摘要 将干扰素处理过的细胞的细胞质提取物与双链 RNA 和 ATP 一起孵育,可形成一种低分子量的无细胞蛋白质合成抑制剂,其有效浓度为亚纳摩尔。通过将来自此类细胞的 poly(I)poly(C)-Sepharose 结合酶级分与 [:IH 或 [a- 或 y-32P]ATP 一起孵育,可方便地合成该抑制剂。该放射性抑制剂的特征在于其在尿素存在下在 DEAE-Sephadex 上的行为,以及在酶、碱和高碘酸氧化和 ft 消除的顺序降解中获得的产物。其结构似乎是 pppA2'p5'A2'p5'A。除了 2'-5' 键之外,我们没有发现任何其他修改或异常的证据。有时抑制剂制剂似乎包括相应的二聚体 (pppA2'p5'A)、四聚体 [ppp(A2'p)3A]、五聚体 [ppp(A2'p)4A],以及数量逐渐减少的高级寡聚体。三聚体、四聚体和五聚体的活性相似,但二聚体的活性较低,即使有活性。
阿尔茨海默氏病(AD)研究的中心目标之一是鉴定出临床相关的药物靶标。在AD小鼠模型中,大量的潜在分子靶标在体外和体内都非常有效。但是,在ADFILD中缺乏转化为临床环境是一项艰巨的努力。尽管众所周知,n-末端截短和焦谷氨酸 - 二聚体 - abeta(AβPE3)肽大量存在于AD患者的大脑中,但形成稳定且可溶性的低分子体重寡聚体,并在AD小鼠模型中诱导Neurodegeneration,但其潜在的药物目标并未被接受。这种情况发生了巨大变化,报告称,在II期试验中,在一组轻度AD的一组中,用AβPE3型抗体Donanemab(一种AβPE3PE3抗体)清除了Aymloid斑块和稳定的认知定义。本综述总结了有关βPE生成的分子机制,其生化特性以及干预点作为AD中的药物靶标的当前知识。
细胞利用核糖体化学,通过翻译遗传密码组装 α-氨基酸构件,生成序列定义的蛋白质。目前,人们对操纵这种化学反应以从非 L-α-氨基酸生产序列定义的化学聚合物非常感兴趣,从而实现新的骨架和聚合化学。虽然大肠杆菌核糖体在体外耐受某些非 L-α-氨基酸,但关于结构见解和有效形成键所需的边界条件的知识很少。美国国家科学基金会遗传编码材料中心 (CHE-2002182) 的 Zoe Watson 博士及其同事使用基于元动力学的计算方法来了解非 L-α-氨基酸如何适应核糖体活性位点。他们发现,反应性单体倾向于构象空间,其特征是 A 位亲核试剂与 P 位羰基之间的距离小于 4 Å,Bürgi-Dunitz 角为 90-110° (doi: 10.1038/s41557- 023-01226-w)。这些发现以及相关的计算工作流程应能加速单体设计和相关转化化学,以促进序列定义的非肽异寡聚体的核糖体合成。
摘要 我们最近证明,纤维素分解产物纤维三糖是一种损伤相关分子模式 (DAMP),可诱导与细胞壁完整性相关的反应。下游反应的激活需要拟南芥马来酸二酯结构域内含有的纤维寡聚体受体激酶 1 (CORK1) 1。纤维三糖/CORK1 通路可诱导免疫反应,包括 NADPH 氧化酶介导的活性氧产生、丝裂原活化蛋白激酶 3/6 磷酸化依赖性防御基因激活以及防御激素的生物合成。然而,细胞壁分解产物的质外体积累也应激活细胞壁修复机制。我们证明,在将纤维三糖施用于拟南芥根部后数分钟内,参与活性纤维素合酶复合物在质膜中积累以及负责蛋白质运输到反式高尔基网络 (TGN) 和在反式高尔基网络内运输的多种蛋白质的磷酸化模式就会发生改变。参与半纤维素或果胶生物合成的酶的磷酸化模式和多糖合成酶的转录水平几乎不受纤维三糖处理的影响。我们的数据显示,参与纤维素生物合成和反式高尔基体运输的蛋白质的磷酸化模式是纤维三糖/CORK1 通路的早期靶标。
