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多种代谢物调控蛋白质翻译后修饰的新机制研究和药物筛选策略

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中国科学:化学 2025年

作者：杨思园朱泽文陈滢旭杨丰瑞吴鑫源王江李文洋杨巍维宋晓玉陆晓杰柳红蒋维雷晓光赵世民上海市代谢重塑与健康重点实验室代谢与整合生物学研究院复旦大学上海医学院基础医学院生物化学与分子生物学系代谢分子医学教育部重点实验室浙江省系统健康科学重点实验室国科大杭州高等研究院生命与健康科学学院中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心原创新药研究全国重点实验室中国科学院上海药物研究所中国科学院大学北京分子科学国家研究中心生物有机与分子工程教育部重点实验室北京大学化学与分子工程学院

代谢物是生物大分子修饰最主要的供体来源,环境或细胞内应激导致的代谢物改变信号也被整合到生命信号网络中.蛋白质磷酸化、乙酰化和甲基化等经典翻译后修饰(post translational modification,PTM)以ATP、乙酰辅酶A和S-腺苷甲硫氨酸(SAM... 详细信息

代谢物是生物大分子修饰最主要的供体来源,环境或细胞内应激导致的代谢物改变信号也被整合到生命信号网络中.蛋白质磷酸化、乙酰化和甲基化等经典翻译后修饰(post translational modification,PTM)以ATP、乙酰辅酶A和S-腺苷甲硫氨酸(SAM)等能量或物质表征代谢物为底物,传递共性代谢物信号;我们的研究发现,代谢物可以通过不同机制调控其作为供体外的其他PTM:巴豆酰辅酶A能作为酰基供体促进细胞周期依赖的EB1蛋白的巴豆酰化修饰,通过调控微管骨架的动态性维系基因组的稳定性;α-KIV和α-KG能够分别调控蛋白质磷酸化修饰和羟基化修饰,介导与自身代谢无关的TCR信号通路和Hedgehog信号通路;此外,天然植物的次生代谢物也能够促进AD相关蛋白的泛素化降解.这些发现为代谢物调控细胞生理病理的研究打开了新的角度和视野.基于代谢物调控翻译后修饰的新机制,我们以病理过程中的关键蛋白为例,高通量筛选了瞬时受体电位香草酸通道3蛋白(TRPV3)和菌源二肽基肽酶4 (DPP4)的小分子抑制剂,为创新药的研发和疾病的干预提供了新的思路.

关键词：生物大分子翻译后修饰代谢物调控细胞信号干预

集胞蓝藻PCC6803含疏水亚基的NAD(P)H脱氢酶亚复合体的分离

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生物化学与生物物理学报 2003年第8期35卷 723-727页

作者：邓勇叶济宇米华玲沈允钢中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、植物分子遗传国家重点实验室中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、植物分子遗传国家重点实验室上海200032

利用离子交换与凝胶过滤层析 ,从n dodecylβ D maltoside(DM)处理的集胞蓝藻SynechocystisPCC6 80 3细胞粗提液中 ,首次分离到两个包含NDH疏水亚基NdhA的亚复合体。酶活性分析表明 ,分离到的NDH亚复合体具有NADPH 氮蓝四唑 (NBT)氧化... 详细信息

利用离子交换与凝胶过滤层析 ,从n dodecylβ D maltoside(DM)处理的集胞蓝藻SynechocystisPCC6 80 3细胞粗提液中 ,首次分离到两个包含NDH疏水亚基NdhA的亚复合体。酶活性分析表明 ,分离到的NDH亚复合体具有NADPH 氮蓝四唑 (NBT)氧化还原酶活性 ,以NADPH为电子供体可以还原铁氰化钾、二溴百里香醌 (DBMIB)、二氯酚靛酚 (DCPIP)、duroquinone以及UQ 0等质醌类电子受体。

关键词：集胞蓝藻 NAD(P)H脱氢酶疏水亚基

大豆根瘤中增强表达的WIP小多肽基因家族的分子鉴定

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科学通报 2012年第9期57卷 2948-2955页

作者：李晓琳徐霁俞冠翘罗利中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室上海200032

小肽分子是植物细胞分化、器官形成和生物防御的重要信号分子.通过分析大豆全基因组DNA序列,发现大量的基因编码小肽前体即小多肽分子.到目前为止,对这些小多肽分子的特征以及功能知之甚少.本文系统地分析了公共数据库中的大豆转录组数... 详细信息

