多聚谷氨酰胺延伸蛋白募集细胞内正常蛋白质或RNA的分子机制

多聚谷氨酰胺(PolyQ)疾病,是一类由编码蛋白质的基因中CAG三核苷酸重复序列的异常延伸所引发的神经退行性疾病.CAG三核苷酸重复序列导致所编码蛋白质的PolyQ序列的异常延伸,使蛋白质发生错误折叠和积聚,并在细胞内形成包涵体.包涵体的形成是神经退行性疾病的一个重要特征.PolyQ蛋白在积聚过程中,可以将细胞内与其特异相互作用的蛋白质或RNA募集到包涵体中.被募集的其他蛋白质或RNA不仅自身的可溶性组分减少,而且由于被"挟持"到包涵体中其在细胞内的有效组分也相应地减少,从而影响其正常的生物功能.根据特异相互作用的模式,我们将募集作用分为以下几种类型:蛋白质(含Poly Q蛋白)的共积聚;特定结构域或模体介导的募集作用(包括泛素等修饰介导的募集作用);RNA介导的募集作用;以及对分子伴侣蛋白的募集作用.PolyQ延伸蛋白的积聚和对其他组分的募集可能是引发细胞毒性和神经退行性病变的重要原因.     

多聚谷氨酰胺延伸蛋白募集细胞内转录因子及对基因转录调控的影响

多聚谷氨酰胺（polyglutamine,PolyQ）疾病是由特定基因序列中CAG三核苷酸的不稳定重复扩增所引发的一类神经退行性疾病。至今已发现9种类型的PolyQ疾病,其中多数疾病的致病蛋白质在转录调控中发挥着重要的病理作用。PolyQ蛋白中谷氨酰胺的异常重复延伸会引发蛋白质错误折叠并在细胞中积聚形成包涵体。积聚的蛋白质可通过自身结构域、泛素修饰和RNA等介导的相互作用,有效地募集细胞内的转录因子、泛素接头或受体蛋白,以及分子伴侣等组分到包涵体中。这些组分在细胞中的可溶性比例减少,使得机体内的转录调控系统功能受损,造成转录失调从而诱发疾病。因此,研究异常延伸的PolyQ蛋白对细胞内转录因子及其他组分的募集作用,可在分子水平上解释神经退行性疾病的发病机制,从而为临床应用提供潜在的预防和治疗方法。     

泛素特异性蛋白酶在肿瘤发生发展中的作用

蛋白质泛素化修饰是细胞内关键的翻译后调控过程,能调节蛋白质的稳定性和功能.泛素特异性肽酶(ubiquitin-specific peptidases,USPs)是去泛素化酶家族的主要成员,能够识别特定蛋白质的泛素化信号,从而使靶蛋白去泛素化,进而参与细胞增殖、分化、凋亡和迁移等多种生物学功能.USP家族的多个成员表达量...     

去泛素化蛋白酶在肿瘤靶向治疗中的研究进展

泛素参与的蛋白质翻译后修饰过程是细胞内关键的调控过程,参与此过程的去泛素化蛋白酶(deubiquitinating enzymes,DUBs)通过去泛素化作用,改变靶蛋白的稳定性及相关的泛素信号通路,进而对细胞内多种生命活动发挥至关重要的调控作用。而特定DUB的表达量改变或活性异常与肿瘤的发生及进展密切相关。下面将从DUBs在肿瘤发生发展中的作用,以及在肿瘤靶向治疗中的研究进展做一阐述。     

