PICK1:一个功能多样的药靶蛋白

蛋白质是生命功能的执行者.生命体中某些关键蛋白的功能异常往往是导致疾病发生的根本原因.这些疾病相关蛋白极有可能成为药物靶点,为新药研发和疾病治疗提供重要线索.PICK1蛋白(protein interacting with Cαkinase1)结合能力广泛、功能多样以及在多种重要疾病(如:癌症、精神分裂症、疼痛、帕金森综合症等)的发生发展过程中发挥潜在的作用,使其成为一个可能的药靶蛋白.PICK1与绝大多数配体蛋白的相互作用是通过其PDZ结构域与配体C末端区域的结合介导的,使PICK1的PDZ结构域成为一个潜在的药物靶点.因此,可以利用生物小分子物质特异性地结合PICK1的PDZ结构域,干扰或阻断PICK1与配体蛋白的天然相互作用,最终达到治疗相关疾病的目的.

基于支持向量机模型的河南艾滋病发病率预测

目的探索适合于河南省艾滋病发病趋势的预测模型,准确、快速地预测未来发病变化趋势,为制定艾滋病预防控制的策略和措施提供参考依据。方法收集河南省2000~2014年艾滋病发病率数据,采用支持向量机模型建立其发病率预测模型。其中2000~2013年发病率数据为训练样本,2014年发病率数据为检验样本。以平均相对误差作为预测效果的评价指标。并用该模型对河南省2015~2019年艾滋病的发病率进行预测。结果建立的支持向量机模型的平均相对误差为0.5512%。经预测,河南省2015~2019年艾滋病的发病率分别为0.85/10万、1.84/10万、1.64/10万、1.30/10万、2.01/10万。结论支持向量机模型有较高的预测精度及较小的预测误差,适用于河南省艾滋病的发病率预测。

利用随机多肽文库研究ZO-1中PDZ3结构域的配体结合特点

建立一种研究PDZ结构域配体结合特点的简单方法 .利用酵母双杂交技术从随机多肽文库中寻找所有可能与ZO 1中PDZ3结构域结合的C末端序列 ,从现有蛋白质数据库中检索所有具有该C末端蛋白 .利用液体培养物 β 半乳糖苷酶检测实验 ,比较文库中筛选的C末端序列和已知的PDZ3结构域结合配体———JAM的C末端 (SFLV)与PDZ3结构域结合的强弱 .共筛选到 3个阳性克隆 ,其C末端序列分别为 LGWV、 LVWV和 DEWV .前 2者属于第二类PDZ结构域 ,后者属于第三类 .蛋白质数据库检索结果表明 ,有多个蛋白质具有 LGWV、 LVWV末端 ,没有检索到任何具有 DEWV末端的蛋白质 .结合强度实验结果表明 ,它们与PDZ3结构域结合强度依次为 DEWV > LGWV > LVWV > SFLV ,说明筛选的 3个C末端除了反映ZO 1中PDZ3结构域可能的潜在结合配体外 ,也有可能成为JAM蛋白阻断性试剂甚至药物的重要组成部分之一 .利用随机多肽文库 ,可以尽可能寻找所有可能与PDZ结构域结合的C末端序列 。

快速LacZ检测法提高酵母双杂交试验的敏感度

目的 :建立快速简单敏感准确的LacZ检测法。方法 :将在SD/ -Trp -Leu培养液中过夜培养的待检测酵母菌直接点样在滤纸上进行LacZ检测 ,筛选出LacZ阳性克隆。结果 :将小鼠 3T3文库转化含有WWP1的酵母菌 ,选出 10个较大的SD/ -Trp -Leu -His培养阳性的克隆 ,利用快速LacZ检测法检测这 10个酵母克隆 ,结果在 5h内不同程度地变蓝 ,呈阳性结果 ;而作为对照的传统检测方法在 8h内的检测结果均显示为阴性。结论 :采用快速LacZ检测法检测蛋白质之间的相互作用可以大大缩短筛选的时间 ,简化筛选的步骤 。

