酿酒酵母Cdk1抑制蛋白的研究进展

细胞周期蛋白依赖性激酶1(cyclin-dependent kinase 1,Cdk1)是真核生物细胞周期调控的核心,也是维持基因组稳定性的重要激酶,其活性受到严格调控.CDK抑制蛋白(cyclin-dependent kinase inhibitor,CKI)是调节其活性的一类关键负调控因子,CKI功能失活导致细胞不受控制地增殖,促进癌症的发生发展.酿酒酵母作为细胞周期研究的重要模式生物,在揭示CDK活性调控机制中发挥着重要作用.酿酒酵母中已发现的Cdk1抑制蛋白CKI包括Far1、Sic1以及最近鉴定的Cip1蛋白.这三个CKI蛋白在不同细胞时期中,通过抑制Cdk1活性调控细胞周期的进程.此外,CKI还在应对环境胁迫,保持基因组稳定性中发挥重要作用.本文对酿酒酵母Cdk1抑制蛋白CKI的研究进展,尤其是CKI在细胞周期运转及胁迫应答中的作用做出综述,以期为细胞周期及癌症的基础研究提供模式依据.     

通过CRISPR/Cas9基因编辑手段构建白念珠菌CaHSL1基因的失活突变体及其表型分析

钙离子稳态和钙离子信号途径对白念珠菌的形态发生、耐药性以及毒力都十分重要。白念珠菌和酿酒酵母菌的细胞质膜蛋白质Rch1p均富集在母细胞和子细胞之间的芽颈部位,负向调控胞外钙离子的内流。与细胞周期调控相关的蛋白激酶Hsl1p也存在于白念珠菌和酿酒酵母菌的芽颈部位。该研究发现,抑制CaHSL1基因的表达或者通过CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)/Cas9新方法失活CaHSL1基因,均可导致白念珠菌对钙离子敏感,这种钙离子敏感性可以被钙调磷酸酯酶的专一性抑制剂环孢霉素抑制。这个结果表明,钙离子稳态和钙信号转导途径可能与细胞周期调控有关。此外,CaHSL1基因失活突变体对十二烷基磺酸钠、氟康唑、酮康唑、刚果红、潮霉素B、卡泊芬净和Anidualafungin敏感,表明CaHsl1p与细胞质膜和细胞壁胁迫的应答相关。     

p38 MAPKs在细胞周期调控中的作用

p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)作为MAPK家族的成员,传统认为它主要参与调控细胞应激反应和免疫反应。近年来发现它还参与调控细胞的增殖、凋亡和分化。在不同应激刺激下,p38 MAPKs通过多条信号转导通路作用于细胞周期的各个检验点,抑制细胞增殖,阻滞细胞于不同周期。     

视黄酸对胃癌细胞周期的调控

视黄酸(RA)能够抑制许多类型癌细胞生长、诱导细胞凋亡和调节细胞周期。本文研究了全反式视黄酸(ATRA)对人胃癌细胞的作用机理。结果表明,ATRA通过诱导细胞滞留在G_0/G_1期而显著抑制胃癌细胞生长,但ATRA不能诱导胃癌细胞凋亡;ATRA调控细胞周期与c-myc、磷酸化Rb水平的下调和p21~(WAF1/CIP1)、p53水平的上调有关,而cyclinD_1和CDK_4水平没有明显变化。在RA抗性细胞中,ATRA不能调节这些基因表达。结果证实,ATRA对胃癌细胞生长抑制与其诱导细胞滞留在G_0/G_1期有关,而与细胞凋亡的诱导无关,许多重要的、与周期相关的分子,包括cmyc、p21~(WAF1/CIP1、p53和Rb等参与细胞周期的调控。     

