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.     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时,其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质,并从多个方面对其应用进行了概括,包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等,且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时, 其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质, 并从多个方面对其应用进行了概括, 包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等, 且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。     

精编细胞生物学实验指南（Shoa Protocols in Cell Biology）

本书内容详实全面，主要包括：细胞培养、细胞的制备与分离、亚细胞组分分离和细胞器分离、抗体、显微镜技术、细胞蛋白质的特性、电泳与免疫印迹、蛋白标记和免疫沉淀、蛋白质的磷酸化作用、蛋白质转运，以及细胞增殖、衰老和死亡、体外重建、细胞黏附和细胞外基质、细胞的能动性、细胞器运动。全书还附有各种实用信息和数据，包括试剂与溶液的配制、细胞生物学研究中常用的药物概要和各种常用技术的介绍等。     

植物基因转译产物的定位与加工

植物基因转译产物的定位与加工朱祯（中国科学院遗传研究所）目前,在真核细胞中至少已发现了三十多种细胞器（Ｏｒｇａｎｅｌｌｅｓ）或亚细胞结构,它们通常是由脂质膜分隔开来的小室（Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｓ）所组成。细胞中每一种细胞器都含有一组特定的蛋白质分子。这些蛋白质分子在很大程度上决定了细胞器的结构和功能。细胞通过这种分室作用（Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｔａｔｉｏｎ）对其自身的生理及生化过程进行有效地调节,使上述过程有一定的时空范围内有序地进行。     

羧肽酶Y标记蛋白质羧基端方法的优化及应用

蛋白质水解是一种重要的翻译后修饰,它在许多生化过程 (如细胞凋亡和肿瘤细胞转移等) 中起着极其重要的作用。鉴定蛋白质水解位点可以进一步加深我们对这些生化过程的认识。尽管蛋白质氨基端标记方法和蛋白质组学在复杂生物体系中鉴定获得了许多蛋白质的水解位点,但这种方法存在固有的缺陷。羧基端标记方法是另一种可行的鉴定蛋白质水解位点的方法。本文优化了蛋白质羧基端生物酶标记方法,提高了亲和标记效率,从而可以更好地利用正向分离方法对蛋白质羧基端多肽进行分离并用质谱鉴定。我们用优化后的羧基端标记方法来标记大肠杆菌Escherichia coli复杂蛋白样品后鉴定到了120多个蛋白质羧基端多肽和内切多肽。在其所鉴定的蛋白质水解位点中,我们发现了许多已知和未知的位点,这些新的水解位点有可能在正常生化过程的调控发挥着重要的作用。该研究提供了一个可以与蛋白质氨基端组学互为补充、可在复杂体系中鉴定蛋白质水解的方法。     

叶绿体蛋白质组研究进展

亚细胞蛋白质组学是近年来蛋白组学研究中的一个热点。通过细胞器的纯化和亚细胞组分的分离,降低了样品的复杂性,增大了相应蛋白质组分的富集,有利于由此分离获得的蛋白质的序列分析及功能鉴定。叶绿体蛋白质组为植物亚细胞蛋白质组学研究中相对全面的一部分,利用亚细胞分离结合双向电泳技术系统地鉴定叶绿体中蛋白质组分是获取叶绿体蛋白质信息、确定其功能的重要技术手段。本文就近年来植物叶绿体蛋白质组涵盖的叶绿体内、外被膜、叶绿体基质、类囊体膜和类囊体腔蛋白的研究进行综述,以全面认识叶绿体蛋白的组成、特点及其在叶绿体生理生化代谢网络中的作用。     

