RXR结构生物学举例(动态演示)
Direct repeated structure RXR monodimerization
Distance & polarization
Crosstalk of NRs—Subordination and different heterodimerization synergy of RXR interface→some partners can form
PRINCIPLES FOR MODULATION OF THE NUCLEAR RECEPTOR
MaYue of XMU 2013.6.4
1、Selectivity of NR by ligands 2、Transconformation of NRs by ligands 3、Crosstalk of NRs 4、Transcription initiated by NRs
Glu353 Arg394 His524
“L”
ERα & ERβ
Transconformation of NRs by ligands——mouse trap mechanism
apo
SR11237
holo
hydrophobic surface, involving residues from H3, H4 and H12
Transcription initiated by NRs
ＴＨＡＮＫ ＹＯＵ
more stable heterodimers with RXR than can others.
For instance, the presence of excess LXR or its ligands reduces DNA binding of PPARα/RXRα to PPRE, which inhibits PPAR signaling and suppresses transcription of lipid degradation genes. Vice versa.
Transconformation of NRs by ligands——mouse trap mechanism
Conformation characteristic of NRs by partial agonist
high cellular co-activator levels
RARγ
active position
short helical LXXLL motifs (NR boxes)
Agonist-induced conformational change and RXR activation
Transconformation of NRs by ligands——mouse trap mechanism
partners for PPARs,VDR,TR,LXR,RAR
an agent that binds to the same receptor as an agonist but induces a pharmacological response opposite to that agonist.
Selectivity of NR by ligands
ligand Steric hindrance hydrogen bond hydrophobic bond Van der Waals' force LBP of NR
repulsive steric interaction between vinyl group of the ligand (yellow star) and Leu384 in ERα
RXRα
active conformation might be transiently stabilized
Crosstalk of NRs—Subordination and synergy of RXR
Palindrome structure Steroid dimerizstructure RXR heterdimerization
This inhibition can be relieved by the addition of RXRα, suggesting that competition for and sequestration of RXR is a contributor to cross-talk between the LXR and PPAR signaling pathways.
