蛋白质磷酸化和信号转导
一、蛋白质磷酸化过程和功能
1、蛋白质磷酸化p r o t e i n p h o s p h o r y l a t i o n
（1）过程：
P r o t e i n k i n a s e(蛋白激酶)
P r o t e i n p h o s p h o r y l a t e d p r o t e i n
A T P A D P
P h o s p h a t a s e（磷酸酶）
P i
（2）主要磷酸化位点（对有-O H的氨基酸进行磷酸化）
丝氨酸（S e r）/苏氨酸（T h r）:磷酸化之后电荷发生变化使蛋白质活性改变
酪氨酸（T y r）:磷酸化之后通常招募其他蛋白因子，使下游蛋白质活性改变
（3）蛋白质磷酸化的功能
生物热力学；蛋白质降解；酶活性的调控（激活o r抑制）；蛋白质相互作用
2、重要的蛋白激酶
（1）C D K s：c y c l i n-d e p e n d e n t k i n a s e周期蛋白依赖性蛋白激酶，属于一组调控细胞周期的S e r/T h r蛋白激酶，和周期蛋白c y c l i n协同作用发挥激酶活性，作用于细胞周期的不同阶段
（2）R T K s：R e c e p t o r T y r o s i n K i n a s e受体酪氨酸激酶，是具有酪氨酸激酶活性的受体，如E G F R（表皮生长因子受体）
（3）C y t o p l a s m i c P r o t e i n-T y r o s i n e K i n a s e s：非受体酪氨酸激酶，存在于细胞质中，大部分结构中存在S H2、S H3结构域，是磷酸化的结合位点。如S r c、J A K、
F A K等
二、信号转导
1、信号转导的种类
E n d o c r i n e（内分泌）：激素
P a r a c r i n e（旁分泌）：神经递质
A u t o c r i n e（自分泌）：生长因子
2、信号转导的步骤
（1）信号分子的合成
（2）信号分子释放
（3）信号分子传导
（4）信号分子与受体结合
（5）激活细胞内信号通路
（6）细胞内信号传导
3、信号转导通路的几个重要的酶
蛋白激酶；蛋白磷酸酶；G蛋白偶联受体；离子通道；细胞核受体；转录因子4、信号转导通路的种类及途径
（1）细胞内受体介导的信号通路：
信号分子一般为激素如孕酮（p r o g e s t e r o n e）、甲状腺素（t h y r o x i n）、维甲酸（r e t i n o i c a c i d）
过程：血液中的激素分子从血管中游离出来进入细胞，与细胞质中的受体形成复合物，复合物进入细胞核内对基因的转录表达进行调控。
（2）细胞表面受体介导的信号通路
如G蛋白偶联受体、离子通道、R T K s、与酪氨酸激酶相连的受体、有酶活性的受体等
主要介绍：
a、与酪氨酸激酶相连的受体的信号通路（非受体酪氨酸激酶通路）：
配体与细胞膜上的受体相互作用，使单个的受体相互结合形成二聚体并招募细胞质中的酪氨酸激酶，酪氨酸激酶自身发生磷酸化并使受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，继而以这些磷酸化的酪氨酸为"锚点"，使底物蛋白质磷酸化并激活一系列的细胞内信号通路。
b、R T K s（受体酪氨酸激酶）信号转导过程：受体酪氨酸激酶在没有同信号分子结合时是以单体存在的，并且没有活性；一旦有信号分子与受体的细胞外结构域结合，两个单体受体分子在膜上形成二聚体，两个受体的细胞内结构域的尾部相互接触，激活它们的蛋白激酶的功能，结果使尾部的酪氨酸残基磷酸化。磷酸化导致受体细胞内结构域的尾部装配成一个信号复合物（s i g n a l i n g c o m p l e x）。刚刚磷酸化的酪氨酸部位立即成为细胞内信号蛋白（s i g n a l i n g p r o t e i n）的结合位点，可能有10～20种不同的细胞内信号蛋白同受体尾部磷酸化部位结合后被激活。信号复合物通过几种不同的信号转导途径，扩大信息，激活细胞内一系列的生化反应；或者将不同的信息综合起来引起细胞的综合性应答（如细胞增殖）。
a和b的区别：非受体酪氨酸激酶中的受体没有酪氨酸激酶的活性
5、典型的信号转导通路
（1）G蛋白偶联受体
信号分子：光信号、味道信号、激素、神经递质
过程：配体与G蛋白偶联受体作用，使G蛋白激活（Gα亚基游离），激活的G蛋白作用于效应酶，效应酶活化产生第二信使，第二信使激活下游激酶，引起一系列信号转导。
（2）酪氨酸激酶信号通路
A、R a s/R a f/M E K/M A P K信号通路：R a s-G D P i n a c t i v e；R a s-G T P a c t i v e
B、P I3K/A K T/B c l2信号通路：
C、F A K信号通路：
注：细胞内信号通路很复杂，互相之间有各种c r o s s t a l k，并不是一个个单一的通路！
6、信号转导入核
信号转导
信号来源基质；配体分子；细胞间直接接触
细胞质信号转导及效
应
骨架蛋白→引起细胞粘附或迁移；
细胞核中蛋白→调控D N A合成或基因表达；
代谢相关酶→调节细胞代谢；
信号转导入核主要调控D N A的合成以及基因表达的上调或下降，下面总结了c A M P信号通路、J A K/S T A T信号通路、N F-κB信号通路及T G F-β信号通路。
①c A M P信号通路：
配体→激活与G s偶联的G P C R→活化腺苷酸环化酶（A d e n y l y l c y c l a s e，A C）→c A M P→激活P K A（P r o t e i n k i n a s e A，P K A），释放P K A催化亚基→
P K A 催化亚基入核，磷酸化C R E B （c A M P -r e s p o n s e e l e m e n t b i n d i n g p r o t e i n ，C R E B ）→p -C R E B 结合C R E （c A M P -r e s p o n s e e l e m e n ，C R E ），调节相关基因转录
*P K A ：蛋白质激酶A ，由两个催化亚基和两个调节亚基组成
，在没有c A M P 时，以钝化复合体形式存在。c A M P 与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基。活化的蛋白激酶A 催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化。
*C R E B ：环磷腺苷效应元件结合蛋白，是一种转录因子，133位丝氨酸残基磷酸化后结合C R E ，促进或抑制相关基因表达。
②J A K /S T A T 信号通路
J A K -S T A T 信号通路是由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增
殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。这条信号通路主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶J A K 和转录因子S T A T 。
配体激活受体→受体二聚化激活J A K →J A K 磷酸化S T A T →p S T A T 形成二
聚体→p S T A T 二聚体进入核内，调节基因表达。
J A K /S T A T 信号通路
配体（50个）干扰素（I n t e r f e r o n ，I F N ）、白介素（I n t e r l e u k i n ，I L ）、生
长因子（G r o w t h f a c t o r ，G F ）、细胞外基质（E x c e t r a l C e l l u l a r
M a t r i x ，E C M ）
受体（
5个）
酪氨酸激酶相关受体（T y r o s i n e k i n a s e a s s o c i a t e d
r e c e p t o r，T K R）
J A K激酶（4个）J A K1,J A K2,T Y K2,J A K3
S T A T家族蛋白（7个）信号转导和转录激活因子（S i g n a l T r a n s d u c e r s a n d
A c t i v a t o r s o f T r a n s c r i p t i o n，S T A T）1，2，3，4，5A，5B，6
③N F-κB信号通路
N F-κB具有明显的抑制细胞凋亡的功能，与肿瘤的发生、生长和转移等多个过程密切相关。在人类肿瘤尤其是淋巴系统的恶性肿瘤中，常可发现N F-k B家族基因的突变。
在静息的细胞中，N F-κB和IκB形成复合体，以无活性形式存在于胞浆中。当细胞受细胞外信号刺激后，IκB激酶复合体（IκB k i n a s e,I K K）活化将IκB磷酸化，使N F-κB暴露核定位位点。游离的N F-κB迅速移位到细胞核，与特异性κB序列结合，诱导相关基因转录。
④T G F-β信号通路
T G F-β信号通路调节细胞的生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程，在组织与器官的发生和形成（胚胎发育、骨骼等器官形成）、机体的免疫反应等生物过程发挥重要的功能。
T G F-β信号通路的激活：T G F-β配体与受体结合→受体TβR s磷酸化→活化S m a d s蛋白→信号从细胞膜、胞浆传递到细胞核内→活化S m a d s蛋白进入细胞核，与其他核内因子协同激活或抑制靶基因转录
7、信号转导通路的研究方法
①胰岛素受体的发现：
1、I-125标记胰岛素；
2、C r o s s-l i n k i n g胰岛素和其受体I R；
3、跟踪纯化I-125标记的蛋白；
4、制备I R受体的抗体；
5、用抗体纯化I R；
6、酶水解蛋白为多肽；
7、多肽序列测定；
8、合成对应的D N A探针；
9、制备c D N A文库；
10、用D N A探针发现I R c D N A；
11、测序鉴定。
12、表达后检测结合和功能。
②S T A T信号通路筛选模型
采用报告基因筛选影响S T A T磷酸化的化合物。L u c i f e r a s e报告基因系统是检测萤火虫荧光素酶（F i r e f l y L u c i f e r a s e）活性的一种报告体系。荧光素酶可以催化荧光底物L u c i f e r i n氧化，同时发出生物荧光，通过检测荧光强度推断荧光素酶表达量。重组载体上装有p S T A T响应元件，结合p S T A T 后启动L u c i f e r a s e基因的表达，加入待测化合物后裂解细胞，再加入荧光底物，比较实验组与对照组测得的荧光强度，判断化合物的活性。
8.信号转导与疾病
疾病源于细胞的变化，细胞受信号转导调控。
①肿瘤与信号转导
②糖尿病与信号转导
胰岛素的信号转导：胰岛素→胰岛素受体（属于受体酪氨酸激酶）→胰岛素受体底物磷酸化→磷酸化磷脂酰肌醇3激酶（P I3K）→磷酸化蛋白激酶B（A k t）→①磷酸化糖原合成酶激酶3（G S K3β），抑制其活性，解除G S K3β对糖原合成激酶的抑制作用；②其他作用（*如激活雷帕霉素靶体蛋白即m T O R）
*胰岛素还有R a s M A P K信号转导途径。
*G S K-3β是参与肝糖代谢的关键酶，通过磷酸化G S抑制其活性，降低肝糖的合成，使体内血糖浓度升高，在胰岛素信号通路中受控于胰岛素，参与肝糖的合成代谢。
I型糖尿病：缺乏信号。自身免疫性疾病，胰岛β细胞损伤所致。
I I型糖尿病：对信号不响应。信号转导途径发生病变，包括：
a.胰岛素缺乏或胰岛素抵抗时，生成大量酮体，引起酮血症和酸中毒。
b.久病后一起多系统损害，导致眼、肾、心血管等多种组织病变和功能衰竭
TiO2法磷酸化富集 试验：pH值对TiO2富集磷酸化蛋白的影响 共5个样品，各400ug蛋白（酶解之前），每个样品用1mg TiO2，共用5mg。流程： 1.TiO2 Beads 活化 ①向10mg TiO2 Beads中加入1000 ul Elute buffer 2，震荡20min，8200×g，2min，离心，弃上清； ②更换wash buffer 1 1000ul，第一遍摇晃两次，弃上清；第二遍，震荡20min，弃上清； ③更换Loading buffer 1000ul，2遍震荡30min，最后TiO2 Beads保存在Loading buffer中。 2.酶解后的肽段溶液中加入TFA酸化，使TFA终浓度为0.1%—0.5%，离心浓缩抽干，之后重新用Loading buffer溶解（体积控制在400ul左右）。 3.每400ug蛋白用1mg TiO2 Beads 富集，将1mg TiO2 加入到一个样品中，室温旋转30min，转速1100转/分。 4.将孵育好的肽段溶液加入脱盐柱中，8200×g，2min，收集为Flow Through。 5.再向脱盐柱中加入200ul wash buffer 1，8200×g，2min，，重复3次，收集600ul。 6.再向脱盐柱中加入200ul wash buffer 2，8200×g，2min，，重复3次，收集600ul。 4、5、6合并到一起，为Flow Through。 7.再向脱盐柱中加入200ul Elute buffer 1，8200×g，2min，，重复2次，收集400ul，为elute1；再加入200ul Elute buffer 2，8200×g，2min，收集200ul，为elute 2；合并elute 1和elute 2，总共600ul磷酸化多肽。
