遍在蛋白-蛋白连接酶对骨形态发生蛋白/Smad通路的调节

Smad通路是转化生长因子(TGF)-β超家族包括骨形态发生蛋白(BMP)信号转导的经典通路。Smad复合物的积聚导致其基因转录的过度活化,因此Smad的降解对Smad通路的调控至关重要。遍在蛋白-蛋白水解酶复合体通路降解Smad,对调控TGF-β信号转导发挥重要的调节作用。遍在蛋白-蛋白连接酶(Smurf)作为这一系统的核心,参与调控BMP和TGF-β两个家族的分子信号转导过程。本文就TGF-β/Smad通路、遍在蛋白酶体途径、遍在蛋白-蛋白连接酶Smurf家族及其结构、遍在蛋白-蛋白连接酶Smurf-1对Smad信号通路的调节等研究进展作一综述。

依托咪酯通过下调含WW结构域的E3泛素蛋白连接酶2表达抑制非小细胞肺癌A549细胞增殖并诱导其凋亡的实验研究

目的探讨依托咪酯(ETO)对非小细胞肺癌(NSCLC)A549细胞增殖和凋亡的影响及含WW结构域的E3泛素蛋白连接酶2(WWP2)在其中发挥的作用机制。方法分别采用0、1、2和3 mg/L的ETO处理人正常肺上皮细胞系BESA-2B和人NSCLC细胞系A549,细胞计数试剂盒法检测细胞活力;将A549细胞随机分为对照组、ETO(3 mg/L)组、ETO+NC组和ETO+WWP2-OE组,后2组分别于ETO处理后转染空载体pcDNA3.1-NC或WWP2过表达载体pcDNA3.1-WWP2,集落形成试验检测细胞增殖能力;TUNEL染色检测细胞凋亡;实时荧光定量聚合酶链反应法检测各组细胞中WWP2的mRNA表达;STITCH数据库选择与ETO直接相互作用的蛋白质;蛋白质印迹法检测各组细胞中WWP2、增殖、凋亡和磷酸酶与张力蛋白同源物(PTEN)/磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路相关蛋白表达。结果ETO以剂量依赖性方式显著降低A549细胞活力(F=147.923,P<0.001);而对正常肺上皮BESA-2B细胞活力无影响(F=1.427,P=0.126)。不同浓度(0、1、2、3 mg/L)ETO处理A549细胞后,集落形成数量逐渐减少[0、1、2、3 mg/L ETO组分别为(898±38)、(785±48)、(635±36)、(388±20)个],细胞凋亡率逐渐升高[0、1、2、3 mg/L ETO组分别为(2.23±0.65)%、(7.63±0.35)%、(13.24±0.47)%、(18.93±0.36)%],呈剂量依赖性(F=218.732、352.786,均P<0.001)。STITCH数据库预测ETO可通过上调WWP2蛋白表达和下调PTEN蛋白表达与WWP2和PTEN相互作用。与对照组相比,ETO组细胞中WWP2的mRNA和蛋白表达降低,集落形成数量减少,细胞凋亡率升高,增殖细胞核抗原(PCNA)、细胞增殖抗原Ki67、B淋巴细胞瘤基因2(Bcl-2)和PTEN蛋白表达降低,Bcl-2相关X蛋白(Bax)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Cleaved caspase-3)蛋白表达升高,磷酸化PI3K(p-PI3K)/PI3K和磷酸化Akt(p-Akt)/Akt比值降低(均P<0.01);与ETO+NC组比较,ETO+WWP2-OE组细胞中WWP2的mRNA和蛋白表达升高,集落形成数量增多,细胞凋亡率降低,PCNA、Ki67、Bcl-2和PTEN蛋白表达增多,Bax和Cleaved caspase-3蛋白表达减少,p-PI3K/PI3K和p-Akt/Akt比值升高(均P<0.01)。结论ETO可抑制A549细胞增殖并促进细胞凋亡,其作用机制可能与调控WWP2的下调和PTEN/PI3K/Akt通路的激活有关。

泛素连接酶Hrd1促进α1-抗胰蛋白酶Z型突变体降解及细胞存活

目的：α1-抗胰蛋白酶（AAT）缺乏症是一种常染色体隐性遗传病，其特征是错误折叠的AAT突变体在肝细胞内质网内聚集及血清AAT水平降低，并由此引发肝脏及肺部疾病。AAT的Z型突变（ATZ）是造成AAT缺乏的最常见突变类型。有研究已经证实泛素-蛋白酶体通路参与ATZ的降解。Hrd1是一种定位于内质网膜的泛素连接酶（E3），本文旨在研究Hrd1是否可以通过内质网相关降解通路促进ATZ的降解。

