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PRNs 基因家族研究进展

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生物技术进展2022年第12卷第3期325~331CurrentBiotechnologyISSN2095‑2341􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛􀤛

进展评述Reviews

PRNs基因家族研究进展

樊锦瑞，王磊，邹俊杰*

中国农业科学院生物技术研究所，北京100081

摘要：Pirins（简称PRNs、PIRs）是含有Cupin结构域的基因家族，属于功能各异的Cupin超家族成员之一。PRN蛋白的N端结构域含有金属离子结合位点，在原核和真核生物中高度保守。人hPRN可作为转录因子辅因子和氧化还原感受器

参与癌症发生过程，是癌症治疗的潜在靶点。植物PRNs基因家族一般含有多个成员，其生物学功能尚未得到深入研究。概述了PRNs蛋白的基本结构及其生化特征，并综述了PRNs在人、微生物和植物中的生物学功能，以期为进一步解析水稻等作物中PRNs的功能提供一定线索，并为基因编辑等生物育种技术改良作物提供新的靶点。

关键词：PRNs基因家族；金属离子；转录因子辅因子；氧化还原感受器；靶点

DOI：10.19586/j.2095⁃2341.2021.190

中图分类号：Q501文献标志码：A

ResearchProgressonPRNsGeneFamily

FANJinrui，WANGLei，ZOUJunjie*

BiotechnologyResearchInstitute，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100081，China

Abstract：Pirins（PRNs，PIRs）aregenefamilycontainingcupindomainandbelongtothefunctionallydiversitycupinsuperfamily.TheN-terminaldomainofPRNcontainsametal-ionbindingsite，whichishighlyconservedinprokaryotesandeukaryotes.HumanhPRNcouldparticipateincancerdevelopmentastranscriptionalregulatorandredoxsensor，suggestingthathPRNisapotentialtherapeutictarget.Inplants，thereareseveralmembersinPRNsgenefamily，whereastheirbiologicalfunc‐tionsremainlargelyunknown.ThispaperoutlinedthebasicstructureandbiochemicalcharacteristicofPRNs，andreviewedthebiologicalresearchprogressesinhuman，microorganismandplants，inordertoprovidecluestoclarifythePRNsmolecularmechanismofcropsuchasrice，andprovidetargetgenesforthegeneticimprovementofcropsproductionoradapationbygeneeditingandothermolecularbreedingtechniques.

Keywords：PRNsgenefamily；metalions；transcriptionalregulator；redoxsensor；target

Pirin（PRN、PIR）蛋白在人类中最初是通过酵

母双杂交筛选发现的，其与转录因子NFI/CTF1

（nuclearfactorI/CCAATboxtranscriptionfactor）相

互作用，发挥相关功能［1］。已有报道表明，人hPRN可作为转录因子辅因子和氧化还原感受

器，参与多个生物学过程，与癌症的发生密切相

关［2］。除了人类，在其他哺乳动物、植物、真菌甚

至原核生物中也都存在PRN同源蛋白，PRN蛋白

的N端蛋白结构高度保守［1，3-5］。本文总结了PRN蛋白的基本结构和生化特征，重点综述了不同物

种的PRN蛋白生物学功能研究进展，并对植物PRN蛋白今后的研究进行了展望，以期为癌症治

疗和作物改良提供新的靶点。

1PRNs的结构

PRNs在哺乳动物、植物、真菌和原核生物中

高度保守，根据序列和结构相似性被归类为

收稿日期：2021‐12‐06；接受日期：2021‐12‐17基金项目：国家自然科学基金项目（32070337；31801283）；北京市自然科学基金项目（6192025）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1610392020001）。联系方式：樊锦瑞E-mail：；*通信作者邹俊杰E-mail：