蛋白质磷酸化概述 蛋白质磷酸化是敏感而可逆地调节蛋白质功能的一种最常见和最重要的机制，是调节细胞增值的基础。很多多肽生长因子(血小板来源的生长因子和表皮生长因子)和细胞因子(白细胞介素-2、集落刺激因子-2和γ-干扰素)在与其受体结合后均激发磷酸化作用，而这些被诱导的磷酸化反过来激活细胞质内的蛋白激酶如raf、MEK和MAP。此外，在所以有核生物中，细胞周期中G1/S期和G2/M期的转换均受依赖细胞周期蛋白的蛋白激酶(CDK)的调节。磷酸化作用也控制着分化和发育，如果蝇视网膜的R7细胞和秀丽新小杆线虫(Caenorhabditis elegans)的阴门发育受控于受体蛋白激酶和胞内蛋白激酶。最后，新陈代谢受磷酸化作用的调节控制，尤其是葡萄糖和糖元的相互转换及葡萄糖的转运的代谢作用。因而，形形色色的生物学家为了弄清楚他们最感兴趣的基因及其编码产物的调控和功能，他们常常不约而同，有时还是不由自主地必须蛋白质地磷酸化。 研究蛋白质磷酸化最常用地方法是利用32P标记的无机磷酸盐（32Pi）进行生物合成标记。这种方法非常简单，而只将标记物中加入到培养基中。在节中描述了用32Pi进行生物成标记的一般方法。该方法能达到最大限度的提高掺入效率和降低放射性对工作人员的伤害及对设备的污染。 大多数蛋白质是在丝氨酸和苏氨酸残基上磷酸化，而许多与信号传导有关的蛋白质还在酪氨酸位置上被磷酸化。这三种羟基磷酸氨基酸在
酸性PH条件下化学性质稳定，酸水解后它们可被回收并被直接鉴定出来。在节中介绍了通过酸水解和双向薄层电泳鉴定磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸和磷酸酪氨酸的技术。蛋白质也可在组氨酸、半胱氨酸和天冬氨酸位置上与磷酸共价键合，它们可以是以磷酸－酶的中间体或稳定修饰物的形式存在，这些磷酸氨基酸在酸性条件下不稳定，不能用对酸稳定磷酸氨基酸的标准技术来研究，它们只能通过排除法或演绎法来鉴定。研究这些酸不稳定的氨基酸已超出本书的范围，读者可以参考《酶学方法》（Methods in Enzymolcgy）第200卷有关鉴定这些新磷酸氨基酸的技术。 磷酸酪氨酸不是含量丰富的磷酸氨基酸，因而一般很难在用32Pi标记的样品中检出，尤其是当样品中含有大量在丝氨酸残基上磷酸化的蛋白质或有RNA污染时则更难。凝胶电泳分级后的样品以碱处理，使RNA水解并使磷酸丝氨酸脱磷酸，可以大大提高磷酸酪氨酸和磷酸苏氨酸的检出率，在节中描述一种碱处理的简单方法。 如果蛋白质被磷酸化，无需借助生物合成标记方法也可鉴定磷酸氨基酸。例如，蛋白质中所含的稀有的磷酸酪氨酸可用抗磷酸酪氨酸的抗体来检测，其特异性和敏感性相当高。更普遍的是，蛋白质的磷酸化常常使蛋白质在SDS－聚丙烯酰氨凝胶电泳中的迁移率发生变化，而且几乎总是改变它的等电点。将蛋白质和磷酸酶共同温育后，从凝胶迁移率的变动可以推论出非标记蛋白质存在磷酸化残基。这种方法在内源性ATP以[γ-32P]ATP进行标记的效率很差时很实用，如目的蛋白是来源于某些难以进行生物合成标记的组织或来源于体外翻译的情
摘要 磷酸化是最重要的蛋白质翻译后修饰之一，蛋白质磷酸化和去磷酸化为真核细胞提供了调节机制。随着高通量鉴定磷酸化蛋白质技术的发展，尤其是质谱技术在蛋白质组学中的应用，磷酸化修饰数据不断积累，从现有数据中挖掘规律从而对未知蛋白质进行磷酸化修饰位点预测的条件日益成熟。将计算方法引入磷酸化蛋白质组学的研究中，将有利于发现新的磷酸化修饰规律并为生物学实验提供验证信息，从而推动磷酸化蛋白质组学的发展。 计算智能领域的方法可以很好地应用于位点预测问题。但对于生物信息学来说，除了给出较为准确的预测结果外，还需要给出对判断结果易于理解的解释才能够增加预测方法的可信度。规则抽取不但可以提供合理的解释来指导生物学实验，而且可以从现有数据中发现新的具有生物学意义的磷酸化修饰规律为磷酸化蛋白质的进一步研究提供有价值的参考信息。 本文深入分析了磷酸化修饰位点数据的特点，采用支持向量机分类方法试验和比较了多种特征构造提取、特征选择和分类方法的有效性；提出用AdaBoost 方法对筛选后的氨基酸性质和邻近序列位置进行特征选择并进行分类器训练，形成了新的磷酸化位点预测算法AproPhos，该算法在特异性高于已有预测算法（约2个百分点）的基础上，大大提高了预测的灵敏度（约10个百分点）。同时设计了一种新的基于AdaBoost方法的规则抽取方法，可以给出可理解的修饰位点邻近序列上氨基酸性质分布规律，并对分类结果进行解释。AproPhos及其规则抽取算法扩展了磷酸化位点预测方法在实际中的应用范围，既可以用于提供充分信息的位点预测，又可以用来提高磷酸化蛋白质质谱鉴定效率。 最后本文提出了一种利用串联质谱同位素信息进行分子式预测的算法和系统FFP(Fragment ion Formula Prediction)，无论从计算效率上还是预测精度上较以前的方法都有了很大的提高。使分子式预测可以广泛用于质谱的预处理和蛋白质（包括磷酸化蛋白质）的鉴定，提高鉴定效率。 关键词：磷酸化，位点预测，规则抽取，SVM，AdaBoost
分子生物学：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。 DNA重组技术:DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。 信号转导:是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。 转录因子:是指一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。 功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。 结构分子生物学:就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。 生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。 染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。 C-值（C-value）:一种生物单位体基因组DNA的总量。 C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。 核心DNA（core DNA）：结合在核心颗粒而不被降解的DNA。 连接DNA（linker DNA）：重复单位中除核心DNA以外的其它DNA。 DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类。 DNA的一级结构：是指4种核苷酸的排列顺序，表示了该DNA分子的化学组成。又由于4种核苷酸的差异仅仅是碱基的不同，因此又是指碱基的排列顺序。 DNA的二级结构：是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。 DNA的高级结构：是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构。 DNA骨架：核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖在外侧，通过磷酸二酯键相连接而构成DNA分子的骨架 正超螺旋：由于双链紧缠而引起的超螺旋。 负超螺旋：由于双链松缠而引起的超螺旋。 半保留复制：每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条则是新合成的，这种复制方式称为DNA的半保留复制。 复制原点:DNA分子复制的特定起点。 复制叉:正在进行复制的复制起点呈现叉子的形式，称为复制叉。
