RIPK3翻译后修饰调控细胞程序性坏死的研究进展

细胞程序性坏死是一种不依赖于Caspase、可调控的细胞死亡方式,参与多种疾病的病理过程,如病毒或病原菌感染、动脉硬化、心脏缺血再灌注和肿瘤等。受体相互作用蛋白激酶3(receptor-interacting protein kinase 3, RIPK3)是细胞程序性坏死的关键调控分子,可与受体相互作用蛋白激酶1(receptor-interacting protein kinase 1, RIPK1)形成坏死小体,激活混合谱系激酶结构域样蛋白(mixed lineage kinase domain-like pseudokinase, MLKL),导致细胞膜破裂和细胞死亡。近年来,越来越多研究发现RIPK3活性可受多种翻译后修饰如磷酸化、泛素化、糖基化和蛋白水解切割等调控。该文就RIPK3翻译后修饰在调控细胞程序性坏死信号转导中的作用进行综述,期望为靶向RIPK3的药物设计及细胞程序性坏死相关疾病的治疗提供理论依据。     

鱼类和哺乳类RLR介导的抗病毒免疫反应的泛素化修饰调控

RLR[retinoic acid-inducible gene Ⅰ(RIG-Ⅰ)-like Receptors]是一类表达在胞浆中的模式识别受体, 在识别细胞质中经病毒复制产生的病毒RNA后, 启动一系列信号级联反应, 以诱导机体Ⅰ型干扰素及干扰素诱导的抗病毒基因的表达, 最后达到清除机体病毒感染的目的。由于在病毒感染时机体干扰素反应必须迅速启动, 当病毒清除后干扰素反应又需要立即恢复到正常本底水平, 因此RLR激活的信号转导途径受到了严格的调控, 其中就包括由E3泛素连接酶参与的泛素化修饰调控和由去泛素化酶参与的去泛素化修饰调控。自2003年成功鉴定出鱼类干扰素基因以来, 鱼类也被发现具有保守的RLR信号转导途径诱导干扰素抗病毒免疫反应, 该信号途径同样受到泛素化修饰的调控。文章总结了近年来泛素化修饰在哺乳类和鱼类RLR介导的抗病毒免疫应答通路中的调节机制。     

程序性坏死(Necroptosis)的分子机制

程序性坏死(Necroptosis)是一种不同于凋亡及传统坏死的细胞程序性死亡方式, 可由肿瘤坏死因子受体(Tumor necrosis factor receptor, TNFR)或模式识别受体(Pattern recognition receptor, PRR)调控启动。受体相互作用蛋白(Receptor-interacting protein, RIP)1和3是启动necroptosis的两个关键蛋白, necroptosis启动后需要一系列分子传递和执行死亡信号, 如多核苷酸二磷酸-核糖聚合酶-1(Poly(ADP-ribose) polymerase, PARP-1)、活性氧簇(Reactive oxygen species, ROS)、Ca²⁺等, 这些分子破坏线粒体及其他细胞器, 最终使细胞在缺乏天冬氨酸半胱氨酸蛋白酶(Caspase)的情况下死亡。Necroptosis细胞可将损伤相关模式分子(Damage-associated molecular patterns, DAMPs)暴露到细胞外, 被吞噬细胞识别并清除。文章对启动necroptosis的受体分子、传递执行细胞坏死的重要分子和坏死细胞的清除过程进行了概述。     

病原菌效应因子调控宿主泛素化修饰的研究进展北大核心

泛素化(ubiquitination)是真核细胞内广泛存在的蛋白质翻译后修饰方式,参与并调控DNA修复、细胞周期、免疫应答、信号通路等真核细胞内几乎所有的生命活动。同时,细胞通过去泛素化酶(deubiquitinases,DUBs)使泛素化修饰成为可逆过程,保证了泛素化系统及其相关生理过程的动态平衡。病原菌感染过程中,宿主细胞可通过泛素化修饰发挥抗细菌感染作用。然而,病原菌可编码并分泌效应因子,靶向宿主泛素(ubiquitin,Ub)系统并调控宿主泛素化修饰过程,干扰宿主细胞的免疫应答,从而促进细菌存活与毒力。本文概述了重要病原菌利用效应因子调控宿主细胞泛素化修饰的研究进展,有助于全面理解病原菌调控宿主泛素化修饰促进感染的机制。     

