绿色荧光蛋白

来源于水母Aequoreavictoria的绿色荧光蛋白 ( greenfluorescentprotein ,GFP)现已成为在生物化学和细胞生物学中研究和开发应用得最广泛的蛋白质之一 .其内源荧光基团在受到紫外光或蓝光激发时 (λmax=395nm ,小峰在 4 79nm )可高效发射清晰可见的绿光 .GFP的高分辨率晶体结构为了解和研究蛋白质结构和光谱学功能关系提供了一个极好的机会 .GFP已成为一个监测在完整细胞和组织内基因表达和蛋白质定位的理想标记 .通过突变和蛋白质工程构建的GFP嵌合蛋白在生理指示剂、生物传感器。

RNAi机器

小分子非编码RNA,以不同于蛋白质调控因子的全新方式,通过RNA干扰(RNAi),调控mRNA稳定性、蛋白质合成、染色质的组织和基因组的结构.由于可方便地施加和释放控制,RNAi已被广泛作为通过沉默作用研究基因功能的手段,并正在被应用于一些重大疾病的诊治.小分子RNA沉默作用的发挥依赖于一个由多种蛋白质因子组成的RNAi机器.在过去的几年中,对RNAi机器中重要蛋白质因子的结构功能,及它们在小向导RNA指导下沉默基因表达的分子机制等方面的研究都取得了诸多突破性的进展.

小RNA与蛋白质的相互作用

小分子调控RNA,包括siRNA(small interfering RNA)、miRNA(microRNA)和piRNA(piwi interacting RNA)、hsRNA(heterochromatin associated small RNA)等,是当前生命科学研究的前沿热点。越来越多的证据表明,这些小分子R N A存在于几乎所有较高等的真核生物细胞中,对生物体具有非常重要的调控功能。它们通过各种序列特异性的RNA基因沉默作用,包括RNA干扰(RNAi)、翻译抑制、异染色质形成等,调控诸如生长发育、应激反应、沉默转座子等各种各样的细胞进程。随着对这些小分子调控RNA的发现,一些RNase III酶家族成员、Argonaute蛋白质家族成员及RNA结合蛋白质等先后被鉴定为小RNA的胞内蛋白质合作者,参与小RNA的加工成熟和在细胞内行使功能。本综述简介一些RNA沉默作用途径中重要组分的结构和功能的研究进展。

微RNA关键结合蛋白的功能与机制研究

在原计划研究内容基础上,开展了piRNA、miRNA作用通路中功能蛋白质因子的筛选、功能机制研究。(1)对MIWI/piRNA机器的代谢分子机制和生理学意义进行了深入研究;(2)发现CAF1/MIWI/piRNA介导后期精子细胞中m RNA清除;(3)筛选获得了若干RISC相互作用蛋白,发现BTG2蛋白对miRNA引起的m RNA脱腺苷酸化具有显著促进作用,并且依赖于其与CAF1间的相互作用;(4)对2个与miRNA生物合成直接相关的关键蛋白质的类泛素化修饰(SUMOylation)进行了体内体外的鉴定,并进一步研究了这种蛋白质修饰的功能。该研究完成了原计划研究内容,取得了一些重要研究结果。

miR-143靶向抑制己糖激酶-2治疗乳腺癌的实验研究

目的在乳腺癌细胞MDA-MB-231中验证miR-143靶向抑制己糖激酶-2(HK2)改变其能量代谢达到治疗作用,并探讨18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)和3'-脱氧-3'-18F-氟代胸苷(18F-FLT)在评估其疗效中的价值。方法实验分为三组,实验组转染miR-143模拟物(miR-143 mimic),阴性对照组转染无义序列小RNA,空白组不做任何处理。通过qRT-PCR和Western blot分别检测治疗前后HK2 mRNA和蛋白表达水平的改变,检测葡萄糖代谢和乳酸生成速率的变化,MTT法检测细胞增殖活性的变化,测定细胞对18F-FDG和18F-FLT摄取的动态变化,判断两种示踪剂在评估其疗效中的价值。结果实验组HK2 mRNA和蛋白的表达均降低;葡萄糖消耗和乳酸生成速率、细胞增殖活性较阴性对照组明显下降。18F-FDG与18F-FLT分别孵育细胞30、60、90和120 min后,摄取呈时间依赖性递增的趋势,并且各时间点的18F-FLT摄取率均低于18F-FDG。30 min时,实验组18F-FDG摄取率明显低于阴性对照组(21.81±2.75 vs.36.71±4.36),差异具有统计学意义(P<0.05),此时两组摄取18F-FLT无明显差异(12.03±1.53 vs.15.23±2.31,P>0.05)。60 min时,18F-FDG与18F-FLT在两组中的摄取率均出现统计学差异(P<0.05)。结论 miR-143能靶向抑制HK2改变其能量代谢达到治疗作用,18F-FDG在评估其疗效中具有更好的价值。

