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泛素化是对特异的靶蛋白进行泛素修饰的过程。一些特殊的酶将细胞内的蛋白分类,从中选出靶蛋白分子。泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反应:首先在ATP供能的情况下酶E1(蛋白质编号1r4n)粘附在泛素分子尾部的Cys残基上(在这个结构中,Cys突变为Ala)激活泛素,接着,E1将激活的泛素分子转移到E2酶上(蛋白质编号1fxt),随后,E2酶和一些种类不同的E3酶共同识别靶蛋白,对其进行泛素化修饰。根据E3与靶蛋白的相对比例可以将靶蛋白单泛素化修饰和多聚泛素化修饰。E3酶(蛋白质编号1ldk和1fqv)的外形就像一个夹子,靶蛋白连接在中间的空隙内。酶的左侧结构域决定靶蛋白的特异性识别,右侧结构域定位E2酶以转移泛素分子。第一章谢旗信号转导1、信号转导的三个步骤：①信号的接受，②信号的转换：第一信使和第二信使的级联放大作用③诱发的反应：a：调节一种或多种细胞活动；b：改变酶活性，包括转录调节和蛋白质翻译后修饰2、信号的来源：内源（胞内受体）和外源（细胞表面受体）3、信号分子特点：①非遗传性②延长细胞效应4、信号途径①特异性；②多样性；③细胞反应多样性；④关键分子：蛋白质；⑤信号途径是一个放大过程；⑥胞内信号转导需要一个受体膜信号的两个例子：①通过磷酸化，失活受体通过ATP磷酸化使其活化；②通过GTP结合蛋白，受体与GDP结合时是失活状态，与GTP结合后活化5、受体种类：细胞表面受体和胞内受体受体特征：饱和性、特异性，高亲和性、可逆的、在体外可重建、克隆的受体在本体中有作用6、G蛋白信号通路然后cATP激活激酶A，并将激酶A转运至核孔中，通过磷酸化活化基因转录蛋白，进而活化靶基因，促进转录调控。受体酪氨酸激酶途径：A，酪氨酸激酶受体RTK，是催化性受体，不是离子通道B，RTK-Ras通路，不需要G蛋白介导C，活化的是MAPKKK，即Ras，不是PKAD，不生成腺苷酸环化酶，生成的是活化的RasE.与配体结合后引起胞质侧酶活性部位活化7、MAP激酶通路蛋白质翻译后修饰种类：磷酸化、糖基化、甲基化、泛素化、乙酰化、脂肪酸化、羟基化。1.组蛋白修饰控制多种核内活动；2.质膜蛋白的N-糖基化；3.胞质和核内蛋白的O-糖基化；4.一系列磷酸化控制许多信号通路；5.各种修饰调控微管功能；6.质膜蛋白通过糖基化磷脂酰肌醇锚定到膜上；7.多聚泛素化导致蛋白质降解。8、泛素化作用：一、与降解相关；二、降解无关泛素化过程：在第一步反应中，泛素活化酶（又被称为E1）水解ATP并将一个泛素分子腺苷酸化。接着，泛素被转移到E1的活性中心的半胱氨酸残基上，并伴随着第二个泛素分子的腺苷酸化。被腺苷酸化的泛素分子接着被转移到第二个酶，泛素交联酶（E2）的半胱氨酸残基上。最后，高度保守的泛素连接酶（E3）家族中的一员（根据底物蛋白质的不同而不同）识别特定的需要被泛素化的靶蛋白，并催化泛素分子从E2上转移到靶蛋白上。靶蛋白在被蛋白酶体识别之前，必须被标记上至少四个泛素单体分子（以多泛素链的形式）。因此，是E3使得这一系统具有了底物特异性。靶蛋白最终在26S蛋白酶体内被降解。泛素连接酶（E3）：特异性降解底物。E1、E2和E3蛋白的数量依赖于生物体和细胞类型，人体中就存在大量不同的E3蛋白，这说明泛素-蛋白酶体系统可以作用于数量巨大的靶蛋白。在胞饮，小泡运输等的选择，病毒的出芽等细胞内的物质流通系统，或是DNA修复，翻译控制，信号传递中，泛素是起到了信号分子的作用，形成了巨大的“蛋白质的由蛋白质进行的对蛋白质翻译后的修饰系统”。泛素是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。泛素由76个氨基酸组成，分子量大约8500道尔顿。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵母的泛素有96%的相似性。