定量蛋白质组学揭示酵母去泛素化酶Ubp14生物学功能

泛素化是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰,泛素分子在泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶的级联酶促反应催化下共价连接到底物蛋白上。去泛素化酶将泛素分子从底物上移除,动态可逆地调控泛素化修饰,在成熟泛素的生成、泛素链的移除与修剪、游离泛素链的回收等过程中发挥着关键的调控作用。本文的研究对象是酵母中泛素特异性蛋白酶(ubiquitin specific protease, USP)家族成员Ubp14,负责回收细胞内游离的泛素链。本研究定量比较了酵母细胞中Ubp14缺失对全蛋白质组的影响,进而找出其潜在的调控通路和分子功能。首先,通过同源重组技术构建了ubp14?菌株,发现其生长速度低于野生型酵母。利用稳定同位素氨基酸代谢标记技术结合深度覆盖的蛋白质组学分析技术,系统比较了ubp14?菌株相对于野生型菌株的差异蛋白,共计鉴定3 685个蛋白,通过统计学分析筛选得到109个差异蛋白。基因本体论分析发现,Ubp14缺失引起的差异蛋白主要参与了包括氨基酸代谢、氧化还原和热应激等生物学过程。本研究为深入探究去泛素化酶Ubp14的生物学功能,进而深刻理解游离泛素的稳态平衡与生物学过程调控提供了高可信的蛋白...     

去泛素化酶在卵巢癌发生发展中的作用

泛素-蛋白酶体途径是细胞内蛋白质降解的重要方式,调节蛋白质稳定性。去泛素化酶可以识别特定蛋白质的泛素化信号从而使底物蛋白质去泛素化,逆转蛋白质泛素化过程,进而调控细胞增殖、分化、凋亡和迁移等多种生物学功能。去泛素化酶家族的多个成员通过影响细胞增殖凋亡及对化疗药物的敏感性等,在卵巢癌的发生发展中发挥十分重要的作用。一些小分子抑制剂通过抑制去泛素化酶的活性从而起到抗肿瘤的作用,并且具有特异性强,细胞毒性较弱等优势。本综述对参与卵巢癌发生发展的去泛素化酶以及相关的小分子抑制剂做一个全面的总结,为卵巢癌的诊断和治疗提供一个新的方向。     

去泛素化酶在卵巢癌发生发展中的作用CSCD

泛素-蛋白酶体途径是细胞内蛋白质降解的重要方式,调节蛋白质稳定性。去泛素化酶可以识别特定蛋白质的泛素化信号从而使底物蛋白质去泛素化,逆转蛋白质泛素化过程,进而调控细胞增殖、分化、凋亡和迁移等多种生物学功能。去泛素化酶家族的多个成员通过影响细胞增殖凋亡及对化疗药物的敏感性等,在卵巢癌的发生发展中发挥十分重要的作用。一些小分子抑制剂通过抑制去泛素化酶的活性从而起到抗肿瘤的作用,并且具有特异性强,细胞毒性较弱等优势。本综述对参与卵巢癌发生发展的去泛素化酶以及相关的小分子抑制剂做一个全面的总结,为卵巢癌的诊断和治疗提供一个新的方向。     

裂殖酵母SAGA各亚基亚细胞荧光定位分析

SAGA(Spt-Ada-Gcn5 Acetyltransferase complex)是一个多亚基保守的转录复合物, 在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)里由19个亚基组成, 调控体内10%基因的转录。文章通过构建原位整合荧光菌株, 完整地分析了SAGA所有亚基的亚细胞荧光定位。荧光数据显示这些亚基的定位可分为4种类型, 提示SAGA亚基除共同参与转录调控之外, 可能还有其他功能。SAGA亚基Sgf73是联系去泛素化模块与SAGA其他模块的桥梁, 它的缺失不仅明显减少了去泛素化亚基Ubp8、Sgf11、Sus1核内的定位, 同时也影响了乙酰化亚基Gcn5、Sgf29、Ngg1以及核心结构亚基Spt7在细胞核内的定位, 这提示Sgf73对维持SAGA的酶学功能和稳定性至关重要。另外, sgf73+的缺失还造成了胞质分裂的缺陷, 导致细胞出现多核多膈膜表型。在△sgf73里过量表达膈膜降解途径中的关键基因ace2+和mid2+的回补结果表明, ace2+不能回补sgf73+缺失造成的缺陷, 而mid2+也仅能部分回补, 提示Sgf73可能还通过其他途径影响了胞质分裂。     