转铁蛋白－MTX偶联物的制备及体外试验

以人血浆组份Ⅳ为原料，经过多步纯化及铁饱和，得到纯度为９９％的铁饱和转铁蛋白（Ｈｏｌｏ－ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎ，Ｈｏｌｏ－ＴＦ）；以转铁蛋白（Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎ，ＴＦ）为载体，采用两种不同的偶联方法制备ＴＦ－氨甲蝶呤（Ｍｅｔｈｏｔｒｅｘａｔｕｍ，ＭＴＸ）偶联物：（１）碳二亚胺（ＣＤＣ）法；（２）活化酯（ａｃｔｉｖｅｅｓｔｅｒ）法。偶联制备得到的偶联物兼具有转铁蛋白和药物的特性。体外杀伤试验表明，ＴＦ－ＭＴＸ对Ｋ（５６２）白血病细胞较游离ＭＴＸ分别强８．０倍（ＣＤＣ）和９．０倍（ａｃｔｉｖｅｅｓｔｅｒ）；对ＢＥＬ－７７２１肝癌细胞较游离ＭＴＸ强１４．７倍（ａｃｔｉｖｅｅｓｔｅｒ）。这说明按本文方法制备的偶联药物对于肝癌细胞，白血病细胞有一定的导向杀伤作用。

FXR1通过相分离激活后期精子细胞中mRNA的翻译

减数分裂后的单倍体精子细胞经过一系列剧烈形态及结构变化,包括细胞质丢弃、细胞核压缩、顶体和鞭毛形成等,最终发育为高度特化的精细胞或精子,此过程被称为精子形成(spermiogenesis)^([1~3])。基于精子细胞的形态变化,研究人员将小鼠的精子形成过程划分为16个步骤:第1~8步球形精子细胞期,第9~11步延长形精子细胞期,第12~14步长形精子细胞期,第15~16步精子细胞则基本发育完成,呈现典型的弯钩状^([4])。

生殖健康领域研究新进展

生殖是人类生存繁衍的永恒主题.历史上,生殖崇拜凸显了原始人类对生殖健康的重视,而现代社会中,生殖健康已成为人口、经济、社会协调发展中的一个重要方面,日益受到全球的关注.生殖健康不仅包括生殖系统、生殖过程和生殖功能的状况,也包括与生殖有关的其他系统健康和心理健康,受到社会、经济、文化、教育、医疗和环境等多方面的影响.

小非编码RNA在精子发生及男性不育中的功能机制

小非编码RNA是一类特殊的基因调控因子,可在转录、转录后和表观遗传水平上调控真核生物细胞的基因表达.大量研究发现,包括piRNA,miRNA和tsRNA等小非编码RNA在哺乳动物雄性生殖细胞中高丰度表达,为精子发生和雄性生殖必需,其表达异常及相关调控通路基因突变与男性不育密切相关.本文总结近期关于小非编码RNA与精子发生相关的研究进展,将主要概述小非编码RNA在哺乳动物精子发生中的生物学功能和作用机制相关最新研究进展,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

精子发生中小非编码RNA的新见解

Spermatogenesis is one of the most complicated cell differentiation processes in animals, which consists of mitosis, meiosis, and the post-meiotic phase of male germ cell development, i.e.,spermiogenesis. Mitosis is responsible for germline maintenance,while meiosis reduces the chromosome number by half and creates genetic diversity in the sperm.

RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能和新机制

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA或/和非编码RNA组成RNA调控网络,在表观遗传、转录及转录后等多重水平调控雄性生殖细胞的基因表达,在精子发生中发挥不可或缺的重要作用,为雄性生育所必需.近年来的研究发现, RNA调控通路相关基因突变与男性不育密切相关,显示RNA调控异常是男性不育新病因.本文总结近期关于RNA调控与精子发生相关的研究进展,将主要概述RNA修饰调控、可变剪接调控、翻译调控、降解调控等在精子发生中的新功能和新机制,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

小RNA介导组蛋白3赖氨酸27的三甲基化(H3K27me3)

生物体内存在大量的不编码蛋白质序列的非编码RNA（noncoding RNA,nc RNA）,这些非编码RNA广泛参与生命活动的各个过程,包括基因表达调控、基因组稳定性维持、抵抗外源核酸侵染、个体生长发育和生殖等生理过程以及肿瘤发生等病理过程.在真核生物中,长双链RNA（double-stranded RNA,ds RNA）被摄取到细胞内后,

MicroRNA作用机制研究的新进展

microRNA(miRNA)是一种非蛋白质的新型基因表达调控因子,对真核生物基因表达起非常重要的调控作用.关于miRNA的功能及作用机制方面的研究是当前生命科学研究的前沿热点,研究人员陆续提出了一些假说模型,诸如翻译起始抑制、翻译起始后抑制、mRNA降解、P小体(Processing Body),SG(Stress Granules)颗粒扣押靶mRNA等来阐述miRNA如何抑制其靶基因的表达.此外,最近还有文献报道了一些全新的miRNA作用方式,如去抑制和miRNA激活作用等.本文将简要介绍一些miRNA作用机制研究的新进展及相关作用模型.