微管蛋白酪氨酸连接酶样-1在小鼠脊髓中表达差异的研究

目的:探讨微管蛋白酪氨酸连接酶样-1(Ttll1)在脊髓发育中的作用。方法:选用孕18天胎鼠及出生后1天、5天、10天、20天、40天的A/J(A)和C57BL/6J(B6)小鼠,以实时荧光定量PCR方法测定各发育阶段Ttll1在脊髓中的表达。结果:2种品系小鼠不同发育阶段Ttll1的表达有明显差异,A/J小鼠在出生后1天表达最强,C57BL/6J小鼠在胚胎18天表达最强且峰值显著高于A/J的峰值。提示Ttll1的表达与脊髓的发育及与两种小鼠脊髓发育的差异有关。结论:Ttll1基因与脊髓发育相关,其机制可能是通过表达强度调节脊髓的发育。

基于转录组测序分析宫颈病变中人乳头状瘤病毒16感染对泛素蛋白连接酶、核因子-κB表达的影响

目的探讨新疆妇女宫颈病变中Toll样受体9(TLR9)和泛素蛋白连接酶(UBC)、核因子-κB(NF-κB)表达与人乳头状瘤病毒16(HPV16)感染的关系。方法以人乳头瘤病毒(HPV)分型基因芯片检测86例慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变(CIN)和宫颈癌组织HPV感染及分型;Illumina Hiseq测序平台对15例宫颈病变组织进行转录组测序;通过免疫组化SP法检测TLR9、UBC和NF-κB在慢性宫颈炎、CINⅡ-Ⅲ和宫颈癌患者石蜡包埋组织中的表达水平。结果宫颈癌的HPV感染率为100%(41/41),CINⅡ-Ⅲ的感染率为60%(15/25),慢性宫颈炎的感染率为15%(3/20),其中HPV16为主要感染型别;转录组测序结果显示,HPV16阳性的宫颈癌和CINⅡ-Ⅲ组织中与TLR9相关的差异上调表达的基因有12个(NF-κB、UBC、TICAM1、POU2F3、S100A8、NOD2、CDK1、FOS、JUN、MAL、IRF7和RP11-58O9.2);免疫组化结果显示TLR9、UBC和NF-κB在CIN和宫颈癌组织中高表达,其表达水平呈正相关(r分别为0.510和0.469,P值均<0.001)。结论在宫颈癌发展过程中,HPV16感染可能通过泛素-蛋白酶体降解途径影响TLR9蛋白表达,具体调控机制需要深入研究。

泛素蛋白酶体系统在消化系统肿瘤中的研究进展

泛素蛋白酶体系(UPS)是真核细胞中降解蛋白质的重要途径,它几乎参与每一个细胞过程,并在维持体内平衡中发挥重要作用。越来越多的证据表明UPS的改变与消化道恶性肿瘤有关,包括肝癌、胃癌和结直肠癌等。研究结果发现在UPS中E2、E3和DUBs的失调在肿瘤的发生和发展中起着最显著的作用,包括促进细胞增殖、迁移、侵袭、细胞周期阻滞、提高干细胞特性以及在调控相关信号通路中发挥重要作用等。在此,我们总结了近五年关于UPS在肝癌、胃癌和结直肠癌等消化系统肿瘤中的作用,强调其在肿瘤发生发展中的意义,为治疗靶点研究和抗胃肠道肿瘤药物设计提供信息。

E3泛素连接酶Smurf家族在骨形态发生蛋白和转化生长因子信号转导中的作用

泛素-蛋白酶体降解系统广泛存在于各种真核细胞中,参与调控细胞多种生理进程.作为该系统中行使调控降解功能的核心成员,E3泛素连接酶的重要作用已经越来越引起人们的重视.BMP和TGF-β是骨组织中调控成骨细胞和软骨细胞增殖、分化和凋亡的关键分子,通过不同的信号通路体系调控骨生理代谢,参与骨组织的多种生理进程.最近的研究表明,泛素-蛋白酶体降解系统在骨细胞和骨组织中具有十分重要的作用,E3泛素连接酶Smurf作为这一系统的核心,参与调控骨组织中BMP和TGF-β两个家族的分子信号转导过程.在前期成果的基础上,结合最新的研究进展,系统阐述了骨组织中E3泛素连接酶的发现,及其调控BMP和TGF-β信号通路的机制以及其对成骨细胞和软骨细胞增殖和分化的影响.

