基质金属蛋白酶家族MMPs在病理性瘢痕中的研究进展

病理性瘢痕以胶原等细胞外基质的过度沉积为主要特征，目前发病机制不清。基质金属蛋白酶（MMP）是一组锌依赖性的、能降解几乎所有细胞外基质成分的蛋白水解酶类，又被称之为MMP家族（MMPs），主要参与组织修复与重塑、瘢痕形成等病理生理过程。目前认为MMPS在病理性瘢痕形成中发挥了重要作用。为进一步了解MMPs及其在病理性瘢痕组织中的研究进展，笔者现做综述如下。

木薯枯草杆菌蛋白酶家族鉴定及MeSDD1的功能分析

枯草杆菌蛋白酶基因家族(SBT)是控制植物生长发育和响应环境胁迫的重要基因家族。为进一步了解木薯SBT基因家族的数量、基本特征、功能域和进化关系等,在全基因组水平通过生物信息学方法对SBT基因家族进行了鉴定和分析,并对其中一个成员的功能进行了分析。进化树分析结果表明,在木薯基因组中共鉴定到69个SBT成员,其中Manes.18G044300与拟南芥抗旱基因SDD1亲缘关系最近,因此将该成员命名为MeSDD1;22个成员无内含子,69个成员的蛋白携带5个高度保守的结构域,一部分SBT成员在染色体上呈紧密的串联分布,启动子存在干旱响应元件。用qRT-PCR检测筛选出表达量高的2个纯合株系用于后续研究。相关生理指标检测结果表明,2个转基因株系叶片的相对含水量均显著高于野生型;转基因株系离体叶片失水率小于野生型;转基因株系的气孔密度显著小于野生型;断水处理14 d,转基因株系的萎焉程度轻于野生型,表明MeSDD1增强了拟南芥植株的抗旱性。本研究结果为木薯抗旱育种提供了基因资源,并为后续研究MeSDD1介导的抗旱分子机制奠定了理论基础。

miRNA-181a、胱天蛋白酶富集域家族成员11、核因子κB在弥漫大B细胞淋巴瘤患者中的表达及临床意义

目的探讨微小RNA-181a(miRNA-181a)、胱天蛋白酶富集域家族成员11(CARD11)、核因子κB(NF-κB)在弥漫大B细胞淋巴瘤患者中的表达及临床意义。方法选取85例弥漫大B细胞淋巴瘤患者和60例增生性淋巴结炎患者,分别作为观察组和对照组,采用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测miRNA-181a、CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量。比较不同临床特征弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a、CARD11 m RNA、NF-κB mRNA相对表达量,比较Ⅰ~Ⅱ期、Ⅲ~Ⅳ期观察组和对照组患者miRNA-181a、CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量,比较不同疗效弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a、CARD11mRNA、NF-κB mRNA相对表达量。采用受试者工作特征(ROC)曲线及曲线下面积(AUC)分析miRNA-181a、CARD11、NF-κB单独及联合检测对弥漫大B细胞淋巴瘤患者临床分期的诊断价值及对疗效的预测价值。结果Ann Arbor分期为Ⅲ~Ⅳ期、国际预后指数(IPI)评分为3~5分弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a相对表达量分别明显高于Ann Arbor分期为Ⅰ~Ⅱ期、IPI评分为0~2分的患者,差异均有统计学意义(P﹤0.01)。结外累及数目﹥1个、Ann Arbor分期为Ⅲ~Ⅳ期、IPI评分为3~5分弥漫大B细胞淋巴瘤患者CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量均明显高于结外累及数目≤1个、Ann Arbor分期为Ⅰ~Ⅱ期、IPI评分为0~2分的患者,差异均有统计学意义(P﹤0.01)。Ⅰ~Ⅱ期、Ⅲ~Ⅳ期弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a、CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量均高于对照组,Ⅲ~Ⅳ期弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a、CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量均高于Ⅰ~Ⅱ期患者,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。疗效为完全缓解(CR)/部分缓解(PR)/疾病稳定(SD)弥漫大B细胞淋巴瘤患者miRNA-181a、CARD11 mRNA、NF-κB mRNA相对表达量均低于疗效为疾病进展(PD)的患者,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。ROC曲线显示,miRNA-181a、CARD11、NF-κB联合检测诊断弥漫大B细胞淋巴瘤患者临床分期的AUC为0.968,高于三者单独检测的0.852、0.841、0.830;miRNA-181a、CARD11、NF-κB联合检测预测弥漫大B细胞淋巴瘤患者疗效的AUC为0.953,高于三者单独检测的0.847、0.684、0.816。结论miRNA-181a、CARD11、NF-κB可作为弥漫大B细胞淋巴瘤患者病情监测和预后预测指标,其表达水平升高提示患者病情可能加重,三者联合检测对弥漫大B细胞淋巴瘤的诊断价值较高,且对预后的预测价值较高。

