虽然血管生成素发现于1985年,但由于其性质上的特殊及研究条件的限制,人类对其功能的了解进展缓慢. 浙江大学血管生成素研究组建立于2001年,主要从蛋白质相互作用、基因转录调控、RNA代谢等层面研究血管生成素的功能机制,发现该蛋白能够与卵泡抑素、磷脂混杂酶1等蛋白质相互作用而细调rRNA的转录水平;在RNA转录中发挥表观遗传修饰调控因子作用;通过与细胞骨架相关蛋白的相互作用而促进细胞迁移;miR4093p通过直接靶向下调该蛋白的表达而发挥抑癌基因的作用. 同时,在模式生物斑马鱼中揭示了血管生成素同源基因对胚胎早期发育的影响. 本文全面回顾了我们14年来在血管生成素方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并展望了未来的发展方向.
tRNA主要功能是转运氨基酸参与蛋白质合成,在蛋白质生物合成过程中起着关键性的作用.近年来发现,tRNA是细胞内小RNA分子的重要来源,具有其它重要的生物学功能.来源于成熟tRNA分子的tRNA片段根据切割位置及生成机制的不同,主要分为两类:一类是tRNA半分子(tRNA halves);另一类是较小的tRNA片段,称为tRFs( tRNA fragments).在哺乳动物细胞中,tRNA半分子由血管生成素在tRNA分子反密码环处切割生成.本文主要针对tRNA半分子的加工机制、功能及在临床上的潜在应用进行综述.
血管生成素(angiogenin,ANG)能有效促进血管生成和肿瘤细胞增殖,在肿瘤发生发展中起重要作用.其主要分子机制是通过核转位和激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,刺激rRNA转录和核糖体生成.ANG也被发现在肌萎缩侧索硬化症(ALS)和帕金森病(PD)患者中存在基因编码区的功能突变,表明其在运动神经元生理方面发挥作用,其缺陷是神经退行性疾病的一个危险因素.核糖核酸酶抑制因子(ribonuclease inhibitor,RI)是胞内酸性蛋白质,由460个氨基酸残基组成,分子质量约为50 kD,当其与核糖核酸酶A(RNaseA)结合形成复合物后,可抑制RNaseA 的90%以上活性,从而有效调节细胞内RNA水平. ANG具有低核糖核酸酶活性, 是RNase超家族一员,与RNase A有着高度保守的同源顺序. 序列、结构和酶学等分析表明,RI也能够与ANG紧密结合,且得到体外实验的证明. 研究发现,RI具抑癌基因功能;RI与ANG在细胞内共定位;CoIP和GST pulldown证实其相互作用,获取了RI与ANG在体内结合的直接证据;RI与AKT磷酸化表达负相关.在膀胱癌细胞及临床标本中证实了RI与 ANG和PI3K/AKT通路分子表达的相关性及与肿瘤细胞生长与转移的关系.在细胞和动物模型研究表明,RI调节ANG活性的功能及其分子机制,即RI通过结合ANG而封锁其核转位和调控PI3K/AKT/mTOR信号通路及其相关通路交互应答(crosstalk)的能力,从而抑制肿瘤生长及转移. RI是一个有希望的抗肿瘤蛋白新药和血管生成抑制剂,可望成为基因治疗的靶基因.
血管生成素(angiogenin,ANG)是首个被发现来源于肿瘤的具有血管生成能力的蛋白质,但其在炎症中的作用机制尚未完全阐明. 研究表明, ANG在炎症性疾病的发生发展中起重要作用,并与炎症的调控密切相关,而慢性炎症正是导致肿瘤形成、生长和转移的因素之一. 本文以ANG与炎症的关联为基础,结合我们的工作阐述ANG在炎症性疾病特别是肿瘤中的作用和调控机制,明确ANG与蛋白质的相互作用、对信号通路的调控及核内作用是其发挥功能的重要机制,也可能是调控肿瘤炎症的重要机制. 因而,深入研究ANG与炎症的关系不仅可加深我们对ANG兼具抗炎、抗新生血管双重功能的认识,更可为炎症性疾病的治疗提供潜在的作用靶点和新的思路和方法.
