蛋白质磷酸化修饰及其在细胞周期调控中的作用研究进展

细胞周期是真核生物实现细胞分裂与增殖、从母代向子代传递遗传信息的连续过程.真核细胞通过蛋白质水平的周期性调控完成细胞的分裂与增殖,细胞周期的紊乱常与肿瘤等疾病密切相关.蛋白质磷酸化修饰是细胞周期进程中一种主要的调控方式,可以改变蛋白质的分子结构,影响其与其他分子间的相互作用,从而调节相关分子的生物学活性及功能.细胞周期相关蛋白的磷酸化与非磷酸化状态的改变犹如“分子开关”,精细地控制着周期进程和细胞分裂系列事件.周期相关蛋白质的多位点磷酸化机制研究是磷酸化研究的一个热点.本文综合评述细胞周期调控进程中部分重要蛋白的磷酸化修饰机制,总结了近年来细胞周期领域中蛋白质磷酸化修饰方面的新发现、新突破,为进一步深入理解蛋白质磷酸化及细胞周期调控机制提供参考.

基于门控单元的农作物蛋白质磷酸化预测模型研究

针对目前农作物蛋白质磷酸化位点预测成本高、效率低等问题,提出了一种基于深度学习的计算方法。在编码器中加入门控单元,引入蛋白质内在无序性得分作为特征并优化了训练样本采样方式。相较于基于Transformer的方法,该方法具有相同的精度,并且计算量显著减少,展现出高效的计算性能;与DeepIPs、TabNet、TransPhos等现有方法相比,也表现出卓越性能,并且在五倍交叉验证下的AUC提升2%以上。此外,该方法使用的特征可以仅从序列中提取,简化了操作,同时提高了预测效果,为农作物蛋白质磷酸化的研究提供了重要的参考。

蛋白质磷酸化和亚硝基化互作对宰后羊肉嫩度的影响

以宰后羊背最长肌为研究对象,利用磷酸酶抑制剂、激酶抑制剂、S-亚硝基谷胱甘肽和一氧化氮合成酶抑制剂分别调控肉糜样品的磷酸化和亚硝基化修饰程度,通过分析孵育期间(4℃)样品的磷酸化水平、亚硝基化水平、pH值、肌原纤维小片化指数、肌间线蛋白和肌钙蛋白-T降解程度等指标的变化,探究蛋白质磷酸化和亚硝基化互作对宰后羊肉嫩度的影响。结果表明:在孵育前期(12h)和后期(48~72h),磷酸化处理组样品的磷酸化水平显著高于磷酸化和亚硝基化共同处理组(P<0.05),蛋白质亚硝基化会抑制磷酸化修饰反应。当磷酸化和亚硝基化修饰共同作用时,磷酸化修饰对pH值的影响占主导作用,并且亚硝基化可能会促进磷酸化对pH值的进一步影响;相反,蛋白质亚硝基化对宰后羊背最长肌肌原纤维内部结构的破坏起主要作用。当磷酸化和亚硝基化修饰共同存在时,蛋白质磷酸化抑制蛋白质亚硝基化反应,而蛋白质亚硝基化可能会促进蛋白质磷酸化对肌间线蛋白降解的抑制作用。在宰后孵育过程中,蛋白质磷酸化和蛋白质亚硝基化在不同反应时期调控作用不同,但最终均会使肌钙蛋白-T的降解程度下降。综上所述,蛋白质磷酸化和亚硝基化修饰互作负向影响宰后羊肉嫩度。