。生物技术进展CurrentBiotechnologyCupin超家族的一个亚家族。Cupin来源于拉丁

文“cupa”，在拉丁语中是指木桶或小桶的意思，因

此，将具有β折叠片围成的桶状结构的蛋白命名

为Cupin［6］。Cupin家族蛋白除具有保守的β-bar‐rel结构外，还有两个保守的基序（motif），即［G

（X）5HXH（X）3，4E（X）6G］和［G（X）5PXG（X）2H

（X）3N］，两个基序由15~50个氨基酸隔开，形成

了与金属离子结合的区域，被保护在β桶状结

构中［7-9］。Winaker等［1］首次克隆了人类hPRN基因，对hPRN基因的表达、蛋白结构和亚细胞定位进行

了分析。如图1所示，hPRN蛋白的晶体结构含有

两个不同的Cupin家族基序：一个是β-桶状折叠

区域，在其N端区域，含有金属离子结合位点，由3个组氨酸和1个谷氨酸组成；另一个是含α-螺旋

的C-末端结构域，该结构域不含金属结合位点，

也不含保守的金属配位残基。C-末端的α-螺旋

结构并不是在所有物种中都保守，如大肠杆菌中

就缺失了这段保守序列［4，10］。PRN蛋白的晶体结构与槲皮素2，3-双加氧酶

结构相似，具有类似槲皮素酶的功能，能够降解槲

皮素。槲皮素是一种类黄酮物质，具有抗氧化、预

防癌症、DNA防护、抗炎反应和保护心脏等作

用［11］。PRN与槲皮素2，3-双加氧酶均是利用槲皮

素作为底物，酶促反应过程中均释放一氧化碳，且

槲皮素2，3-双加氧酶抑制剂还能抑制PRN活性，

表明PRN蛋白具有类似槲皮素酶的活性［4］。

不同物种PRNs结合不同金属离子的能力存

在差异，与其功能密切相关。研究发现，PRN可

以结合Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ni2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+等不同

金属离子［9，12］。hPRN结合的最适金属离子是Fe2+/

Fe3+，大肠杆菌YhhW为Ni2+，假单胞菌pirin-like为Cu2+［9，12］。这些物种中，PRN与最适金属离子结合

后，可以增强其槲皮素酶的活力。保守的金属离

子结合域表明，PRN可能通过结合不同金属离子

来改变蛋白酶活性，也可通过结合不同价态的离

子来参与基因表达调控。

2不同物种PRNs进化关系

与哺乳动物、微生物仅有1个PRN成员不同，

不同植物的PRNs均包含1个小基因家族（图2），

其中拟南芥中有4个成员，水稻有3个成员，玉米有4个成员，推测植物的PRNs可能具有更丰富的

功能。同时，同一家族中的成员并未形成一个基

因簇，而是分散在同一染色体的不同部位，或位于

不同染色体上，暗示同一物种PRNs可能具有不

同的表达调控模式；一些同种家族成员也并未分

布在同一进化分支中，进化距离较远，可能发挥不

同的生物学功能。水稻的3个成员在进化关系上

分布于3个不同的分支。拟南芥4个成员中，AtPRN1、AtPRN2和AtPRN3进化关系更近，而

AtPRN4被聚集到另一组（图1）。大量研究报道

AtPRN1和AtPRN2具有不同的生物学功能［3，13-18］，

不同植物PRNs生物学功能仍有待进一步研究。

3PRN蛋白的生物学功能

自1997年PRN蛋白首次被发现以来，PRN的

相关研究持续开展，PRNs在人、微生物、植物等不

同物种中的生物学功能见表1。3.1PRN在人体中的生物学功能hPRN是一个32kD的蛋白质，由290个氨基

酸组成，定位于细胞核并呈点状分布［1］。hPRN蛋

白在人体中的研究较为广泛，在人体正常组织中

表达水平相对较低，癌症发生过程中其表达量

或定位发生变化。在急性髓系白血病（acutemyeloidleukemia，AML）中hPRN的表达下调，

hPRN是终末期髓细胞成熟必须的，其下调可能

与AML相关的分化受阻有关［26］。hPRN在大部分

癌症中受到诱导会上调表达，与癌症发生密切相

关。香烟刺激气道上皮细胞hPRN表达增加，转

录因子Nrf2能够结合hPRN的启动子区域的AREs元件，调控hPRN的表达，参与上皮细胞凋

亡和口腔癌的过程［19-20］。HPV16E7癌蛋白可以

促进hPRN上调，导致上皮-间质转化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）和细胞迁移增加，从

