2014生命科学导论大作业

1、南京航空航天大学二O三二O四学年第2学期生命科学导论大作业序号 班号学号姓名王斌一、判断题（正确为“V”，错误为“x”，并将答案写在下列表格中，否则无分Tx 50=50)123456789101112131415161718VxxVVxVxVxxVxVxxxV192021222324252627282930313233343536VVVxxxVVxVVVVVxVVx3738394041424344454647484950VxxVVxxxVxxVV二、结合自己的专业相关的或感兴趣的生命科学知识，查资料介绍其内容及目前的最新研究进展。（2000-3000字）（50z）蛋白质泛素化在最新一期的自然杂

2、志上，来自 华盛顿大学的华裔科研人员 郑宁（Ning Zheng ）助理教授又发表了一篇有关 泛素蛋白连接酶结 构生物学的新文章。自2000年以来，郑博士先后在 Cell、Nature和 Scienee等国际权威杂志上发表了多篇文章，并且有三篇文章成为杂 志的封面故事进行推荐。蛋白质泛素化作用是后翻译修饰的一种常见形式，该过程能够调 节不同细胞途径中各式各样的蛋白质底物。通过一个三酶 级联（E1-E2-E3），蛋白质的泛酸连接又 E3泛素连接酶催化，这种酶是 eul lin-RING 复合体超级家族的最佳代表。在从酵母到人类的各级生物中都保守的DDB1-CUL4-RO复合体是最近确定出的cul

3、lin-RING 泛素连接酶，这种酶调节DNA勺修复、DNA复制和转录，它能被病毒所破坏。由于缺少一个规则的SKP类cullin 连接器和一种确定的底物召 集结构域，目前人们还不清楚 DDB1-CUL4-R0C1 E复合体如何被装 配起来以对各种蛋白质 底物进行泛素化。在这项新的研究中，郑博士等人对人类 DDB1-CUL4A-R0C合体 被病毒劫持的形式进行了晶体结构分析。分析结果表明DDB利用一 个B -propeller结构域作为cullin 骨架结合物，利用一种多变的、 附着的独立双（3 - propeller折叠来进行底物的呈递。通过对人类的DDB和CUL4A复合体进行联系提纯，然后进

4、行质 谱分析，研究人员确定出了一种新颖的 WD40-repeat蛋白家族，这类 蛋白直接与DDB的双propeller折叠结合并充当E3酶的底物募集模 块。这些结构和 蛋白质组学研究结果揭示出了 cullin-RING E3 复合 体的一个新家族的装配和多功能型背后的结构机制和分子逻辑关系。让肿瘤细胞自行凋亡美国伊利诺伊州立大学 的科学家成功合成出一种可以让 肿瘤细胞自行凋亡的分子。在罹患肿瘤疾病期间，有缺陷细胞按程序凋亡的过程被破坏， 癌 变细胞能够对抗机体发出的凋亡信号，这样癌变细胞就可以毫无监控 地分裂，并形成肿瘤。根据科学家们掌握的证据，癌变细胞的这种能力与 半胱天冬酶-3 (casp

5、ase-3 )的缺失有关，这种 蛋白酶参与到细胞凋亡过程中。由 于癌变细胞中 半胱天冬酶-3酶原蛋白(procaspase-3)形成caspase-3 的过程被破坏，所以这种 蛋白酶的数量不足。保罗赫根罗德(Paul Hergenrother)领导的科学家团队研究了超过两万种化合物以寻找到能够促进 半胱天冬酶-3酶原蛋白合成半 胱天冬酶-3的物质。终于科学家们找到了这种化合物。合成分子PAC-1 能够促进半胱天冬酶-3的形成。同时，它还激活了从小鼠和人类肿瘤 中分离出来的癌变细胞的 自然死亡的过程。PAC-1主要是针对那些procaspase-3含量较高的细胞发挥作用。 在肠、皮肤、肝脏等部位

6、的肿瘤细胞及白血病细胞中这种蛋白的含量 较高。同时，健康细胞对于 PAC-1的作用并不敏感，因为健康细胞中 procaspase-3的含量并不高。研究人员指出，通过对同一个肿瘤患者 的正常细胞与肿瘤细胞进行化验表明，癌变细胞对PAC-1的敏感程度要咼2000倍。保罗赫根罗德指出，“我们可以预测出像 PAC-1这样的化合物 的潜在能力。”他还补充说，他们将选择一些肿瘤细胞中procaspase-3 的含量水平较高的患者进行治疗。科学家计划在以后将要进行临床研究以评估 PAC-1的安全性。科 学家指出，在没有发现严重的副作用的情况下， 原则上医生们将获得一种治疗肿瘤的新方法。运用突变基因筛查先天性

