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未折叠蛋白反应的信号通路
对于真核细胞来说,内质网(endoplasmic reticulum,ER)承担新生蛋白质的折叠、组装和转运.内质网的蛋白折叠机制对了解疾病的发展过程和治疗提供了新的方向,成为当下研究的热点.
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未折叠蛋白反应与炎症性肠病
内质网( ER)是细胞内蛋白折叠修饰组装的场所,由于某种原因使错误折叠蛋白质或未折叠蛋白质在ER内聚集导致稳态失衡、生理功能发生紊乱称为内质网应激( ERS ),当出现ERS时,细胞为了继续存活而发生了一系列适应性反应即“未折叠蛋白反应( UPR)”[1]。研究发现,基因敲除UPR中的关键基因能够自发的形成与人类炎症性肠病( IBD)相似的肠道炎症[2]。本文主要介绍目前对不正确的UPR引起肠道炎症的机制,同时强调内质网应激作为IBD发生发展的一个重要途径。
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外源蛋白在大肠杆菌中的折叠
大肠杆菌是表达外源基因常用的宿主之一.它结构简单,遗传背景清楚,基因表达调控机制相对明确.随着对分子伴侣和折叠酶研究的深入,蛋白在大肠杆菌内的折叠机制逐渐为人们所认识.外源蛋白在大肠杆菌内的可溶性表达问题也逐步得到解决.
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蛋白可溶性的理论预测
蛋白的高级结构、折叠进程是由一级结构确定的,而大量数据表明,蛋白的平均荷电数(E,D,K,R的数目)、转角形成残基数(G,S,N,P)、半胱氨酸数(C)等是影响蛋白折叠进程和可溶性的主要因素.根据上述不同氨基酸对蛋白可溶性影响大小的统计规律,我们建立了一种数学模型,并设计了一种程序CalSorINS.利用该程序,可以根据蛋白的氨基酸序列预测外源蛋白在大肠杆菌中表达的可溶性指数.以分子伴侣如GroELS,DnaK,GrpE,折叠酶系如肽酰脯氨酰顺反异构酶PPI、蛋白质二硫键异构酶PDI、一些分子内伴侣如硫氧还蛋白(Trx)、甘露糖结合蛋白(MBP)、谷胱甘肽转移酶(GST)等一些可溶蛋白以及一些细胞因子,如不同白介素IL-1,IL-1β,IL-2,IL-3,IL-4,IL-5,IL-6,IL-11、不同集落刺激因子、干细胞因子(SCF)、肿瘤坏死因子等作为检验蛋白.结果发现,
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蛋白折叠遗传筛选模型的建立
蛋白折叠即氨基酸序列究竟如何决定蛋白质的高级结构及其功能,是现代分子生物学的一个重要问题.蛋白折叠规律的揭示,对于蛋白质的结构预测、从头设计、结构与功能性基因组的研究等具有重要的意义.大肠杆菌是常用的遗传宿主,因此希望以氯霉素乙酰基转移酶CAT、β-半乳糖苷酶Lac-Z的α片段为报道基因,利用目的蛋白--CAT/α-小片段融合蛋白中目的蛋白的折叠状态与报道基因功能之间的相关性,在大肠杆菌中建立一种简便、通用、快速的遗传筛选模型,对蛋白折叠的遗传学规律问题进行研究.
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热休克蛋白70与急性胰腺炎
热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)是一组在应激状态下由细胞新合成或合成增加的蛋白,在正常和应激状态下参与蛋白折叠、运输、移位、分解和组装.1962年,Ritossa首先发现黑腹果蝇幼虫唾液腺在温度骤变过程中产生热休克反应 [1].当细胞从25℃加热至30℃,在染色体的特定区域会发生松散现象,这些松散区域提示编码HSPs的基因发生转录[2].