科学出版社生命科学编辑部新书推介

精编细胞生物学实验指南(Short Protocols in Cell Biology)[美]J.S.博尼费斯农等编章静波等译978-03-017579-4定价:120.002006年12月出版本书内容翔实全面,主要包括:细胞培养、细胞的制备与分离、亚细胞组分分离和细胞器分离、抗体、显微镜技术、细胞蛋白质的特性、电泳与免疫印迹、蛋白标记和免疫沉淀、蛋白质的磷酸化作用、蛋白质转运,以及细胞增殖、衰老和死亡、体外重建、细胞黏附和细胞外基质、细胞的能动性、细胞器运动.全书还附有各种实用信息和数据,包括试剂与溶液的配制、细胞生物学研究中常用的药物概要和各种常用技术的介绍…     

细胞膜的双层磷脂结构与功能

真核细胞及其亚细胞器如线粒体和内质网等的表面包被着双层磷脂膜结构,即质膜或生物膜。生物膜的功能是将细胞及细胞器与外界微环境隔离,并负责物质转运和信息传递。所有的质膜具有3个共同的结构特征:即连续排列的双层磷脂膜,两层磷脂分子疏水的非极性基团在内部,而其亲水极性基团分别朝向细胞或细胞器的内外表面;膜具有液态流动性;膜上或膜内镶嵌着大量种类和功能各异的蛋白质分子。生物膜的这种结构特征是由磷脂分子的物理化学特征以及细胞的生命特征和功能所决定的。     

邻近标记在蛋白质组学中的发展及应用

人体内各种复杂的生命活动离不开蛋白质之间的相互作用。这种相互作用具有瞬时性和结合力弱等特点,并受到多种动态调节,特别是蛋白质翻译后修饰（post-translation modifications, PTM）。传统的亲和质谱检测方法存在蛋白纯化的局限性,在高效检测到动态变化方面存在不足。邻近标记是一种能够给与靶蛋白质瞬时靠近,或者互作（邻近）的蛋白质加上生物素的技术,它与质谱检测技术的联合使用能检测细胞过程中弱的、瞬时的蛋白质相互作用,有效解决上述问题。本文综述了基于生物素的邻近标记方法的发展现状,从依赖于融合序列的生物素标记开始,依次介绍有关生物素连接酶、过氧化物酶及其进化后的2代标记方法等经典生物素标记的方法和原理,比较各个方法间的差异和优缺点;也列举了一些近年来新出现的标记方法,如将生物素连接酶进行拆分、鉴定蛋白质在不同复合物中功能的方法、抗体靶向的标记方法,以及其他来源的生物素连接酶突变体,例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的C端氨基酸突变的生物素连接酶,能够应用在苍蝇和蠕虫中的生物素连接酶突变体。本文对这些方法进行归纳总结,旨在为初步接触该领域的科研工作者提供参考,同时也希望能够提供一些新的思路,推动蛋白质相互作用组学的发展。     

Isolation and Characterization of Mustard (Sinapis alba L.) Seed Storage Proteins

A total storage protein fraction was prepared from mustard (Sinapis alba L.) seeds via isolated protein bodies and characterized by sedimentation, immunological, and electrophoretic techniques. Mustard seed storage protein consists of three fractions (1) a “legumin-like” 13-S complex composed of two pairs of disulfide-linked polypeptides (16.5 + 28.5 kDa and 19.5 + 34 kDa, respectively) and two single polypeptides (18 kDa and 26 kDa), (2) a “vicilin-like” 9-S complex composed of two glycoproteins (64 kDa and 77 kDa), and (3) two small polypeptides (10 kDa and 11 kDa) which probably represent the 1.7-S complex found in other Cruciferae. In contrast to related species, no glycosylated polypeptide was found in the 13-S complex. Immunological relationships were found between the paired polypeptides of the 13-S complex but not between polypeptides of the 13-S complex and polypeptides of the 9-S complex. Pulse-chase labeling and in vitro translation of polysomal RNA from young embryos demonstrated that the polypeptides of the 13-S complex originate from high molecular mass precursors, except for the 18 kDa polypeptide which appears to be synthesized in its final size. The amino-acid composition of the major polypeptides of the mustard storage protein is given.     