植物Ca2+信号的研究进展 摘要 为了适应环境,调节自身代谢和生长, 在植物的生长发育过程中,需要对各种外界环境刺激以及植物内部生理信息做出反应,因此,植物产生了自己的信号系统。Ca2+作为一种信号分子，它几乎参与了生命体所有的生理生化活动，在植物细胞的信号系统中也起着举足轻重的作用。钙是植物生长发育必需的大量元素之一，在细胞水平上, 钙在细胞分裂、极性形成、生长、分化、凋亡等过程中均有重要的调节功能, 能维持细胞壁, 细胞膜及膜结合蛋白的稳定性并参与调节和控制植物的许多生理生化反应, 是植物代谢的重要调节者。针对国内外对植物Ca2+信号的研究情况,综述了Ca2+信号的产生、Ca2+信号参与的各种植物生理过程、Ca2+信号的检测以及其研究的最新进展。 关键词：植物; Ca2+信号; 检测; 研究进展
钙元素广泛存在于自然界和各种生物体内, 而游离态的Ca2+更是在生命活动中扮演着举足轻重的角色, 它几乎参与了生命体所有的生理生化活动。作为一种信号分子, Ca2+在受精、胚胎发育、基因表达、细胞分化、组织形成、代谢调控等过程中都有参与, 可以说, Ca2+信号无处不在[1]。1967年, Ridg-wang和Ashley通过向藤壶肌纤维中微注射水母发光蛋白, 第一次测定静息态胞内钙离子浓度[Ca2+]以来, 对于Ca2+信号的研究即风生水起。虽然植物Ca2+信号的研究起步较动物细胞晚, 但依然取得了一些成果。对植物Ca2+信号的研究, 不但能揭示生命的奥秘, 同时能帮助我们更加清楚地了解各种生命活动。为此, 针对国内外对植物Ca2+信号的研究情况, 笔者对Ca2+信号的生理功能、信号的产生、Ca2+信号参与的各种植物生理过程、以及其研究的最新进展进行了综述。 1.Ca2+的功能 Heilbrunn在1937～1952年发表的著作中, 提出了Ca2+在生物系统中复杂和多功能性的观点。认为利用Ca2+是所有活细胞的基本特征。在他提出的“细胞刺激理论”中认为:当细胞受到各种刺激时, 细胞内原来浓度很低的Ca2+水平明显增高。Heilbrunn提出Ca2+的一些细胞效应有:(1)促进细胞黏合和胞间通讯;(2)影响酶活性, 如ATP酶酯酶等;(3)调节细胞分裂;(4)控制细胞的代谢活动;(5)调节细胞溶质中溶胶-凝胶状态转变;(6)高浓度Ca2+可能造成细胞死亡, 溶质中Ca2+浓度如果太高, 会与细胞内的磷酸根产生沉淀, 而磷酸根是细胞能量及物质代谢所必须的;(7)调节细胞膜的透性。钙在维持细胞膜方面有着重要作用, 电镜观察表明, 缺钙导致细胞膜解体, 加钙又恢复常态。可见钙有稳定细胞膜结构, 防止细胞膜损伤的作用。有机酸是植物代谢的中间产物, 钙能和有机酸结合成为可溶性的钙盐结晶, 其中最为普遍的就是草酸钙。据报道, 在外源Ca2+诱导下, 细胞内可形成草酸钙结晶移去外源Ca2+, 结晶会消失。草酸钙的形成有以下生理作用:(1)消除有机酸在植物体内的过多积累。(2)草酸钙的形成过程是可逆的,植物体内钙离子过多形成草酸钙, 消除过量钙对植物的伤害, 当钙离子浓度不能满足植物需要时,草酸钙释放出Ca2+以满足植物的需要。 2.植物Ca2+信号的产生和终止 高度区域化的植物细胞内结构中, 在质膜液泡膜内质网膜上都存在着跨膜的钙离子电化学梯度, 细胞质和细胞核内游离钙离子也呈现不均匀分布, 这些梯度分布在静止状态是相对稳定的, 在受到刺激时会发生变化。钙离子梯度是钙信号产生的基础，即植物细胞Ca2+空间分布的不均衡性是产生Ca2+信号的生物基础。植物细胞中, 静息态的胞内Ca2+浓度([Ca2+] i)为100～200nM, 而细胞外(细胞壁)和细胞内(内质网、液泡、线粒体、高尔基体、细胞核)钙离子库中钙离子浓度却是胞内的数十倍, 达到了1～10mM[2,3]。当细胞受到信号刺激时, Ca2+从钙离子库中释放, 使胞内Ca2+浓度瞬间升高,激活Ca2+依赖蛋白和激酶CPKs引起细胞代谢以及基因表达的改变。当Ca2+重新进入细胞内钙离子库或流出细胞进入胞外钙离子库时, 信号得以终止。钙离子浓度的调节是通过各种钙离子通道, 钙离子泵和钙离子转运来实现的[4]。 3.植物Ca2+信号的多样性 Ca2+信号几乎参与了各种植物生理过程, 包括花粉管生长、细胞分裂、受精等;同时, Ca2+信号还参与植物的抗逆反应和对光线的感知。由此可见, Ca2+
浅谈蛋白质磷酸化 摘要：蛋白质翻译后修饰几乎在所有的蛋白质上都会发生，被修饰后的蛋白质功能将会发生显著的变化。而蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式，在蛋白质翻译后修饰研究中有着重要地位，它参与和调控生物体内的许多生命活动。随着蛋白质组学技术的发展和应用，蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。本文主要介绍了蛋白质磷酸化的主要知识，主要类型与功能，以及研究蛋白质磷酸化的主要目的，最后简单了提到了预测蛋白质磷酸化位点的方法。 关键词：蛋白质修饰；蛋白质磷酸化；磷酸化位点预测 随着基因组计划基本完成，生命科学研究已进入后基因时代，主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑，也是生命科学研究的核心内容。传统的蛋白质研究注重研究单一蛋白质，而蛋白质组学注重研究参与特定生理或病理状态的所有的蛋白质种类及其与周围环境（分子）的关系。它的研究内容包括：（1）蛋白质鉴定；（2）蛋白质翻译后修饰的研究；（3）蛋白质结构研究；（4）蛋白质细胞内定位及功能确定；（5）发现药物靶分子及制药等。 早期蛋白质组学的研究范围主要是指蛋白质的表达模式，随着学科的发展，蛋白质组学的研究范围也在不断完善和扩充。蛋白质翻译后修饰研究已成为蛋白质组研究中的重要部分和巨大挑战。所谓蛋白质翻译后修饰指的是蛋白质折叠过程中和折叠过程后再多肽链上发生的共价反应，使蛋白质质量发生改变并且赋予蛋白质各种功能。 一、蛋白质磷酸化的概述 蛋白质的磷酸化反应是指通过酶促反应把磷酸基团从一个化合物转移到另一个化合物上的过程,是生物体内存在的一种普遍的调节方式，在细胞信号的传递过程中占有极其重要的地位。已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白质激酶和1000个左右的蛋白质磷酸酶基因。蛋白质的磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP或GTP上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质脱磷酸化。蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。其磷酸化和去磷酸化这一可逆过程,受蛋白激酶和磷酸酶的协同作用控制.酶蛋白的磷