7、心脏病心脏是脊椎动物最早形成并发挥功能的器官，它的发育受到多种 转录因子的调控，Tbx5就是其中重要的一种。Tbx5的剂量对心脏发育 非常重要，过多或过少都会导致一种人类先天性心脏病心手综合 征（Holt-Oram syndrome, HOS。长期以来，人们对于如何精确调控 Tbx5并不清楚。最近，生命科学学院张博教授实验室筛选到一株心房和心室发育 异常的斑马鱼突变体，经定位克隆发现突变基因为KctdIO。他们与国家海洋局第三海洋研究所陈建明研究员的实验室合作，进一步阐明KctdIO蛋白能够直接与Tbx5结合，并调控其转录活性，从而保证心 脏正常发育。kctd10突变导致tbx5活性增强，妨碍

8、了心房和心室间 隔的正常构建。由于 Kctd10的氨基酸序列在人和斑马鱼之间的一致 性高达94%因此kctd10可视为筛查人类先天性心脏病致病突变的一 个重要候选基因。上述发现于1月16日发表在自然通讯上（Nat. Commun5: 3153.doi: 10.1038/ ncomms4153 ）。张博教授实验室的佟向军副教授、博 士生祖尧和第三海洋研究所的博士后李增鹏为并列第一作者， 佟向军 副教授为通讯作者。 该工作得到了生命科学学院细胞增殖与分化教育 部重点实验室、 科技部发育与生殖研究国家重大科学研究计划、 国家 自然科学基金委重大国际合作项目等科研经费的支持。用皮肤细胞发育成神经细胞通

9、过研究发育中的蝌蚪的 神经元 是如何形成的，英国剑桥大学的 研究人员可识别能够加速人类神经细胞成熟过程的途径。 该研究结果 发表在 5 月 27 日发行的发育学杂志上。通过这种新方法生成的神经细胞显示出与人体内发现的成熟细胞 相同的功能特征， 创建一个研究与年龄有关的疾病， 如帕金森氏症和 阿尔茨海默氏症 ，以及用于新药的试验研究的更好的模型。最终，该 技术也可以被用来产生成熟的神经细胞用于移植到各种神经退行性 疾病的病人中。干细胞是我们的万能细胞，它可以发育成体内几乎所有类型的细 胞。干细胞内， 也有告诉它何时分裂，以及何时停止分裂并转化为另 一种细胞类型的机制，这种机制称为 细胞分化 。几

10、年前，研究人员确 定了一组被称为转录因子的蛋白质，它们被发现于身体的许多组织 中，具有双向调节机制。最近，人们发现，通过添加这些蛋白质到 皮肤细胞 中，皮肤细胞 可以被重编程为各种其它类型的细胞， 包括神经细胞。 这些细胞被称 为诱导神经元，或 iN 细胞。但是，这种方法产生细胞的数量很少， 并且有一些的功能没有完整，而这是为了成为有用的疾病模式的要 求：例如，皮质神经元用于中风，运动神经元是研究运动神经元疾病 的。此外，与年龄有关的疾病，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏病，两 者影响着全世界数百万的人们。 成熟的神经细胞显示出与体内发现的 细胞相同的特征， 这对于大大提高该疾病的理解和最终确定最佳

11、的治 疗方式是至关重要的。“当 细胞重编程 ，这基本上是将它们从一种类型转化为另一种类 型，但通常，它们的最终样子看起来更像是来自胚胎，而不是成熟的 体细胞。”这些研究的领导者安娜菲尔波特博士说。“为了增加我们 对如阿尔茨海默氏病的认识， 我们需要研究那些细胞的外观和行为像 你所看到的疾病发展的老年人的细胞， 因此，在重编程后产生更多体 细胞是很重要的。”通过调控转录因子发给细胞的信号，菲尔波特博士和她的合作者 们能够促进细胞的分化和成熟， 即使有冲突信号的存在指导细胞继续 分裂。当细胞分裂时，转录因子通过加入磷酸分子进行修饰，这个过程 称为磷酸化，但这个过程可限制细胞转化为成熟的神经细胞。然而， 通过不能由磷酸盐和将它们添加到人类细胞被修饰的蛋白质工程中，研究人员发现，他们可以产生更为成熟的神经细胞，因此，可以作为 更为有用的诸如阿尔茨海默氏症的疾病模型。此外，非常相似的蛋白质可以调控其他组织中的重要的成熟细胞