血管生成素(angiogenin,ANG)是一种核糖核酸酶;最近研究证明,作为一种抗凋亡因子,ANG参与各种抗细胞凋亡过程. ANG对内源性及外源性相关信号途径中的重要分子,如Bcl-2抗凋亡蛋白具有调节作用.此外,ANG对内、外部信号途径中的重要环节——p53依赖的凋亡也具有调节作用.
血管生成素(angiogenin,ANG)属脊椎动物特异的核糖核酸酶A超家族第5个成员,是一种分泌型核糖核酸酶,在人类前列腺癌高表达.ANG在前列腺癌的上皮细胞和内皮细胞转位入核,通过刺激rRNA生物合成而介导肿瘤血管新生、癌细胞存活及增殖,从而促进前列腺癌的进程.ANG刺激rRNA合成不仅为前列腺内皮细胞发生癌变所必需,也是前列腺癌细胞不依赖雄激素生长所必需.动物实验证明,各种针对ANG的拮抗剂,包括抑制其核转位、功能和活性的抑制剂均可抑制前列腺癌.现已明确ANG的作用不依赖雄激素,从而为ANG作为去势(即睾丸切除)抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer)的治疗靶标提供了坚实的理论基础.
促血管生成因子不仅参与实体肿瘤的发生和进展,而且与非实体瘤(如白血病等)的发生和发展进程密切相关.在众多促血管生成因子中,血管生成素(angiogenin, ANG)可以促进实体瘤细胞的生长和血管生成,然而其引起血管生成异常的详细机制目前还不完全清楚.本文就近年来在非实体瘤中血管生成素的功能及其潜在的治疗作用的研究进展进行综述.
淀粉样沉积症是致命性的疾病,可以是神经退行性的,也可以是系统性的.该疾病以错误折叠蛋白质的堆积、缠绕成纤维为特征,最终导致受累组织、器官的渐进性坏死.目前,没有有效的治疗手段可以阻止该类疾病的进程.错误折叠蛋白质的累积诱导内质网应激,被认为是退行性疾病的标志.血管生成素不仅可以调节细胞生长和增殖,也在应激条件下细胞存活中发挥作用.最近,发现血管生成素介导的应激反应可以减轻蛋白聚积造成的损伤,提示该蛋白可能在退行性疾病中具有新功能.本综述概述了血管生成素在淀粉样沉积症中的研究进展,特别是描述了血管生成素失调与该类疾病的起始和进展间的关系.我们认为,深入了解血管生成素失调的分子基础有助于发展与蛋白质错误折叠和聚积相关的退行性疾病的治疗方法.
血管生成素(angiogenin,ANG)在伤口愈合、月经周期、妊娠、胚胎发育、先天性免疫、细胞应激保护和维持机体稳态等生理病理过程,特别是肿瘤的生存与进展、神经细胞的存活和生长中扮演着重要角色,是药物研发的重要靶点.本文综述了ANG在功能上的特殊性及其药物研发潜力.在肿瘤中,ANG扮演促进肿瘤细胞增生和促进血管生成的双重角色,且是其它血管生成因子如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、酸性成纤维生长因子(acidic fibroblast growth factor, aFGF)、碱性成纤维生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)和表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)发挥作用的必需准许因子. ANG的抗肿瘤治疗较之目前常用的针对单一血管生成因子的抑制剂更有效,具有良好的药物研发和临床运用前景.由于ANG通过核转位促进rRNA转录是发挥促进肿瘤细胞增生和血管生成活性所必须的,因此,它的核转位抑制剂如新霉胺,将有望首先获得抗肿瘤临床应用.另外,业已证明重组ANG能促进体内外运动神经元的存活,且可明显改善肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosi, ALS)模型小鼠的行为,其在神经退行性疾病治疗方面也将有良好的研发前景.