泛素蛋白连接酶E3介导的EMT在肿瘤浸润与转移中的作用

上皮间质转化(epithelial mesenchymal transition EMT)是指上皮性质的细胞出现了间质细胞的特性,具有运动及转移能力。泛素-蛋白酶体系统是降解体内蛋白质的主要途径,在维持机体内蛋白质动态平衡方面起主要作用。本文就EMT的相关信号通路以及泛素蛋白连接酶E3介导EMT在促进肿瘤浸润与转移进行综述。

低氧诱导因子-1遍在蛋白化降解的研究进展

低氧环境下,组织和细胞可通过诱导参与血管生成、铁代谢、糖代谢以及细胞增殖、存活等相关基因的表达,拮抗低氧的损伤。低氧诱导因子(HIF)作为一种氧敏感的核转录因子在这些调控中发挥了重要的作用,遍在蛋白化降解对其基因表达调控作用的发挥具有重要意义。本文就HIF的蛋白质结构、HIF遍在蛋白化降解等研究进展作一综述。

泛素连接酶和去泛素化酶在帕金森病中的作用

中脑黑质多巴胺能神经元特异性损伤和α突触核蛋白聚集的分子机制是帕金森病(Parkinson’s disease,PD)研究领域亟待解决的问题。蛋白质异常聚集很大程度上是由于泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)功能障碍引起的。蛋白质泛素化由一系列泛素化酶级联反应促进,并受去泛素化酶(deubiquitylases,DUBs)的反向调节。泛素化和去泛素化过程异常导致蛋白质异常聚集和包涵体形成,进而损伤神经元。近来研究报道,蛋白质的泛素化和去泛素化修饰在PD的发病机制中发挥重要作用。E3泛素连接酶促进蛋白质的泛素化,有利于α突触核蛋白的清除、促进多巴胺能神经元的存活、维持线粒体的功能等。DUBs可以去掉底物蛋白质的泛素化修饰,抑制α突触核蛋白的降解,调控线粒体的功能和神经元内铁的稳态。本文以E3泛素连接酶和DUBs为切入点,综述了蛋白质泛素化和去泛素化修饰参与多巴胺能神经元损伤机制的最新研究进展。

泛素-蛋白酶体途径及意义

泛素-蛋白酶体途径介导的蛋白降解是机体调节细胞内蛋白水平与功能的一个重要机制。负责执行这个调控过程的组成成分包括泛素及其启动酶系统和蛋白酶体系统。泛素启动酶系统负责活化泛素,并将其结合到待降解的蛋白上,形成靶蛋白多聚泛素链,即泛素化。蛋白酶体系统可以识别已泛素化的蛋白并将其降解。此外,细胞内还有另一类解离泛素链分子的去泛素化蛋白酶形成反向调节。泛素-蛋白酶体途径涉及许多细胞的生理过程,其调节异常与多种疾病的发生有关。

乳源酪蛋白糖巨肽对NF-κB信号通路中关键蛋白的调控作用

以结肠癌细胞HT-29为细胞系,在确定乳源性酪蛋白糖巨肽(casein glycomacropeptide,CGMP)对脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的HT-29细胞核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)亚单位p65蛋白影响的基础上,在最适作用时间条件下,利用Western blotting技术进一步检测乳源CGMP对NF-κB信号通路上关键蛋白IκBα、p-IκBα、E3RSIκB、UBC5表达水平的影响,以阐述乳源CGMP调控NF-κB信号通路中关键蛋白的作用机制。结果表明:乳源CGMP组的3种质量浓度(0.001、0.010、0.100?μg/m L)均可在一定程度上抑制LPS诱导的HT-29细胞NF-κB信号通路上IκBα蛋白的降解,0.100?μg/m L作用较为明显,与空白对照组比较有显著性差异(P<0.01)。研究明确地证实了乳源CGMP可通过抑制p-IκBα、E3RSIκB、UBC5蛋白的表达来抑制IκBα蛋白的降解,进而抑制NF-κB信号通路的激活。结论:乳源CGMP可显著降低NF-κB信号通路关键蛋白IκBα的降解,其机制是抑制了IκBα的磷酸化和泛素化,使p-IκBα和泛素化关键蛋白E3RSIκB和UBC5的表达均有所下降,进而减少了IκBα的降解,增加了IκBα-p65-p50蛋白三聚体的数量,使p65蛋白核移位效应降低,进而减少下游基因的表达。因此,研究结果科学地阐释了乳源CGMP是通过调控NF-κB信号通路发挥抗炎的作用。