RIP3介导程序性坏死与炎症研究进展CSCD

受体相互作用蛋白激酶3(receptor-interacting protein kinase 3,RIP3/RIPK3)是RIP家族中的一员,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性,通过与RIP1形成坏死复合体能够介导caspase非依赖的细胞坏死。研究发现,RIP3也参与众多感染和无菌性炎性疾病的病理进程。本文就RIP3在细胞程序性坏死方面的调控机制和其在坏死依赖性与非依赖性炎症方面作一综述。     

泛素化和SUMO化对DEC1的拮抗调控作用

分化的胚软骨表达蛋白1(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1,DEC1)作为一种时钟蛋白,除了在周期节律的调控中发挥转录抑制作用外,还在能量代谢以及多种肿瘤相关的信号通路的调控中发挥重要作用。此外,蛋白质的翻译后修饰是实现蛋白质功能精细调控的一种重要方式。目前发现,DEC1主要可被两种翻译后修饰,即泛素化和SUMO化修饰。尽管泛素化和SUMO化是两种过程非常类似的蛋白质翻译后修饰方式,但是它们对目的蛋白功能的调控却截然不同。由于泛素化和SUMO化与底物的作用靶点都是赖氨酸(Lys),因此在多数情况下,泛素化和SUMO化以拮抗性的方式调控底物蛋白的功能。鉴于此,该文旨在阐述泛素化和SUMO化修饰对DEC1功能的拮抗调节过程,为了解时钟蛋白DEC1对多种信号通路的调控过程中的分子机制提供新的思路。     

SUMO化修饰在核受体功能调控中的作用

小泛素相关修饰蛋白(small ubiquitin related modifier,SUMO)修饰作用是蛋白质翻译后修饰的重要方式。SUMO化修饰与泛素化作用极为相似,并且在某些靶蛋白上可以与泛素竞争结合位点,从而起到稳定靶蛋白的作用,并参与调节靶蛋白的细胞定位、膜离子通道功能、DNA损伤修复以及转录活性等。核受体是一类在生物体内广泛分布的、配体依赖的转录因子超家族,参与机体生长发育、细胞分化,以及体内许多生理、病理过程中的基因表达调控。最近研究发现,核受体的SU-MO修饰可通过影响核受体的稳定性、转录活性、亚细胞定位等多重途径影响核受体的功能,并影响机体炎症反应及相关疾病的发生发展。本文对核受体的SUMO修饰在核受体功能调控中的作用,以及与机体相关疾病之间的关系做一简要综述。     

细胞程序性坏死——一种细胞死亡新方式

细胞死亡是生命的基本过程之一。细胞程序性坏死(necroptosis,Nec)是近年发现的一种新型细胞死亡的方式,研究活跃。Nec有着与通常的细胞坏死类似的形态学特征,但受到特别的死亡信号通路调控。受体相互作用蛋白(receptor interacting protein,RIP)1和3是Nec信号通路中极为重要的调节蛋白。RIP1是决定细胞生存和死亡的交叉点;RIP3则是决定细胞死亡方式(凋亡或Nec)的转换器。本文介绍Nec的信号机制,并简略地探讨其在器官缺血坏死、炎症反应和肿瘤发病机理中的意义。     

泛素链水解酶的选择性和产生机制

底物蛋白的多聚泛素链修饰参与调节多种生命运动过程(包括蛋白质降解、自噬、DNA损伤修复、细胞周期、信号转导、基因表达、转录调节、炎症免疫等).去泛素化酶通过水解底物蛋白的单泛素和泛素链修饰,对泛素相关过程进行反向调节.人类基因组中约含90余种去泛素化酶,它们通过对自身酶活性和底物识别特异性的调节,实现了对细胞内复杂泛素过程的精密且层次性的调控.本文针对去泛素化酶对不同泛素链的识别选择性,综述目前已知泛素链水解酶的选择性和产生机制.     