RXR is unable to respond to RXRselective ligands in the absence of an RAR ligand. The phonomonen, reffered to as RXR subodination or silencing, is biological important as it avoids simultaneous activation of RA, TH,VD3 signaling pathway
Crosstalk of NRs—Subordination and synergy of RXR RXRs are dimerization
1、CoR binding RAR 2、CoR & CoA are exclusive 3、ligand induced clearance of Co-rugulator
RNA组学
5．RNA修饰 RNA修饰
RNA由 种核苷酸组成，但通过核苷酸的修饰 核苷酸的修饰增 RNA由４种核苷酸组成，但通过核苷酸的修饰增 加了RNA结构的复杂性， RNA功能多样性提供了 加了RNA结构的复杂性，为RNA功能多样性提供了 RNA结构的复杂性 物质基础。 物质基础。 ｒRNA中核苷酸的甲基化修饰和假脲嘧啶的生物 RNA中核苷酸的甲基化修饰和假脲嘧啶的生物 合成、以及其加工和细胞定位转运，均有一类小 合成、以及其加工和细胞定位转运，均有一类小 分子ｒRNA参与 参与。 分子ｒRNA参与
ห้องสมุดไป่ตู้18
• RNA的生物功能远超出了遗传信息传递中介的范 RNA的生物功能远超出了遗传信息传递中介的范 围，所以研究所有上述各种RNA的时空表达情况 所以研究所有上述各种RNA的时空表达情况 RNA 及其生物学意义， 及其生物学意义，将在全面破解生命奥秘过程中 发挥重要作用。 发挥重要作用。 • 中外科学家都注意到了以此为研究对象的RNA组 中外科学家都注意到了以此为研究对象的RNA组 RNA 问题。我国科学家在1998年12月第109次香山科 问题。我国科学家在1998年12月第109次香山科 1998 月第109 学会议、2000年1月第11次东方科技论坛和2000 学会议、2000年 月第11次东方科技论坛和2000 11次东方科技论坛和 年3月国家重点基础研究计划（973项目）评审会 月国家重点基础研究计划（973项目） 项目 上，提到了“功能RNA组研究”。 提到了“功能RNA组研究” RNA组研究
13
RNA的编 （2）很多生物ｍRNA的成熟过程中，均需经RNA的编 很多生物ｍRNA的成熟过程中，均需经RNA 的成熟过程中 一种RNA编辑是以另一RNA为模板来修饰ｍ RNA编辑是以另一RNA为模板来修饰 辑。一种RNA编辑是以另一RNA为模板来修饰ｍRNA 前体。通过编辑，可以给ｍRNA前体添加新的遗传 前体。通过编辑，可以给ｍRNA前体添加新的遗传 信息。 信息。 （3）在蛋白质生物合成过程中，有多种称为"再编 在蛋白质生物合成过程中，有多种称为" 的方式。通常，ｍRNA编码区的每三个核苷酸 ，ｍRNA 码"的方式。通常，ｍRNA编码区的每三个核苷酸 组成一个密码子。此时， 组成一个密码子。此时，编码区的每个核苷酸只 能也必须被阅读一次。但在再编码过程中，有的 能也必须被阅读一次。但在再编码过程中， 核苷酸被跳过而没被阅读， 核苷酸被跳过而没被阅读，有的核苷酸却被阅读 了两次，有的密码子被用来翻译特殊氨基酸。 了两次，有的密码子被用来翻译特殊氨基酸。
01-博士研究生课-高级生物化学与分子生物学-专题-mRNA分子的选择性剪接-黄东阳
剪接体的剪接
• 大部分剪接是依赖剪接体（spliceosome),这类内 含子称为剪接体内含子（spliceosomal introns)。 • 剪接体：由一些特殊的RNA-蛋白质复合体——小 核内核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoproteins，snRNP, 常发音为snurps) 与一些其它蛋白质构成。 • 每个snRNP含有一个100-200核苷酸长度的小核 内RNA（small nuclear RNAs, snRNAs)。 • 真核细胞细胞核内比较常见的剪接体snRNA有5 种，因富含U，故称U1,U2,U4, U5和U6。每种 snRNA至少与7个蛋白质亚单位（共约50种蛋白） 构成复合体snRNP ，这是一些从酵母到人类都高 度保守的核酸和蛋白质序列。