小肽分子是植物细胞分化、器官形成和生物防御的重要信号分子.通过分析大豆全基因组DNA序列,发现大量的基因编码小肽前体即小多肽分子.到目前为止,对这些小多肽分子的特征以及功能知之甚少.本文系统地分析了公共数据库中的大豆转录组数据,鉴定了212个在根瘤中增强表达的小多肽基因.其中79个基因属于38个多基因家族,而另外133个基因不属于任何基因家族.在38个基因家族中,有10个基因家族只出现在豆科植物中,另外28个也出现在模式植物拟南芥中.在大豆中,最大的一个基因家族是伤流诱导的小多肽(wound-induced small protein,WIP)基因家族,由38个成员组成,其中一半左右的基因在大豆固氮根瘤中增强表达.我们进一步分析了蒺藜苜蓿、百脉根、拟南芥和水稻中的WIP同源基因,发现部分基因也在根瘤中增强表达或者受病原菌诱导表达.二级结构分析显示,WIP小多肽前体均含有一个DUF3774结构域,其中包含2个跨膜疏水区域,多数分子具有N-端信号肽序列.我们选取了2个大豆WIP基因进行亚细胞定位分析,发现WIP小多肽定位于细胞膜上.有趣的是,34个大豆WIP基因成簇分布在3条染色体上,与目前发现的其他小多肽基因家族的分散分布(如CLE)完全不同.在6,12和13号染色体上分别分布有11,12和11个WIP基因.而在12号染色体上的WIP同源基因则位于13号染色体上,二者呈对应关系.而6号染色体上的WIP基因相互之间同源性最高,且只与12号染色体上的基因具有较高的同源性.因此,可以推测,在大豆基因组中WIP基因可能起源13号染色体,通过染色体复制扩散至12号染色体,再扩散到6号染色体.而在拟南芥和水稻基因组中,半数以上的WIP基因也分布在一条染色体上,且与大豆12和13号染色体上的WIP基因具有较高的同源性.因此,植物中WIP基因可能来源一个共同的祖先.

关键词：大豆小多肽根瘤 WIP 基因表达亚细胞定位分子进化

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植物细胞壁研究与生物质改造利用

科学通报 2016年第34期61卷 3623-3629页

作者：黄成李来庚中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室分子植物卓越中心上海200032

细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的重要结构特征之一,在植物细胞生长发育和环境响应中发挥重要作用.同时,地球上陆生植物光合作用产物约70%存于细胞壁中,细胞壁生物质是地球上最丰富的可再生资源.植物如何将光合产物合成为细胞壁成分?... 详细信息

细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的重要结构特征之一,在植物细胞生长发育和环境响应中发挥重要作用.同时,地球上陆生植物光合作用产物约70%存于细胞壁中,细胞壁生物质是地球上最丰富的可再生资源.植物如何将光合产物合成为细胞壁成分?人类如何有效利用大量的、可再生的细胞壁生物质资源?这些问题近年来受到了广泛的关注.本文对细胞壁合成、利用生物技术对细胞壁生物质进行改造,以及细胞壁生物质利用等研究进行简要介绍和综述.

关键词：植物细胞壁纤维素木质素半纤维素纤维生物质

The Arabidopsis AS2 Gene Encoding a Predicted Leucine-zipper Protein Is Required for the Leaf Polarity Formation

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Acta Botanica Sinica 2002年第10期44卷 1194-1202页

作者：徐轶孙越梁婉琪黄海中国科学院上海生命科学研究院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室上海200032

The asymmetric leaves2 ( as2) is a classical Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. mutant that shows leaf lobes and leaflet-like structures from the petioles of leaves. Genetic and molecular analyses have demonstrated that the AS2 function is required for repression of meristem-related homeobox genes in leaves. In this study, we describe phenotypic characterizations of new as2 alleles that are in the Landsberg erecta (Ler) genetic background. In addition to the as2 phenotypes reported previously, the new as2 mutants have some leaves with petiole growth underneath the leaf blade, showing a lotus-leaf structure. More severe rosettes leaves of the as2 mutants form a filament-like structure, reflecting a loss of the adaxial-abaxial polarity in leaves. Among as2 mutants analyzed in different genetic backgrounds, only those that are in the Ler genetic background resulted in a high frequency of the lotus-leaf structure. We have isolated the AS2 gene by map-based gene cloning. The predicted AS2 protein contains a leucine-zipper motif, and its N-terminus shares high levels of sequence similarity to those of a group of predicted proteins with no known biological functions. AS2 transcripts were detected in leaves, flowers and fruits, but absent in stems, consistent with the mutant phenotypes.