GPI锚定蛋白前体C-端附着信号的疏水性决定其内质网相关蛋白质降解途径

目前,已知超过150种糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(glycosylphosphatidylinositol anchored protein, GPI-anchored protein)在哺乳动物细胞中表达,并参与免疫识别、细胞通讯与信号转导等多种生理过程。当蛋白质无法被GPI修饰时,前体蛋白质通过内质网相关蛋白质降解(endoplasmic reticulum associated degradation, ERAD)途径降解。然而,GPI锚定蛋白ERAD的降解机制尚不清楚。为了探究GPI锚定蛋白前体的ERAD途径的具体机制,本研究敲除人胚胎肾细胞293细胞株(HEK293)的GPI转酰胺酶复合物亚基PIGS基因,进而敲除E3泛素连接酶HRD1和GP78基因,之后随机在PIGS-KO,PIGS-HRD1-KO和PIGS-GP78-KO过表达16种GPI锚定蛋白质(以亲本PIGS-KO细胞株作为对照组),Western印迹结果证明,GPI锚定蛋白前体在细胞株PIGS- HRD1-KO 中的蛋白质积累量(I_PHK)和PIGS-GP78-KO中的蛋白质积累量(I_PGK)体现出明显的差异性,例如LYPD2的I_PHK是I_PGK的28倍,NEGR1的I_PHK是I_PGK的0.12倍,这说明GPI锚定蛋白前体的降解主要依赖于2种ERAD途径:ERAD-L和ERAD-M。且HRD1与GP78的2种E3泛素连接酶被选择性地用于GPI锚定蛋白前体的降解。朊病毒(prion)和CD59嵌合构建体表明,GPI前体蛋白C-端GPI附着信号决定了降解途径(朊病毒I_PHK/I_PGK由突变前的0.33改变为突变后的23.42。相反的是,突变前CD59的I_PHK/I_PGK是11.45,突变后变为2.81)。接着,通过对C-端附着信号疏水性的计算,我们发现,这种选择性差异由前体蛋白质C-端GPI附着信号疏水性的不同造成。本研究初步解释了未被GPI锚修饰的GPI锚定蛋白前体在ERAD中的降解机制。     

Membrane-associated protein kinase activities in the developing mesocarp of grape berry

Fruit development is a process involving various signals and gene expression. Protein phosphorylation catalyzed by protein kinases is known to play a key role in eukaryotic cell signalling and so may be involved in the regulation of fruit development. Using the method of exogenous substrate phosphorylation, we characterised the calcium-dependent and calmodulin-independent protein kinase (CDPK) activity and the myelin basic protein (MBP)-phosphoralating activity that could be due to a mitogen-activated protein kinase (MAPK)-like activity in the developing mesocarp of grape berry. The CDPK activity was shown to be predominantly localised in the plasma membrane, while the MAPK-like activity was predominantly associated with endomembranes. The assays of bivalent cation requirement showed that Mn2+ could to a certain extent replace Mg2+ in the incubation system for the protein kinase activities. Both CDPK and MAPK-like activities were resistant to heat treatment. The activities of the two enzymes were fruit developmental stage-specific with the highest activities of both enzymes in the lag growth phase before the ripening stage, suggesting strongly the important roles of the detected CDPK and MAPK-like activities in the fruit development.     

Immunological characterization of chlorophyll a/b-binding proteins of barley thylakoids