多囊体生物发生和蛋白质分拣——ESCRT、Vps4、Ubiquitination一个都不能少

多囊体(multivesicular body,MVB)是由晚期内吞体的限制膜内陷出芽而形成的动态的亚细胞结构,是真核细胞重要的膜和蛋白质运输与分拣中心,并与信号转导、胞质分裂、基因沉默、自噬、蛋白质的质量控制、病毒出芽等密切相关.多囊体生物发生涉及20多种囊泡分拣蛋白(Vps),最重要的是在内吞体膜上形成的4种内吞体运输分拣复合物(ESCRT 0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和Vps4.ESCRT 0与包涵素在内吞体膜上形成微域并富集泛素化的货物蛋白.ESCRTⅠ和Ⅱ诱导MVB囊泡出芽、促进囊泡形成并分拣货物蛋白到囊泡中.ESCRTⅢ收缩及剪切芽颈,完成最后的膜脱落过程.Vps4解离ESCRT以循环利用.泛素化及泛素化蛋白也能修饰或调控ESCRT的定位及功能.这些研究表明,泛素化蛋白、ESCRT和Vps4在内吞体膜上的相继协同作用是驱动紧密偶联的多囊体生物发生及蛋白质分拣的主要力量.本文以蛋白质-蛋白质相互作用为主,综述了ESCRT复合物及Vps4多聚体的组装机制、相互作用、生理功能以及泛素化蛋白和泛素化对ESCRT的调控,并对下一步研究进行了展望.     

肝癌细胞系Hep3B的泛素化蛋白质组学

泛素化修饰是细胞内最重要的翻译后修饰形式之一,对细胞内蛋白质的稳定、降解、定位以及生物活性的调节起到重要作用。但因其在细胞内丰度低、降解周期短等特点而很难被检测。本研究中,制备的泛素结合结构域蛋白(Ubiquitin-binding domains,UBDs)用于富集肝癌细胞系Hep3B中的泛素化蛋白,并通过液相色谱-串联质谱联用的方法对富集的泛素化蛋白进行鉴定。实验共鉴定到1 900个潜在的泛素化蛋白和158个泛素化位点,这些被鉴定到的泛素化位点分属于102个蛋白。生物信息学分析发现泛素化蛋白显著富集的相关通路与肿瘤的发生发展密切相关,此结果暗示肿瘤细胞内泛素化-蛋白酶体的失调与肿瘤细胞的信号传导及细胞外基质的变化等具有较高的关联性。     

植物泛素结合酶E2功能研究进展

泛素-26S蛋白酶体途径是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径,广泛参与植物生长发育相关过程。该途径中关键酶主要包括泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3),对靶蛋白泛素化起重要作用。在简单概述泛素化过程的基础上,主要对近年来植物E2蛋白在DNA修复、光周期和维管分化调控,缺素及抗逆胁迫响应中的功能进行综述,为今后该蛋白功能的深入研究及木本植物中该功能基因的发掘奠定基础。     

蛋白质泛素化在免疫调节中的作用与研究进展

蛋白质泛素化是一种广泛存在于真核细胞内的蛋白质翻译后修饰作用,其最初是通过研究细胞内蛋白质降解的机制而被发现。越来越多的证据表明,泛素化及其逆过程——去泛素化作用,通过调节免疫系统中不同种类细胞的功能,在固有免疫和适应性免疫应答过程中发挥了关键性调控作用,从而影响人类多种重大疾病,如自身免疫性疾病、感染性疾病和恶性肿瘤的发生发展。综述将着重讨论蛋白质泛素化作用对不同免疫细胞功能的调控以及在重大疾病病理调控中的作用的最新研究进展。     