弗里德赖希共济失调是一种无法治愈的疾病,由 frataxin (FXN) 蛋白缺乏引起,主要由 FXN 基因内含子 1 中的 GAA 重复扩增引起。在这里,我们鉴定了与 FXN 前 mRNA 第一个内含子内的两个区域互补的反义寡核苷酸 (ASO),它可以使患者成纤维细胞中的 FXN mRNA 增加约 2 倍。通过在每个区域鉴定多个重叠的 FXN 激活 ASO、两个独立的 RNA 定量分析和多个管家基因的标准化,证实了 FXN mRNA 的增加。对删除 ASO 结合位点的细胞进行的实验表明,ASO 诱导的 FXN 激活是由间接效应驱动的。 RNA 测序分析表明,两种 ASO 诱导了相似的转录组范围变化,与野生型细胞的转录组不同。这种 RNA 测序分析未识别出 ASO 之间共有的直接碱基配对脱靶基因。错配研究确定了 ASO 中 FXN 激活所需的两个富含鸟苷酸的基序 (CCGG 和 G 4 )。我们的 ASO 的磷二酰胺吗啉寡聚体类似物不会激活 FXN,这表明存在 PS 骨架介导的效应。我们的研究表明,在采用基因激活等新机制的寡核苷酸研究中,多个详细的对照实验和靶标验证非常重要。
RNA 世界假说虽然是有关地球生命起源的可行假说,但迄今为止未能为通过非生物过程从游离核苷酸合成具有催化功能的 RNA 分子提供令人信服的解释。为了解决这个长期存在的问题,我们使用实验确定的聚合反应速率开发了一个 RNA 世界起源的现实模型。我们从对初始状态的最小假设开始,该初始状态仅需要存在短寡聚体或游离核苷酸,并通过将一天划分为干、半湿和湿阶段来考虑环境循环的影响,这三个阶段以其支持的反应性质为特征。长聚合物的最大长度有时超过 100 个核苷酸,由于非酶促、非模板聚合物延伸和模板指导的引物延伸过程的组合而自发出现。前者有助于增加 RNA 链的长度,而后者有助于产生互补的链副本。链也以结构依赖的方式进行水解,有利于断开连接未配对核苷酸的键。我们确定了核酶和 tRNA 样结构以及双链 RNA 分子出现所需的最有利条件,根据二级结构对所有 RNA 链进行分类,并确定它们在群体中的丰度。我们的结果表明,在适当的环境条件下,非酶促过程足以导致各种具有复杂二级结构和潜在催化功能的核酶样分子的出现。
两种互补方法被广泛用于研究斑马鱼的基因功能:诱导基因突变(通常使用靶向核酸酶,例如 CRISPR/Cas9)和抑制基因表达(通常使用吗啉寡聚体)。这两种方法都不完美。吗啉 (MO) 有时会产生脱靶或毒性相关效应,这些效应可能会被误认为是真正的表型。相反,基因突变体可能会受到补偿,或者由于泄漏(例如使用隐蔽剪接位点或下游 AUG)而无法产生无效表型。当观察到突变体和吗啉诱导的(变形)表型之间的差异时,对此类表型的实验验证将变得非常耗费人力。我们已经开发出一种简单的遗传方法来区分真正的变形表型和由于脱靶效应而产生的表型。我们推测 5′ 非翻译区内的插入/缺失不太可能对基因表达产生显着的负面影响。在 MO 靶位点内诱发的突变将产生吗啉代折射等位基因,从而抑制真正的 MO 表型,同时保留非特异性表型。我们在具有独有合子功能的基因 tbx5a 和具有强烈母体效应的基因 ctnnb2 上测试了这一假设。我们发现吗啉代结合位点内的插入/缺失确实能够抑制合子和母体形态表型。我们还观察到,此类插入/缺失抑制吗啉代表型的能力确实取决于缺失的大小和位置。尽管如此,使母体和合子基因中的吗啉代结合位点发生突变可以确定形态表型的特异性。
Aβ 是一种由 36-43 个氨基酸组成的肽,由淀粉样蛋白前体 (APP) 在 β 和 γ 分泌酶催化下裂解而产生 (5-8)。Aβ 存在于神经元和细胞外空间 (9-11)。Aβ 肽具有通过自组装自发形成寡聚体、原纤维或成熟淀粉样蛋白纤维的固有能力 (12-14)。在有症状的 AD 和病理定义的临床前 AD 中观察到 Aβ 斑块、原纤维和纤维 (15-19)。显然,血浆 Aβ 浓度和脑 β-淀粉样变性可以预测 AD (20-22)。这些积累也对疾病的阶段很敏感,这意味着处于 AD 临床前阶段的患者的脑脊液中 Aβ42 水平较低 (23, 24)。研究表明,与健康人相比,AD 患者大脑中的 GAP-43 水平明显较高 (25)。在受 AD 病理影响的大脑区域(包括海马体、杏仁核和皮质)中观察到了 GAP-43 水平的升高 (26)。GAP-43 水平与 NFT 和 Aβ 斑块存在之间的相关性表明它可能反映了疾病进展的程度。 (27)。GAP-43 主要存在于神经元中,参与调节突触可塑性和轴突生长。由于 AD 的特征是突触功能障碍和神经退化,AD 大脑中 GAP-43 表达的改变表明其作为生物标志物的潜在相关性 (28, 29)。GAP-43 在大脑的早期发育阶段至关重要,包括产前和产后早期。它在神经突生长、突触形成和神经元可塑性中起着至关重要的作用。由于 AD 病理在临床症状出现前数年就开始了,因此在疾病早期阶段检测到 GAP-43 水平的改变表明其具有作为早期生物标志物的潜力(30-32)。