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未折叠蛋白反应与多发性骨髓瘤的治疗
内质网(endoplasmic reticulum,ER)是真核细胞中负责分泌性蛋白折叠和组装的主要细胞器.当细胞在内外源因素刺激下,ER中未折叠或错误折叠的蛋白增多,出现ER应激(ER stress),继而引发未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)[1],可以促进分子伴侣等靶基因的转录,减少蛋白质翻泽,并通过内质网相关蛋白降解(ER-associated degradation,ERAD)途径[2],将未折叠蛋白经泛素-蛋白酶体系统降解,使细胞在应激状态下存活;当恢复机制不能完全缓解ER应激,则会激活凋亡通路诱导细胞凋亡.
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重组蛋白在大肠杆菌中可溶性表达的策略
重组蛋白技术在许多领域已成为一种必要的工具,但有时表达的目的蛋白却未进行正确的折叠而被蛋白酶降解或聚集形成包涵体.因此,人们在表达不同的目的蛋白时采用了多种方法以期获得具有生物学功能的蛋白质,包括共表达分子伴侣、融合表达、定位表达、改善诱导条件、添加促折叠试剂和选择宿主细胞等.本综述整理了近年来优化蛋白表达的成功经验,从以上方面讨论了如何提高目的蛋白表达的可溶性和促进目的蛋白的正确折叠.
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糖基化免疫球蛋白IgG免疫学特征的变化
免疫球蛋白IgG与其它蛋白质一样,在氨基酸序列合成(蛋白质翻译)之后,蛋白修饰的过程中均会有不同程度的糖基化,是机体正常的生理现象.蛋白质糖基化修饰对其功能有重要的影响,包括蛋白折叠、运输和功能等方面.体内约1/2的蛋白属于糖基化蛋白,但是,过度的、异常的糖基化修饰却对机体产生损害.IgG异常糖基化修饰涉及到其免疫学特征的改变.
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分子伴侣功能的研究进展
分子伴侣是一类能够协助其他多肽进行正常折叠、组装、转运、降解的蛋白,并在DNA的复制、转录、细胞骨架功能、细胞内的信号转导等广泛的领域都发挥着重要的生理作用,其功能异常会导致多种相关的疾病.
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前导序列工程
在传统的蛋白质工程中,为了改变酶的特性,常采用诱变等方法在蛋白酶结构域中引入突变.在前导序列调节蛋白折叠机制的基础上,文章介绍了一种新的蛋白质工程技术--"前导序列丁程".前导序列工程是指当前导序列发生突变时,同一种多肽链可以折叠成具有不同高级结构、稳定性或特异性改变的构型.前导序列工程不仅是研究蛋白质折叠机理的重要丁具.更是创造新型蛋白酶的一种十分有前途的新技术.文章以枯草杆菌蛋白酶为例,介绍了前导序列工程的意义与应用.例如.枯草杆菌蛋白酶在突变前导序列作用下可以得到底物特异性改变的酶,并且可以提高自动处理效率.-个枯草杆菌蛋白酶同族的前导序列可以作为变性枯草杆菌蛋白酶折叠的分子内伴侣帮助其折叠.
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Eudragit S-100对蛋白折叠的促进作用
目的:以重组人角化细胞生长因子(recombinant human keratinocyte growth factor-2,rhKGF-2)为模型,研究一种对pH较为敏感的多聚化合物聚丙烯酸树脂Eudragit S-100对蛋白折叠的促进作用及其作用机制.方法:直接将变性蛋白加入到含有不同浓度Eudragit的蛋白复性缓冲液中,采用MTT法、荧光分光光度法、圆二色光谱法以及高效液相色谱法来比较分析不同浓度Eudragit S-100对变性rhKGF-2的复性促进作用.结果:在Eudragit S-100作用下,rhKGF-2的复性产率比普通稀释复性法显著增高且高达到71%.研究表明Eudragit S-100的促进蛋白折叠的作用是基于Eudragit S-100与rh-KGF-2发生了特异性的结合反应.另外,本研究还发现蛋白复性缓冲液中尿素的浓度对蛋白的复性也存在较大影响.结论:Eudragit S-100能显著提高以rhKGF-2为代表的蛋白的正确折叠和复性收率.