硫氢化钠增加高糖高脂条件下小鼠心房肌细胞系HL-1谷胱甘肽合成

目的研究硫氢化钠(NaHS)是否通过调节谷胱甘肽(GSH)的合成,降低活性氧自由基(ROS)产生,改善小鼠2型糖尿病心肌病(DCM)。方法将小鼠心房肌细胞系HL-1分为对照组、高葡萄糖(HG:40 mmol/L)和棕榈酸(Pal:500μmol/L)处理组;以及硫氢化钠(NaHS,100μmol/L)、DL-炔丙基甘氨酸[PPG,胱硫醚γ裂解酶(CSE)抑制剂,1 mmol/L]和N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC,ROS抑制剂,5 mmol/L)处理72 h组。Western blot检测CSE和谷胱甘肽合成酶(GSS)的表达;二氢乙锭(DHE)和二氯氟甲烷(DCFH)检测ROS含量;免疫共沉淀检测核因子红细胞系2相关因子2(Nrf2)泛素化水平及Nrf2与肌肉特异性环指蛋白1(Murf1)的相互作用。结果与对照组比高糖高脂处理HL-1细胞后CSE、溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基C(GCLC)、谷氨酸半胱氨酸连接酶修饰亚基M(GCLM)、谷胱甘肽合成酶(GSS)的表达水平下降,而NaHS能恢复其表达。高糖高脂组ROS含量高于NaHS组。与NaSH组比高糖高脂条件下Murf1与Nrf2的相互作用增加,Nrf2泛素化水平明显增加。结论硫氢化钠减轻Nrf2的泛素化,增加GSH合成关键酶的表达。

UPS-E3泛素连接酶ITCH与胰岛素抵抗的关系

糖尿病已成为严重的世界性公共卫生问题,预计至2045年全球糖尿病患者将超过6亿人[1]。胰岛素抵抗是2型糖尿病的重要表型,是指各种原因导致胰岛素促进葡萄糖摄取和利用率下降,机体代偿性地分泌过多胰岛素,产生高胰岛素血症。胰岛素是一种蛋白类激素,促进糖原、脂质和蛋白质合成等多种生物代谢过程,其作用的发挥依赖于胰岛素信号正常转导;胰岛素重要靶器官如肝脏、脂肪、肌肉、胰腺和脑中胰岛素信号通路阻断将导致胰岛素抵抗。

泛素-蛋白酶体通路与神经生长因子家族的肿瘤相关性研究进展

泛素化是蛋白质翻译后重要修饰之一,是蛋白质降解信号,被泛素化修饰的蛋白质被蛋白酶识别从而被降解。近年来,人们通过对泛素化-蛋白酶体通路研究的深入,发现其是细胞内蛋白质选择性降解的主要途径,参与细胞凋亡、MHCⅠ类抗原的递呈、细胞周期以及细胞内信号传导等过程,对维持细胞的稳态具有极其重要的意义。

微小核糖核酸-1205沉默Cullin-RING泛素E3连接酶4A激活AMPK信号传导保护人成骨细胞免受地塞米松损伤的研究

目的:腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)激活可以抑制地塞米松(Dex)诱导的成骨细胞损伤。Cullin-RING泛素E3连接酶4A(CUL4A)决定了AMPKα泛素化和蛋白酶体降解。本研究鉴定了一种新型的靶向CUL4A的微小核糖核酸-1205(miR-1205)。方法:为了研究miR-1205对Dex诱导人类成骨细胞的氧化损伤和细胞死亡的影响,对hFOB1.19成骨细胞和原代人成骨细胞进行培养和分化,提取第3~10代的原始人类成骨细胞总细胞RNA,并通过反转录获得c DNA。利用qPCR、2ΔΔCt方法进行数据定量,分析miR-1205的表达。将生成表达premiR-1205的慢病毒(lv-premiR-1205)或miR-1205反义慢病毒(lv-antagomiR-1205),进行过滤并添加至h FOB1.19细胞或人成骨细胞。将细胞接种到六孔板中,通过miR模拟物转染,进行遗传修饰。检查CUL4A 3’-UTR荧光素酶的活性,并对结果进行量化。在对hFOB1.19细胞使用Dex处理后,对细胞功能包括细胞生存力测定,细胞死亡检测,以及通过核TUNEL染色和caspase-3活性测定及Western印迹测定进行细胞凋亡检查。结果:将CUL4A七个靶向miRNA模拟物中的每一个都分别转染到hFOB1.19成骨细胞中。其中,miR-1205模拟物导致最显著的CUL4A mRNA降低。miR-1205的亚细胞分布表明,内源性miR-1205的大部分位于细胞质中。生物素化的miR-1205与hFOB1.19细胞中的CUL4A m RNA直接关联并使其沉默,从而导致AMPK级联激活,并显著减弱h FOB1.19细胞中Dex诱导的细胞毒性。此外,miR-1205的过表达显著抑制了hFOB1.19细胞中Dex诱导的凋亡激活。结论:在h FOB1.19细胞和人类成骨细胞中,通过miR-1205沉默CUL4A,激活了AMPK信号传导,并调节其下游靶标发挥有效的抗氧化活性,极大减弱Dex诱导的细胞毒性,从而显著保护成骨细胞。