而引起口腔肿瘤细胞中hPRN/NF-κB的活化［35］。

在黑色素瘤细胞中，hPRN高表达，可抑制细胞衰

老。黑色素瘤细胞中hPRN亚细胞定位发生由细

胞核向细胞质转移，细胞质hPRN的水平与黑色

素瘤的进展密切相关［26，36］。hPRN蛋白具有槲皮素酶的功能，同样参与

了疾病的进展过程。在人体中高表达hPRN降低

了体内槲皮素的含量，进而降低了槲皮素对脊髓

灰质炎病毒的抑制作用，而siRNA诱导hPRN水326樊锦瑞，等：PRNs基因家族研究进展

平的下降，使该病毒复制时对黄酮类化合物更加

敏感［37］。hPRN可作为转录因子辅因子发挥功能，参

与调控基因的转录。hPRN能够与诱导凋亡的转

录因子NF-κB（p50）相互作用，与原癌蛋白Bcl3形

成复合物，抑制hPRN与Bcl3的结合，降低转录因

子SNAI2表达和黑色素瘤细胞移动［22］。NF-κB是

一种普遍存在的转录调节因子，被认为在免疫反

应、细胞凋亡、炎症和氧化应激中起重要作

用［38-39］。在氧化条件下，hPRN的结构从Fe2+（非活

性形式）转变为Fe3+（活性形式），可改变蛋白R-shape构象，氧化态的hPRN-Fe3+可促进p65与DNA分子的结合［2，29‐30］，说明hPRN可作为氧化还

原感受器（redoxsensor），感受体内氧化还原变化，

参与基因转录的调控。另外，hPRN也能通过直

接结合细胞周期激活因子E2F1启动子区域，激活E2F1的转录，进一步调控E2F1的靶基因cdk4、cdk6、cycD、cycE和DDR1的表达，促进乳腺癌细胞G1期到S期的转变［25］。hPRN主要通过以下两个方面发挥其生物学

功能：一是具有槲皮素酶的功能，参与调节体内槲

皮素水平；二是可以作为转录因子辅因子，通过调

控转录因子的活性，参与基因表达调控，以及癌症

的发生和增殖过程。研究表明，降低hPRN的表

达水平，有助于治疗癌症，如宫颈癌发生过程中hPRN通过降低上皮细胞钙粘附蛋白（E-cadherin）

的表达而诱导EMT；敲除hPRN基因可提高E-cad‐herin水平，降低宫颈癌细胞中粘附素、锌指蛋白

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燕麦PRR基因家族鉴定与表达分析

燕麦PRR基因家族鉴定与表达分析

麦类作物学报 2023,43(11):1394-1403JournalofTriticeaeCropsdoi:10.7606/j.issn.1009-1041.2023.11.04

网络出版时间:2023-09-18网络出版地址:https:///urlid/61.1359.S.20230914.1600.016

燕麦PRR基因家族鉴定与表达分析

收稿日期:2022-10-29 修回日期:2023-07-01基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFE0119800);内蒙古农牧业创新基金项目(2022CXJJN04);麦类种质创新利用自治区高等学校重点实验室资助项目;内蒙古农业大学生命科学学院团队经费资助项目(TD202103)第一作者E-mail:470917658@通讯作者:韩冰(E-mail:hb_nmg@)南金生1,王跃飞2,安江红1,3,刘娜1,温欣燕1,王梦旭1,王媛媛1,强泽1,韩冰1

(1.内蒙古农业大学麦类种质创新利用自治区高等学校重点实验室,内蒙古呼和浩特010018;2.内蒙古自治区农牧业生态与资源保护中心,内蒙古呼和浩特010010;3.内蒙古自治区农牧业科学院,内蒙古呼和浩特010031)