长牡蛎中I84蛋白酶抑制因子家族的扩张和功能分化

蛋白酶抑制因子是极其多样的蛋白质或多肽,能抑制蛋白酶的水解活性。研究发现蛋白酶抑制因子能通过抑制病原蛋白酶活性,从而抑制病原的入侵。I84蛋白酶抑制因子家族是MEROPS数据库中新增的一个家族,其部分成员在免疫防御过程中的作用得到了一定的揭示。为探究I84蛋白酶抑制因子家族在长牡蛎中的分布和功能状况,实验鉴定了长牡蛎中23个潜在的I84家族基因,根据系统进化树分析,挑选了5个同源基因进行时空表达和功能分析。首先,利用克隆技术验证了长牡蛎中5个I84家族同源基因CgSi3、CgSi5、CgSi6、CgSi16和CgSi19可表达性。结果显示,5个基因在外套膜、闭壳肌、性腺、血淋巴细胞、肝胰腺和鳃等6个组织中均表达,但肝胰腺中表达量显著高于其他组织。同时,5个基因在长牡蛎幼体不同发育阶段表达模式不同,其中各基因在受精卵时期均不表达,CgSi3表达量则在眼点幼虫期显著上升后下降,而CgSi6在壳顶幼虫期开始表达后,表达量随长牡蛎发育而持续增加。另外,对牡蛎进行病原相关模式分子(PAMPs)注射后,5个基因也表现出不同的表达模式,其中LPS和PGN注射后CgSi6表达量变化明显,而poly(I:C)和GLU注射后CgSi3表达量变化明显,且CgSi3和CgSi6在不同刺激下表达模式也存在差异。研究表明,I84蛋白酶抑制因子家族在长牡蛎中发生了明显的家族扩张,而且扩张形成的同源基因在功能上产生分化。本研究为全面认识I84家族蛋白酶抑制因子生物学功能及相关机理提供了依据。

六味地黄丸介导RAGE抑制MMP-2/MMP-9对Aβ_(1-40)损伤bEnd.3细胞紧密连接蛋白的影响

目的探讨六味地黄丸对β淀粉样蛋白1-40(Aβ_(1-40))损伤的小鼠脑微血管内皮细胞(bEnd.3)的保护作用及其机制。方法采用CCK8法检测Aβ_(1-40)和六味地黄丸含药血清(MSLDP)对细胞活性的影响,筛选合适的作用浓度。将bEnd.3细胞分为对照组、Aβ_(1-40)组、MSLDP+Aβ_(1-40)组和MSLDP组,采用Western blot检测低密度脂蛋白相关蛋白1(LRP1)、晚期糖基化终末产物受体(RAGE)、基质金属蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9、闭锁小带蛋白-1(ZO-1)、脑源性神经营养因子(BDNF)蛋白表达,免疫荧光检测LRP1、RAGE、ZO-1表达;再将bEnd.3细胞分为对照组、Aβ_(1-40)组、FPS-ZM1(RAGE抑制剂)+Aβ_(1-40)组和FPS-ZM1+Aβ_(1-40)+MSLDP组,Western blot检测RAGE、MMP-9、MMP-2、ZO-1蛋白表达。结果Aβ_(1-40)呈剂量依赖性降低bEnd.3细胞活性(P<0.01),MSLDP对Aβ_(1-40)损伤的细胞活性具有保护作用(P<0.05,P<0.01),因此选择10μmol/L Aβ_(1-40)和10%MSLDP进行后续实验。与对照组比较,Aβ_(1-40)组RAGE、MMP-2、MMP-9蛋白表达升高(P<0.01),LRP1、ZO-1、BDNF蛋白表达降低(P<0.05,P<0.01),并且LRP1、ZO-1荧光强度降低(P<0.01),RAGE荧光增强(P<0.01);与Aβ_(1-40)组比较,MSLDP组RAGE、MMP-2、MMP-9蛋白表达和RAGE荧光强度降低(P<0.05,P<0.01),而LRP1、ZO-1、BDNF蛋白表达和LRP1、ZO-1荧光强度升高(P<0.05,P<0.01)。与Aβ_(1-40)组比较,Aβ_(1-40)+FPS-ZM1组MMP-2、MMP9、RAGE蛋白表达降低(P<0.05,P<0.01),ZO-1蛋白表达升高(P<0.05);Aβ_(1-40)+FPS-ZM1+MSLDP组MMP-2、MMP9、RAGE蛋白表达降低(P<0.01),ZO-1蛋白表达升高(P<0.01),FPS-ZM1和MSLDP联合使用的效果更佳。结论六味地黄丸能够保护Aβ_(1-40)损伤的脑微血管内皮的细胞紧密连接,减轻血脑屏障障碍,保护神经血管单元防治阿尔茨海默病,可能通过调节RAGE途径抑制MMP-2/MMP-9途径实现。