磷酸化蛋白的高效富集 在线酶解与快速鉴定 项目申请人：袁敏婷黄懿 指导教师：杨芃原 摘要：蛋白质的可逆磷酸化具有重要的生物学意义，对蛋白质磷酸化位点进行分析有助于阐明蛋白质磷酸化的机制与功能。生物质谱是目前进行蛋白质磷酸化分析最有力的方法之一，但由于蛋白质磷酸化的丰度低以及磷酸化的肽段离子化效率低，在质谱分析前，依然需要结合富集或分离的步骤。本作品旨在利用四氧化三铁磁性纳米材料对磷酸化肽或蛋白快速高效的特异性吸附，结合在线酶解技术的快速，高序列覆盖度特性构建一个快速，高效鉴定分析磷酸化蛋白的新技术。 关键词：蛋白质磷酸化；Fe3O4磁性材料富集；在线酶解 1.引言 蛋白质的翻译后修饰（PTMs）是目前蛋白质组研究中的一个重要课题。蛋白质磷酸化是最普遍、最重要的一种蛋白翻译后修饰方式，它几乎调节着生命活动的整个过程，包括细胞的增殖、发育和分化，神经活动，肌肉收缩，新陈代谢，肿瘤发生等。了解蛋白质磷酸化对功能的影响可深入理解生命系统如何在分子水平进行调控。据统计，在哺乳动物中大约有三分之一的蛋白质被认为是磷酸化修饰的，而脊椎动物基因组中有5%的基因编码蛋白激酶或磷酸酯酶。对众多生物化学功能起开/关调控作用，是一种普遍的调控机制。 蛋白质的可逆磷酸化使得蛋白质组学研究更为复杂。真核生物细胞蛋白质中主要的磷酸化氨基酸为丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸，其比例大概为1800∶200∶1。大多数磷酸化蛋白质都有多个磷酸化位点，并且其磷酸化位点是可变的。因此,一种蛋白可能有多种磷酸化形式。对单一蛋白质进行研究的传统方法远不能满足分析这一层面上蛋白质的多样性和复杂性的需要，用蛋白质组技术和生物信息学高通量地研究翻译后蛋白质的修饰已成为必然趋势。虽然对磷酸化蛋白质组学分析已有很大进步，但依然存在多个难点亟待解决包括磷酸化蛋白和肽段的富集，可逆性磷酸化位点的鉴定以及磷酸化位点的定量等。 在过去几十年中已有多种分离和鉴定蛋白质磷酸化的技术发展起来，包括放射性同位素标记、免疫沉淀反应、化学修饰、固定金属离子亲合色谱法等，而生物质谱技术已经成为磷酸化蛋白鉴定的主要工具，串联质谱更是可以高通量，快速的给出详细的磷酸
磷酸化蛋白质组学常用分析和定量方法 蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程几乎调节着包括细胞的增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动。目前已知有许多人类疾病是由于某些异常的磷酸化修饰所引起，而有些磷酸化修饰却是某种疾病所导致的后果。在哺乳动物细胞生命周期中，大约有1/3的蛋白质发生过磷酸化修饰；在脊椎动物基因组中，有5%的基因编码的蛋白质是参与磷酸化和去磷酸化过程的蛋白激酶和磷酸（酯）酶。磷酸化修饰本身所具有的简单、灵活、可逆的特性以及磷酸基团的供体ATP的易得性，使得磷酸化修饰被真核细胞所选择接受而成为一种最普遍的调控手段。鉴于磷酸化修饰在生命活动中所具有的重要意义，探索磷酸化修饰过程的奥秘及其对细胞功能的影响已成为众多生物化学家及蛋白组学家所关心的内容。用蛋白质组学的理念和分析方法研究蛋白质磷酸化修饰，可以从整体上观察细胞或组织中磷酸化修饰的状态及其变化，这对以某一种或几种激酶及其产物为研究对象的经典分析方法是一个重要的补充，同时提供了一个全新的研究视角，并由此派生出磷酸化蛋白质组学（phosphoproteomics）这一新概念。在蛋白质组学水平进行磷酸化蛋白质的分析定量研究已引起人们广泛关注，各种技术也相应地发展起来[60, 61]。 1. 磷酸化蛋白质和磷酸肽的富集[62] 1.1 免疫亲和色谱 富集磷酸化蛋白质最简单的方法就是用识别磷酸化氨基酸残基的特异抗体进行免疫共沉淀，从复杂混合物中免疫沉淀出目标蛋白质。目前，仅有酪氨酸磷酸化蛋白质的单克隆抗体可以用来进行有效的免疫共沉淀。这是因为该抗体具有较强的亲和力和特异性，可以有效地免疫沉淀酪氨酸磷酸化的蛋白质。Imam-Sghiouar等人从B-淋巴细胞中通过免疫沉淀获得酪氨酸磷酸化的蛋白质，然后再用二维电泳分离技术并结合质谱分析方法，从而鉴定出多个与斯科特综合症相关的酪氨酸磷酸化的蛋白质。由于抗磷酸化丝氨酸和苏氨酸抗体的抗原决定簇较小，所以令抗原抗体的结合位点存在空间障碍，特异性较差。因此，目前采用磷酸化丝氨酸/ 苏氨酸的抗体来富集磷酸化蛋白质的研究相对较少。 图片来源：https://www.doczj.com/doc/647354523.html,/wiki/Phosphoproteomics
名词解释 1. 基因（gene）： 2. 结构基因（structural gene）： 3. 断裂基因（split gene）： 4. 外显子（exon）: 5. 内含子（intron）: 6. 多顺反子RNA（polycistronic/multicistronic RNA）: 7. 单顺反子RNA（monocistronic RNA）: 8. 核不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA）: 9. 开放阅读框（open reading frame, ORF）: 10. 密码子（codon）: 11. 反密码子（anticodon）: 12. 顺式作用元件（cis-acting element）: 13. 启动子（promoter）: 14. 增强子（enhancer）: 15. 核酶（ribozyme） 16. 核内小分子RNA（small nuclear RNA, snRNA） 17. 信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP） 18. 上游启动子元件（upstream promoter element） 19. 同义突变（same sense mutation） 20. 错义突变（missense mutation） 21. 无义突变（nonsense mutation） 22. 移码突变（frame-shifting mutation） 23. 转换（transition） 24. 颠换（transversion） （三）简答题 1. 顺式作用元件如何发挥转录调控作用？ 2. 比较原核细胞和真核细胞mRNA的异同。 3. 说明tRNA分子的结构特点及其与功能的关系。 4. 如何认识和利用核酶？ 5. 若某一基因的外显子发生一处颠换，对该基因表达产物的结构和功能有什么影响？ 6. 举例说明基因突变如何导致疾病。 （四）论述题 1. 真核生物基因中的非编码序列有何意义？ 2. 比较一般的真核生物基因与其转录初级产物、转录成熟产物的异同之处。 3. 真核生物的基因发生突变可能产生哪些效应？ （二）名词解释 1.基因组（genome） 2. 质粒（plasmid） 3.内含子（intron） 4.外显子（exon） 5.断裂基因（split gene） 6.假基因（pseudogene） 7.单顺反子RNA（monocistronic RNA）
蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程几乎调节着包括细胞的增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动。目前已知有许多人类疾病是由于某些异常的磷酸化修饰所引起，而有些磷酸化修饰却是某种疾病所导致的后果。在哺乳动物细胞生命周期中，大约有1/3的蛋白质发生过磷酸化修饰；在脊椎动物基因组中，有5%的基因编码的蛋白质是参与磷酸化和去磷酸化过程的蛋白激酶和磷酸（酯）酶。磷酸化修饰本身所具有的简单、灵活、可逆的特性以及磷酸基团的供体ATP的易得性，使得磷酸化修饰被真核细胞所选择接受而成为一种最普遍的调控手段。鉴于磷酸化修饰在生命活动中所具有的重要意义，探索磷酸化修饰过程的奥秘及其对细胞功能的影响已成为众多生物化学家及蛋白组学家所关心的内容。用蛋白质组学的理念和分析方法研究蛋白质磷酸化修饰，可以从整体上观察细胞或组织中磷酸化修饰的状态及其变化，这对以某一种或几种激酶及其产物为研究对象的经典分析方法是一个重要的补充，同时提供了一个全新的研究视角，并由此派生出磷酸化蛋白质组学（phosphoproteomics）这一新概念。在蛋白质组学水平进行磷酸化蛋白质的分析定量研究已引起人们广泛关注，各种技术也相应地发展起来. 1.1 免疫亲和色谱 富集磷酸化蛋白质最简单的方法就是用识别磷酸化氨基酸残基的特异抗体进行免疫共沉淀，从复杂混合物中免疫沉淀出目标蛋白质。目前，仅有酪氨酸磷酸化蛋白质的单克隆抗体可以用来进行有效的免疫共沉淀。这是因为该抗体具有较强的亲和力和特异性，可以有效地免疫沉淀酪氨酸磷酸化的蛋白质。Imam-Sghiouar等人从B-淋巴细胞中通过免疫沉淀获得酪氨酸磷酸化的蛋白质，然后再用二维电泳分离技术并结合质谱分析方法，鉴定出多个与斯科特综合症相关的酪氨酸磷酸化的蛋白质。由于抗磷酸化丝氨酸和苏氨酸抗体的抗原决定簇较小，所以令抗原抗体的结合位点存在空间障碍，特异性较差。因此，目前采用磷酸化丝氨酸/苏氨酸的抗体来富集磷酸化蛋白质的研究相对较 少。 1.2 固相金属亲和色谱（IMAC） 固相金属亲和色谱（immobilized metal affinity chromatography, IMAC）是一项较为成熟的磷酸化多肽分离富集技术。它是利用磷酸基团与固相化的Fe3+、Ga2+和Cu2+等金属离子的高亲和力来富集磷酸肽。目前发展的高通量磷酸化蛋白质组分析途径主要采用IMAC亲和色谱-反相液相色谱-串联质谱-数据库检索联用的方法。Ficarro等人最先将IMAC富集技术应用到细胞系大规模磷酸化蛋白质组学的分析中，并从啤酒酵母中鉴定出了216个磷酸化肽段和383个磷酸化位点。该方法的优点在于对每个可溶磷酸肽，不管其长度如何，都有富集作用，而且IMAC柱洗脱下的样品可直接用于RP-HPLC分析，但有可能丢失一些与IMAC柱结合能力较弱的磷酸肽或某些因有多个磷酸化位点而难以洗脱的磷酸肽。另外，那些富含酸性氨基酸的非磷酸化肽段与固相金属离子也有结合能力，也可能被富集。为了解决IMAC柱的非特异性吸附的问题，可以采用对羧基进行酯化反应以及改变洗脱液的体系等方法来提高IMAC 柱的特异性。此外，自动化IMAC- capillary RP HPLC-ESI MS/MS技术平台的研究开发，使磷酸肽的富集、反相分离和质谱检测都能自动在线进行，为IMAC在蛋白质组学中的高通量应用开辟了道路。 1.3 TiO2色谱 近期金属氧化物亲和富集技术得到了人们极大的关注。2004年，Pinkse等人将二氧化钛（TiO2）技术引进磷酸化蛋白质组学领域，利用TiO2与磷酸肽上磷酸基团的亲和能力实现对磷酸肽的相对富集，并建立了通过TiO2作为预分离的2D-NanoLCESI-MS/MS 技术平台。虽然该技术在对磷酸化肽段富集时的选择性和灵敏度方面都优于IMAC技术，但仍然存在非特异性吸附等问题。后来，人们又利用纳米材料比表面积大的特点，对TiO2纳米级材料进行了开发
分子生物学主要研究内容 1. 核酸的分子生物学。 核酸的分子生物学研究 核酸的结构及其功能。由于 核酸的主要作用是携带和传 递遗传信息，因此分子遗传 学是其主要组成部分。由于 50年代以来的迅速发展，该 领域已形成了比较完整的理 论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。 2. 蛋白质的分子生物学。 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3.细胞信号转导的分子生物学。 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。 4.癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。 从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。
细胞信号转导及与相关疾病综 ——广医大李雪银孔颖诗郭欣仪张淑珍谭丞茵小组 摘要：由于细胞的信号转导功能就是机体生理功能调节的细胞和分子机制，所以信号转导通路及信号分子、信号分子间的以及信号通路间的相互 作用的改变，是许多人类疾病的分子基础，这已在癌症、动脉硬化、 心肌肥大、炎症疾病以及神经退行性疾病等发展的病理机制研究中取 得了显著进展。 关键词:信号转导，受体，配体，介导等 一、信号传导的概念：是指生物学信息（兴奋或抑制）在细胞间或细胞内 转换和传导，并产生生物效应的过程。信号转导的核心在于通过特定 信号通路进行生物信息的细胞内转换与传递过程并涉及对相关蛋白 质基因表达过程的调控。 二、信号转导的生理意义：1）其本质上就是细胞核分子水平的功能调节， 是机体生命活动中的生理功能调节的基础。2）信号转导中的信号指 的是生物学信号，可以是物理信号，如电、声光等，更多的是以化学 物质为载荷物体的化学信号，如激素、神经递质等。3）信号转导的 结果即生物效应是各式各样的，可为对靶细胞功能的硬性，或为对靶 细胞代谢、分化和生长发育的影响，甚至是对靶细胞形态结构和生存 状态等方面的影响。 三、与信号转导作用有关物质的概念与性质 1）受体：是指细胞中具有接受和转导信息功能的蛋白质，分布于细胞膜中的受体称为膜受体，位于细胞质内和核内的受体 则称之为胞质受体和核受体①离子通道型受体：是一种同时 具有受体和离子通道功能的蛋白质分子，属于化学门控通道， 他们接受的化学信号绝大多数是神经递质，激活后可引起离 子的跨膜流动。②G蛋白耦联受体：是指激活后作用于之耦 联的G蛋白，然后一发一系列以信号蛋白为主的级联反应而 完成跨膜信号转导的一类受体。③酶联型受体：是指自身就 具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。④招募型受体：也是 单个跨膜受体，受体分子的胞内域没有任何酶的活性，故不 能进行生物信号的放大。⑤核受体：实质上是激素调控特定 蛋白质转录的一大类转录调节因子，包括类固醇激素，维生 素D3受体，甲状腺激素受体和维甲酸受体等。 2）配体：凡能与受体发生特异性结合的活性物质称之为配体 3）G蛋白耦联受体：是指激活后作用于与之耦联的G蛋白，然后引发一系列以信号为主的级联反应而完成跨膜信号转导的一类 受体。 4）G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白的简称，是G蛋白耦联受体联系胞内信号通路的关键蛋白。 5）G蛋白效应器：是指G蛋白直接作用的靶标，包括效应器酶、膜离子通道以及膜转运蛋白等。 6）第二信使：是指激素、神经递质、细胞因子等细胞外信号分子（第一信使）作用于膜受体后产生的细胞内信号分子。
