低氧诱导因子-1：细胞适应氧供应改变的关键蛋白

2019年诺贝尔生理学或医学奖授予威廉·凯林(William Kaelin Jr)、彼得·拉特克里夫爵士(Sir Peter Ratcliffe)和格雷格·赛门扎(Gregg Semenza),以表彰他们在细胞感知和适应缺氧机制上做出的重要贡献.低氧诱导因子-1 (hypoxiainducible factor-1,HIF-1)在细胞适应氧供应改变中起关键作用,可作为转录因子改变基因表达,通过提高机体携氧能力、增加血液供应、改变代谢方式等途径来适应缺氧环境.而HIF-1的功能也受到各种机制调控:泛素化-蛋白酶体途径降解和转录因子活性抑制. HIF-1与抑癌蛋白(protein von Hippel-Lindau,pVHL)、脯氨酸羟化酶(proline hydroxylase,PHD)、HIF抑制因子(factor inhibiting HIF,FIH)等构成了严密有序的调节网络.本文总结了3位诺贝尔奖获得者的研究成果,并结合最新的研究进展,系统阐述了HIF-1表达量调节机制和HIF-1介导的细胞适应缺氧环境机制.     

生物信息技术加速开发旧药新用途

传统的技术路线研发新药,不仅周期很长而且耗资巨大,开发已获批准药物新的治疗用途,又称为药物重定位,比传统的新药研发具有明显的优势．基于芯片的基因表达谱分析,已常规地广泛用于各种人类疾病的临床研究,提供了在全基因组水平描述疾病状态的特征信号．同时,基因芯片也广泛地用于对比药物处理前后细胞基因表达模式的变化,这也提供了反映药物效应的高质量信号．最近出版的Science Translational Medicine杂志同时发表了一个研究组的两篇论文,为我们展示了如何利用生物信息学手段重新解析和比较全基因组基因表达谱数据,以高效地预测药物的新用途．这两篇论文使用了公共数据库中的100种疾病基因表达谱数据,以及164种药物处理前后细胞基因表达谱数据,通过比较和配对疾病与药物基因表达谱,得到了一些可以逆转疾病异常表达基因的药物,其中证实了一些已知的药物-疾病组合,也预测了一些新的药物-疾病组合．最后通过实验验证了抗溃疡药可用于治疗肺癌,而抗癫痫药可治疗炎症性肠道疾病,进一步证实了他们所采用研究策略的正确性．于是,肺癌和炎性肠道疾病这两种临床上难治的疾病有了新的候选治疗药物,我们也有了一种挖掘已有数据快速发现药物新用途的思路和方法．     

稳定转染NOR1抑制5-8F细胞片状伪足形成和Wnt信号通路

细胞骨架是真核细胞中的蛋白纤维网络结构,不仅与保持细胞形态结构有关,而且影响细胞黏附和细胞运动．NOR1是从鼻咽癌中克隆得到的新基因,在鼻咽癌组织和细胞系中表达下调．本研究建立了NOR1稳定表达的鼻咽癌5-8F细胞系．过表达NOR1引起高转移性鼻咽癌5-8F细胞形态改变,抑制片状伪足形成、细胞表面积缩小、细胞聚集性增强．扫描电镜检测发现,NOR1抑制了5-8F细胞膜微绒毛的数量,引起细胞膜表面改变．细胞骨架染色发现,NOR1过表达导致5-8F细胞actin骨架连续性破坏,应力纤维增加．Realtime RT-PCR检测发现,NOR1引起5-8F细胞Wnt/β-catenin信号通路分子Wnt5A受体FZD5、FZD7表达下调,抑制了β-catenin蛋白入核．提示NOR1抑制Wnt/β-catenin信号通路激活,破坏细胞骨架连续性,抑制细胞膜微绒毛与伪足形成．     

BRD7结构功能域Bromodomain的研究以及一个新的BRD7交互作用蛋白的鉴定

溴区包含蛋白7(BRD7)是采用cDNA代表性差异分析方法克隆的一个新基因.研究证实了BRD7能够与乙酰化的组蛋白3结合,其识别位点在组蛋白3的14位氨基酸;并且证实了溴区结构域(Bromodomain)缺失型的BRD7突变体失去了与乙酰化组蛋白3的结合能力.Bromodomain是在进化上高度保守的功能结构域,该结构域在空间构象上具有鲜明的特征:包括4个左手、呈反向平行排列的“螺旋(αz,αA,αB,αC)”以及2个“连结环”(ZAloop,BCloop).通过生物信息学等综合分析,预测BRD7可能具有上述特征.依据上述分析结果,构建了BRD7的Bromodomain相关缺失突变体,通过肽段结合实验分析上述突变体与乙酰化组蛋白3结合的能力.结果表明,ZAloop与BCloop的完整性对于BRD7结合乙酰化的组蛋白3有着重要的意义.同时通过免疫荧光分析,证实了ZAloop与BCloop的完整性能够影响BRD7的亚细胞定位.最后,证实了BRD7与CBP可能存在交互作用.CBP不仅具有乙酰化转移酶活性(HATs),能够对组蛋白末端进行乙酰化修饰,并且作为一种重要的细胞转录因子广泛参与细胞的各种生物学活动.     

