性肿瘤中均发现窖蛋白-1的异常;近年来发现,窖蛋白-1与乳腺上皮细胞转化和乳腺癌发生密切相关.本文概括介绍了窖蛋白-1的结构特点、窖蛋白-1介导的信号通路及与乳腺癌发生的关系方面的研究进展.     

蛋白磷酸酶PPM1A的研究进展

PPM1A,又称PP2Cα,即镁离子依赖的蛋白磷酸酶1A,是丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶家族一员,该家族被认为是真核细胞压力应答通路中必需的负向调控因子。近年来的研究结果表明,PPM1A可与多种蛋白结合使其去磷酸化,广泛调控如细胞生长、细胞应激、免疫反应和肿瘤形成等众多生命活动。本文对PPM1A的结构、活性调控和作用底物做一个简要的综述,以期对PPM1A有一个全面的了解进而有助于后期的进一步研究。     

多梳蛋白CBX家族在哺乳动物中结构与功能多样性的研究进展

多梳蛋白家族(PcG)是一类重要的表观遗传调控因子,主要参与维持特定基因的转录沉默,与多种干细胞的干性维系、细胞分化、细胞周期的调控、细胞衰老、X染色体失活、基因印记、癌症的发生发展等一系列细胞生理及病理活动密切相关.PcG蛋白主要形成PRC1和PRC2两类多梳蛋白抑制复合体,它们彼此相互协同调控基因的表达.其中Chromobox同源蛋白即CBX蛋白作为PRC1复合体的核心组分协助招募并稳定PRC1到染色质的特定区域.在哺乳动物中,CBX蛋白家族包含5个成员,它们在结构和功能方面既有共性又有特性,本文主要就多梳蛋白CBX家族在哺乳动物中结构与功能多样性的研究进展作一综述.     

Deneddylation修饰酶NEDP1的作用机制及研究进展

神经前体表达发育下调蛋白8(neural precursor cell-expressed developmentally downregulated 8,Nedd8)是一种类泛素蛋白,其参与蛋白质修饰的作用机制与泛素高度相似,即通过与底物的赖氨酸残基共价结合,从而对底物进行Neddylation修饰。Neddylation修饰可调控多种重要的生命活动,如细胞周期和免疫应答等。Nedd8蛋白酶1(Nedd8 protease 1, NEDP1)是隶属于小类泛素修饰物特异性蛋白酶家族(small ubiquitin-like modifier specific protease family, Ulp/Senp family)家族的半胱氨酸蛋白酶,可以特异性去除底物与Nedd8的共价结合,例如,NEDP1能够去除p53、鼠双微体蛋白(murine double min-utes 2 protein, Mdm2)、smad泛素化调节因子1(smad ubiquitylation regulatory factor 1, Smurf1)等多个蛋白质的Neddylation修饰,进而调节Neddylation修饰蛋白的生物学功能。临床研究表明,NEDP1与肿瘤的发生发展密切相关,包括肺癌、结肠癌、胶质母细胞瘤等,另外,NEDP1还参与成骨发育异常、神经退行性疾病、血管炎症等病变过程。本文对NEDP1蛋白的结构,调控Neddylation通路的作用模式和NEDP1作用底物的进展进行总结,以期为肿瘤等相关疾病的诊断和治疗提供参考。     

植物驱动蛋白:从微管阵列到生理活动调控

驱动蛋白(kinesin)是以微管为轨道的分子马达,其催化ATP水解为ADP,将贮藏在ATP分子中的化学能高效地转化为机械能,在细胞形态建成、细胞分裂、细胞运动、胞内物质运输和信号转导等多种生命活动中发挥重要作用。对植物驱动蛋白的研究落后于动物和真菌,其原因不仅由于植物进化出独有的驱动蛋白家族,而且其家族成员数量远多于动物驱动蛋白。该文主要总结了驱动蛋白在微管阵列动态组织,包括周质微管和有丝分裂早前期微管带、纺锤体及成膜体中的角色和功能,以及其对植物生理活动的调控作用。同时对重要经济作物大豆(Glycine max)中的驱动蛋白进行了系统分析、分类及功能预测,发现大豆驱动蛋白数量庞大。结合公共数据库中大豆转录组数据,对部分大豆驱动蛋白进行功能预测,以期对大豆及其它作物驱动蛋白功能研究提供线索和启示。     

SEDS蛋白的结构与功能研究进展

肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分,在维持细胞活性、形状和保护渗透压等方面起着重要作用。SEDS(shape,elongation,division,and sporulation)蛋白是参与肽聚糖合成的一类膜蛋白家族,其成员与细胞形状、伸长、分裂和孢子形成有关。一系列遗传和生化证据表明,SEDS蛋白具有糖基转移酶功能,是细胞延长和分裂机制的核心聚合酶。SEDS蛋白分布的广泛性、结构的保守性和功能的重要性,使其有望成为新一代抗生素研究的重要靶标。该文对SEDS蛋白的结构和功能进行了综述,重点介绍了SEDS蛋白的结构及其参与肽聚糖合成的调控机制,并对SEDS蛋白的应用和前景进行了展望。     