miR-155和miR-21在乳腺癌组织中的表达

微小RNA（miRNA）是近年来发现的一类新型内源性小分子非编码RNA，参与调控许多细胞生理过程，它们的异常表达与癌症发生密切相关。本研究旨在探讨miRNA家族成员miR-155及miR-21在乳腺癌组织中的表达及其与乳腺癌临床病理学特征的关系。

piRNA和PIWI蛋白的功能机制研究进展

piRNA是2006年7月在动物生殖细胞中发现的一类新小分子非编码RNA。piRNA特异地与PIWI家族蛋白相互作用,因此,被命名为PIWI-interacting RNA,简称piRNA。这类长度在26～32核苷酸的小分子非编码RNA代表了一个生殖细胞转座子沉默的独特小RNA通路。它们可能通过与PIWI家族蛋白质相互作用,在表观遗传学水平和转录后水平沉默转座子等基因组自私性遗传元件,参与生殖干细胞自我维持和分化命运决定、减数分裂、精子形成等生殖相关事件。在piRNA发现后短短数年的时间,对其生物发生、功能及作用机制的研究都取得了诸多重大突破。该文就piRNA研究的最新研究进展作一简述。

人Piwi基因突变致男性不育的机制研究

大量遗传学研究表明,Piwi蛋白对于动物生殖系细胞发育具有至关重要的作用,Piwi基因敲除致动物不育。人Piwi(Hiwi)基因特异性地在雄性生殖细胞表达,但目前对其在人精子发生中的作用及其与男性不育的联系还知之甚少。该研究通过筛查临床男性不育样本发现,少弱精症患者Hiwi基因中存在拮抗泛素化修饰的D-box元件突变;通过构建基因敲入小鼠模型证实,该突变导致雄性不育。机制研究表明,小鼠Piwi(Miwi)D-box突变致MIWI蛋白异常稳定存在于后期精子细胞中,导致与其相互作用的组蛋白泛素连接酶RNF8(ring finger protein 8)被扣留于细胞质、不能入核催化组蛋白泛素化修饰,进而抑制组蛋白被鱼精蛋白替换,引发精子形成异常、雄性不育。该研究发现了男性不育的一类新型致病基因突变,并发现了Piwi蛋白具有调控组蛋白泛素化修饰的新功能,揭示了精子形成中调控组蛋白–鱼精蛋白转换的重要机制。

PIWI/piRNA调控基因表达研究的新进展

piRNA是2006年发现的一类在动物生殖系特异性表达的小分子非编码RNA。piRNA的生成和功能行使均依赖PIWI蛋白。之前的研究认为,PIWI/piRNA通过表观遗传水平和转录后水平沉默转座子等自私性遗传元件,维持生殖细胞基因组的稳定性和完整性。最近的研究发现,PIWI/piRNA还可以通过转录后水平调控蛋白质编码基因,参与胚胎发育、性别决定、配子发育等事件的调控。现简要介绍PIWI/piRNA调控基因表达研究的新进展。

RNA的免疫共沉淀分离及检测

非编码RNA的发现使得RNA领域再次成为了生命科学研究关注的焦点。因为RNA是一种不稳定的生物大分子,绝大多数的RNA都需要与特定的RNA结合蛋白质结合形成RNA/蛋白复合物才能稳定存在于细胞中;不仅如此,RNA与RNA结合蛋白之间的动态关联贯穿和伴随了RNA的转录合成、加工和修饰、胞内运输和定位、功能发挥及降解的整个生命循环。鉴于此,利用RNA结合蛋白分离或发现鉴定功能性RNA分子是RNA研究领域中一个不可或缺的研究方法。简单地说,就是利用RNA结合蛋白的抗体免疫沉淀RNA/蛋白复合物,再从沉淀的RNA/蛋白复合物中分离得到特定RNA结合蛋白的RNA;分离得到的RNA可以通过末端标记和变性胶电泳对RNA分子的大小进行鉴定,也可以利用高通量RNA测序方法对RNA序列进行分析。

非编码RNA研究技术概述

非编码RNA是当前生命科学研究领域的前沿热点。系统地研究生物体内非编码RNA的起源、结构、功能和作用机制,有助于我们更加全面、深入地了解基因表达调控机理及生物体的生命活动,而科学问题的解答依赖于实验技术和实验方法的创新和革命。本文按不同的实验目的和研究内容,就当前非编码RNA领域内主要的研究策略和方法技术作一简述。

PIWI/piRNA“机器”与雄性生殖细胞发育

PIWI(P-element-induced wimpy testis)蛋白在动物生殖系细胞中特异性表达,为动物生殖细胞发育分化所必需。piRNA(PIWI-interacting RNAs)是最近在动物生殖系细胞中发现的一类非编码小分子RNA,这类小RNA特异性地与PIWI家族蛋白相互作用。PIWI/piRNA"机器"通过沉默转座元件和调控编码mRNA等方式在动物生殖细胞发育分化过程中发挥重要作用。本文围绕PIWI/piRNA"机器"的生物学功能及分子机制,对近期取得的相关研究进展进行了系统性总结。