蛋白质入核转运的机制和研究进展

细胞核膜是由外膜和内膜组成的磷脂双分子层结构,同时镶嵌一些核孔复合体（NPC）.核孔复合体是胞浆和胞核之间主动和被动转运的生理屏障.核内功能蛋白在胞浆内合成后通过核孔复合体进入胞核,这个过程除了需要NPC上核孔蛋白、胞浆内核转运受体和RanGTP等蛋白的参与外, 货物蛋白本身的结构特征在其入核转运过程中亦发挥重要作用.本文着重就蛋白入核转运的机制及近年来取得的相关进展进行综述.     

BRD7核定位信号的结构分析和功能鉴定

目的:对BRD7的核定位信号进行预测、结构分析和功能鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。方法:通过生物信息学对BRD7的核定位信号进行预测和结构分析,然后利用绿色荧光蛋白(GFP)介导的直接荧光和间接免疫荧光定位方法分别对核定位信号的功能进行鉴定,并考察其对BRD7亚细胞定位的影响。结果:BRD7的65～96位氨基酸残基具有潜在核定位信号(NLS)的结构特征,该核定位信号包含3簇碱性氨基酸残基,可视为由2个紧密相邻、部分重叠的双向核靶序列NLS1和NLS2组成;并发现NLS及其构成上的NLS1和NLS2均具有介导异源蛋白GFP胞核定位的功能,从而证实BRD7的65～96位残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,且单簇碱性氨基酸残基的缺失不足以破坏其核定位信号的功能;同时发现野生型BRD7呈胞核分布,而核定位信号缺失型BRD7主要呈胞浆分布。结论:BRD7的65～96位氨基酸残基为BRD7功能性核定位信号所在区域,在BRD7胞核分布模式中发挥了十分重要的作用。     

应用酵母双杂交系统筛选BRD7相互作用的蛋白质

BRD7基因是鼻咽癌组织表达下调/缺失的基因, 有强烈的鼻咽癌细胞系HNE1生长抑制作用. 利用酵母双杂交系统筛选与BRD7蛋白相互作用的蛋白, 首先将BRD7基因的完整阅读框架部分亚克隆至pAS2载体(BRD7-BD), 然后以BRD7-BD为靶蛋白, 筛选人胎脑cDNA文库, 在4.8×10⁶个转化子中筛选到11个阳性克隆, 序列测定表明, 分离到溴区包含蛋白3, 溴区包含蛋白2, β-IκB激酶, KIAA1375蛋白, 白介素7和接头相关蛋白复合物3 δ-1亚单位等与BRD7相互作用蛋白, 说明BRD7可能与BRD3或BRD2蛋白形成异源二聚体或三聚体发挥核内转录调节功能.     

血清单胺氧化酶遗传特性的初步研究

本文研究了从黑曲霉中获得原生质体的各种条件（例如渗透压稳定剂、温度、菌龄、培养基的成分、 酶索统等）。结果表明，采用0.5lo蜗牛酶和1％ 纤维素酶的混合溶液酶解菌丝体，可获得大最的原生 质体。该原生质体用。．8mol/L N“ 作为渗透压稳定剂在再生培养基上再生率为50 %.     

肿瘤异质性：精准医学需破解的难题

肿瘤异质性是恶性肿瘤的重要特征,表现为同一种恶性肿瘤不同患者个体之间或者同一患者体内不同部位肿瘤细胞间从基因型到表型上存在的差异.这种差异可表现为不同的遗传背景、不同的病理类型、不同的分化状态、不同的基因突变谱和转录组、蛋白质组表达谱等,体现了恶性肿瘤在演进过程中的高度复杂性和多样性.肿瘤异质性给肿瘤的治疗带来极大的困难,一直是肿瘤发生发展机制研究领域重要的科学问题.本文综述了肿瘤异质性的生物学特征及其可能的形成机制,并对"精准医学"时代如何针对肿瘤异质性设计更为有效的个性化治疗方案进行了思考.     

天然免疫分子乳铁蛋白抑制鼻咽癌的发生发展

鼻咽癌是一种多基因遗传性肿瘤,其发病与遗传因素和环境因素密切相关,基因与环境因素间存在复杂的交互作用. 本课题组通过全基因组杂合性丢失扫描及比较基因组杂交,发现鼻咽癌中3号染色体短臂存在高频缺失,通过鼻咽癌家系连锁分析,发现染色体3p21区域为鼻咽癌易感基因区,随后通过表型克隆策略在该染色体区域分离鉴定了鼻咽癌候选易感/抑瘤基因LTF. LTF基因编码的乳铁蛋白是一种广泛分布于哺乳动物乳汁、鼻咽分泌物、泪液等分泌液中的天然免疫分子,在正常鼻咽部高表达而在鼻咽癌组织中表达显著下调,且与鼻咽癌的临床进展及侵袭转移密切相关. 病例-对照关联分析发现LTF基因中2个单核苷酸多态位点与鼻咽癌发病风险密切相关,且多态性改变可影响LTF基因的表达水平. 我们发现乳铁蛋白能与EB病毒在人B细胞表面的受体CD21结合,阻断EB病毒入侵宿主B细胞,并抑制EB病毒由B细胞向鼻咽上皮细胞的传递,在鼻咽上皮的癌变过程中起保护作用. 我们还发现LTF能通过MAPK和AKT等通路抑制鼻咽癌细胞的增殖和侵袭转移. 这些结果表明乳汁中的天然成份乳铁蛋白在鼻咽癌等EB病毒相关疾病的防治中具有重要的应用前景.