• 一个核糖2’-或3’羟基对RNA骨架中的磷 （phosphorus)发动亲核攻击（nucleophilic attack),原磷酸二酯键断开，形成新的磷酸二 酯键。 • Group I 剪接反应需要一个鸟嘌呤核苷即核 苷酸辅助因子（nucleotide cofactor )的3’羟 基作为剪接第一步的亲核基团 （nucleophile)，而不是作为能量。鸟苷3’羟 基与内含子的5’末端形成磷酸二酯键。露出 的外显子的3’羟基即可作为亲核基团去攻击 内含子的3’末端。最后导致内含子被精确切 除，外显子连接在一起。 • Group II内含子的反应形式与Goup I相似， 不同的是，第一步亲核攻击是由内含子当中 的adenosine (A)残基中的2’羟基担当并形成 一个分支的索套结构作为中间体。
• 原始转录本（primary transcript)：一个新合成 的RNA分子。真核生物的mRNA、tRNA分子和细 菌的tRNA分子的原始转录本受到广泛的修饰。 mRNA分子的原始转录本也称前体mRNA （precursor mRNA)，一般包含一个基因的全序 列，尽管编码多肽的序列可能是非连续的。 • 内含子（Intron）：一个转录本的分隔编码区域 的非编码序列。真核细胞基因的大部分都含有内 含子，但有少数例外，如：组蛋白基因(histone) 和酵母的一些基因。内含子长度一般在50-20,000 核苷酸之间。 • 外显子（exon):一个转录本的编码序列 （片段）。 真核生物的mRNA分子外显子的长度多在1000核 苷酸以下，以100-200核苷酸居多。 • 剪接（splicing)：将内含子从原始转录本移去并 将外显子连接在一起, 形成一个成熟的、功能性 RNA分子的过程。
生化第二章核酸的结构和功能
⽣化第⼆章核酸的结构和功能第⼆章核酸的结构与功能本章重点核酸前⾔：1.真核⽣物DNA 存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，并通过复制的⽅式将遗传信息进⾏传代；真核⽣物RNA 存在于细胞质、细胞核和线粒体内。
2.在某些病毒中，RNA 也可以作为遗传信息的载体。
⼀、核酸的化学组成以及⼀级结构（⼀）、核苷酸是构成核酸的基本组成单位1．DNA 的基本组成单位是脱氧核苷酸，⽽RNA 的基本组成单位是核糖核苷酸。
2．核苷酸中的碱基成分:含氮的杂环化合物。
①DNA 中的碱基：A\T\C\G 。
②RNA 中的碱基：S\U\C\G 。
★这五种碱基的酮基或氨基受所处环境的pH 是影响可以形成酮-烯醇互变异构体或氨基-亚2．核糖①β-D-核糖：C-2’原⼦上有⼀个羟基。
②β-D-脱氧核糖：C-2’原⼦上没有羟基☆脱氧核糖的化学稳定性⽐核糖好，这使DNA成为了遗传信息的载体。
3．核苷①核苷②脱氧核苷③核糖的C-1’原⼦和嘌呤的N-9原⼦或者嘧啶的N-1原⼦通过缩合反应形成了β-N-糖苷键。
在天然条件下，由于空间位阻效应，核糖和碱基处在反式构象上。
3．核苷酸的结构与命名①核苷或脱氧核苷C-5’原⼦上的羟基可以与磷酸反应，脱⽔后形成磷酸键，⽣成核苷酸或脱氧核苷酸。
②根据连接的磷酸基团的数⽬不同，核苷酸可分为核苷⼀磷酸（NMP）、核苷⼆磷酸（NDP）、核苷三磷酸（NTP）。
③⽣物体内游离存在的多是5’核苷酸★细胞内⼀些参与物质代谢的酶分⼦的辅酶结构中都含有腺苷酸，如辅酶Ⅰ（NAD+），它们是⽣物氧化体系的重要成分，在传递质⼦或电⼦的过程中具有重要的作⽤。
（⼆）、DNA是脱氧核糖核苷酸通过3’，5’-磷酸⼆酯键连接形成的⼤分⼦1.脱氧核糖核苷三磷酸C-3’原⼦的羟基能够与另⼀个脱氧核糖核苷三磷酸的α-磷酸基团缩合，形成了⼀个含有3’，5’-磷酸⼆酯键的脱氧核苷酸分⼦。
2.脱氧核苷酸分⼦保留着C-5’原⼦的磷酸基团和C-3’原⼦的羟基。
细胞生物化学第22章 细胞信号转导
• PKB在体内参与许多重要生理过程：
• 参与胰岛素促进糖类由血液转入细胞、糖原 合成及蛋白质合成过程。
• PKB还参与多种生长因子如PDGF、EGF、 NGF等信号的转导。
• 在细胞外基质与细胞相互作用的信号转导过 程中，PKB亦是关键信号分子。
(四) TPKR介导的信号减弱和终止机制
• 蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）也是 一类丝/苏氨酸蛋白激酶，其激酶活性区序 列与PKA（68％）和PKC（73％）高度同 源。
• 由于PKB分子又与T细胞淋巴瘤中的逆转录
病毒癌基因v-akt编码的蛋白Akt同源，又
被称为Akt。