去泛素化酶USP1的结构、功能及其抑制剂的研究进展

泛素化是一种维持细胞稳态必不可少的翻译后修饰,通过泛素分子与靶蛋白的连接参与蛋白质功能、定位和转换的调节。去泛素化酶介导的去泛素化为泛素化过程的逆反应,参与泛素的回收、编辑和重排。泛素特异性蛋白酶是最大的去泛素化酶家族,泛素特异性蛋白酶1 (USP1)是其中重要的亚型,广泛参与维持基因组完整性、细胞周期和细胞稳态。在多种肿瘤类型中均存在USP1异常表达,因此该靶点受到了广泛关注。目前研发进展最快的小分子USP1抑制剂为KSQ-4279,处于Ⅰ期临床研究阶段;另外ISM3091也已在国内和美国获得新药临床试验批件,即将开展临床试验。该文综述了USP1的结构、调控、生理功能、与肿瘤发生发展的关系以及USP1抑制剂的研究进展。     

泛素链的形成机理

泛素化是真核细胞中重要的蛋白质翻译后修饰过程,通过靶向蛋白质降解或其他信号途径参与多种细胞功能.底物蛋白的多聚泛素化修饰是一个持续的过程,其中不仅涉及复杂泛素系统相关酶的参与,而且存在更为复杂的结构上相互作用与泛素链组装机理.不同的泛素链修饰决定了底物蛋白下游的不同命运,泛素结合酶E2在泛素链形成中的重要作用受到越来越多的关注.对泛素链形成机理的深入研究与认识有利于发现与泛素系统相关的疾病靶点和利用泛素化调控方法进行治疗.本综述总结了E2和E3如何决定不同泛素链形成的机制和相关的结构信息,以及两种不同的泛素链组装机制.     

利福平致小鼠肝细胞坏死与受体相互作用蛋白1有关

目的探讨利福平(RIF)致小鼠肝细胞坏死是否存在程序性细胞坏死,是否与受体相互作用蛋白1(RIP1)有关。方法成年雄性昆明鼠随机(随机数字法)分为4组,对照组(C)、RIF组、苄氧羰酰-缬氨酰-丙氨酰-天冬氨酰-氟甲基酮(zVAD)组和Nec-1组,所有组别均处理动物7d。HE染色观察肝细胞形态学变化。免疫组化、免疫印迹和实时荧光定量PCR方法检测各组小鼠肝脏RIP1的表达。结果与RIF组比较,Nec-1组显著减轻肝细胞的坏死,并且显著减少RIP1的表达(P0.05),而zVAD组RIP1的表达没有统计学差异(P0.05)。结论 RIF致小鼠肝细胞坏死与程序性细胞坏死有关,与RIP1表达增强有关。用程序性坏死的特异性抑制剂Nec-1,阻断RIP1的表达,可显著减轻肝细胞坏死,可能为预防RIF致肝细胞坏死提供了一个新思路。     

蛋白质泛素化修饰的生物信息学研究进展

泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-proteasome system, UPS)介导了真核生物80%~85%的蛋白质降解, 该蛋白质降解途径具有依赖ATP、高效、高度选择性的特点。除参与蛋白质降解之外, 泛素化修饰还可以直接影响蛋白质的活性和定位。由于泛素化修饰底物蛋白在细胞中的广泛存在, 泛素化修饰可以调控包括细胞周期、细胞凋亡、转录调控、DNA损伤修复以及免疫应答等在内的多种细胞活动。近年来, 泛素-蛋白酶体系统相关的蛋白质组学数据不断产出, 有效地管理、组织并合理分析这些数据显得尤为必要。文章综述了当前世界范围内针对蛋白质泛素化修饰展开的生物信息学研究, 总结了前人的工作结果, 包括UPS相关蛋白质数据的收录、泛素化修饰网络的构建和分析、泛素化修饰位点的预测及泛素化修饰motif的研究等方面内容, 并对该领域未来的发展方向进行了讨论。     