Monoclonal antibodies have been raised against the light-harvesting chlorophyll a/b-binding proteins of photosystem I (LHCI) using a photosystem (PS) I preparation (PSI-200) wild-type from barley (Hordeum vulgare L. cv. Svaløf's Bonus) as the antigen. These antibodies cross-reacted with a minor light-harvesting chlorophyll a/b-protein of PSII (Chla/b-P1=CP29), but not with the major one, LHCII (=Chla/b-P2^**). Similarly, a monoclonal antibody to Chla/b-P1, elicited by a PSII preparation as the antigen, cross-reacted with LHCI, but not LHCII. This explains why an antigen consisting of LHCII, free of LHCI, but contaminated with Chla/b-P1, can elicit antibodies which cross-react with LHCI. Immunoblot assays showed that LHCI and Chla/b-P1 have at least two epitopes in common. Immunogold labelling of thin-sectioned wild-type thylakoids confirmed a preferential localisation of Chla/b-P1 in grana partition membranes and LHCI in stroma lamellae. The presence of LHCI was demonstrated in barley mutants lacking the PSI reaction centre (viridis-zb ⁶³) and chlorophyll b (chlorina-f2), and was correlated with the presence of long-wavelength (730 nm) fluorescence emission at 77 K. The mutant viridis-k ²³, which has a 77 K long-wavelength fluorescence peak at 720 nm, was shown by immune-blot assay to lack LHCI, although Chla/b-P1 was present.Abbreviations Chl-P chlorophyll-protein - CM Carlsberg Monoclonal - Da dalton - LHC light-harvesting complex - PAGE polyacrylamide gel electrophoresis - PSI, II photosystem I, II - PSI-200 PSI containing LHCI polypeptides - SDS sodium dodecyl sulphate     

RNA结合模体蛋白3对细胞总蛋白质合成的影响及其靶基因的鉴定

RNA结合模体蛋白3 (RNA binding motif protein 3, RBM3) 受低温应激产生,参与介导亚低温的神经保护功能,但其作用机制及其下游靶分子尚不清楚。本研究构建了人RBM3基因的重组表达质粒,运用一种新型的、非放射性方法即翻译表面感应 (surface sensing of translation, SUnSET) 来检测RBM3过表达对细胞总蛋白质合成(global protein synthesis, GPS)的影响。结果显示,RBM3过表达使细胞总蛋白质的合成水平上调23.7% (P < 0.001),这与RBM3过表达引发的真核翻译延伸因子2 (eukaryotic translation elongation factor 2, eEF2)及真核翻译起始因子2α (eukaryotic initiation factor 2α, eIF2α) 的活性增高相一致。对RBM3可能的下游靶基因内质网蛋白3 (reticulon 3,RTN3),以及Yes相关蛋白1 (Yes-associated protein 1,YAP1) 的表达进行分析。结果显示,RBM3使RTN3及YAP1在蛋白质水平的表达分别提高了51.7% (P < 0.01) 与43.3% (P < 0.01)。与蛋白质水平变化相比,RBM3使YAP1在mRNA水平上调了2.0倍 (P < 0.001),但对RTN3的mRNA表达未见显著影响。以上研究表明,SUnSET是一种稳定、可靠的细胞GPS的检测手段;RBM3可显著促进细胞GPS,且对其下游基因RTN3和YAP1存在靶向关系。本研究的结果为深入探讨RBM3的神经保护作用机制提供了理论基础。     

Integration of data-independent acquisition (DIA) with co-fractionation mass spectrometry (CF-MS) to enhance interactome mapping capabilities

Proteomics technologies are continually advancing, providing opportunities to develop stronger and more robust protein interaction networks (PINs). In part, this is due to the ever-growing number of high-throughput proteomics methods that are available. This review discusses how data-independent acquisition (DIA) and co-fractionation mass spectrometry (CF-MS) can be integrated to enhance interactome mapping abilities. Furthermore, integrating these two techniques can improve data quality and network generation through extended protein coverage, less missing data, and reduced noise. CF-DIA-MS shows promise in expanding our knowledge of interactomes, notably for non-model organisms (NMOs). CF-MS is a valuable technique on its own, but upon the integration of DIA, the potential to develop robust PINs increases, offering a unique approach for researchers to gain an in-depth understanding into the dynamics of numerous biological processes.     

