华东理工杨弋等PNAS文章获高评价

　　

生物通综合：在6月26日的《PNAS》上，来自中国华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室杨弋、哈佛医学院的宋艳丽（Yanli Song,音译）和Joseph Loscalzo（文章的通讯作者）公布了他们有关蛋白质二硫键形成研究的最新发现。该论文的题目为《哺乳动物细胞中线粒体对二硫键蛋白质组的调节》。

 

文章检索信息：

 

PNAS | June 26, 2007 | vol. 104 | no. 26 | 10813-10817

BIOLOGICAL SCIENCES / BIOCHEMISTRY
Regulation of the protein disulfide proteome by mitochondria in mammalian cells

Yi Yang^*,

 

 这项研究成果，对了解二硫键的形成及其对生命的调控，以及相关重大疾病机制研究与治疗具有重要意义。

 

细胞中大部分的蛋白质二硫化作用都被认为是一种蛋白质功能的重要惰性结构决定因子，而非动态调节因子。

 

在这项新的研究中，研究人员证实蛋白质中的一些二硫键还受到具有功能性影响作用的氧化还原状态的调节。他们发现，哺乳动物细胞中由线粒体产生的活性氧被细胞用于促进细胞表面蛋白的二硫键的形成，以及折叠和转运。

 

线粒体活性氧产生受到抑制时，蛋白质的二硫化过程也受到抑制并且诱导产生还原压力，从而导致一类细胞表面含二硫键蛋白功能的丧失和功能维持。

 

这些数据支持了有关两类亚蛋白质组构成二硫化物蛋白质组的理论。二硫化物蛋白质组是一种结构基团，并且是一种对氧化还原很敏感的基团。

 

 两位审稿人对该研究结果给予肯定评价：“论文作者建立了一个新的并且十分有效的方法来对细胞内二硫键进行成像，并发现线粒体产生的活性氧分子直接参与了细胞表面的二硫键形成。该研究非常重要，实验工作十分详尽并令人印象深刻。该研究将改变我们对线粒体在基于二硫键的信号转导和蛋白质折叠的理解。”“作者首次漂亮地显示了线粒体来源的活性氧参与细胞表面蛋白质二硫键形成，并通过这一新机制调节了这些蛋白质的折叠与转运。”

 

 二硫键是指蛋白质内两个半胱氨酸残基之间自然形成的桥键，其形成是细胞内蛋白质合成过程中的一个关键步骤。然而，长期以来人们一直不能直接在细胞内观察二硫键的形成，有关二硫键蛋白质组的形成与细胞功能关系的研究领域进展缓慢。针对这一关键技术的国际空白，杨弋建立了一种灵敏、特异性的荧光标记方法，首次通过成像方法成功观察到细胞内二硫键的位置与水平。利用这种方法，他们在细胞对蛋白质二硫键的调控研究上获得突破性进展，发现伴随线粒体呼吸产生的活性氧被细胞利用形成细胞表面蛋白质中的二硫键。而线粒体这一细胞“能量工厂”功能的改变，可以影响二硫键的水平，进而调节这些蛋白质的折叠、转运及功能。

 

 长期以来，人们通常认为二硫键是固定的、结构性的蛋白质化学修饰，而不像蛋白质磷酸化那样高度动态，并且参与细胞信号转导、调节细胞功能。但近期研究发现，少数定位在还原性的细胞浆中的蛋白质也会受细胞氧化还原状态影响形成暂时的二硫键，从而影响蛋白质功能与细胞性状。杨弋等的研究将这种调节性二硫键的范围，扩展到最主要的二硫键蛋白质组，即细胞分泌途径蛋白质组。

 

人物简介：

杨弋

博士生导师 ，药学院、生物反应器工程国家重点实验室特聘教授。1973年4月出生。1990年由湖北省黄冈中学考入清华大学生物科学与技术系。1995年7月获得学士学位。同时被推荐为本系直硕生。1997年9月因成绩优异及论文工作突出，免试提前攻博。曾任校学生红十字会会长，生物系研究生会主席，生物系科协主席。曾被评为清华大学十优秀研究生。获得各项校内外重要奖学金，包括全国性的谈家帧九源一等奖学金， 并获得过北京市科技进步奖二等奖。毕业论文被评为清华大学优秀博士论文。