PAQR 膜蛋白家族研究进展

孕激素和脂联素分子受体家族(PAQRs)是一类不同于G蛋白耦联受体家族的7次跨膜蛋白家族,目前发现该家族在人类具有11个成员。这类蛋白的结构类似于细菌的溶血素蛋白III,跨膜区域完全由一个高度保守的PFAM-UPF0073结构域构成。对该家族成员的生理功能研究发现,PAQR1,PAQR2具有维持代谢稳态和参与炎症反应的作用。PAQR5,PAQR7,PAQR8对于精子顶体反应,卵细胞的成熟和细胞凋亡有着重要的调节作用。随着对该家族成员分子的深入研究,一方面将更新对其现有生理病理过程的认识,另一方面将更加明确该类蛋白介导的信号转导通路,为相关疾病的治疗提供新的靶点和新的策略。     

黑曲霉TRK基因家族的全基因组鉴定与分析

TRK是一种与钾离子吸收转运相关的基因,在调节生物体生命活动方面起着重要的作用。本研究建立在黑曲霉(Aspergillus niger)基因组数据库基础上,利用生物信息学手段鉴定黑曲霉TRK基因家族成员,分析其基因结构特征和系统进化关系;并利用MEGA 6.06软件,采用最大似然法(MLT)构建系统发育树;使用PAL2NAL软件进行da/ds估算,利用GSDS 2.0软件进行基因结构分析,MEME程序进行Motif分析。在黑曲霉基因组中共鉴定TRK基因家族4个成员:An Trk1、An Trk2、An Trk3、An Trk4,发现均含有TRK特征结构域和保守的Motif基序,不同基因间结构差异较大,但聚类关系较近的基因其结构相似。黑曲霉中TRK基因家族成员在基因结构特征等方面与酵母存在着显著差异,亲缘关系和蛋白互作网络分析进一步验证了这个结论,因此推断黑曲霉中TRK基因还存在其他的调节途径,这个结论为进一步研究黑曲霉TRK渗透胁迫相关蛋白功能、作用机制提供理论依据,从而为了解黑曲霉的渗透调节机理奠定基础。     

Sirt7在病理生理活动中的作用机制

沉默信息调节因子2相关酶(silent mating type information regulator 2-related enzymes,Sirtuin)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD⁺)依赖性的去乙酰化酶。Sirt7是定位于核仁的Sirtuin蛋白家族成员,除了具有去乙酰化酶活性外,还具有腺苷二磷酸(adenosine diphosphate,ADP)-核糖基转移酶、去琥珀酰化酶和去戊二酰化酶活性。Sirt7的作用底物包括组蛋白、DNA损伤修复相关因子、核仁小核糖核蛋白成分(核仁纤维蛋白、U3)、转录因子(GA结合蛋白β1(GA binding protein β1,GABPβ1)、叉头框蛋白O4、GATA4)、细胞周期蛋白依赖激酶9、组蛋白乙酰转移酶1、聚合酶相关因子53(polymerase associated factor 53,PAF53)、Ras相关核蛋白(Ras-related nuclear protein,Ran)、活化T细胞的核因子c1和p53等。另外,Sirt7还可以与损伤特异性DNA结合蛋白1(damage-specific DNA binding protein 1,DDB1)/cullin 4/DDB1-cullin 4相关因子1、Suv39h1/Sirt1、Myc、核呼吸因子1和Elk4等作用,进而调节其功能,但作用机制尚不清楚。Sirt7的多种活性使其在维持基因组稳定、调节RNA转录、抵御应激反应、调控代谢及炎症等病理生理活动中发挥重要作用。本文将介绍Sirt7在调节以上病理/生理活动中的作用机制,以及腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate activated protein kinase,AMPK)、蛋白质精氨酸甲基转移酶6、泛素特异性肽酶7等对Sirt7蛋白合成及活性的调节作用,并对目前Sirt7研究中存在的问题进行讨论。     

调控细胞活动不可或缺的重要分子——F-box蛋白

泛素连接酶作为一种翻译后效应器,对细胞生命活动的正常运行至关重要。而泛素连接酶SCF(Skp1-Cullin-F-box protein)复合体重要组件—F-box蛋白的主要作用是对靶蛋白的特异性识别。作为许多生理病理过程的效应分子,它广泛存在于真核生物,参与了众多的细胞机制,其对底物的特异性识别是蛋白元件在特定时空功能终止的重要基础。对F-box蛋白的深入研究必将增强人们对细胞生命活动调控机制和疾病机理的理解。本文拟就F-box蛋白的结构、功能及其与疾病发生的研究进展做一综述。     

RELM调控信号通路在低氧与炎症中的作用研究进展

抵抗素样分子(resistin like molecule,RELM)家族是一类富含半胱氨酸的分泌蛋白,其结构在进化过程中十分保守,然而其分布却有着较大的种属和组织特异性。目前国内外对该蛋白家族的关注越来越多,该蛋白家族成员在低氧与炎症相关生理病理过程中起到不可忽视的作用,其在血管生长、平滑肌增殖、气道炎症、肠道免疫等方面的作用已有相关研究。本文就RELM家族成员的结构、分布特点、调控方式、下游信号通路和生物学功能,重点对其在人与鼠类的区别与联系以及该家族与低氧和炎症的关系作一综述。