趋化因子受体是细胞表面受体,在不同的生理过程中发挥着重要作用:胚胎发生、炎症反应、发育、白细胞归巢等。这些受体嵌入细胞膜,可形成同型二聚体、异型二聚体和寡聚体1,均为功能性构象。趋化因子受体在细胞膜上的组织和动力学影响其行为以及细胞对趋化因子梯度的反应2,3。肌动蛋白细胞骨架重塑、细胞膜脂质组成或寡聚化的改变会损害正常细胞反应。一些证据表明异二聚体具有功能性,因此有必要分析它们在细胞表面的动态,以及配体如何对其进行修饰。4,5 CXCR4(一种常规趋化因子受体)和非典型趋化因子受体 ACKR3 形成异二聚体。ACKR3 识别两种配体,CXCL11 和 CXCL12,而 CXCR4 仅识别 CXCL12。因此,这是一个非常好的系统,可以分析这两种受体在细胞表面的动态,以及配体如何对其进行修饰。4,5由于 CXCR4 和 ACKR3 共享一个配体,并通过不同的途径发出信号,该模型可以解释趋化因子受体异二聚体是否具有与单个受体形成的二聚体相似的动力学,或者相反遵循不同的特征,当与配体一起激活时,它如何影响复合物,以及产生的功能后果是什么。全内反射显微镜 (TIRF-M) 是一种新的先进荧光技术,在研究膜过程方面具有巨大潜力。2,3 当显微镜的入射光完全反射时,在盖玻片和细胞培养基之间的界面上会产生衰减波。这种物理现象允许与盖玻片接触的细胞荧光染料被激发,因此非常适合研究细胞膜相关现象。此外,TIRF-M 允许单粒子跟踪 (SPT)。在我们的案例中,对瞬时转染了与单体绿色荧光蛋白 (Ac-GFP) 偶联的趋化因子受体的细胞进行分类,以获得模拟生理条件的低受体表达细胞群。以人类 T 淋巴细胞为模型,我们研究了当人类 T 细胞表达两种受体 (CXCR4 和 ACKR3) 和仅表达 ACKR3 时 CXCR4 和 ACKR3 的动态。当人类 T 细胞不表达 CXCR4 时,ACKR3 寡聚化对共享配体 CXCL12 的响应要低得多。这些差异可能会影响信号传导特性和功能响应。
特别适用于为模仿生物微型游泳者的微电机提供拍打和/或旋转驱动。开创性的例子是 Dreyfus 等人建造的游泳者,它由一串拴在红细胞上的磁珠组成。[25] 在这里,游泳以衍生方式诱导精子,即通过拍打一个支持弯曲波传播的柔性附属物。自这一突破以来,已经制造出几种其他受生物启发的磁性微型游泳者,包括由定制微磁体、软磁复合材料和众多结构制成的微型游泳者,其中磁性区域驱动非磁性鞭毛/附属物。[13,15,16,20,26–29] 人们越来越多地研究附属物结构对游泳表现的影响,表明无论是生物系统还是合成系统,游泳速度都会随其长度、弹性和划水频率而变化。 [15,26,28,30] 此外,已确定生物微游泳者的集体相互作用微妙地依赖于鞭毛 (附属物) 耦合动力学和鞭毛下长度尺度上产生的流动。 [30] 这些相互作用在自然界中被用来提高性能:例如,老鼠精子形成长序列以提高其速度。 [7,10,30–33] 尽管如此,对合成系统的附属物设计进行严格控制仍然很困难,当需要纳米级特征时更是如此。 在纳米尺度上实现这种控制的一种特别有前途的方法是 DNA 自组装,正如 Maier 等人所采用的,用于生成基于 DNA 瓦管束的合成鞭毛。 [26] 当连接到旋转的磁珠上时,这些束通过水动力学组装成几微米的螺旋状结构,以类似于细菌的方式驱动平移运动。尽管组装技术可以精确控制合成鞭毛的扭曲和硬度,但它们的长度容易发生寡聚化并且不受控制。在本文中,我们基于 Maier 等人的工作,使用另一种 DNA 自组装策略,即 DNA 折纸。在这里,一个由 8634 个核苷酸组成的单链 DNA 环通过单链 DNA 寡聚体的特定结合以预定方式折叠,以构建定制的、尺寸可控的纳米级附加物。[34–37] 我们提出了一种调节附加物在磁珠上的覆盖率的方法,使其均匀或对称性破缺。通过时间相关磁场摇动这些结构时,我们发现,虽然完全被 DNA 折纸覆盖的结构主要表现出布朗动力学,