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1999年获博士学位后将赴美哈佛大学医学院进行有关金属硫蛋白的博士后工作, 2002年转至波士顿大学医学院，从事一氧化氮自由基生物学，巯基组学及心血管疾病的研究。

目前已在SCI收录杂志发表论文15篇，其中在美国科学院院报第一作者发表论文2篇．在“国际酶学会议”，“全国生物物理年会”, “全美心脏学会议”以及“氧化性蛋白质翻译后修饰专题会议”分别做口头报告。

2005年成为哈佛医学院及其附属的Brigham & Women’s 医院的 医学讲师（Instructor of Medicine）和生物化学副研究员。现为美国心脏学会，美国自由基生物及医学学会会员。

主要研究方向

蛋白质组学研究：熟练掌握蛋白质二维电泳，凝胶内酶切及Maldi-Tof, LC-MSMS等蛋白质组学研究技术。

蛋白质提纯与蛋白质化学及物理学：具有丰富的从动物组织及细菌中提取蛋白质的经验。各种HPLC及 FPLC, SDS-PAGE, Native-PAGE, R/NR-PAGE, Western blot, 凝胶偏移, 超滤, 固相提取, 吸收光谱, 圆二色谱, 荧光光谱及动力学, 酶学动力学分析, 蛋白质化学修饰及链接, 蛋白质变性复性， 蛋白质翻译后修饰分析。

组织培养: 具有培养30余种吸附及悬浮细胞秼的经验，细胞增殖分析，细胞凋亡分析, 胞嘧啶吸收分析, 细胞周期同步及分析, 细胞分化, 细胞激活, 细胞迁移， 荧光图象及动力学分析, 激光共聚焦图象分析及三维图象重构和去反卷积处理。

研究经历

1994-1999 在清华大学生物系周海梦教授指导的分子酶学实验室从事酶的结构与功能的研究。

1999-2002 哈佛大学医学院生物化学生物物理及医学中心，师从BL Vallee教授， 从事金属硫蛋白的功能研究。

2002－2005 波士顿大学医学院，师从J. Loscalzo教授，一氧化氮自由基生物学，蛋白质巯基组学及心血管疾病研究

2002-2004波士顿大学医学院维特加心血管研究中心及埃文斯医疗系，在 J. Loscalzo教授实验室进行蛋白质巯基亚硝化及蛋白质巯基组学的研究。

2005- 哈佛大学医学院、Brigham & Women’s医院，一氧化氮自由基生物学，蛋白质巯基组学及心血管疾病研究
在J. Loscalzo教授实验室继续以上研究。

生物反应器工程国家重点实验室：

 

生物反应器工程国家重点实验室于1989年6月经国家计委批准立项，1995年底通过国家验收，1996年2月由原国家教委批复正式对外开放。2001年3月在生命科学国家和部门重点实验室评估中，成绩为良好。

 

实验室依托华东理工大学。学术委员会主任为杨胜利院士，副主任为张嗣良教授和赵学明教授；实验室主任为许建和教授，常务副主任为陈长华教授，副主任为谭文松教授和鲍杰教授。

 

实验室现有固定研究人员49人，其中教授20人，博士生导师15名，研究生学历超过80%，30人拥有博士学位。他们之中有1人获得国家杰出青年基金，1人是教育部“****奖励计划”特聘教授。2人入选教育部跨世纪优秀人才培养计划，7人入选教育部高等学校青年骨干教师培养计划。

 

生物反应器工程是生物技术的一门分支学科，也是化学工程学科最活跃的分支之一，它主要研究生物反应器中的各类生物反应及生物加工过程（包括微生物发酵、动植物细胞和组织培养工程、生物催化与生物转化等）的特征与本质，过程优化和放大对生物反应器系统设计、操作和控制的要求，致力于研究并揭示生物反应器的设计放大规律、满足过程需要的生物反应器系统强化优化策略，使有关生物过程能迅速而有效地从实验室过渡到生产规模，或提高现有生产过程的生产效率。因此，生物反应器工程在生物技术产业化中发挥着不可替代的重要作用。

    根据生物反应器工程学科发展特点及生物技术产业化迫切需要解决的关键工程学问题，本室分为三个研究方向，即生物过程工程(Bioprocess Engineering)、生物反应工程(Bioreaction Engineering)和生物过程检测与控制(Bioprocess Monitoring and Control)。