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分子伴侣的多重功能
分子伴侣是一类能帮助其他蛋白质进行正确折叠、组装、转运、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质.它们还参与染色体的复制、抗原的加工与提呈,并作用于一些信息转导分子以调节生长和发育.分子伴侣发挥功能依赖于ATP的结合与水解.热休克应答是生物界从细菌到植物和动物普遍存在的,它是保护细胞免受像热休克、酒精、能量代谢抑制剂、重金属、抗原加工与提呈、凋亡等有害环境损伤的一个基本的防御机制.这些蛋白质的相对水平是非常重要的,过多或过少的Hsp70或Hsp90可以导致生长异常、发育畸形甚至细胞死亡.
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哺乳动物小分子热休克蛋白在神经退行性疾病中作用及机制的研究进展
神经退行性疾病的标志性特征为蛋白聚集.哺乳动物小分子热休克蛋白(HspB)是一种结构特殊的分子伴侣蛋白,其在多种神经退行性疾病的中枢神经系统中表达上调,具有稳定细胞骨架、对抗氧化应激、抑制细胞凋亡等保护作用;而HspB突变则会导致遗传性神经退行性疾病的发生.HspB主要通过其分子伴侣活性,即辅助蛋白正确折叠、阻止蛋白异常聚集,清除错误折叠蛋白以及异常聚集蛋白在神经退行性疾病发生发展中发挥作用.
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热休克蛋白和细胞凋亡
热休克蛋白(HSP)是普遍存在于生物体细胞中的一个蛋白质家族,是在热休克状态下启动一系列特殊基因编码合成的蛋白质.HSP能保护细胞并促进细胞从各种刺激所造成的损伤中自身修复,具有多种生物学功能.如帮助蛋白折叠、装配、向内质网易位及分解错装的蛋白等分子伴娘功能[1,2]、参与抗原提呈[3]、免疫调控[4]、预防和控制感染[5]、抗肿瘤[6]及参与自身免疫病的发生[1,7]等生理和病理作用.HSP和细胞凋亡均为目前国际上研究的热点,但有关二者的相关性报道甚少,本文就近年来的研究进展情况介绍如下.
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二硫键异构酶在神经变性疾病中的调控机制
二硫键异构酶(protein-disulphide isomerase,PDI)作为巯基-二硫键交换反应的催化剂,可促进蛋白二硫键的生成和错配二硫键的重排;同时它具有分子伴侣活性,能抑制错误折叠蛋白的聚集.在神经变性疾病如帕金森症、阿尔兹海默症、肌萎缩侧索硬化症、多聚谷氨酰胺疾病中,PDI可通过抑制错误折叠蛋白的聚集以及遍在蛋白化,起到神经保护作用.但是PDI能被过量的一氧化氮亚硝基化,导致其蛋白质构象改变和功能障碍,影响神经元的连通性和可塑性,触发神经元的凋亡通路.本文就新研究综述了PDI的结构功能、调控机制及在神经变性疾病的作用.
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泛素-蛋白酶体途径、代谢异常与2型糖尿病及其血管并发症
泛素蛋白酶体途径是依赖ATP胞浆内非溶酶体高度选择性蛋白质降解的主要途径,它涉及DNA的修复、蛋白折叠的质量控制、细胞周期的调控、凋亡、增殖、炎症、信号传导及转录活性的调节等.
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还原变性核糖核酸酶的高效液相色谱复性
目的:研究还原变性的核糖核酸酶(RNase)在高效疏水作用色谱(HPHIC)及高效离子交换色谱(HPIEC)上的复性及影响因素.方法:在二硫苏糖醇(DTT)存在的条件下用盐酸胍(GuHCl)和尿素(Urea)将RNase变性还原,先在溶液中加入氧化型谷胱苷肽(GSSG)进行氧化,然后在流动相中有低浓度变性剂存在的条件下,用HPHIC,HPIEC及稀释法对其进行复性并测定其生物活性及回收率.结果:HPHIC和HPIEC对RNase的复性效率均高于稀释法,两者的色谱固定相对RNase的复性均有所贡献.在色谱流动相中加入低浓度的变性剂可以提高复性效率,改变GSSG的浓度对复性效率也有影响.结论:用HPHIC,HPIEC对RNase进行复性,不仅复性效率高,而且快速、简便,具有很好的应用前景.