• PKB的底物有糖原合酶激酶-3、核糖体蛋 白S6激酶、某些转录因子、翻译因子抑制 剂4E-BPI以及细胞凋亡相关蛋白BAD等。
配体
能与受体呈特异性结合的生物活性分 子则称配体(ligand)。
（一）受体的分类
1、膜受体(membrane receptor) 是存在于细胞膜上的受体，绝大部分
是镶嵌糖蛋白。
胞浆段内组成性含有不同功能 结构域的膜受体亚类
酪氨酸蛋白激酶受体（TPKR） 丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶受体（SPKR） 肿瘤坏死因子受体家族（TNF-R） T淋巴细胞受体和B淋巴细胞受体(TCR and BCR) Toll样受体
亚基亦含有一个富含半胱氨酸重复序列。 第三类型：胞外段内含5个免疫球蛋白样结构域（IG）。 第四类型：胞外段内含3个免疫球蛋白样结构域（IG）。
(二) TPKR的激活和信号转导
（三）TPKR介导的信号转导途径
1、MAPK途径 2、PI3K-Akt/PKB途径 3、PLC-PKC途径 4、STAT途径
核受体概述及分类
核受体:概述和分类摘要：核受体超家族包括很多的转录因子，在多细胞生物体的发展和稳态方面发挥着重要的调节作用。
核受体有一种特殊的功能即自身绑定到染色体上，这使得他们成为基因转录的重要起始者。
此外，核受体具有在瞄准启动子和协调整个基因转录过程而依序招募各种转录因子和共调节因子的能力，证实了他们的生物学意义，并刺激了这一领域内深入的研究和高层次的科学兴趣。
在这篇综述中，我们总结了当今对于作为基因表达的主要调节者核受体的结构和功能的认识。
重点是介绍核受体介导的转录激活和抑制的分子机制，包括最近在这方面取得的进展。
关键词：核受体、转录、配体、LBD、DBD、结构域、辅助因子、共调节因子。
核受体属于大的转录因子超家族，涉及如控制胚胎发育、器官生理、细胞分化、稳态等重要的生理功能[1,2]。
除了正常的生理，核受体涉及到许多病理过程，如癌症、糖尿病、类风湿关节炎、哮喘或激素抵抗综合征[3-5]。
在生物医学研究中，这些转录调节的重要性是难以低估。
核受体是可溶性蛋白，可以绑定到特定的DNA调控元件（反应元件或RES），并在转录中作为细胞类型和特异性启动子的调节器。
及其他转录因子相反，核受体的活性可以通过结合到相应的配体来调节，小的亲脂性分子能轻易地穿透生物膜。
最近几年中确定的一些核受体不具有任何已知的配体，这些所谓的孤儿受体自从他们可能会导致新的内分泌调节系统的发现已吸引很多人相当大的兴趣。
在一般情况下，核受体作为均聚物和异源二聚体结合到REs 上，并以倒置、外翻或直接重复排列，REs包含两个PuGGTCA核心序列的拷贝。
许多启动子的转录被证明是依赖核受体的，并包含核受体RE。
也有大量缺乏RE的启动子和其他基因的调控元件，通过DNA独立蛋白质-蛋白质相互作用的核受体调节，这意味着核受体介导的多层次的转录调控。
据认为，有一个三维的监管空间，其中的一个基因对应一种激素的响应是由指定的三个坐标的值：细胞内容物、生理方面和基因（反应元件）方面确定[5]。
分子间相互作用分析
5. 信息量较少
有/ 无信息，以及ELISA 的亲和力信息
Biacore基本原理
BIACORE = Bio-molecule Interaction Analysis Core-technology
1）基于表面等离子共振技术（SPR）；
2）无需对研究对象进行标记； 3）全程实时监测分子相互作用；
4）不受样品颜色和浊度的影响；
常用的分子互作技术
对于涉及蛋白质相互作用的研究
1. 酵母双杂交 2. 酶联免疫吸附分析（ELISA ） 3. 荧光共振能量转移（FRET ） 4. 免疫共沉淀（Co-IP ）
5. 免疫印记（Western, Far-Western）
6. 质谱技术（Mass Spectrometry ）
对于涉及核酸相互作用的研究
国内研究成果：为什么禽流感可以感染人类？
基于Biacore 3000数据揭示H5N1禽流感跨物种传播机制
病毒对受体的结合能力
禽源受体
人源受体
新药发现:
利用Biacore进行基于药靶结合的药 物分子筛选与设计 (化药、抗体、重组蛋白、疫苗开发)
Acknowledgements to Avidex LTD
通过相互作用的强弱的变化。举例：磷
酸化修饰。 • 错误/失调的生物分子互作导致人体、动
植物、微生物各种病理现象的发生（例
如突变、甲基化）
常见的分子相互作用例子
• 药物小分子与细胞表面受体的相互作用；
•
• • • • • •
转录因子对核酸关键序列（如启动子、增强子等）的调节；