蛋白质磷酸化调控羊肉肌原纤维蛋白的功能

【目的】通过激活蛋白激酶的活性提高羊肉肌原纤维蛋白的磷酸化水平,分析磷酸化水平的提高对羊肉肌原纤维蛋白降解程度、收缩功能的影响,进一步揭示蛋白质磷酸化对羊肉肌肉嫩化的作用机理。【方法】通过添加蛋白激酶A激活剂Forskolin、蛋白激酶C激活剂佛波酯(PMA),提高蛋白激酶的活性,改变羊肉肌原纤维蛋白的磷酸化水平。比较激活剂处理组与空白对照组肌原纤维小片化指数(MFI)、条带降解程度、肌节长度等指标的差异,确定蛋白质磷酸化水平对羊肉肌肉收缩和肌肉降解的影响。【结果】将羊肉样品在蛋白激酶溶液中培养24 h,在培养结束后1、2和4 h,PMA处理组(PKC激活组)的蛋白激酶活性显著高于空白对照组(P<0.05),而在培养后1和4 h,Forskolin处理组(PKA激活组)的蛋白激酶活性显著高于空白对照组(P<0.05)。PMA处理组和Forskolin处理组的最高蛋白激酶活性出现在培养后1 h。Forskolin和PMA通过提高激酶活性显著提高肌联蛋白(Titin)、肌球蛋白结合蛋白C(Myosin binding protein C)、原肌球蛋白(Tropomyosin)、肌球蛋白轻链2(Myosin light chain 2)等蛋白质的磷酸化水平,肌球蛋白重链、肌动蛋白质的磷酸化水平没有显著变化,Forskolin组和PMA组的蛋白质降解程度及肌节长度均低于对照组。【结论】肌原纤维蛋白磷酸化水平提高不利于羊肉肌原纤维蛋白的降解。另一方面,磷酸化水平可能通过对肌球蛋白轻链2的作用增强羊肉肌肉的收缩作用力,通过促进相邻原肌球蛋白的相互作用促进肌细丝收缩,影响肉的僵直进程和嫩化进程。

冰温贮藏对羊肉中蛋白质磷酸化水平的影响

【目的】通过测定冰温贮藏及冷藏过程中肌肉肌浆蛋白与肌原纤维蛋白的磷酸化水平,分析冰温贮藏对蛋白质磷酸化水平的影响,为肉类冰温贮藏品质调控提供理论依据。【方法】选取大尾寒羊与小尾寒羊杂交公羊的背最长肌于冷藏和冰温条件下成熟,分别在0.5 h、12 h、24 h、3 d、5 d、9 d取样测定蛋白激酶活性、肌浆蛋白与肌原纤维蛋白的磷酸化水平。采用蛋白激酶活性测定试剂盒、运用酶联免疫的方法检测各处理组蛋白激酶的活性随贮藏时间的变化;通过SDS-PAGE电泳、荧光染色的方法得到全蛋白染色与磷酸化染色的肌浆蛋白与肌原纤维蛋白条带,运用Quantity One软件分析各处理组各处理时间的肌浆蛋白及肌原纤维蛋白的磷酸化水平。【结果】贮藏初期(0.5—12 h),冰温组蛋白激酶活性显著升高(P<0.05),冷藏组蛋白激酶活性则显著降低(P<0.05),贮藏12 h—9 d过程中,冰温组蛋白激酶活性均显著高于冷藏组(P<0.05)。两处理组蛋白激酶活性均随贮藏时间的延长而逐渐降低,且冰温组蛋白激酶活性均显著高于冷藏组(P<0.05)。对肌浆蛋白染色效果图中分布于15—250 k Da的17个蛋白条带逐一进行分析,结果表明贮藏温度极显著影响肌浆蛋白各蛋白条带的磷酸化水平(P<0.001)。冷藏组肌浆蛋白整体磷酸化水平先升高后降低,贮藏第3天达到最大值,冰温组肌浆蛋白整体磷酸化水平先降低后升高,最小值出现在贮藏第24天,贮藏第12天至3天时,冷藏组肌浆蛋白整体磷酸化水平高于冰温组(P<0.05),贮藏第9天时,冰温组肌浆蛋白整体磷酸化水平高于冷藏组(P<0.05)。对肌原纤维蛋白染色效果图中分布于15—250 k Da的20个蛋白条带逐一进行分析,结果表明不同贮藏温度对所有肌原纤维蛋白条带的磷酸化水平均产生极显著影响作用(P<0.001)。两处理组肌原纤维蛋白整体磷酸化水平均随贮藏时间的延长呈现先升高后降低的趋势,冷藏组与冰温组最大值分别出现在24 h和12 h,贮藏初期(0.5—12 h),两处理组间肌原纤维蛋白整体磷酸化水平无显著差异(P<0.05),贮藏24 h至贮藏期结束,冷藏组肌原纤维蛋白整体磷酸化水平始终高于冰温组(P<0.05)。【结论】冰温贮藏通过影响蛋白激酶的活性来调控蛋白质的磷酸化水平,进而通过影响糖酵解途径、肌肉收缩及骨架蛋白降解来间接调控肉品质。