摘 要:春、夏播燕麦是长日照作物,光周期不敏感燕麦的创制使其在短日照条件下能正常生长发育。PRR基因是光周期途径中重要的昼夜节律调节基因。前期转录组研究表明PRR基因可能与燕麦光周期不敏感性有关。本研究从转录组和全基因组水平对燕麦PRR基因家族进行鉴定、生物信息学分析和表达研究。结果表明,在燕麦转录组和基因组水平分别鉴定到6个和2个PRR基因,均包含REC和CCT结构域;进化分析表明燕麦PRR基因与小麦、大麦、黑麦草和山羊草的亲缘关系较近;燕麦PRR基因启动子区域包含与光响应、生长发育和胁迫相关的顺式作用元件;qRT-PCR分析表明燕麦PRR基因的表达具有节律特征,全生育期过程中AsPRR1和AsPRR2在穗和叶的表达量均呈现由低到高、下降后再升高的双峰趋势,且AsPRR2基因的表达量高于AsPRR1。以上结果说明,AsPRR基因在燕麦光周期途径中发挥负调控作用,其下调表达促进了光周期不敏感性燕麦gp012在短日照条件下开花。本研究为揭示AsPRR基因在燕麦光周期不敏感机制中的作用奠定了基础。关键词:燕麦;光周期不敏感;PRR基因;表达分析中图分类号:S512.6;S330 文献标识码:A 文章编号:1009-1041(2023)11-1394-10

植物病程相关蛋白PR10研究进展_程鹏

植物病程相关蛋白PR10研究进展_程鹏

第32卷第3期2013年6月大豆科学

SOYBEANSCIENCEVol．32No．3

Jun．2013

植物病程相关蛋白PR10研究进展

程鹏1，姜良宇2，靳立梅2，吴俊江3，王金生3，徐鹏飞2，张淑珍2

（1．黑龙江省农业技术推广站，黑龙江哈尔滨150036；2．东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨150030；

3．黑龙江省农业科学院大豆研究所，黑龙江哈尔滨150086）

摘要：植物病程蛋白是植物受生物或非生物胁迫后诱导产生并积累的一类蛋白质总称，是植物防卫体系的重要组

成部分。近年来，根据它们的结构、亲源关系和生物活性，PR蛋白主要分为17个功能家族。PR10蛋白是具有核酸酶

相似结构，一般为分子量15～19kDa的酸性蛋白。近年来相关研究表明，一些PR10蛋白具有核酸酶活性和体外抗菌

功能，在植物防御反应中发挥重要作用，具有较为广泛的应用前景。为此，就PR10蛋白的基因结构、表达模式、核酸

酶活性、抗病机制、在转基因方面应用等方面的最新研究进展并结合本实验室工作进行综述，为其在植物抗性育种方

面的应用提供参考。

关键词：病程相关蛋白；PR10；研究进展

中图分类号：S432．1文献标识码：A文章编号：1000-9841（2013）03-0415-05

收稿日期：2012-11-20基金项目：教育部新世纪人才培养计划（NCET-09-164）；国家自然科学基金（31071439，31171577，31101167）；高等学校博士点基金（20112325120005）；黑龙江省教育厅项目（12511041）。第一作者简介：程鹏（1973-），男，农艺师，主要从事农业技术推广研究。E-mail：chip73@qq．com。通讯作者：张淑珍（1972-），女，博士，教授，主要从事大豆抗病遗传育种研究。E-mail：dnzhshzh@163．com。AdvancesonClass10Pathogenesis-relatedProteins

药物代谢酶CYP1家族相关基因的研究进展

药物代谢酶CYP1家族相关基因的研究进展

药物代谢酶CYP1家族相关基因的研究进展

作者：许景峰

药物的代谢酶最主要的是细胞色素P450 （CYP-450） 酶系，约40 %～50 %的药物降解需要它的参与,其活性决定了药物在体内的半衰期和血药浓度。

CYP1主要由CYP1A1、CYP1A2 和CYP1B1组成［1］。CYP1A1是一种肝外酶， 广泛分布于肺、肾、胃肠道、皮肤、喉、胎盘、淋巴细胞及脑等肝外组织,在外源物代谢中CYP1A1

