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物理学论文-试论Ran基因功能及研究.doc

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物理学论文-试论Ran基因功能及研究.doc

物理学论文试论Ran基因功能及研究论文关键词Ran基因功能研究论文摘要由于Ran存在广泛,功能多样。Ran及其结合蛋白参与调控细胞周期中的多个过程,对于小分子GTPaseRan的研究,越来越多的受到了关注。对Ran及其功能作简单的介绍。Ran(Rasrelatednuclear)也称为TC4,最初是作为人类cDNA的一个可译框而被发现,并首先从人类畸胎瘤细胞中分离纯化得到的一种蛋白质,根据其大小(216个氨基酸残基)及其规范的序列基元DTAGAE而被确认为与Ras相关的GTPase,分子量是24Da,从真核生物到人都高度保守。一、Ran与Ras的关系在HeLa细胞中,Ran是Ras家族种表达最丰富的成员,占细胞蛋白总量的0.4,与ras家族的其他成员相比,其C末端缺乏一个作为翻译后异戊二烯化受体的半胱氨酸残基,而拥有一个酸性C末端序列DEDDDL。这是Ran的作用基础。Ran和ras一样,有活性的RanGTP和无活性RanGDP。RanGTP和RanGDP的浓度受Ran的调节物GFE(guaninenucleotideexchangefactor)和RanGAP精密调控。GFE、RCC1(regulatorofchromosomecondensation1)可增加与Ran相连的GDP转化成GTP,RCC1通过组蛋白H2A/2B和染色体的周围产生较高浓度的RanGTP。Ran本身的GTPase活性较低,但可被位于核孔胞质面的RanGAP1激活,使GTPase活性增加10倍。RanBP1是一种分子量为23kDa的蛋白质,本身没有GAP活性,但它可以作为GEF抑制剂降低RCC1的活性,从而间接提高GDP和GTP的比值。Ran在真核细胞的一系列生物过程种,如DNA复制,RNA的转录和加工,RNA和蛋白质从核孔复合物的转运,有丝分裂和减数分裂的控制,尤其是纺锤体的组装,染色体的正确分配,核膜破裂和重组等方面,都有一定的作用。Ran基因广泛存在于动植物之中,我们一般将动物中的Ran基因叫作Ran,而植物中Ran有多种,如拟南芥共有三种(AtRan13),Ran2是拟南芥Ran基因之一。Ran是一种大量分布于细胞核内的GTP酶,是Ras类原癌基因大家族中的一员。二、Ran的功能及研究(一)GTP酶活性的功能Ran的调节蛋白可增强核苷酸交换和水解的速率,使Ran循环于GTP结合态活性态和GDP结合态非活性态,RanGTP酶循环主要受Ran的鸟苷酸交换因子RanGEFRCC1regulatorofchromosomecondensation1和GTP酶激活蛋白GAP1GTPaseactivatingprotein1,酵母的同源物为RAN1的调控。RanGTP/GDP的转换与循环在有丝分裂期向间期转变时,微管结构与核组装二者协调变化中起着重要作用。分裂间期RCC1在核中,通过组蛋白H2A和H2B与染色质结合。RCC1与H2A或H2B的结合激活RCC1的转换活性,使RanGDP转换为RanGTP。而RanGAP1在胞质中激活Ran使GTP水解,形成RanGDP。Ran结合蛋白1RanBP1与RanGTP有高亲和力,可作为RanGAP1的协同因子,提高RanGAP1介导的RanGTP水解速率。Ran的核苷酸转换和水解的固有效率较慢,RCC1和RanGAPl可使Ran的核苷酸转换和水解的效率大大加快。(二)核质转运的调控功能真核细胞中的核膜将核质与胞质分隔开,两者大分子物质(大于40-60ku)的流动、交换大多数是以主动运输的形式穿过NPCnuclearporecomplex。大分子的蛋白质和RNA的内输和外运分别由核定位信号nuclearlocalizationsignal,NLS和核外输信号nuclearexportsignal,NES的短肽所介导。内输蛋白α/βimportinβ家族成员在蛋白质或RNA的内输/外运过程中作为受体。内输蛋白αimportina能够识别富含赖氨酸的NLS,再连接到importinβ上的IβBimportinβbinding区形成三聚体复合物。该复合体通过importinβ和NPC蛋白的相互作用停靠在NPC上,接着通过NPC运输入核。(三)核膜装配的调控功能Ran对核膜装配起着重要调控作用。在细胞分裂早期,Ran离开染色质,分散到细胞质中,其中一部分定位在纺锤体和中心粒上在细胞分裂后期和未期,随着核膜的重新装配,Ran又重新回到细胞核内。在以非洲爪蟾卵提取物为材料的非细胞体系中,加入包被有Ran蛋白的琼脂糖BeadsRan-Sepharosebeads,发现在此Beads周围有核膜的装配,而且是完整的、具有活性的核膜。(四)纺锤体组装的调控功能1999年,ZhangC.,CarazoSalasRE.,KalabP.,OhbaT.和WildeA.等几乎同时发现Ran具有调控纺锤体/星体组装作用。以非洲爪蟾卵提取物为材料研究发现,加入GTP锁定形式的Ran突变体或者加入RCC1以提高RanGTP的比例,打破RanGDP和RanGTP浓度平衡,能够促进分裂期纺锤体的组装,即RanGTP能稳定纺锤体结构。而加入GDP锁定形式的突变体RanT24N,只有RanGDP存在,则干扰纺锤体的组装,并促进纺锤体/星体的去组装。研究发现,importinβ在Ran调控的纺锤体组装过程中也起到重要的负调节作用。向卵提取物中加入importinβ,则抑制卵提取物中的APAasterpromotingactivity,促星体组装活性,从而抑制星体/纺锤体的组装。三、结语目前从Ran2核酸序列对比分析得出不同物种间Ran2基因的同源性很高,是一组结构高度保守的序列。一般来讲,在进化上结构高度保守的序列对细胞有着很重要的意义,说明Ran2是一个很重要的基因。从已有的资料来看它在调控细胞周期调控因子的定位、调控核膜装配、调控DNA复制、调控纺锤体组装等方面发挥着重要的作用。参考文献1蒋青,卢智刚,张传茂.Ras类原癌基因产物RanGTPase在细胞增殖调控中的作用J.科学通报,2004,49(4)308~314.2朱汝森,刘新光,梁念慈.RNAi实现策略的新进展A.国外医学临床生物化学与检验学分册C,2004,253214~215.3曹允考,张贵学,陈大元.GTPaseRan及其生物学作用J.细胞生物学杂志,2004,6(3)241~246.4KlebeC,BischoffFR,PonsinglH,etal.InteractionofthenuclearGTPbindingproteinRanwithitsregulatoryproteinsRCC1andRanGAP1J.Biochemistry,1995,34639~647.

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