调控细胞周期蛋白A周期性变化的关键分子——UbcH10

细胞增殖是生命的重要特征 ,细胞通过分裂进行增殖 ,繁衍后代 .体细胞按染色质合成形态变化等的不同依次分为G1、S、G2和M四个时期 ,其中G1向S期过渡和G2向M期过度分别是控制细胞周期周而复始发生的两个最为重要的调控点 (checkpoint) .现代生物化学与分子生物学研究表明 ,细胞     

p21亚细胞定位与肿瘤

p21是一种重要的周期蛋白依赖性激酶抑制因子(cyclin-dependent-kinase inhibitor, CKI),主要通过调控细胞周期维持细胞的生长和增殖。此外, p21还参与调控细胞凋亡、细胞衰老以及细胞运动等过程。近年来越来越多的研究表明, p21的功能具有双重性。当p21定位在细胞核时,其主要通过抑制周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases, CDKs)的活性介导细胞周期停滞,抑制细胞增殖;当定位在细胞质时, p21能够促进细胞增殖。本文主要对p21的生物学功能、亚细胞定位调控机制及其在肿瘤研究中的最新进展予以综述。     

细胞周期负调控

调控细胞周期的关键是调节细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)的活性。细胞周期蛋白可结合并激活CDK,CDK活性还可通过磷酸化作用调节。因此细胞周期负调控包括以下3点:①细胞周期蛋白降解速度;②CDK磷酸化状态;③CDK抑制蛋白(CKI)。酵母中CKI包括FAR1,p40、PHO81,哺乳动物CKI有p21家族(包括p21、p27)及p16家族(包括p16、p15)。细胞周期负调控与抑癌基因密切相关,是不同抗肿瘤因子作用的共同途径。     

Rho小G蛋白介导的细胞周期调控

Rho小G蛋白作为一个信号分子家族具有多样化的功能, 可以调节细胞骨架重排 、细胞迁移、细胞极性、基因表达、细胞周期调控等. Rho小G蛋白家族对细胞周期 调控的研究主要集中在其对于有丝分裂期细胞的调节作用,包括调节有丝分裂期前 期细胞趋圆化、后期染色体排列及收缩环的收缩作用.近期的研究显示,Rho小G蛋白及其效应分子对于细胞周期G1、S、G2期的调控主要是通过影响细胞周期的正调控因子细胞周期蛋白D1 (cyclin D1) 和负调控因子细胞周期蛋白依赖型激酶相互作用蛋白1及细胞周期蛋白依赖型激酶抑制蛋白27 (p21cip1/p27kip1) 进行的.本文总结了Rho小G蛋白及其效应分子在细胞周期调控,尤其是对G1/S期调控的研究进展,并简要阐述了Rho小G蛋白介导的细胞周期调控异常与癌症发生的关系.     

Survivin在细胞分裂中的作用

Survivin是凋亡蛋白抑制因子家族的一个新成员,它主要在细胞周期G2/M期表达,并有两种不同的亚细胞定位。Survivin与有丝分裂细胞周期的启动有关,并在有丝分裂中的中心体装配、纺锤体检验点的监控、胞质分裂等过程中发挥作用。Survivin在减数分裂中也有一定的作用,目前研究甚少。Survivin发挥功能的首要前提是通过主要的有丝分裂激酶p34cdc2-cyclinB1使Thr34磷酸化,其表达水平受很多因素的调节。     

过表达UHRF2通过上调p53及p21表达引起HEK293细胞G1期阻滞

UHRF2（ubiquitin like with PHD and ring finger domains 2）是新近发现的具有多个结构域的核蛋白,在细胞周期调控和表观遗传学中发挥重要作用．近期研究提示,UHRF2是肿瘤抑制蛋白p53的1个E3连接酶,在体内外能与p53相互结合并促进其泛素化,过表达UHRF2能使细胞周期停滞于G1期．然而,UHRF2介导的G1期阻滞及其与p53联系尚不清楚．通过共转染UHRF2质粒及p53特异性小干扰RNA(siRNAs)到HEK293细胞构建细胞模型,探索UHRF2引起细胞周期停滞与p53之间的关系．结果显示,UHRF2能促进HEK293细胞中p53的稳定,从而引起p21 (CIP1/WAF1)基因表达,并使细胞周期停滞于G1期;但在siRNA抑制p53的表达后p21(CIP1/WAF1)表达降低,UHRF2引起的细胞周期阻滞消除．研究结果提示,UHRF2可通过稳定p53,上调p21的表达,从而介导细胞周期阻滞于G1期;同时UHRF2可能参与细胞周期调控及DNA损伤反应（DNA damage response, DDR）．UHRF2稳定p53的具体分子机制及其在DDR中的作用有待进一步研究证明．     