敲除Spt7对黑曲霉生长及菌落形态的影响

在酵母中Spt7作为一种多功能蛋白复合物Spt-Ada-Gcn5-乙酰转移酶(Spt-Ada-Gcn5-acetyltransferase, SAGA)复合体的核心蛋白,其不仅负责维持SAGA复合物的稳定,还负责细胞内10%以上的基因转录。除此之外,丝状真菌中关于Spt7功能的研究很少。【目的】探究Spt7在黑曲霉Aspergillus niger CGMCC 1062中的功能。【方法】以黑曲霉A. niger CGMCC 1062为出发菌株,通过农杆菌转化法将敲除spt7基因的质粒转入黑曲霉中;并分别将Δspt7菌株与对照组点种在CM培养基、不同碳源及含H2O2培养基上进行生长观察;通过实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析糖酵解关键基因、产孢相关基因的相对转录水平。【结果】成功获得spt7基因敲除菌株Δspt7;通过实验发现Δspt7菌株较对照菌株生长缓慢、菌落变白且产孢延迟;spt7基因的敲除显著影响菌株对不同碳源的利用;但Δspt7菌株同对照组均能在20 mmol/L H2O...     

泛素化修饰组学技术及其在疾病研究中的应用

泛素化修饰作为真核细胞内主要的蛋白质翻译后修饰之一，通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)介导了细胞内的蛋白质特异性降解，同时广泛参与并调控细胞内基因转录、信号传导、DNA损伤与修复、细胞周期调控、应激反应甚至个体的免疫应答等几乎所有的生命活动过程。泛素-蛋白酶体系统的精确调控构成了稳定而复杂的泛素化信号网络，而其失调通常会造成癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病等多种疾病的发生发展。近年来，基于质谱(MS)的蛋白质组学逐渐成熟，并极大促进了泛素化修饰研究的深度与广度。依托于泛素化蛋白质/肽段富集技术的发展以及高通量、高覆盖度和高灵敏度的质谱检测技术平台，蛋白质泛素化修饰组学也得以快速发展，并逐渐应用于人类生理、病理状态的泛素化蛋白质组研究和疾病发生发展的机制探索。本文主要综述了泛素化修饰组学研究中的泛素化蛋白质/肽段富集方法、质谱鉴定技术、定量标记技术和数据处理方法，同时对泛素化修饰组学技术在疾病研究中的应用也进行了系统分析，理清了当前存在的问题与挑战，为泛素化修饰蛋白质的发现与鉴定提供参考，为相关疾病治疗靶点的筛选和药物研发提供思路。     

范可尼贫血与泛素化

Fanconi贫血是一种罕见的隐性遗传性疾病,临床常以先天性畸形、进行性骨髓衰竭和遗传性肿瘤倾向为主要表现而确诊。FA病人细胞对DNA交联剂如丝裂霉素C (MMC)高度敏感。目前已经发现至少12种FA基因的缺失或突变能够引起FA表型的出现,其中10种相应的编码蛋白形成FA复合物共同参与FA/BRCA2 DNA损伤修复途径—FA途径。FA核心复合物蛋白FANCL具有泛素连接酶活性,在结合酶UBE2T共同作用下,催化下游蛋白FANCD2单泛化,泛素化FANCD2与BRCA2形成新的复合物,修复DNA损伤。去泛素化酶USP1在DNA修复完毕后移除FANCD2的单体泛素,使因损伤修复而阻滞的细胞周期继续进行。机体很可能在不同信号通路对FANCD2泛素化/去泛素化的精细调节下,调控FA途径参与不同的DNA修复过程。     

去泛素化酶活性的调控

泛素化是一种非常重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞生命活动的各个方面发挥作用。泛素化修饰是可逆的过程,去泛素化酶通过催化去除底物蛋白质上的泛素从而逆转该过程。去泛素化酶是一类数量众多的蛋白水解酶家族,近年来不断有新的去泛素化酶被发现和报道。鉴于其在细胞功能中的重要作用,去泛素化酶活性受到严格的调控。目前的研究表明,影响去泛素化酶活性的因素很多。本文主要从转录水平的调控、翻译后修饰、蛋白质定位和蛋白质相互作用等调控方式进行论述,以期为研究和利用去泛素化酶治疗疾病提供新思路。     