需要被蛋白酶体降解的蛋白质会先被连接上泛素作为标记，即蛋白质上的一个赖氨酸与泛素之间形成共价连接。这一过程是一个三酶级联反应，即需要有由三个酶。第二章植物免疫信号1、病原微生物寄生方式：活体营养、腐食和半活体寄生2、植物疾病抗性研究（1）基因-基因假说（2）R基因和avr基因（3）PAMPs和PRRs.（4）病原体感受器JNK信号通路的生理功能与机制研究----------许执恒PART1:JNK信号传导通路及其调节1．研究信号通路与生理功能○1．蛋白质修饰种类磷酸化，N/O糖基化，蛋白甲基化，乙酰化，泛素化修饰，泛素化修饰与蛋白质降解蛋白质修饰非常复杂，，可用蛋白组学的方法分析（DIGE），使用蛋白质/组织芯片（基因芯片、CHIP-Seq、Deep-Seq）能将样品中的磷酸化，甲基化位点找到，肿瘤抑制因子p53，有很多修饰位点及方式。○2Non-codingRNA○3生物信息学发展趋势：细胞—模式动物---人类疾病2．研究方向信号转导、细胞凋亡与致病机制基因蛋白功能分子机理致病机制3．神经细胞的凋亡细胞凋亡是机体内在和保守的一种生理功能，它清除机体内感染、损伤、异常和不再需要的细胞。机体发育过程中50%的神经元要凋亡，在发育过程中，将会产生较存在的2-3倍的神经元细胞。营养因子（trophicfactors）对神经元的发育很重要，当外界给予营养因子时，能阻遏发育中的神经元丢弃细胞，结果使神经元比实际上要大的多。神经元细胞凋亡时轴突和树突都没了，变成圆形，细胞核开始浓缩。神经元细胞凋亡过多或过少都会产生相对应的疾病。4信号转导、细胞凋亡与致病机制JNKsignalingApoptosisdevelopmentDegenerativediseasestumor5.JNK信号通路JNK①MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）家族中的一员；②传递应激信号的关键激酶；③与细胞凋亡、生长、分化及迁移密切相关6．MAPK信号通路—磷酸激酶级联通路。通过保守的三级级联反应（MAPKKK-MAPKK-MAPK）激活转录因子，调节基因表达。该通路与多种细胞功能相关，可参与细胞运动、凋亡、分化及生长增殖等多种生理过程。目前已确定有4条MAPK信号转导通路：细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路、c-JunN端激酶（JNK）/应激活化蛋白（SAPK）信号通路、p38MAPK信号通路和ERK5/大丝裂素活化蛋白激酶（BMK1）信号通路。每条信号通路都具有高度特异性，具有独立的功能。MAPK信号途径的优点：①MAPK信号通路的精确调节；②防止不相关刺激将MAPK活化；③为MAPK信号提供空间性和暂时性控制；④授予复合物关于MAPK模型功能的动力学调节特征。7．JNK级联通路与帕金森病密切相关!!（NGF:NerveGrowthFactor/LoveFactor）NGF促进PC12细胞的神经元性的分化8．神经细胞凋亡关键激酶/靶标的发现（Rac1是与细胞凋亡有关的，因而接下来找与Rac1有相互作用的蛋白，从支架蛋白入手）8．支架蛋白药物、保护神经元，维持MLKS活性○1JIP-1:有三种类型如下：Ste5p-likescaffoldcomplex，MEEK1:Pbs2p-likescaffoldcomplex；MP1:MP1scaffoldcomplex○2POSH(PlentyofSH3Domains)支架蛋白，在脑内表达，可与Rac1相结合9.POSH/JIP复合体丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）通路,是细胞凋亡的主要信号转导途径之一并与神经退行性疾病关系密切。JNK信号通路可被细胞外多种刺激通过MAPKKK-MAPKK-MAPK（JNK）所激活。PJAC复合体中各成员间存在某种反馈调节机制（下图）：促凋亡刺激首先通过Rac1/Cdc42,MLKs,和MKK4/7来部分激活JNKs。○1PJAC通过自身放大的反馈环来稳定结构，通过泛素诱导的蛋白水解的方式进行调节。