抑癌蛋白p33(ING1)对肿瘤作用的研究进展

p33(ING1)是生长抑制基因(ING1)编码的重要抑癌蛋白,具有抑制细胞生长﹑促进细胞老化﹑维持基因组稳定性、作用于细胞周期调控点等作用,其失活与肿瘤的发生、发展密切相关。本文就近年来有关p33(ING1)的结构、功能及其在肿瘤中的失活机制、临床应用前景等方面的研究进展进行了概述。     

参与细胞增殖调控的多功能分子p21

p21是近年来发现的一类调控细胞增殖的小分子,是依赖周期素的CDK抑制因子.这些蛋白因子可结合cyclin－CDK并抑制其激酶活性从而调节细胞周期p15、p16、p27均属该类分子,他们在G₁期限制点及G₁／S检查点调控中发挥作用．进一步的研究表明,p21为p53调控,在p53介导的DNA损伤诱发的细胞周期阻断中发挥作用p21在老化细胞中高表达、细胞分化的同时表达,表明其在细胞增殖、分化及老化中发挥调节作用．     

线粒体分裂、融合与细胞凋亡

线粒体是高度动态变化的细胞器,其在细胞内不断分裂、融合并形成网状结构。线粒体的分裂和融合是由多种蛋白质精确调控完成的。Drp1／Dnm1p,Fis1／Fis1p,Caf4p和Mdv1p参与线粒体分裂的调控;Mfn1／2／Fzo1p控制线粒体外膜的融合,而Mgm1p／OPA1则参与线粒体内膜的融合。在细胞凋亡过程中线粒体片段化,网状结构被破坏,线粒体嵴发生重构,抑制这一过程可以部分抑制细胞色素c的释放和细胞凋亡。线粒体形态对于细胞维持正常生理代谢和机体发育起着重要的作用,一旦出现障碍会导致严重的疾病。     

酵母交配过程的极性生长及其调控机制

酿酒酵母单倍体细胞能够与相反交配型的单倍体细胞发生交配。交配时酿酒酵母放弃原有出芽位点,根据信息素的浓度梯度,重新选择生长位点,向相反交配型细胞伸出突起进行极性生长。交配因子受体指导选择交配突起的位点,通过G蛋白激活Ste20p,将信号经由Ste11p、Ste7p和Fus3p组成的MAPK模块传递到Far1p和Ste12p等因子,调控相关基因的转录,抑制原有的出芽位点,选择新的生长位点,并使细胞周期停止在G1期,G蛋白与Cdc24p、Cdc42p和Bem1p等蛋白作用,聚集在细胞,使得肌协蛋白细胞骨架在交配突起处聚集,呈极性化分布,使细胞发生极性生长。     

不同温度下酿酒酵母细胞分裂周期蛋白Cdc5在有丝分裂中的分子动力学研究

[目的] 探究不同温度下酿酒酵母细胞分裂周期蛋白Cdc5蛋白在有丝分裂中的分子动力学变化。[方法] 本研究以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）为材料,采用活细胞成像的方法,探究Cdc5蛋白在不同温度下在酿酒酵母有丝分裂过程中的精细分子动力学变化;通过测量OD₅₉₅绘制生长曲线图,看其宏观的分裂情况是否与微观下Cdc5蛋白的分子动力学变化一致;利用流式细胞术检测细胞的细胞周期变化的情况。[结果] 在胞质分裂时,Cdc5蛋白从母细胞进入子细胞,并在芽颈处发生聚集。25℃条件下细胞中Cdc5蛋白在芽颈处的聚集时间长,37℃条件下Cdc5蛋白在芽颈处聚集时间短,两者间存在显著差异;但两个温度下,细胞中Cdc5蛋白的表达量没有显著性差异。同时,温度也会影响Cdc5蛋白在降解过程中的动力学行为,包括Cdc5蛋白在母细胞与子细胞中荧光强度峰值出现的次数和时间。生长曲线结果显示,酿酒酵母单一细胞分裂周期的变化影响了其宏观的细胞生长,且酵母分裂速度越快,子细胞长宽比越小;细胞周期结果表明,37℃下Cdc5蛋白的动力学变化与酿酒酵母细胞周期变化一致,酿酒酵母细胞周期从G₀/G₁期进入S期,亦加速了酿酒酵母的分裂。[结论] 本研究首次探究了不同温度下酿酒酵母有丝分裂中Cdc5蛋白的精细分子动力学及对应的酵母的宏观生长情况,结果表明温度会对Cdc5蛋白的动力学产生影响,且其精细分子动力学与酿酒酵母的分裂速度成正相关,该结果为进一步研究其在细胞有丝分裂中的功能提供了前期研究基础。     