磷酸化蛋白质组学常用定量方法介绍 蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程几乎调节着包括细胞的增殖、发育、分化、信号转导、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动。目前已知有许多人类疾病是由于某些异常的磷酸化修饰所引起，而有些磷酸化修饰却是某种疾病所导致的后果。在哺乳动物细胞生命周期中，大约有1/3的蛋白质发生过磷酸化修饰；在脊椎动物基因组中，有5%的基因编码的蛋白质是参与磷酸化和去磷酸化过程的蛋白激酶和磷酸（酯）酶。磷酸化修饰本身所具有的简单、灵活、可逆的特性以及磷酸基团的供体ATP的易得性，使得磷酸化修饰被真核细胞所选择接受而成为一种最普遍的调控手段。鉴于磷酸化修饰在生命活动中所具有的重要意义，探索磷酸化修饰过程的奥秘及其对细胞功能的影响已成为众多生物化学家及蛋白组学家所关心的内容。用蛋白质组学的理念和分析方法研究蛋白质磷酸化修饰，可以从整体上观察细胞或组织中磷酸化修饰的状态及其变化，这对以某一种或几种激酶及其产物为研究对象的经典分析方法是一个重要的补充，同时提供了一个全新的研究视角，并由此派生出磷酸化蛋白质组学（phosphoproteomics）这一新概念。在蛋白质组学水平进行磷酸化蛋白质的分析定量研究已引起人们广泛关注，各种技术也相应地发展起来。 1. 磷酸化蛋白质和磷酸肽的富集 1.1 免疫亲和色谱 富集磷酸化蛋白质最简单的方法就是用识别磷酸化氨基酸残基的特异抗体进行免疫共沉淀，从复杂混合物中免疫沉淀出目标蛋白质。目前，仅有酪氨酸磷酸化蛋白质的单克隆抗体可以用来进行有效的免疫共沉淀。这是因为该抗体具有较强的亲和力和特异性，可以有效地免疫沉淀酪氨酸磷酸化的蛋白质。Imam-Sghiouar等人从B-淋巴细胞中通过免疫沉淀获得酪氨酸磷酸化的蛋白质，然后再用二维电泳分离技术并结合质谱分析方法，鉴定出多个与斯科特综合症相关的酪氨酸磷酸化的蛋白质。由于抗磷酸化丝氨酸和苏氨酸抗体的抗原决定簇较小，所以令抗原抗体的结合位点存在空间障碍，特异性较差。因此，目前采用磷酸化丝氨酸/苏氨酸的抗体来富集磷酸化蛋白质的研究相对较 少。 1.2 固相金属亲和色谱（IMAC） 固相金属亲和色谱（immobilized metal affinity chromatography, IMAC）是一项较为成熟的磷酸化多肽分离富集技术。它是利用磷酸基团与固相化的Fe3+、Ga2+和Cu2+等金属离子的高亲和力来富集磷酸肽。目前发展的高通量磷酸化蛋白质组分析途径主要采用IMAC亲和色谱-反相液相色谱-串联质谱-数据库检索联用的方法。Ficarro等人最先将IMAC 富集技术应用到细胞系大规模磷酸化蛋白质组学的分析中，并从啤酒酵母中鉴定出了216个磷酸化肽段和383个磷酸化位点。该方法的优点在于对每个可溶磷酸肽，不管其长度如何，都有富集作用，而且IMAC柱洗脱下的样品可直接用于RP-HPLC分析，但有可能丢失一些与IMAC柱结合能力较弱的磷酸肽或某些因有多个磷酸化位点而难以洗脱的磷酸肽。另外，那些富含酸性氨基酸的非磷酸化肽段与固相金属离子也有结合能力，也可能被富集。为了解决IMAC柱的非特异性吸附的问题，可以采用对羧基进行酯化反应以及改变洗脱液的体系等方法来提高IMAC柱的特异性。此外，自动化IMAC- capillary RP HPLC-ESI MS/MS技术平台的研究开发，使磷酸肽的富集、反相分离和质谱检测都能自动在线进行，为IMAC在蛋白质组学中的高通量应用开辟了道路。
2012年12月第9卷第36期 ·综述· CHINA MEDICAL HERALD 中国医药导报抑郁症是严重危害人类健康的情感障碍疾病，以往人们对抑郁症发病机制的研究主要集中在神经生化方面，近年来，人们逐渐认识到抑郁患者在神经细胞信号转导分子水平也存在异常。信号转导途径具有级联放大作用，一个原始的化学信号，通过信号传递过程的级联反应，可以在下游引起成百上千个酶蛋白的活化，产生生物学效应。本文综述了信号转导机制在抑郁症中的研究进展，为阐明抑郁症的发病机制和研制新型抗抑郁药物提供参考。 1G 蛋白偶联的信号转导通路与抑郁症1.1G 蛋白与抑郁症 G 蛋白在信息转导通路中起广泛和重要的整合、调节及放大作用，早期抑郁症信号通路的研究集中在G 蛋白上。2002年国内学者研究发现慢性应激抑郁模型大鼠海马的Gi 蛋白表达量明显高于正常大鼠[1]。抑郁患者Gq α下降，并常伴随神经元去分化过程，抗抑郁药能上调Gq α从而发挥抗抑郁作用。研究表明，抑郁模型大鼠前额皮质、海马CA3区G αi 表达增高，西酞普兰抗抑郁作用靶点之一可能是调整前额皮质、海马CA3区的G αi 的表达[2]。1.2cAMP-PKA 通路与抑郁症 对抑郁症信号通路研究较多的是cAMP-PKA 通路。研究提示抑郁症存在cAMP 系统活性下调，抗抑郁治疗可使cAMP 通路上调。抑郁患者存在大脑去甲肾上腺素能β受体耦联的腺苷酸环化酶（AC ）敏感性降低及PKA 通路的异常。国外有资料报道，抑郁症自杀死亡者脑前额叶AC 的活性明显下降，自杀行为及抑郁性疾病可能与AC 活性改变有关。邓沁涛等[3]建立小鼠重复应激抑郁模型，检测小鼠海马内cAMP 含量、PKA 活性及海马磷酸化反应元件结合蛋白（P-CREB ）水平，发现cAMP-PKA-CREB 是咯利普兰发挥抗抑郁作用 信号转导途径之一。魏浩洁等[4]的研究显示黄精皂苷对慢性应激抑郁大鼠行为学有改善作用，可能是通过调节5-羟色胺1A 受体（5-HT 1A R ）及其介导的5-HT 1A R/cAMP/PKA 通路发挥抗抑郁作用。 1.3转录因子反应元件结合蛋白（CREB ）的研究 CREB 是转录调节因子之一，通过CREB 及其磷酸化介导信号转导通路调节，并最终调控基因的转录。Koch 等[5]对抑郁症患者在药物治疗前后进行测定，显示经治疗有效的患者CREB 磷酸化显著增加，首次提出P-CREB 可能是抗抑郁治疗的生物学标志。国外研究人员建立CREB 缺陷小鼠模型，采用同源重组的方法建立CREB 缺陷小鼠模型，给予氟西汀治疗后，CREB 缺陷小鼠在强迫游泳和悬尾实验等行为学效应上显示了抗抑郁作用，CREB 成为抗抑郁治疗的新的分子靶点[6]。 