蛋白质磷酸化对肉品质影响的研究进展

蛋白质磷酸化反应是生物界最普遍、最重要的蛋白质翻译后修饰方式。本文综述了磷酸化蛋白质的富集、位点分析、定量分析方法的最新研究进展。从蛋白质磷酸化反应与糖酵解、肌肉收缩、蛋白质降解的关系探讨了蛋白质磷酸化反应对肉品质的影响,并对磷酸化蛋白质组学的发展方向以及蛋白质磷酸化反应在肉品中的研究进行了展望。

Weighted SVM在蛋白质磷酸化位点预测中的应用

Weighted SVM是标准SVM针对非均衡样本的改进。首次将Weighted SVM用于蛋白质磷酸化位点的预测,在最新版的蛋白质磷酸化数据集PhosphoBase上,取得了目前为止最好的分类精度。k-fold交叉验证和独立测试集实验的结果表明,通过对样本数相对较少的正样本赋予较大的惩罚参数,Weighted SVM有效地改善了分类器向负样本方向的“偏斜”,提高了总的预测正确率以及(正样本)查全率。

牛磺酸抑制急性运动大鼠心肌线粒体44kDa蛋白质磷酸化

在急性运动大鼠模型上，发现牛磺酸具有增加急性运动后心肌线粒体Ｃａ摄取能力、抑制线粒体４４ｋＤａ蛋白质磷酸化和抑制线粒体内Ｃａ含量增高的作用（Ｐ值均小于０．０１）。牛磺酸抑制线粒体４４ｋＤａ蛋白质磷酸化作用可能参与线粒体内Ｃａ含量和线粒体Ｃａ摄取能力的调节。牛磺酸抑制线粒体４４ｋＤａ蛋白质磷酸化可能是其细胞保护机制之一。

钙对小麦氮同化关键酶活性的影响及其与蛋白质磷酸化的关系

为探讨氮素同化机理 ,小麦幼苗经溶液培养 (培养液中不含Ca2 + )至二叶一心后 ,在培养液中分别设置不同浓度的Ca2 + 、Ca2 + 专一性螯合剂EGTA以及Ca2 + 通道阻塞剂LaCl3 进行处理 (进行EGTA和LaCl3 处理时 ,培养液中Ca2 + 浓度为 1mmol/L)。结果表明 ,氮同化关键酶硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)活性同Ca2 + /CaM依赖性蛋白激酶 (Ca2 + /CaM PK)活性之间存在明显的相关性。说明钙作为第二信使所介导的信号转导中 ,蛋白质可逆磷酸化可能参与了对氮素同化的调节作用。

艾灸对应激性胃溃疡大鼠胃黏膜细胞凋亡蛋白质磷酸化的影响

目的:研究艾灸对应激性胃溃疡大鼠胃黏膜细胞凋亡蛋白质磷酸化的影响,探讨艾灸促进胃黏膜损伤修复的信号转导机制。方法:将大鼠随机分为正常组、模型组、胃经穴组和对照点组,采用束缚冷应激法制作应激性胃溃疡大鼠模型,肉眼观察大鼠胃黏膜损伤程度,Apoptosis Microarray Slides芯片检测胃黏膜细胞凋亡蛋白质磷酸化水平。结果:与模型组比较,胃经穴组和对照点组大鼠胃黏膜损伤指数值均显著降低(P<0.05);与对照点组比较,胃经穴组大鼠胃黏膜损伤指数显著降低(P<0.05);Apoptosis Microarray Slides芯片检测结果显示:与模型组比较,胃经穴组大鼠胃黏膜细胞10种蛋白质磷酸化水平上调,其中Bcl-XL、Mcl-1、Bcl-2、IAPs 4种蛋白磷酸化水平差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05);18种蛋白质磷酸化水平下调,其中TNF、Fas、Apaf-1、Caspase-3、Caspase-9、Bax 6种蛋白质磷酸化水平差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05)。结论:艾灸可促进胃黏膜的损伤修复,调节多种凋亡相关信号蛋白质的磷酸化水平,并且存在一定的经脉脏腑相关性。