关键词： Arabidopsis thaliana ASYMMETRIC LEAVES1 ASYMMETRIC LEAVES2 ERECTA leucine-zipper motif polarity formation

受逆境诱导的水稻Rim2/Hipa假基因转录本选择性加尾和剪接(英文)

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植物生理与分子生物学学报 2005年第6期31卷 607-614页

作者：石夏荣李群何祖华中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室

我们以往的研究证明水稻受病原菌诱导的Rim2/Hipa 因子是水稻基因组所特有的 DNA 转座子超级家族。本实验通过对病原菌诱导的 cDNA文库的筛选和对 EST 数据库的搜索,发现在众多的 Rim2 拷贝中,只有 Rim2-42 因子被表达,其为一个TNP2类... 详细信息

我们以往的研究证明水稻受病原菌诱导的Rim2/Hipa 因子是水稻基因组所特有的 DNA 转座子超级家族。本实验通过对病原菌诱导的 cDNA文库的筛选和对 EST 数据库的搜索,发现在众多的 Rim2 拷贝中,只有 Rim2-42 因子被表达,其为一个TNP2类转座酶的假基因,其编码区为终止子所打断。序列分析结果表明Rim2转录本被选择性剪接和加尾,而且在两个水稻亚种中的剪接方式有差异,共形成 7 种不同转录本结构,包括一个未知功能的Rim2-XET嵌合转录本,该嵌合转录本为转录通读(read-through)所形成,而 XET 基因是可以被逆境所诱导的。这些结果说明Rim2因子家族可能已失去转座的活性。结果也初步表明Rim2-42 因子插入到了一个 XET 基因启动子的下游,该启动子带动了 Rim2 因子的诱导表达。

关键词：水稻 Rim2/Hipa 假基因转录本加工

头状链轮丝菌(Streptoverticillum caespitosus)ATCC27422染色体复制起始区(oriC)的序列分析与功能研究

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生物化学与生物物理学报 2003年第10期35卷 930-936页

作者：马伟茅翔卢捷姜卫红覃重军赵国屏中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所上海200032

头状链轮丝菌 (Streptoverticillumcaespitosus)ATCC2 74 2 2染色体复制起始区 (oriC)内共有 2 2个DnaA盒结构 ;其中第 2 1、2 2个DnaA盒彼此方向相反、相互重叠 8个碱基。放线菌oriC数据库搜索发现 ,这种重叠DnaA盒在抗生素链霉菌、结... 详细信息

头状链轮丝菌 (Streptoverticillumcaespitosus)ATCC2 74 2 2染色体复制起始区 (oriC)内共有 2 2个DnaA盒结构 ;其中第 2 1、2 2个DnaA盒彼此方向相反、相互重叠 8个碱基。放线菌oriC数据库搜索发现 ,这种重叠DnaA盒在抗生素链霉菌、结核分枝杆菌等几种放线菌中也同样存在。在分枝杆菌中一般由第 1、2个DnaA盒组成 ,而在链霉菌中由最后的两个DnaA盒 (第 2 1、2 2 )组成。重叠DnaA盒保守序列为CTGTGCACAA ,长度为 10个碱基 ,即由于重叠的缘故比正常DnaA盒长 1个碱基。通过测量载体对变铅青链霉菌的转化效率研究了oriC不同部位在染色体复制起始中的功能和地位。头状链轮丝菌oriC序列的 5′端 1～ 188位的片段虽然不包含有DnaA盒结构 ,但该片段的缺失 ,造成oriC复制起始功能的完全丧失。3′端 793～ 939位片段同样没有DnaA盒结构 ,该片段的缺失 ,仅发生转化效率的降低约 4 0 % ,说明oriC的 793～ 939位序列对DNA复制起始效率以及复制子稳定性起重要作用。当oriC被克隆入载体时两端各带有一段dnaA、dnaN基因的部分序列 ,所构建的载体虽然转化效率较低 ,但转化子的菌落、菌丝形态与宿主菌原有的表型相接近 ,由此推断oriC两端的序列除了编码各自产物外 ,可能通过影响染色体DNA复制的起始效率、复制子稳定性等?