基于结构的丝氨酸蛋白酶超家族进化分析

丝氨酸蛋白酶是一类水解酶 ,得名于Ser195对底物的亲核攻击 .丝氨酸蛋白酶在长期进化过程中 ,虽然蛋白质序列之间的差异性很大 ,但仍然保持了一个稳定的核心催化结构 ;同时 ,丝氨酸蛋白酶也衍生出各种各样的生物学功能 .但是 ,序列的差异以及大量的复制现象使得丝氨酸蛋白酶超家族的进化研究进展缓慢 .本文用SSAP算法从结构比较的层次上进行蛋白质超家族进化的研究 ,分析了丝氨酸蛋白酶超家族结构与功能的演化 ,研究了丝氨酸蛋白酶结构上的进化及其对功能的影响 。

肠杆菌科丝氨酸蛋白酶自动转运家族研究进展

肠杆菌科丝氨酸蛋白酶自动转运家族(SPATE)蛋白是指致病性肠道杆菌通过自动转运方式产生的一类毒性蛋白。此类蛋白的氨基酸同源性可达35%～55%,均由3个部分组成:N端信号肽序列,协助分泌性毒性蛋白穿越细菌内膜;中部载乘区域,是发挥各种生物学功能的主要结构域;C端转运单位,促使载乘结构域自细菌周浆间隙向胞外分泌。α螺旋的铰链区连接载乘区域和C端转运单位,其中14个氨基酸残基的组成序列EVNNLNKRMGDLRD非常保守,是蛋白酶水解位点,也是整个蛋白中最长的保守氨基酸序列,在SPATE蛋白的分泌和成熟过程中起着十分重要的作用,其改变往往会引起该蛋白家族不能正常分泌和成熟。目前,有研究将其作为药物作用的新靶点。

半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族2相关新基因Rcet3的克隆

目的利用NCBI中的DDD(数字差异显示)数据库及RT-PCR技术克隆睾丸等组织中特异表达的新基因。方法利用NCBI中的DDD数据库首先电子克隆了Rcet3基因,并从成年小鼠睾丸组织中利用RT-PCR克隆出Rcet3全长基因,然后测序及序列分析。结果序列分析显示,Rcet3基因全长cDNA为610 bp,含4个外显子,编码一个140个氨基酸残基的蛋白,该蛋白含一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂结构域,但缺少半胱氨酸蛋白酶抑制剂关键的作用位点,而这些位点对半胱氨酸蛋白水解酶的抑制作用是重要的。Rcet3在成年老鼠睾丸、附睾和大脑等生殖域中特异表达,睾丸中的表达高于附睾和大脑,Rcet3与半胱氨酸蛋白酶抑制家族2的Cres亚家族具有相似的特征。结论Rcet3可能是半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族2,Cres亚家族中的一个新成员。

ICE家族蛋白酶和神经细胞死亡

在神经系统有关调节细胞程序性死亡的时空分布、信号转导已做了大量的工作。而介导这个过程的分子机制还不清楚。从大量的实验中获知：许多蛋白质能够调节细胞外死亡信号传递到细胞内的死亡程序。某种组分存在于细胞内，等待特异的信号对它们的活化。最近大量的文献表明：在许多类型的神经细胞凋亡中，凋亡的程序是通过一系列属于ＣＥＤ３／ＩＣＥ家族蛋白酶而实现的。

胱蛋白酶抑制剂超家族成员CRES的研究进展

胱蛋白酶抑制剂相关的附睾精子发生(cystain-related epididymal spermatogenic,CRES)蛋白是胱蛋白酶抑制剂(cystatin)家族中的一个亚类,在结构上与cystatin家族具有一定的同源性,但缺少胱氨酸蛋白酶抑制活性必需的保守序列,主要在睾丸及附睾中表达。探究CRES亚类的表达调控及其生物学功能将有助于阐明精子发生与成熟的分子机制,为解决精子成熟异常引起的不孕症提供分子基础,也为开发一些阻断精子成熟的男性避孕药物提供新的设计思路。