蛋白磷酸化/去磷酸化后的功能变化。 低分子量的“第二信使” 与生物大分子之间的相互作用； 蛋白质复合体多个亚基之间的组装与调节； 免疫反应中T cell与病原体表面抗原之间的识别； 酶分子与其激活剂或者抑制剂之间的相互作用； 生物分子在质膜与核膜之间的转位及调节；
未折叠蛋白反应
未折叠蛋白反应：从应激通路到稳定调节Peter Walter and David Ron细胞分泌或展示在起表面的大多蛋白质进入它们折叠组装的场所内质网，只有合适的组装蛋白质才能从内质网进入细胞表面。
细胞会根据需要来调节内质网内部蛋白质组装能力，从而确保蛋白质折叠的精确性。
分泌蛋白或膜蛋白在它们被分派到内膜系统其他细胞器、分泌到细胞表面、或释放到胞外之前都在内质网腔内折叠、成熟。
内质网通过激活包内信号转导来反应腔内未折叠蛋白的压力，这统称为未折叠蛋白反应（UPR）。
而且，至少三种明显不同的UPR通路来调节各种不同基因的表达使内质网保持稳态或当内质网应激得不到消除时诱导细胞凋亡。
最近研究进展给UPR的复杂机制及其在各种疾病中扮演的角色带来了一线光明。
分泌蛋白或膜蛋白在它们被分派到内膜系统其他细胞器、分泌到细胞表面、或释放到胞外之前都在内质网腔内折叠、成熟。
UPR，一种保守系统发生信号路径，是内质网的检测器，检测折叠能力的不足并，感知错误折叠的胁迫，从而根据内质网状态来交流信息来调控振和基因表达。
UPR的激活是通过对内质网膜表达的调节，用新合成的蛋白质折叠基质填充来满足需要。
这种长期大范围转录调控伴随着进入内质网的蛋白质流量瞬间减少。
这样UPR建立并维持的稳态的无数其他循环的一个范例。
复杂的细胞器安排发生元件的分子水平上得到阐明时，细胞生物学进展才能完美体现。
UPR就是其中一个例子，他详细表述的分子机制说明了一个真核细胞调控器内质网的能力。
令人感到意外的是，由于这些机制的激增，关于UPR是如何与细胞生理杂乱的各方面协调并维持稳态的，这方面的发现的大门被打开了。
事实上，真核细胞所有用来与环境惊醒信息交流的蛋白都在内质网组装。
它们传出传入的信息决定了器官的健康，比如传递细胞分裂、成熟、分化或死亡的信号。
一个阈值来保证各部分组装的精确性，离开了这些质量控制集体就会陷入混乱局面。
ER的基本功能就是运用对蛋白质的质量控制，使得只有经过正确折叠的蛋白质才能装入内质网囊泡被运网细胞表面。
分子间相互作用分析
p6 protein
1
52
33 27 13
Percent Bound
80
60
40
所有曲线和野生型类似
KDs = 15 - 27 mM
20
0 1.E-09
1.E-08
1.E-07
1.E-06
1.E-05
1.E-04
1.E-03
1.E-02
[Tsg101] (M)
120 通过突变寻找 p6上结合位点的确切位置 100
D. Myskza, W. Sundquist et al.,Univ. of Utah and Myriad Genetics
分析p6/Tsg101的相互作用
uninduced induced
Tsg101
HIV-1 p6
GST-HIV p6
GST
anti-GST mAb
Anti-GST surface purifies and orients the GST-p6 fusion protein
1 mM
0 mM KD = 10 nM kon = 103 (M-1S-1) koff = 10-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ (S-1) KD = 100 pM kon = 107 (M-1S-1) koff = 10-3 (S-1)
87 % occupied
= 19 minutes = 2 hours = 19 hours = 8 days
100
● KD = 25 mM
0
00
-9.042223 -100
0
15 30 Time (s)
45
1 .000E-07 10-7
1 .000E-06 10-6
遗传学：第五章 遗传的分子基础(2010修改)
Watson、Crick的DNA双螺旋结构
DNA的结构
基因的功能与基因概念的发展
• 20世纪初，英国医生A. Garrod提出了 基因与酶之间的关系，认为基因是通 过控制酶和其他蛋白质合成来控制细 胞代谢。
• 1941年，G. Beadle和E. Tatum提出： 一个基因，一个酶
• 顺反位置效应（cis-trans position effect)：