程序性细胞坏死在疾病中的研究进展

细胞坏死自从被发现具有严格的"程序性调控"特征以来,其信号转导机制以及相关疾病机理引起了学术界广泛关注并展开大量研究。程序性细胞坏死(necroptosis)是一种不同于凋亡及传统坏死的新的细胞死亡方式,主要由肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor, TNFR)家族或Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)家族调控启动。死亡受体被激活之后,与受体蛋白相互作用的两个蛋白激酶RIP1(receptor interacting protein kinase 1)和RIP3被激活,进而招募RIP3的底物MLKL(mixed lineage kinase domain-like protein)并催化它发生磷酸化,磷酸化的MLKL发生寡聚化转位到质膜上,引起膜通透性的改变,最终实现坏死的发生。细胞坏死是一种促炎性的程序性细胞死亡方式,其过程中伴有大量细胞内容物的释放。如损伤相关的模式分子(damage associated molecular patterns, DAMP)的释放,会激活机体的免疫应答,因此其广泛参与到各种疾病的病理生理过程中,包括神经退行性疾病、感染性炎症性疾病、缺血再灌注损伤、肿瘤发生及转移等。细胞坏死抑制剂有望被应用于对这些疾病的干预来改善患者病情及预后。该文将详细阐述程序性细胞坏死在胚胎发育、组织稳态、炎症相关疾病、肿瘤、神经系统相关疾病等疾病中的作用,并对其在临床治疗中的应用进行回顾及展望。     

泛素化修饰对维甲酸诱导基因I样受体家族(RLRs)信号通路分子调控作用的研究进展

维甲酸诱导基因I样受体家族(retinoid acid-inducible gene-I-like receptors, RLRs)信号通路作为众多抗感染免疫信号通路之一，在诱导促炎细胞因子、趋化因子和I型干扰素产生等方面发挥重要的调控作用。作为蛋白质翻译后修饰之一的泛素化(ubiquitination)，是由泛素蛋白(ubiquitin)与目标蛋白上不同的氨基酸位点产生结合来调控蛋白的命运，如启动蛋白酶体途径降解蛋白或激活转运等功能。而RLRs信号通路分子的泛素化修饰既是调控多种效应因子的方式之一，也是病毒经此诱发动物重要疾病以及自身免疫病、慢性炎症的经典路径之一。本文主要综述RLRs信号通路中重要的效应器分子的典型结构特征、泛素化修饰类型和功能，探讨泛素化修饰调控RLRs信号通路关键分子的作用，为相关疾病的干预或治疗提供参考。     

人泛素连接酶AREL1催化结构域的晶体结构

泛素化是一种重要的翻译后修饰,几乎调控着生命活动的所有方面.泛素连接酶是泛素化过程中唯一对底物蛋白质有特异性识别能力的一类酶,它们在泛素化过程中是不可或缺的,起到非常关键的作用.人抗凋亡E3泛素连接酶(AREL1)是HECT泛素连接酶家族成员之一,它能够泛素化促凋亡蛋白SMAC、HtrA2和ARTS,并通过蛋白酶体将它们降解,从而发挥抵抗细胞凋亡的作用.本文解析了3.2?分辨率的人AREL1蛋白催化结构域(AREL1HECT)的晶体结构,并将其与HECT家族中其他成员的结构进行了比对.尺寸排阻色谱和X射线小角散射的结果表明,AREL1HECT在溶液中是以多种聚集状态形式存在的,小角散射的3D模型进一步表明AREL1HECT在溶液中会发生二聚化.这些结果将为AREL1HECT与泛素复合物结构的解析及功能的分析提供坚实的结构基础,为揭示AREL1泛素化底物蛋白质的分子机制提供重要的依据.     