血管生成素(angiogenin, ANG)在肿瘤、神经退行性疾病和先天免疫过程中均发挥作用,但对其具体生理病理功能和作用机制的了解并不深入全面.蛋白质蛋白质相互作用调控着细胞内的各个生物学过程,可以为目标蛋白质功能和机制的探索提供信息.本文利用酵母双杂交技术,分别从人心肌和肝cDNA文库中筛选了ANG的可能相互作用蛋白质.对筛选获得的20个候选蛋白质进行生物信息学分析,显示10个蛋白质含有EGF结构域;有5个蛋白质在KEGG 数据库已有记录,主要参与细胞黏附、通讯和迁移等过程.在以往的研究中,我们已经验证α辅肌动蛋白2(α-actinin 2)、卵泡抑素(follistatin)、磷脂混杂酶1(phospholipid scramblase 1)和腓骨蛋白1(fibulin1)与ANG作用的真实性.本文的蛋白质沉降实验显示,ANG与腓骨蛋白2、3、4之间也存在相互作用.
血管生成素(angiogenin,ANG)调控细胞增殖、迁移、分化等生物学过程,但其作用的分子机制尚未完全明了. 目前认为,ANG可结合到rDNA区域促进rRNA转录,也可能与mRNA有结合.为全面鉴定细胞内可结合ANG的基因组序列,我们利用染色质免疫共沉淀结合DNA芯片技术(ChIP-chip)对HeLa细胞的基因组DNA进行了筛选,共获得了1 248个结合片段. 我们进一步分析了这些结合片段附近分布的基因,发现有699个可能受ANG结合调控的基因. 基因注释和聚类分析显示,这些可能受ANG调控的基因主要与肿瘤发生发展有关(特别是结直肠癌和前列腺癌),并且与TGF-β和Wnt信号通路相关. 最后,我们验证了ANG不仅与WNT6、CCNE1、APC2、FZD8和EGFR基因的启动子区域有直接结合,而且调控其表达.以上研究结果为深入研究ANG的功能机制提供了线索.
血管生成素是一个重要的促血管生成因子,在细胞增殖、迁移和凋亡等过程中均发挥重要作用,但其具体的分子机制尚待阐明.miRNA是一类长约22 nt的小RNA,在转录后水平调控基因的表达,广泛参与各种生物学过程.本文探索了可直接调控血管生成素表达的miRNA,希望为阐明血管生成素的作用机制提供线索.首先,我们利用数据库预测得到8个可能靶向结合血管生成素mRNA 3′端非编码区的miRNA;然后,用实验方法验证它们与血管生成素的靶向关系,发现miR-1208、miR-196b、miR-296、miR-409-3p、miR-570和miR-641这6个miRNA可以不同程度地抑制血管生成素的mRNA和蛋白质表达水平,但只有miR-196b、miR-296、miR-409-3p和miR-641可以直接结合血管生成素mRNA的3′端非编码区;进而,在血管内皮细胞中分别过表达这4个miRNA,发现miR-196b、miR-409-3p和miR-641可以抑制血管内皮细胞的细胞增殖,而miR-196b、miR-296和miR-409-3p可以抑制血管内皮细胞的管腔形成.以上结果表明,细胞内有多个miRNA调控血管生成素的表达,它们可能协调调节血管生成,抑或在血管生成的不同阶段发挥作用.我们的工作还为“一种mRNA可被多种microRNA调节,而一种microRNA可调节多种mRNA”假说提供了部分证据.
新霉胺(neamine)是一种无毒的新霉素(neomycin)降解产物;已有研究证明,其可抑制血管生成素(angiogenin,ANG)诱导的内皮细胞血管生成作用,阻滞异种移植的人结肠腺癌在裸鼠的生长.本研究证明,新霉胺对人黑色瘤细胞株A375的细胞增殖、迁移和侵润作用.MTT法及软琼脂培养显示,新霉胺可明显抑制A375细胞的增殖和集落形成能力. Transwell试验证明,新霉胺可阻滞A375细胞,乃至血管生成素诱导的A375细胞的迁移和侵润能力.此外,免疫荧光揭示新霉胺可阻断血管生成素的核转位,从而抑制血管生成素诱导的A375细胞增殖.上述结果提示,新霉胺可通过抑制血管生成素的核转位,从而抑制肿瘤细胞增殖、迁移和侵润.鉴于与新霉素比较,新霉胺毒性小,因此新霉胺可望作为黑色素瘤治疗的先导药物,颇具开发前景和潜力.