关键词：头状链轮丝菌染色体复制起始区(oriC) 重叠DnaA盒

浑球红细菌 (Rhodobacter sphaeroides)中氢化酶正调节基因hupR的克隆及功能分析(英文)

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生物化学与生物物理学报 2001年第6期33卷 607-614页

作者：徐冬青吴永强中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所上海200032

从光合细菌Rhodobactersphaeroides基因文库中分离出含有氢化酶基因簇 (hup)的粘粒cosmid 1后 ,亚克隆了R .sphaeroides的氢化酶调节基因hupR ,测定了hupR的核苷酸序列 ,并完成了氢化酶基因簇的部分物理图谱。实验结果表明 ,hupR基因全... 详细信息

从光合细菌Rhodobactersphaeroides基因文库中分离出含有氢化酶基因簇 (hup)的粘粒cosmid 1后 ,亚克隆了R .sphaeroides的氢化酶调节基因hupR ,测定了hupR的核苷酸序列 ,并完成了氢化酶基因簇的部分物理图谱。实验结果表明 ,hupR基因全长 1476bp ,编码的HupR蛋白分子量约为 5 4.0 31kD (EMBL接受号 :AJ2 43734 )。与R .capsulatus中HupR相比 ,同源性高达 73%。同源性比较结果表明 ,它属于双组分调节系统中受体蛋白。hupR基因在E .coli中进行了体外表达 ,纯化后测定得到的HupR蛋白的分子量大小与hupR基因推测的分子量大小一致。通过双交换 ,将卡那霉素抗性基因插入hupR基因 ,获得丧失氢化酶活性的hupR-的突变株 ,KR5和KR7。hupS∷lacZ融合基因在野生型中的转录表达量是在该突变株中的 7～ 9倍。将hupR基因置于弱启动子 pfru下游 ,构建了质粒pNRC3,并将其导入hupR-的突变株 ,可使突变株重新获得氢化酶活性。以上结果说明 ,HupR蛋白对氢化酶的转录表达起着正调节作用。在HupR蛋白的磷酸化区域进行定点和缺失突变 ,不影响HupR激活氢化酶基因的表达 ,推测HupR蛋白是在非磷酸化的状态下起调节作用的。

关键词： Rhodobacter sphaeroides hup基因簇 hupR基因转录氢化酶

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除虫链霉菌复制起始区克隆和功能初步分析

Acta Biochimica et Biophysica Sinica 2002年第6期34卷 712-718页

作者：卢捷马伟茅翔覃重军姜卫红焦瑞身中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所上海200032 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所

真细菌在复制起始区附近的基因排布顺序相当保守。根据DnaA和DnaN的氨基酸保守序列及链霉菌对密码子的偏用性 ,设计简并引物 ,以除虫链霉菌基因组DNA为模板扩增出一条约 1.4kb的片段。序列分析表明该片段含有部分的dnaA及dnaN基因 ,并... 详细信息

真细菌在复制起始区附近的基因排布顺序相当保守。根据DnaA和DnaN的氨基酸保守序列及链霉菌对密码子的偏用性 ,设计简并引物 ,以除虫链霉菌基因组DNA为模板扩增出一条约 1.4kb的片段。序列分析表明该片段含有部分的dnaA及dnaN基因 ,并在这两个基因之间有一段非编码区 ,其上有 19个典型的DnaA盒 ,推测是除虫链霉菌的复制起始区 (oriC)。与其他链霉菌已知的oriC作比较后发现除虫链霉菌的DnaA盒在位置、方向及间隔区的长度上都高度保守 ,并归纳出其保守序列为 (T/C) (T/C) (G/A/C)TCCACA(有下划线的碱基在该位置出现频率较高 )。将这段oriC插入到仅能在大肠杆菌中复制的质粒pQC15 6中 ,重组质粒可以成功转化变铅青链霉菌ZX7。对oriC分段研究发现其 3′部分对质粒的稳定性及转化效率有促进作用。

关键词：除虫链霉菌复制起始区oriC DnaA盒复制