程序性细胞坏死的分子机制及其在炎症中的作用

越来越多的研究表明,细胞坏死是一种受到精密调控的"新型"程序性细胞死亡方式。当细胞凋亡不能正常发生而细胞必须死亡时,坏死作为凋亡的"替补"方式被激活。程序性细胞坏死主要由肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor,TNFR)家族以及Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)家族启动,并通过和受体蛋白互作的两个蛋白激酶RIP1(receptor interacting protein kinase 1)和RIP3(receptor interacting protein kinase 3)传递死亡信号,募集并磷酸化MLKL(mixed lineage kinase domain-like protein),而MLKL作为细胞死亡的执行者最终会导致坏死的发生。坏死的细胞会向周围释放其内容物,这些内容物作为DAMPs(damage-associated molecular pattern molecules)可刺激周围细胞发生炎症反应,激活机体免疫应答。该文以TNF-α诱导的细胞坏死途径为出发点,着重阐述程序性细胞坏死的分子机制及其在炎症中的作用,并回顾和展望了其在临床诊疗中的可能性。     

泛素连接酶-底物选择关系的研究进展

泛素是一种包含76个氨基酸的小分子蛋白。泛素共价结合到底物的过程称为泛素化修饰。泛素化修饰过程是一个由级联的泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶所介导的复杂过程,泛素化修饰具有高效、ATP依赖、高度特异的特点。泛素化修饰与细胞周期调控、细胞凋亡、转录调控、DNA损伤修复等一系列生物学过程密切相关。在泛素化修饰过程中,泛素连接酶对底物的识别,是决定泛素化修饰特异性的关键环节。泛素连接酶底物识别的相关机制研究不断被报道,鉴定泛素连接酶底物的高通量方法也在不断的改进和发展。随着实验研究的不断深入,实验数据的不断产出,利用生物信息学进行泛素连接酶底物的研究也开始受到关注。对泛素连接酶识别底物的相关机制、高通量泛素连接酶底物的鉴定方法、泛素连接酶底物的生物信息学研究和生物信息学在泛素连接酶底物研究中的发展方向进行讨论。     

体外重构STUB1介导α-1抗胰蛋白酶突变体Z蛋白泛素化修饰反应体系

α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白(α-1 antitrypsin Z-mutant protein, ATZ)是引发α-1抗胰蛋白酶缺陷症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)的主要原因,研究ATZ蛋白的泛素化修饰和降解对于治疗AATD具有重要意义。STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节多种蛋白质的泛素化修饰。然而,STUB1是否参与ATZ的泛素化修饰尚未明确。本研究首先将ATZ和STUB1的编码基因克隆到pET28a质粒,构建了这2个蛋白的表达质粒。随后,将重组质粒转入大肠杆菌表达系统,在优化诱导条件实现了重组蛋白的异源表达。通过金属螯合亲和层析技术纯化得到目的蛋白,并通过蛋白质谱分析验证了其氨基酸序列的准确性。利用纯化的ATZ和STUB1重组蛋白,构建了一个体外泛素化修饰反应体系。实验结果显示,在ATP、E1泛素激活酶和E2泛素结合酶的协同作用下,STUB1成功催化了ATZ的泛素化修饰。本研究提供了一种体外获得Z型突变体ATZ纯化蛋白的方法,并确认了STUB1介导ATZ的泛素化修饰功能,推进了对α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白在细胞内降解过程的调控机制的理解。     

线性泛素化修饰研究进展

蛋白质泛素化修饰过程在调节各种细胞生物学功能的过程中发挥了非常重要的作用,如细胞周期进程、DNA损伤修复、信号转导和各种蛋白质膜定位等。泛素化修饰可分为多聚泛素化修饰和单泛素化修饰。多聚泛素化修饰系统可以通过对底物连接不同类型的多泛素化链调节蛋白质的功能。多聚泛素化修饰中已知7种泛素链连接方式均为泛素内赖氨酸连接方式。近几年发现了第8种类型的泛素链连接形式即线性泛素化,其泛素链的连接方式是由泛素甲硫氨酸的氨基基团与另一泛素甘氨酸的羧基基团相连形成泛素链标记。目前研究表明线性泛素化修饰在先天性免疫和炎症反应等多个过程中发挥着非常重要的作用。募集线性泛素链的泛素连接酶E3被称为LUBAC复合体,其组成底物以及其活性调控机制和功能所知甚少。本文综述了募集线性泛素化链的泛素连接酶、去泛素化酶、底物等活性调控机制及其在先天性免疫等多个领域中的功能,分析了后续研究方向,以期为相关研究提供参考。