蛋白质磷酸化检测方法及原理

蛋白质是生命活动的物质基础，是机体细胞的重要组成部分。新生蛋白质多肽需要经过翻译后修饰才能转变为成熟蛋白质。翻译后修饰包括：甲基化、羟基化、羧基化、糖基化、脂酰化、异戊烯基化等共价修饰。蛋白质磷酸化是最重要的蛋白质翻译后修饰之一，在蛋白激酶催化作用下，

自交不亲和甘蓝授粉过程中蛋白质磷酸化活性研究

以自交不亲和(self-incompatibility, SI)甘蓝为材料,研究了自花授粉和异花授粉过程中甘蓝花柱内蛋白激酶的动态变化和该激酶与多种离子的关系。结果表明,甘蓝自花授粉和异花授粉后3 min时,蛋白质磷酸化活性有显著差别。Ca2+、Mn2+、Mg2+都是磷酸化活性充分发挥所必需的,添加 Ca2+浓度以 2 mmol·L-1为最佳浓度,Mg2+和Mn2+在此磷酸化活性发挥中可能起协同作用,它们同时存在能极大地提高磷酸化活性,乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸[ethyleneglycol bis(2-aminoethylether)tetraacetic acid,EGTA]使蛋白磷酸化活性大大降低,该激酶对钙调素(calmodulin,CaM)没有依赖性。

不同品系小菜蛾成虫脑突触体蛋白质磷酸化的研究

对小菜蛾Plutellaxylostella (L .)敏感品系、抗溴氰菊酯品系、抗杀虫双品系和抗杀螟丹品系的成虫脑突触体蛋白质磷酸化进行了研究比较。结果表明 :蛋白质磷酸化在各个品系中的表现是不一样的。cAMP和钙加钙调蛋白对不同品系小菜蛾脑蛋白质磷酸化都有不同程度的刺激作用 ;3种杀虫剂均对各品系小菜蛾的磷酸化反应有影响 ,杀虫双、杀螟丹表现为抑制 ,溴氰菊酯表现为加强。

温度胁迫对甘蓝蛋白质磷酸化的影响

用SDS-PAGE放射自显影技术以及液闪测定技术研究了2种温度胁迫条件下甘蓝体外蛋白激酶活性变化及其对Ca2+的依赖情况,并进行了温度胁迫磷酸化蛋白的分离。结果表明:甘蓝受到高温(35℃)或低温(5℃)胁迫时,体内蛋白激酶活性在3min内迅速升高,随着温度胁迫时间的进一步延长而迅速降低,发现温度胁迫下,蛋白激酶对Ca2+具有明显的依赖性。从放射自显影结果来看,2种温度胁迫都会发生分子量为22.9kD的特异蛋白质体外磷酸化;在逆境温度处理10min内,磷酸化蛋白质含量较高,随着低温处理时间的延长,磷酸化蛋白质含量迅速下降。

蛋白质磷酸化位点的识别

磷酸化是蛋白质重要的翻译后修饰之一,磷酸化位点的理论识别是计算生物学的重要研究内容。磷酸化位点附近存在保守残基片段,而这种保守性又与激酶类型相关。选择注释数据相对较多的CK2,PKA和PKC三种激酶催化的磷酸化位点作为研究对象,以序列组分特征,残基位置特异性特征和残基的非近邻关联特征为参数,采用延森-香农离散量(Jensen-Shannon Divergence,JSD)作为各特征差异度量,再使用二次判别分析算法组合不同特征,对磷酸化位点进行预测。对CK2,PKA和PKC三种激酶磷酸化位点7-fold交叉检验,总精度分别达到了90%,90%和86%,这一结果要好于当前其它预测模型。

蛋白质磷酸化作用的结构基础

蛋白质可逆磷酸化涉及到几乎所有细胞活动的调节 .