占2.5% ,参与烃类致癌物的代谢,多环芳烃是环境化学致癌物的主要组成物质,通过呼吸或饮食进入体内,经CYP1A1 代谢为活性中间物而致癌,主要致癌靶器官为肺和皮肤［1，2］。

1 CYP1A1

CYP1A1占肝脏P450 的比例不到1%但参与2.5%的药物代谢，CYP1A2为主要的存在形式，占肝脏P450的13%,参与8%药物的第1相氧化代谢作用；CYP1B1是人类第三种CYP1酶，属于一个独立的亚家族，在几种组织中以极低的水平（<1%）存在，在内源性雌激素的4-羟化代谢中起重要的作用［3］。

1.1 CYP1A1的主要突变形式及其与代谢表型间的对应关系 CYP1A1基因多态性目前已知有4种基因多态性,常见的突变等位基因为m1（CYP1A1*2A）、 m2（CYP1A1*2

C）、m3（CYP1A1*3）和m4（CYP1A1*4）。

1.1.1 m1 是MspI 多态性（CYP1A1*2A），MspI 多态有三种基因型:野生型纯合子（wt/wt） 、杂合型（wt/vt） 和突变纯合型（vt/vt） 型 。经限制性内切酶MspI 酶切后, 可明确MspI 多态性类型。

1.1.2 m2 是Ile/ Val多态性（CYP1A1*2C），又称为Exon7 多态性。它也有三种基因型: 野生型（ Ile/ Ile 型）, 杂合型（ Ile/ Val 型） 及突变纯合型（Val/ Val 型）三种形式。m2 与m1位点突变高度关联。

努南综合征身材矮小的发病机制和治疗研究进展2024(全文)

努南综合征身材矮小的发病机制和治疗研究进展2024(全文)

努南综合征身材矮小的发病机制和治疗研究进展2024（全文）

摘要

努南综合征(Noonan syndrome，NS)是一种累及多系统的遗传性疾病，以特殊面容、身材矮小、心脏缺陷、发育迟缓、胸廓畸形为主要临床表现。身材矮小是NS患者就诊的主要原因之一，高达70%的NS患者存在身材矮小。NS发病与丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路的信号上调相关，但具体机制仍需进一步研究。重组人生长激素治疗已被批准用于身材矮小的NS患者，且取得了良好的治疗效果。但在重组人生长激素治疗的药物剂量、影响因素、长期疗效及风险等方面的认识仍存在不足。该文综述NS身材矮小的发病机制及治疗研究进展，为该病的临床治疗及管理提供帮助。

努南综合征(Noonan syndrome，NS)是一组以特殊面容、身材矮小、心脏缺陷、发育迟缓、胸廓畸形为主要表现的临床综合征[1]。国外报道NS在活产婴儿中的发病率为1/2 500~1/1 000，国内对NS的发病率尚缺乏统计[2]。目前认为，NS的发病与丝裂原活化蛋白激酶信号通路(RAS-mitogen-activated protein kinase，RAS-MAPK)上相关基因的突变有关，具有明显的遗传异质性。截至目前，研究者已发现20余种基因的突变与NS的发病相关，具体包括PTPN11、SOS1、SOS2、KRAS、NRAS、RIT1、RRAS、RASA1、RASA2、MRAS、RAF1、BRAF、MAP2K1、MAP3K8、SHOC2、PPP1CB、SPRY1、LZTR1、MYST4、A2ML1、SPRED2和CBL等[3]。除LZTR1[4]、SPRED2[5]被报道可呈常染色体隐性遗传外，其他基因均呈常染色体显性遗传。

NS的临床表现多样，常累及多系统，易误诊、漏诊，常需多学科联合诊治。身材矮小是NS患者就诊的主要原因之一，其发病机制与RAS-MAPK通路过度激活相关，但具体机制仍需进一步研究。重组人生长激素(recombinant human growth hormone，rhGH)治疗已被批准用于身材矮小的NS患者，且取得了良好的治疗效果。但在rhGH治疗的药物剂量、影响因素、长期疗效及风险等方面的认识仍存在不足。本文对NS患者身材矮小的发病机制及治疗进展作一综述，以期为该病的临床治疗及管理提供帮助。