Cln3缺失对酿酒酵母生长的影响

Cln3是酿酒酵母G1期周期蛋白中的一种,为了研究Cln3在细胞周期与形态发生中的作用,我们构建了酿酒酵母CLN3基因的缺失株,并对其表型进行了分析。结果显示,cln3缺失株对α信息素的敏感性增强,α信息素诱导的细胞周期停滞现象明显大于野生型菌株,这种增强作用不受Sgv1因子的影响。同时,与野生菌相比cln3缺失株的细胞形态也有明显变化,双倍体cln3缺失株细胞的顶端生长能力增强而单倍体细胞的侵入生长能力则受到抑制。结果表明,与酿酒酵母的另外两个G1期周期蛋白Cln1、Cln2不同,Cln3在形态发生中有其独特的功能与作用方式。     

检验点激酶1的研究进展

检验点激酶1(checkpointkinase1,Chk1)为一种进化保守的蛋白激酶,是细胞检验点的转导因子。当电离辐射、紫外线等引起细胞DNA损伤或者DNA复制叉停滞时Chk1活化,诱导细胞产生细胞周期阻滞、DNA修复或细胞凋亡等特征。现对Chk1的结构、功能以及病毒通过Chk1调控宿主细胞周期等方面进行简述。     

蛋白激酶C与细胞周期

近年的研究表明,PKC涉及到细胞的周期调节。在酵母细胞和哺乳动物细胞均发现PKC参与细胞周期调控,从而提示PKC可能在进化上是一种保守的细胞周期调节子。一般认为PKC在两个点上对细胞周期起作用,即G1期和G2期到M期的过渡期（G2／M）。在G1期,PKC分别在早G1期和晚G1期作用有所不同,主要作用表现在使细胞停留在G1期的中末阶段,这一过程,主要涉及到抑制肿瘤抑制因子－成视网膜细胞瘤（Rb)蛋白的磷酸化。PKC的主要作用是降低周期素依赖激酶CDK2的活性、降低周期素E和A的表达和增加周期素依赖的周期抑制蛋白p21^WAF1和p27^KIP1的表达;在G2／M期,PKC对细胞周期的调节主要与Cdc2(CDK1)的活性抑制有关。     

p53调控骨关节炎软骨细胞凋亡

肿瘤抑制蛋白p53是一种可以有效调节哺乳动物细胞生长的核磷酸化蛋白质。p53表达增加能够激活一系列细胞基因,通过抑制多个细胞周期蛋白依赖性激酶导致细胞周期停滞并凋亡。有研究表明,骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨细胞中,p53的表达高于正常软骨细胞,通过下调p53表达能够减少软骨细胞凋亡,进而预防和缓解骨关节炎病变,这可能与线粒体凋亡途径密切相关,但是具体机制尚不明确。本文通过综述近年来p53调控骨关节炎软骨细胞凋亡的文献资料,为骨关节炎机制和治疗有关研究提供理论基础。     

EB病毒感染人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期过程中抑制p16INK4a表达

细胞周期调控紊乱是细胞永生化进程中一个重要的分子事件,本文利用Western blotting和S-P法分别检测p16~(INK4a)、p53、p21~(WAF1/CIP1)和E2F1的蛋白表达,试图从细胞周期调控的角度,探讨EB病毒诱导人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期的分子机制。结果表明,EB病毒通过抑制p16~(INK4a)表达而阻断p16~(INK4a)/Rb途径,上调转录因子E2F1,而对p53、p21~(WAF1/CIP1)表达无明显的影响。结果初步揭示,EB病毒介导的p16~(INK4a)/Rb/E2F1细胞周期调控紊乱参与了人胎鼻咽上皮细胞逃避老化期过程,为进一步探讨鼻咽癌发病机制提供了科学依据。