SARS-CoV S蛋白受体结合区的重组表达及免疫原性分析

为了表达SARS-CoV的S蛋白的受体结合区并对其免疫原性进行分析,用PCR方法扩增S蛋白的受体结合区基因片段,克隆至原核表达质粒pET-F32a＋并在大肠杆菌中表达,应用Western—blot鉴定表达的目的蛋白,而后以该蛋白作为诊断抗原包被酶联卡反来检测20份SARS病人血清和28份健康人血清,结果原核表达的S蛋白能够和所用的SARS病人血清反应。这提示表达的S重组蛋白具有良好的抗原性。将变性纯化的重组蛋白和复性蛋白分别皮下免疫小鼠,第三次免疫一周后收集抗血清,用ELISA测定抗体和同时测定中和抗体活性。用变性的抗原免疫的小鼠血清均无中和活性;而用复性的蛋白免疫的小鼠产生了中和抗体。实验表明,S蛋白受体结合区无线性中和表位,中和抗体的产生是由构象表位诱导的。提示该蛋白有可能应用于亚单位疫苗的研究。     

Isoform-selective Genetic Inhibition of Constitutive Cytosolic Hsp70 Activity Promotes Client Tau Degradation Using an Altered Co-chaperone Complement

The constitutively expressed heat shock protein 70 kDa (Hsc70) is a major chaperone protein responsible for maintaining proteostasis, yet how its structure translates into functional decisions regarding client fate is still unclear. We previously showed that Hsc70 preserved aberrant Tau, but it remained unknown if selective inhibition of the activity of this Hsp70 isoform could facilitate Tau clearance. Using single point mutations in the nucleotide binding domain, we assessed the effect of several mutations on the functions of human Hsc70. Biochemical characterization revealed that one mutation abolished both Hsc70 ATPase and refolding activities. This variant resembled the ADP-bound conformer at all times yet remained able to interact with cofactors, nucleotides, and substrates appropriately, resembling a dominant negative Hsc70 (DN-Hsc70). We then assessed the effects of this DN-Hsc70 on its client Tau. DN-Hsc70 potently facilitated Tau clearance via the proteasome in cells and brain tissue, in contrast to wild type Hsc70 that stabilized Tau. Thus, DN-Hsc70 mimics the action of small molecule pan Hsp70 inhibitors with regard to Tau metabolism. This shift in Hsc70 function by a single point mutation was the result of a change in the chaperome associated with Hsc70 such that DN-Hsc70 associated more with Hsp90 and DnaJ proteins, whereas wild type Hsc70 was more associated with other Hsp70 isoforms. Thus, isoform-selective targeting of Hsc70 could be a viable therapeutic strategy for tauopathies and possibly lead to new insights in chaperone complex biology.     

维甲酸与星状孢子素联合分化诱导HL-60细胞过程中酪氨酸蛋白质磷酸化系统的变化

以人早幼粒白血病细胞株（HL-60）为材料,对维甲酸与星状孢子素联合诱导HL-60细胞过程中胞浆和膜部分的蛋白质酪氨酸磷酸化水平变化进行了研究．结果表明,诱导后2～24h范围内,TPK活力出现波动,随时间延长（24～27h）,胞浆部分TPK活力下降,膜溶脱部分TPK活力上升;PTPP活力明显升高且上升幅度比TPK大得多．利用抗P-tyr-BSA抗体分析底物含量变化的结果与相应时相的TPK和PTPP活力变化趋势一致．     

大豆蛋白复合酶解产物在促微生物生长和发酵中的初步应用研究

为探讨大豆蛋白复合酶解产物在促微生物生长和发酵中的可行性,利用2709碱性蛋白酶和中性纤维素酶复合酶解大豆蛋白,酶解产物经干燥、粉碎后添加到培养基中,通过接种微生物观察其生长状况和发酵情况表征效果。研究发现,大豆蛋白复合酶解产物可以促进微生物生长和发酵产酶,试验结论为微生物培养提供了新的代谢资源。