姜黄素抑制RPMI8226细胞增殖时丝裂原活化蛋白激酶及基质金属蛋白酶的表达

目的姜黄素(Curcumin,Cur)对多种肿瘤细胞均具有明确的抑制增殖、诱导凋亡与部分分化、抑制迁移等方面作用。文中研究Cur体外抑制人多发性骨髓瘤细胞RPMI8226增殖时丝裂原活化蛋白激酶(mitogen actived protein kinase,MAPKs)及基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)家族成员的表达,探讨Cur的抗肿瘤分子机制。方法以不同浓度Cur作用RPMI8226细胞不同时间,MTT检测细胞增殖抑制率,流式细胞术检测细胞周期变化,Western blot检测MAPKs家族成员的表达,明胶酶谱法检测细胞培养上清中MMPs的活性。结果 Cur呈时间-剂量依赖性抑制RPMI8226细胞增殖,使细胞阻滞于G2/M期[(12.72±0.68)%vs(4.79±0.15)%]。以6.25μmol/L、12.50μmol/L及25.00μmol/L Cur分别处理RPMI8226细胞,细胞内JNK和p-JNK的表达均呈药物浓度依赖性上升(P<0.01),而ERK1/2及P38 MAPK的表达与阴性对照组相比无明显改变(P>0.05)。另各Cur处理组的细胞培养上清中MMP-2及MMP-9的活性,随着Cur药物浓度的上升而逐渐下降(P<0.01)。结论一定浓度的Cur不仅可能激活MAPKs家族中的JNK信号通路,体外诱导RPMI8226细胞的凋亡,且还可能通过抑制MMPs的活性,影响RPMI8226细胞的浸润与转移。

家蚕幼虫总蛋白酶和胰蛋白酶活性的测定

为了调查家蚕幼虫总蛋白酶和胰蛋白酶活性,并探讨与丝氨酸蛋白酶基因表达之间的关系。对家蚕不同组织、不同时期、不同品种来源的样品进行了总蛋白酶和胰蛋白酶活性的检测。在Ysh品种中肠中的总蛋白酶和胰蛋白酶活性都高于丝腺,性别差异不显著,品种中Dazao和Ysh显著高于Y-1和C108;Ysh品种5龄3日中肠中的胰蛋白酶活性显著高于5龄7日,高浓度蜕皮激素(20E)处理后24 h中肠中胰蛋白酶活性下降幅度比较大,保幼激素处理后变化不显著。胰蛋白酶活性测定结果与SPs家族基因特异性的在中肠表达,5龄中期表达高于5龄末期,20 E处理后24 h出现下调表达的结果是一致的;不同品种酶活性的差异可能与生命力差异有关。为家蚕丝物质形成和积累提供了分子调控的参考依据。

金属蛋白酶组织抑制物-1与慢性肾脏疾病的关系

基质金属蛋白酶家族（matrix metalloproteinases，MMPs）是一类以Zn^2＋为活性中心，结构和功能同源的蛋白酶超家族。以无活性的潜酶或酶原形式分泌，其活化需要纤溶酶的参与，能降解多种细胞外基质（extracelluar matrix，ECM）成分。而金属蛋白酶组织抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）是其特异的抑制剂。

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶基因BnCP51及其启动子的克隆与表达

为通过转基因技术建立新型授粉控制体系,克隆与雄性不育相关的基因及启动子,根据甘蓝型油菜全基因组信息设计特异引物,获得半胱氨酸蛋白酶家族基因Bn CP51的完整开放阅读框和上游启动子序列。Bn CP51基因全长1 032bp,在Gen Bank登录号KC898325,启动子长1 951bp。生物信息学分析表明,Bn CP51具有木瓜蛋白酶基因家族典型的保守结构域ERFNIN和GCNGG功能域。实时荧光定量PCR结果表明Bn CP51在花蕾中高量表达。在线启动子序列元件预测分析发现Bn CP51启动子序列中有多个花药特异表达元件。构建重组载体p Bn CP51::GUS,转化拟南芥,GUS染色结果表明在Bn CP51启动子的驱动下,报告基因GUS仅在中期花蕾和花药中特异表达,在其他组织中不表达。