血管生成素(angiogenin,ANG)是一种很强的促血管生成因子,与肿瘤的发生发展有着密切的关系,拮抗ANG被认为是抗肿瘤血管靶向治疗的一个有效途径. 同时,ANG具有促进伤口愈合、保护神经元以及抗细菌感染等活性.但是,开展相关研究所需的最基本的天然ANG蛋白来源非常有限,大规模表达和纯化有生物活性的重组血管生成素蛋白(rANG)具有广泛的应用前景. 我们可以在大肠杆菌中表达rANG,但表达产物在胞内聚集形成不溶性的包含体,需经变性、复性、阳离子交换层析和反向C18的HPLC方法纯化后,才能获得高纯度的rANG. 经SDS-PAGE鉴定,纯化蛋白质为单一条带,质谱鉴定蛋白分子量与理论分子量一致. 经体外活性检测,证实纯化的蛋白质具有核糖核酸酶活性、促内皮细胞管腔形成和细胞核转位等生物学活性.本文详细描述了rANG的表达、纯化、活性鉴定等过程和所使用的方法与技术.
Tomas Lindahl, Paul Modrich和Aziz Sancar三位科学家因发现“DNA损伤修复机制”获得了2015年诺贝尔化学奖.Lindahl首次发现Escherichia Coli中参与碱基切除修复的第一个蛋白质——尿嘧啶DNA糖基化酶(UNG); Modrich重建了错配修复的体外系统,从大肠杆菌到哺乳动物深入探究了错配修复的机制; Sancar利用纯化的UvrA、UvrB、UvrC重建了核苷酸切除修复的关键步骤,阐述了核苷酸切除修复的分子机制.DNA损伤是由生物所处体外环境和体内因素共同导致的,面对不同种类的损伤,机体启动多种不同的修复机制修复损伤,保护基因组稳定性.这些修复机制包括:光修复(light repairing);核苷酸切除修复(nucleotide excision repair, NER);碱基切除修复(base excision repair, BER);错配修复(mismatch repair, MMR);以及DNA双链断裂修复(DNA double strand breaks repair, DSBR).其中DNA双链断裂修复又分同源重组(homologous recombination, HR)和非同源末端连接(nonhomologous end joining, NHEJ)两种方式.本文将对上述几种修复的机制进行总结与讨论.
组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase, HDAC)通过参与调节组蛋白乙酰化修饰调控基因表达. 研究发现多种HDAC参与成脂分化,但其机制尚不清楚. 本研究旨在探讨间充质干细胞C3H10T1/2成脂分化过程中组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的表达变化及其对成脂分化的影响. 本研究首先建立了C3H10T1/2体外成脂分化的模型并以油红O染色鉴定成功诱导成脂分化. PCR检测C3H10T1/2细胞成脂分化过程中11种HDAC的变化趋势,发现成脂分化过程中,HDAC1、2、5、9和10的mRNA表达量下降而HDAC3、6、8和11的mRNA表达量明显上升,其中HDAC11上升最为显著. 进一步通过RNA干扰沉默HDAC11表达, PCR检测成脂分化的关键转录因子PPARγ2和成脂标志物Perilipin、Adipoq 的mRNA表达量下降,但Fabp4表达变化不明显. 油红O染色结果表明,诱导C3H10T1/2成脂分化过程中,干扰HDAC11表达,胞浆内脂滴形成数量减少,成脂分化受到抑制. 总之,我们实验的结果提示C3H10T1/2细胞成脂分化伴随着多种HDAC表达的变化,其中HDAC11的增加最显著,干扰HDAC11的表达可以抑制C3H10T1/2细胞的成脂分化.