SENPs对肿瘤发展的分子调控机理

SUMO化修饰是一种把小泛素相关修饰物(small ubiquition related modifier,SUMO)共价连接到细胞内靶蛋白半胱氨酸残基上的一种蛋白质翻译后修饰。SUMO化修饰参与并调控着多种细胞进程,如转录调控、核转运和信号转导等。SUMO化修饰是一种动态可逆的修饰方式。SUMO特异性蛋白酶(SUMO-specific proteases,SENPs)可以使SUMO化修饰的蛋白质发生去SUMO化,在维持细胞内SUMO化与去SUMO化的平衡中起重要作用。研究表明,SENPs与多种癌症的发生发展密切相关,如SENP1能直接调节多条致癌通路,诱发正常的前列腺上皮细胞状态异常。癌细胞中的SENP3能诱导血管生成。因此,对去SUMO化机制研究可以为开发癌症治疗药物提供新的思路。     

泛素连接酶SCF~(FBW7)调控的靶蛋白研究进展

FBW7(F-box and WD repeat domain-containing7,FBW7)为F-box蛋白家族成员,是SCF型泛素连接酶复合物的底物识别蛋白,介导细胞内多种蛋白质经泛素-蛋白酶体途径降解。FBW7通过靶向降解多种癌蛋白如Mcl-1、Notch、HIF-1α、Cyclin E和KFL5等,参与调控细胞增殖、分化、凋亡及肿瘤转移等多种生物学过程。作为一种肿瘤抑制蛋白,FBW7基因突变或缺失存在于多种人类肿瘤中,如白血病、乳腺癌、卵巢癌、胆管癌等,并在这些肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。因此,针对FBW7的深入研究有助于理解肿瘤的发生发展机制以及开发肿瘤治疗新方案。本文就FBW7调控的癌蛋白研究进展作一综述。     

RhoA的泛素化降解机制及功能

Rho小G蛋白(Ras homology frowth-related,Rho G)家族作为分子开关(molecular switch)在GTP结合的激活形式和GDP结合的非激活形式之间转换,发挥着重要的生物学功能,细胞内Rho小G蛋白的含量可由泛素–蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)降解途径来调控。Rho A(Ras homolog gene family member A,Rho A)是Rho小G蛋白家族成员,其功能涉及细胞极性、细胞迁移、细胞周期调控、神经系统发育等,通过UPS途径对该蛋白在细胞内的含量进行调控,可保证细胞的相关正常生理功能。在Rho A泛素化降解过程中,不同的泛素连接酶(ubiquintin ligases,E3)发挥了重要的作用。该文将简单介绍UPS的过程和Rho A蛋白质的结构、功能,详细论述Rho A泛素化降解过程的分子机制和生物学功能。     

泛素信号途径、自噬受体与细胞选择性自噬

蛋白质泛素化是真核生物细胞内蛋白质合成后最重要和最普遍的修饰方式之一。发生在蛋白质底物上的泛素化,由于其泛素化方式及形成泛素链的连接形式的多样性,又统称为泛素信号途径。研究表明,泛素信号途径对蛋白质的调节作用分为降解相关和非相关的两种。细胞内蛋白质的降解主要通过泛素-蛋白酶体或溶酶体-自噬途径来完成。一般认为,通过泛素-蛋白酶体降解的蛋白质具有很强的选择性,而通过溶酶体-自噬途径降解的蛋白质一般选择性较差。然而,近年来,细胞自噬受体如p62等的发现则表明细胞自噬同样具有很强的选择性,这一类由细胞自噬受体介导的细胞自噬被称为细胞选择性自噬(Selective autophagy)。蛋白质泛素化及降解调控几乎所有类型的细胞活动;与之对应的是,蛋白质泛素化及降解异常与包括肿瘤在内的多种人类疾病的发生发展密切相关。本文综述了泛素信号途径调控蛋白质通过蛋白酶体或自噬途径降解的基本过程和部分最新进展,并结合本实验室的研究成果介绍泛素化修饰细胞自噬受体调控细胞选择性自噬的新机制。