基质金属蛋白酶基因多态性在下肢动脉硬化闭塞症早期分子诊断的研究

目的探讨基质金属蛋白酶家族(MMPs)基因多态性对下肢动脉硬化闭塞症(ASO)早期分子诊断的价值。方法在深圳市坪山新区坑梓街道年龄≥45岁的人群中选取200人作为调查人群,根据下肢动脉CTA检测确定ASO,分成ASO组71例、非ASO组129例,检测血清MMP-1、MMP-3、MMP-9浓度指标水平并且进行基因多态性检测,分析MMP-1、MMP-3、MMP-9与ASO狭窄的相关性。结果ASO组与非ASO组一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05);ASO组的血清MMP-1、MMP-3、MMP-9浓度指标水平高于非ASO组,差异有统计学意义(P<0.05);ASO组与非ASO组MMP-1、MMP-3、MMP-9基因型分布差异无统计学意义(P>0.05);MMP-1、MMP-3、MMP-9同动脉狭窄存在相关性,随着狭窄程度的增加,相关性r值增加。结论MMP基因多态性在ASO早期分子诊断中有一定的价值,但需结合MMP-1、MMP-3、MMP-9血清学指标水平以及相关性分析判定,单纯基因型分布诊断难度较大。

去整合素-金属蛋白酶17与肿瘤的研究进展

去整合素-金属蛋白酶17(ADAM17),是一种锌依赖的多结构域Ⅰ型跨膜蛋白,在人类的生长发育过程及炎症和肿瘤等病理过程中起重要作用。研究表明ADAM17在人类多种肿瘤呈高表达,作用机制主要通过水解细胞膜水的多种受体配体的功能而发挥切割转化生长因子α,EGFR-PI3K-Akt信号转导途径及血管的生成等方面来促进肿瘤的发生、进展。

基质金属蛋白酶在癌症中的作用

癌症也称恶性肿瘤,源于细胞的异常增殖,具有侵袭与转移的特点,对人类的生命安全造成了严重威胁。对肿瘤的早期切除和术后化疗与放疗等手段尽管有一定治疗效果,但同时存在一定毒性和不良反应。因此,探索新的肿瘤治疗方案尤为迫切。本文综述了基质金属蛋白酶家族在癌症中的作用,及其作为抗肿瘤药物靶点的广阔应用前景。研究表明,基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)家族在各种肿瘤微环境中表达量升高,且因其对细胞外基质的切割作用,成为促进肿瘤细胞的侵袭和转移的重要因素。目前,MMPs已成为抗肿瘤药物的热门靶点和肿瘤的生物标志物之一,具有广泛的研究价值。

一种识别蛋白质的保守氨基酸残基的新方法

保守氨基酸残基在生物进化过程中具有较强的稳定性,一般不会发生太大的变化;生物信息学认为:氨基酸序列决定蛋白质结构,蛋白质结构决定蛋白质功能。因此,作者基于氨基酸的生化特性、几何特性和动态特性描述了一个新颖的算法去发现蛋白酶家族中的保守氨基酸残基,而保守氨基酸残基将对蛋白质的结构和功能的研究具有重要的意义。

SerpinE1通过JAK/STAT通路调节HIV-1在巨噬细胞中的复制

目的:探讨丝氨酸蛋白酶抑制剂E家族成员1(SerpinE1)与人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)感染的关系,及其作为一种蛋白酶抑制剂在巨噬细胞中对HIV感染过程发挥的作用和机制。方法:按年龄、性别特征成组匹配,招募HIV感染未治疗人群[HIV ART(-)组]和健康对照人群(HC组),并检测外周血单个核细胞(PBMCs)中SerpinE1 mRNA表达量。在THP-1细胞中构建SerpinE1敲低细胞(敲低SerpinE1组),感染或不感染HIV BaL。酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测HIV-p24和干扰素(IFN)-α蛋白水平,有参转录组测序分析染毒后敲低SerpinE1组与对照组的差异基因和KEGG富集通路,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测HIV-1 Gag、Toll样受体7(TLR7)、Toll样受体8(TLR8)、白细胞介素-1β(IL-1β)、MX动力蛋白样GTPase 1(MX1)、MX动力蛋白样GTPase 2(MX2)mRNA相对表达量,western blotting法检测JAK2、STAT1、STAT2、SATA4、IL-1β和MX1蛋白表达水平。结果:与HC组比较,HIV ART(-)组SerpinE1表达水平降低,并且在THP-1来源的巨噬细胞中能够被HIV诱导下调(P<0.05);敲低SerpinE1表达下调HIV-p24蛋白表达和HIV Gag mRN A表达,促进IFN-α蛋白分泌水平,促进TLR7、TLR8、Janus激酶2(JAK2)、信号转导子和转录激活子(STAT)蛋白家族的STAT1、STAT2、SATA4及IL-1β、MX1、MX2的表达(P<0.05)。结论:SerpinE1可能通过抑制TLR7和TLR8信号通路的激活,减少IFN-α的释放,进而抑制JAK/STAT通路及其诱导的多种IFN刺激基因和IFN相关因子表达,从而促进了HIV-1的感染复制。