• wa+/ +w两个突变分别在两条染色体上，称 为反式（trans)， wa w /++两个突变同时排 在一条染色体上，而另一条染色体上两个 位点均正常，称为顺式（cis)。反式表现为 突变型，顺式排列为野生型，这种由于排 列方式不同而表型不同的现象成为顺反位 置效应。
无组织特异性
DNA双螺旋的发现
• 1938年，W.T.Astbury和Bell用X衍射研究DNA （Hammorsten、Caspersson提供）1947年第一张 DNA衍射照片。
• 1950年Chargaff的当量规律。 • 1951年Pauling和Corey连载7篇 螺旋结构文章。 • 1952年R. Franklin和Wilkins
HR(Holmes Rib Grass Strain) M(Masked Strain) TMV
DNA结构的确定
1869年 Miescher测定淋巴细胞中蛋白，发现和定名 Nuclein 核素。
1875年提出核素的实验式。
Altman建立了制备不含蛋白的核素的方法，并定名为 Nucleic acid
B株 计数
r+ry、rxr+ r+r+、rxry 四种基因型
绵羊RXRG基因的生物信息学分析
绵羊RXRG基因的生物信息学分析作者：张司龙张小雪宋其志王维民来源：《甘肃农业科技》2020年第03期摘要：以绵羊RXRG基因为目的基因，利用生物信息学软件预测其结构和功能。
结果表明，绵羊RXRG基因编码463个氨基酸，开放阅读框长度为1 392 bp，起始密码子位于228 bp 处，终止密码子位于1 619 bp处。
RXRG基因编码蛋白的相对分子质量为50 845.19 Da，等电点为7.55，在氨基酸组成中亮氨酸所占比率最高，色氨酸占比最低。
亚细胞定位主要位于细胞核中，不属于分泌蛋白;不存在信号肽序列;存在两个保守结构域，并且为疏水性蛋白，二级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主，三级结构主要由无规卷曲缠绕折叠形成。
关键词：绵羊;RXRG基因;生物信息学分析中图分类号：S826 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2020）02-0031-07Abstract：In this study， with the sheep RXRG gene as the target gene， the structure and function of sheep RXRG gene were predicted by bioinformatics software. The RXRG gene of sheep encodes 463 amino acids， the length of open reading frame is 1 392 bp， the initial codon is 228 bp， and the termination codon is 1 619 bp. The relative molecular weight and isoelectric point of RXRG protein were 50 845.19 Da and 7.55 respectively. Leucine accounted for the highest proportion of amino acid composition and tryptophan accounted for the lowest proportion. Subcellular localization is mainly located in the nucleus， not in the secretory protein;there is no signal peptidesequence;there are two conservative domains， and they are hydrophobic proteins. The secondary structure is mainly αshelix and irregular curl， and the third structure is mainly formed by random curl winding and folding.Key words：Sheep;RXRG gene;Bioinformatics analysis視黄酸是一种脂溶性的小分子物质，在细胞分化、上皮细胞生长、视觉和组织维持、胎儿发育和繁殖等过程中发挥着重要作用[1 ]。