泛素连接酶FBW7的肿瘤抑制作用和机制

泛素-蛋白酶体系统是一个主要的蛋白质降解调节通路,在细胞分裂过程中发挥着重要作用,其成员在肿瘤中频繁存在着表达异常现象.FBW7又名AGO、hCDC4、FBXW7和SEL-10,是一种拥有7串联WD40重复结构域的F-box蛋白,可作为SCF型泛素连接酶(E3)复合物的底物识别亚基发挥作用.FBW7是一种肿瘤抑制蛋白,其基因在多种肿瘤包括直肠癌、胃癌、卵巢癌和白血病中存在着基因突变或缺失.FBW7可直接结合和靶向作用多种转录激活因子或原癌基因,如周期蛋白E、c-Myc、c-Jun、Notch、MCL1、KLF5和mTOR等并对其进行泛素化修饰和随后的26S蛋白酶体降解.肿瘤抑制蛋白FBW7的研究对肿瘤发生机制的理解具有重要意义,同时也为肿瘤的诊断和治疗提供了新的靶点.本文综述了FBW7的特征、肿瘤抑制作用及机制.

泛素连接酶E3 Nedd4结构域家族对成骨细胞增殖成熟分化的调节

泛素蛋白酶体系统所介导的泛素化修饰在蛋白质的定位、代谢、调节和降解中都起着十分重要的作用，可以说泛素蛋白酶体降解系统是调控蛋白质动态平衡一个必不可少的过程［1］。这一系统中，泛素连接酶 E3作为关键酶，负责确定蛋白质泛素化的特异性，识别靶蛋白底物，并引发蛋白酶体降解蛋白质。所以，E3泛素连接酶是整个泛素化修饰过程的关键因子。在骨骼系统中，成骨细胞作为骨形成的主要功能细胞，其增殖、分化、成熟等各个阶段受到各种细胞因子、转录因子和信号通路的调控。神经前体细胞表达发育调控样蛋白4（Nedd4）是泛素连接酶 E3中具有 E6同源相关蛋白羧基端结构域（HECT 结构域）家族的重要组成部分［2］。此家族的多个成员能够通过泛素化作用调控与成骨细胞增殖分化凋亡相关的信号通路，如转化生长因子－β（TGF －β）和骨形态发生蛋白（BMP）、磷酸化的促分裂原活化蛋白激酶2（MEKK2）等经典通路。所以，泛素蛋白酶体系统也与成骨细胞的周期、增殖、凋亡、分化等活动密切相关。泛素化酶尤其是 Nedd4泛素连接酶 E3家族在其中的作用机制如能被阐明，对解释多种骨科疾病如骨质疏松的发生机制以及治疗靶点有重要意义。近年来，除了经典通路的调节以外，对Nedd4家族的研究也有了很多新的突破。本文就近年来关于泛素连接酶 E3 Nedd4家族调控成骨细胞增殖、分化、凋亡过程的最新研究进展综述如下。

靶向泛素化降解蛋白质技术的应用

利用真核细胞内泛素-蛋白酶体途径特异性降解蛋白质原理发展而来的靶向泛素化降解蛋白质技术,可通过合成融合蛋白E3或Protacs小分子,特异性敲减某种选定的蛋白底物,有望成为基因或蛋白功能研究的一种新方法,与DNA/RNA水平的基因沉默技术共同在基础和临床医学研究中发挥重要作用。