1.4神经营养因子与抑郁症 神经营养因子（NTFs ）是一组对神经组织起特殊营养保护作用的蛋白质，是神经细胞生长、分化的依赖因子，也是神经元受损害或病变中保护其存活和促进其再生的必需因子。NTFs 受心理应激的影响可能发生异常。其中研究较多的是脑源性神经营养因子（BDNF ）。BDNF 以大脑皮层和海马分布最为丰富，其通过靶源性、自分泌和旁分泌形式激发神经细胞上的高亲和力信号传导通路发挥作用，它能促进5-羟色胺（5-HT ）、多巴胺（DA ）能神经元的再生和发芽，促进海马神经元生成。这种神经发生有助于改善抑郁患者的认知功能。已有报道显示，长期给予抗抑郁药可提高额叶、海马等部位BDNF 及其受体TrkB 的表达。采用慢性应激法制作大鼠抑郁模型，检测大鼠脑脊液、海马和皮层BDNF 的含量，结果表明，模型组大鼠脑脊液、海马和皮层BDNF 的含量显著低于正常对照组[7]。有研究发现，血清素转运体（SERT ）基因敲 抑郁症与细胞信号转导研究进展 徐向青1唐启盛2 1.山东中医药大学附属医院，山东济南250011； 2.北京中医药大学第三附属医院，北京 100029 [摘要]抑郁症是严重危害人类健康的情感障碍疾病，其发病机制至今尚不明确，近年来更多的研究指向受体的细胞 信号转导机制。通过查阅整理相关文献，本文综述了信号转导机制在抑郁症中的研究进展，为阐明抑郁症的发病机制和研制新型抗抑郁药物提供参考。[关键词]抑郁症；信号转导；研究进展[中图分类号]R749.4[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2012）12（c ）-0049-02 Advance research in depression and cellular signal transduction pathway XU Xiangqing 1TANG Qisheng 2 1.The Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Shandong Province,Ji'nan 250011,China; 2.The Third Affiliated Hospital of Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China [Abstract]Depression is a serious hazard to human health of affective disorders,its pathogenesis is still not clear.In re -cent years,more and more research is pointed to the receptor signal transduction mechanism.By referring to the related lit -erature review,this article reviews the research progress of the mechanism of signal transduction in depression,and it pro -vides reference for elucidating the pathogenesis of depression and the development of new antidepressant drugs.[Key words]Depression;Cellular signal transduction pathway;Research progress [基金项目]国家自然科学基金资助项目（项目编号：30572389）。 49
磷酸化蛋白质组学的研究及其应用 郝文杰生物化学与分子生物学 201421191526 摘要：蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,蛋白质磷酸化和去磷酸化几乎调节着生命活动的整个过程。近年来蛋白质组学技术的发展和应用为磷酸化蛋白质的定性、定量和功能研究提供了必要的技术,使大规模和系统性进行磷酸化蛋白质研究成为可能。本文综述了检测和鉴定磷酸化蛋白质的蛋白质组学方法及其在生命领域的应用前景。 关键词：蛋白质；磷酸化；翻译；方法；检测 在对疾病发病机制、诊断、生理功能及药物开发研究中，往往需要获取一些高通量、大样本、全局性数据，通过整体化系统性分析，从中寻找线索，推断可能的病因以及诊断靶标，由此诞生了诸如基因组学、蛋白质组学及代谢组学等建立在网络架构式研究思路基础上多种新的研究方法和理论。生物体能迅速对体内环境变化和外界环境刺激产生应答反应,这些反应过程靠复杂的调控机制调节, 其中大多数调控机制是由蛋白质的构象变化所介导的,而蛋白质本身的构象变化常常是通过变构效应和蛋白质一级结构上发生的各种共价修饰来实现的[1]。目前,已发现20多种蛋白质翻译后修饰,以至一种基因产物可呈现磷酸化修饰、糖基化修饰、羧基化修饰、乙酰化修饰以及连接变异体等多种形式[2]。 蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一。磷酸化修饰本身所具有的简单、灵活、可逆的特性,以及磷酸基团的供体ATP的易得性,使得磷酸化修饰被真核细胞所选择接受成为一种最普遍的调控手段。蛋白质的磷酸化和去磷酸化这一可逆过程,几乎调节着包括细胞的增殖、发育、分化、细胞骨架调控、细胞凋亡、神经活动、肌肉收缩、新陈代谢及肿瘤发生等生命活动的所有过程,并且可逆的蛋白质磷酸化是目前所知道的最主要的信号转导方式[3]。目前已经知道有许多人类疾病是由于异常的磷酸化修饰所引起,而有些磷酸化修饰却是某种疾病所导致的后果[4]。 磷酸化蛋白质组学的研究尚处于初期阶段，鉴于其特殊的研究方法及内容，对揭示生命体尤其是疾病状态下细胞信号传导具有不可替代的优势[5-7]。此外， 磷酸化蛋白质组学的研究为寻找药物新的作用靶点和疾病诊断指标提供全新的 研究思路。本文就磷酸化蛋白质的检测、定量技术及其在生物领域的研究进行综述。 1.蛋白质磷酸化研究概况 蛋白质磷酸化作为真核细胞信号转导中的核心,在生命系统中发挥着重要作用。在真核生物中常见的三种磷酸化形式,丝氨酸磷酸化最多,苏氨酸磷酸化次之,而酪氨酸磷酸化最少,三者的比例是1800∶200∶1[8]。丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基上的磷酸化是非常重要的蛋白质功能调节器[9],正确解析磷酸化蛋白质的结 构以及为磷酸化的位点是磷酸化蛋白质组的主要任务之一。另外,蛋白质磷酸化在机体内是动态的过程,不同条件下蛋白质磷酸化的定量分析是差异蛋白质组学研究的重要内容。 2.磷酸化蛋白质的主要检测技术 2.1放射性标记法 放射性标记法是研究蛋白质磷酸化的传统方法,是将用放射性同位素P标记的磷酸化蛋白质,经分离、富集后,利用放射自显影技术进行磷酸化蛋白质的检测。若要进一步分析磷酸化位点,则需要通过蛋白酶解消化,再通过Edman降解或质