通过筛选随机多肽文库研究ZO-1中PDZ1结构域的配体结合特点

选择ZO-1的PDZ1结构域作为研究对象,以酵母双杂交为筛选系统,筛选随机多肽文库和与其它PDZ结构域的配体进行相互作用,阐明ZO-1PDZ1的配体结合特性.ZO-1PDZ1识别配体C末端保守的氨基酸序列通式可以表示为[S/T][F/Y/W][V/I/L/C]-COOH、[S/T][K/R]V-COOH、V[F/Y/W][L/C]-COOH、EYV-COOH.研究发现ZO-1PDZ1的配体同时具有3种传统PDZ结构域配体的特点,不同的是其结合配体-1位对芳香族氨基酸具有强烈的偏好性.并且某些PDZ结构域配体的-1位和-3位对结构域与配体相互作用的特异性和亲和力有重要的作用.随后通过生物信息学的方法在Swiss-Prot数据库找到与此识别规律相符合的天然人类蛋白质.根据蛋白质的功能和细胞定位等性质选择10个配体用酵母双杂交验证相互作用.证实的相互作用配体有4个.本研究希望用这样的研究策略建立一种有效的研究蛋白质相互作用的方法,通过在全蛋白质组规模上对含有结合配体保守氨基酸序列的蛋白质的查询,理论上可以找到现有数据库中所有可能与目的结构域结合的潜在配体蛋白,特别是那些筛选cDNA文库不容易获得的低丰度配体.

相互作用结构域SH3和WW的蛋白质组学研究

在过去十年的研究中,发现许多蛋白质相互作用是通过相互作用结构域(如SH2,WW,SH3等)与其识别的另一个蛋白质中一段短肽序列的结合完成的,蛋白质相互作用结构域在蛋白质亚细胞定位、信号传导和蛋白复合体的组装等方面发挥重要功能。随着蛋白质组学技术的发展,高通量技术用于结构域结合特性及相互作用网络的研究。本文通过概述SH3和WW结构域的蛋白质组学研究策略的最新进展,总结结构域的几种现有研究策略。

基于抗坏血酸过氧化酶的电镜成像和活细胞邻近标记方法的应用进展

Alice Ting实验室开发的抗坏血酸过氧化物酶(engineered ascorbate peroxidase,APEX),相对于经典的辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase,HRP),其酶活性不再受细胞内蛋白质定位的影响,可以在几乎所有的亚细胞区域保持活性,这使其在研究亚细胞尺度以及活细胞水平生物学问题时极具优势.目前,基于APEX的二氨基联苯胺(diaminobenzidine,DAB)染色标记技术已经成功地实现对全细胞、亚细胞器和蛋白质水平的电镜成像.同时,与质谱技术结合,基于APEX的活细胞生物素邻近标记方法也极大地推动了亚细胞器蛋白质组学,以及目标蛋白在特定时空条件下邻近蛋白质组学的研究发展.本文将从以上两个方面阐述APEX技术的基本原理及最新应用进展,并讨论和展望其在实际应用中存在的局限性和挑战.

面向国家重大需求 开发建立新研究模型——胰岛类器官模型的研究进展与展望

糖尿病是威胁人类健康的一种重大代谢性疾病,给人们和社会带来了沉重的负担,对其发病机制的研究和治疗方法的开发是国家的重大需求。随着类器官技术的问世,胰岛类器官(islet organoid)应运而生且备受关注,被认为是极具价值的新型糖尿病研究模型。胰岛类器官是基于目前对胰岛发育机制的理解,通过体外添加诱导因子程序化地激活或抑制发育过程中的特定信号通路,将干细胞体外诱导分化成具有类似天然胰岛结构和功能的三维细胞培养物。由于胰岛类器官能够在一定程度上体外模拟胰岛的发育过程,体现其组织结构,行使分泌多种激素、调控血糖水平的生理功能,因此具有广泛的应用价值,已被用于糖尿病发病机制研究、药物筛选和评价以及临床移植治疗等,显示出良好的应用前景。本文主要总结和介绍胰岛类器官目前的研究进展、应用前景和亟待解决的问题,并且讨论和展望未来的发展方向。