细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞蛋白质磷酸化作用的影响

用液体闪烁计数法研究了细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞质蛋白质磷酸化的作用。结果表明 :烟草细胞细胞质蛋白质磷酸化活性在细胞培养过程中逐渐增加 ,达到最高峰后又开始下降。在细胞质蛋白质磷酸化强度高峰时 ,加入抗CaM血清后 ,细胞质蛋白质磷酸化活性受到了部分抑制。加抗CaM血清后再补加CaM能够部分解除抗CaM血清对细胞质部分与细胞核部分蛋白质磷酸化的抑制作用。外加纯化钙调素可以引起烟草悬浮培养细胞细胞质蛋白质磷酸化的活性增强 ,并且这种增强作用具有时间 (高峰为 70min)与剂量 (最适为CaM 10 -7mmol/L)依赖性。CaM引起的细胞质蛋白质磷酸化变化与红光所引起的细胞质蛋白质磷酸化变化在时间进程上是不相同的。

脂多糖增强小鼠腹腔巨噬细胞14.2kD蛋白质磷酸化

目的：探索ＬＰＳ对小鼠腹腔巨噬细胞小分子蛋白质磷酸化的影响。方法：利用同位素掺入、ＳＤＳＰＡＧＥ、放射自显影和蛋白质印迹（Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ） 、结合蛋白激酶抑制剂与激活剂的使用，研究ＬＰＳ对巨噬细胞处理后小分子蛋白质磷酸化及其相关蛋白激酶对此磷酸化的影响。结果：１４．２ ｋＤ蛋白质磷酸化被ＬＰＳ强烈地促进；ＭＡＰＫ的表达量未见明显变化；ＴＰＫ抑制剂三羟异黄酮（ｇｅｎｉｓｔｅｉｎ）明显抑制上述磷酸化；ＰＫＡ 激活剂佛斯可林（ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ） 和Ｇｉ 蛋白抑制剂百日咳毒素对上述磷酸化无明显影响。结论：ＬＰＳ能促进１４．２ ｋＤ蛋白质的磷酸化，此磷酸化可能依赖酪氨酸蛋白激酶（ＴＰＫ） 。

蛋白质磷酸化酶抑制剂对肺癌细胞株的增殖抑制作用

目的探讨蛋白质磷酸化酶抑制剂对肺癌细胞株的增殖抑制作用。方法用蛋白质磷酸化酶抑制剂对６株小细胞肺癌和７株非小细胞肺癌细胞株的增殖抑制效果进行了检测，并采用免疫法，测定了蛋白质磷酸化酶抑制剂对肺癌细胞内Ｒｂ蛋白表达的影响。结果随其浓度的增加，对肺癌细胞株的增殖抑制作用增强，小细胞肺癌的半数抑制量平均值ＳＴ为９５ｎＭ，ＵＣＮ－０１为５８８ｎＭ，非小细胞肺癌则分别为１８８ｎＭ和１０２９ｎＭ，ＳＴ和ＵＣＮ－０１可抑制肺癌细胞Ｒｂ蛋白的磷酸化。结论蛋白质磷酸化酶抑制剂通过抑制Ｒｂ蛋白的磷酸化。

蛋白质磷酸化对宰后肉品质影响研究进展

畜禽肌肉在宰后变为可食肉的过程中,需要经过一系列的生化变化直到成熟,其中蛋白质磷酸化反应作为一种蛋白质的动态调控机制,几乎调节每一个主要的生物过程,是生物界常见的翻译后修饰形式之一。因此,研究蛋白质磷酸化与宰后肌肉的关系有助于肉类食品行业的发展。本文从介绍蛋白质磷酸化概念出发,讨论磷酸化蛋白质检测技术的发展,总结宰后肌肉中会发生磷酸化的蛋白质及影响因素,从蛋白质磷酸化反应与宰后肉的嫩度、肉的色泽和保水性3个方面的研究入手综述蛋白质磷酸化反应对肉品质的影响,以及食盐与氨基酸在该过程中的应用,并对蛋白质磷酸化反应在肉品品质中的研究做出展望。