DNA损坏引起MLK3表达不能被放线菌素D抑制。细胞凋亡刺激增加了细胞内源性JNKA信号通路成分的水平，通过稳定蛋白复合物和MLKs和JNKs的活化需求提高的方式。○2MLKs通过MKKs调节其他因子的稳定性。JNK活性对MLKs的稳定是必须的。MLKs,MKKsandJNKs是MLKs稳定所必须的。○3POSH和JIP1表达是被细胞凋亡刺激所诱导的，MLKs使POSH&JIP1复合物稳定，POSH对MLKs的稳定至关重要。支架蛋白GPrMPKKKMPKKMPK支架蛋白○4MLKs和POSH与AKT1在体外相互作用，AKT1&AKT2对MLK’s的稳定性起着负调的作用。在细胞中，AKTs结合MLKs,POSH和JIPs阻碍PJAC复合物的形成。JNK总的调节图细胞中的JNK通路有一定量的表达，若受到凋亡信号，其含量大大提升。Part2实验室的工作1．信号传导---癌症SIAH1癌症抑制因子，①E3泛素连接酶，②可被P53诱导表达，P53下游效应因子③是新的肿瘤抑制基因。○1SIAHs通过JNK通路来诱导细胞凋亡。○2CBLs与c-KITCBLs是E3泛素连接酶，也是POSH/JIP复合体成员；c-KIT是干细胞因子(SCF)的受体。c-KIT，Src，CBL的突变能导致肿瘤的形成。PRMT5高表达会引起肿瘤的发生。TGF-β（转化生长因子-β）信号通路TGF-β（转化生长因子-β）信号通路在调控干细胞活性和器官形成中发挥着重要的作用，当TGF-β信号通路各成员活性未激活时，体内会自发性发生多种癌症，这表明TGF-β定向调节干细胞对癌症形成也具有不可或缺的功能。TGF-β超家族包含接近30个生长和分化因子，其中有TGF-βs，活化素(activin)，inhibins和骨形态发生蛋白(BMPs)。下游的跨膜TGF-β受体是多个SMAD蛋白，这些蛋白是TGF-β超家族信号传递的重要调控分子，并在不同层面上受多种多样精确的调控。TGF-β与TGF-βII型受体（TGF-βRII）结合后，再激活募集TGF-βI型受体（TGF-βRI）组合后形成二聚体形式的受体复合物。TGF-βRII磷酸化TGF-βRI的甘氨酸-丝氨酸富集区域（GS序列）并活化TGF-βRI的丝氨酸/苏氨酸活性。活化的TGF-βRI反过来又磷酸化受体相关smad蛋白。脊椎动物中目前发现的smad蛋白至少有9种，分别是(a)受体调节的Smads（R-Smads）：Smad1,Smad2,Smad3,Smad5,andSmad8;(b)共调节Smads:Smad4andSmad10;（c）抑制性Smads(I-Smads):Smad6andSmad7。Smad2,和Smad3参与TGF-β和活化素信号通路，而Smad1、Smad5和Smad8调节BMP信号通路。R-Smads和Smad4主要位于细胞质中，它们的活性主要受衔接蛋白调节，如Smad锚定受体激活蛋白（SARA）和ELF。Smad2和Smad3直接被TGF-βRI磷酸化,使得构象发生改变从而从受体复合物中释放出来。Smad4蛋白的MH2结构域识别R-SmadsC端的磷酸丝氨酸从而形成异质二聚体复合物（R-Smad/C-Smad）。这些复合物转运至细胞核，核内Smad蛋白与同源DNA结合，吸附力较低，但在转录共激活因子的作用下可增强亲和性。Smad3和Smad4结合于称为SBE的DNA序列，而Smad2通过与Smad4的相互作用与DNA复合物反应。Smad蛋白在细胞质和细胞核间进行依赖性磷酸化的穿梭对于TGF-β信号的动态调控具重要意义。第四章miRNA信号转导一、植物中的miRNA和动物中的miRNA的区别植物中miRNA的stemloop比动物中长，并且其前体具有组织特异性，植物miRNA可由多个前体编码，植物中miRNA与靶基因是一种近似完美的配对，一个miRNA可以靶向多个基因，主要通过对miRNA在互补mRNA的第10~11个碱基之间切割起到作用。动物中配比不完美，信息学分析表明，在5`端第2~8个碱基是完全配对的，动物中通常多