面向重大需求 引领学科前沿——“脂代谢可塑性调控的分子与细胞机制”重大项目结题综述

国家自然科学基金重大项目“脂代谢可塑性调控的分子与细胞机制”围绕脂代谢可塑性调控的分子与细胞机制这一生理学重大基础科学问题,在分子、细胞和组织器官水平上系统开展研究。阐释了脂代谢可塑性调控过程中感应脂肪酸、葡萄糖和氨基酸等营养物和代谢物的分子机制,揭示了细胞内不同细胞器的形态变化、互作交流和应激响应等在维持脂代谢稳态中的作用机制,发现了多种内分泌因子通过组织器官间交流互作参与机体脂代谢可塑性及其相关生理和病理生理学过程的调控机制。研究结果为肥胖、糖尿病等重大代谢性疾病的临床研究提供了新的理论依据,为我国代谢研究领域培养了一批优秀人才,使我国科学家在国际相关领域的研究中发挥了引领作用。最后,本文概述了脂代谢领域的发展态势以及下一步发展的建议。

2013年诺贝尔生理学或医学奖解读

2013年10,q7日．瑞典皇家科学院将本年度的诺贝尔生理学或医学奖授予了三位美国生物学家耶鲁大学的JamesER0thman，加州大学伯克利分校的RandyW．Schekman，和斯坦福大学的ThomasCStidhof。他们的获奖理由是，在”细胞内囊泡运输的调节机制”领域做出了开创性的杰出贡献。对于非微观生物学的人士来说．“囊泡“是一个未知的、抽象的概念，但是其实“囊泡”和我们每个人的饮食、健康都是息息相关的。本文将从科普的角度给大家解读本次诺贝尔奖的工作，以及探讨对我们的启示。

验证性筛选PDZ结构域结合配体文库快速研究HtrA2/Omi PDZ结构域的结合特性

HtrA2/Omi是一种线粒体丝氨酸蛋白酶,在哺乳动物细胞中具有双重功能,即诱导细胞凋亡和参与维持线粒体活性的动态平衡.PDZ结构域是最重要的蛋白质相互作用结构域之一,参与多种生物学过程,如细胞信号转导、蛋白质降解、细胞骨架组织等.最近研究发现,HtrA2/Omi蛋白的PDZ结构域与配体的相互作用,可以调节HtrA2/Omi蛋白自身的水解酶活性.以HtrA2/Omi PDZ结构域为研究对象,用酵母双杂交系统验证性筛选PDZ结构域结合配体文库,快速研究该结构域的结合特性,并在人类全蛋白质组范围内预测并发现该结构域新的相互作用蛋白,最后分析这些新的相互作用所能够形成的最小相互作用网络来评估其可信度.研究结果揭示了HtrA2/Omi PDZ结构域新的结合特性,即:不仅能够结合已报道的II类PDZ配体而且还可以结合I类和III类PDZ配体,并且配体-3位氨基酸具有一定范围内的可变性.而且,发现了7个新的HtrA2/Omi PDZ结构域相互作用蛋白,为进一步阐明HtrA2/Omi蛋白的生物学功能提供了重要线索.同时证明了验证性筛选目的结构域结合配体文库,这一结构域结合特性研究新策略的实用性和高效性.

细胞内的运输系统：2013年诺贝尔生理学或医学奖解析

2013年10月7日，瑞典皇家科学院将2013年度的诺贝尔生理学或医学奖颁发给阐明了“细胞内囊泡运输的调节机制”的3位科学家：James E．Rothman，Randy W．Schekman和Thomas C．Südhof。以奖励他们在该领域做出的杰出贡献．