Part 1 研究生教材《医学分子生物学》学习提纲

（人民卫生出版社，周春燕、冯作化著，第2版）

蛋白质篇

一、蛋白质的折叠

熟悉了蛋白质折叠的定义，及分子内外的影响因素（包括蛋白质一级结构、二硫键及非共价键、外部环境、辅助分子）。

熟悉了分子伴侣的概念，并了解了其作用机制（包括HSP70、HSP40以ATP依赖方式，HSP60、HSP10以圆筒状复合体方式辅助折叠）。

稍微了解了一下有关蛋白质折叠的机制理论，包括“自组装”热力学假说、能级形貌等。

*HSP：热激蛋白。

二、蛋白质的定位

熟悉了蛋白质靶向输送的含义及“信号肽假说”的内容。

熟悉了向线粒体（含有靶向序列的未完全成熟的蛋白质，在TOM/TIM作用下进入线粒体，并折叠成天然构象）、跨核膜运输（含NLS/NES的蛋白质在载体蛋白协助下经核孔进出）及分泌性蛋白（N-末端序列与SRP结合的，进入内质网膜上的易位子打开的通道）靶向输送的机制。

*TOM/TIM：外膜转运酶复合体、内膜转运酶复合体。NLS/NES：核定位信号、核输出信号。SRP：信号肽识别颗粒。

三、蛋白质的修饰

熟悉了蛋白质翻译后修饰的含义及常见类型。

熟悉了蛋白质磷酸化的含义、常见蛋白激酶（包括①蛋白质丝/苏氨酸激酶：PKA，PKC，CaM-PK，PKG；②蛋白质酪氨酸激酶：PKT；③双专一性蛋白激酶）的作用。

熟悉了糖蛋白糖链连接方式及其各自的功能（N-糖链最常见，参与细胞识别、与ECM相互作用、信号转导等；O-乙酰半乳糖胺是构成血型抗原的结构基础；O-岩藻糖修饰参与Notch分子的信号转导；O-乙酰葡糖胺调节转录因子活性）。了解了酸性糖链结构及功能。顺带复习了细胞膜蛋白的分类及功能（因其大多是糖蛋白），了解了蛋白聚糖的功能。

稍微了解了一下脂基化修饰（固定蛋白质于膜上，信号转导开关）、甲基化修饰（表观遗传调控）、乙酰化修饰（调节肝内代谢酶活性，调节基因转录）、类泛素化修饰的生物学特点及意义。

*ECM：细胞外基质。

**部分内容在后文“表观遗传学基础”总结。

四、蛋白质的降解

熟悉了泛素-蛋白酶体系统（UPS）的组成（ATP和泛素依赖的UPS含19S的蛋白酶体激活因子，体内以此种为主；而不依赖之的UPS含11S蛋白酶体激活因子）、降解过程（主要的酶：泛素活化酶E1，泛素结合酶E2，泛素连接酶E3；共价连接多个泛素分子的靶蛋白在蛋白酶体核心颗粒β亚基降解）。

熟悉了自噬的概念，了解了其降解过程（自噬相关基因参与，经历起始、成核、延伸过程，最终降解被包裹物）。调节因素有PI3K、mTORC1等。

了解了蛋白质降解的研究策略。

*mTORC1：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1，抑制自噬。

五、蛋白质的相互作用

复习了一些概念：蛋白质相互作用（PPI）、衔接蛋白、结构域等等，还回顾了SH2、SH3的知识。

对于Grb-SOS通路有了初步的了解。

了解了PPI界面的一些特性，以及PPI的研究策略。

六、蛋白质组学

了解了其定义和研究范围。

基因组与基因表达

一、基因组

复习了一些基本的知识点，比如：基因、遗传学三大定律、多基因家族、假基因等。复习了基因及基因组结构方面的一些概念，比如：操纵子模型（原核生物）；结构基因序列（外显子与内含子）与调控序列（顺势作用元件，启动子、增强子，沉默子）；顺式作用元件与反式作用因子；重复序列。

了解了基因组、基因组学、转录组学的概念。

二、基因组复制

熟悉了真核生物基因组复制的基本过程及复制叉模型，参与其中的各种蛋白质（5种DNA聚合酶，RPA，RFC，PCNA，DNA连接酶I，DNA解旋酶，拓扑异构酶等）及其功能。

了解了真核生物DNA复制的调节（主要是CDK的作用）。了解了端粒酶及DNA复制末端的调控。

*RPA：复制蛋白A。RFC：复制因子C。PCNA：增殖细胞核抗原。CDK：细胞周期蛋白依赖激酶。

三、DNA损伤的修复

熟悉了DNA损伤修复的方式及各自适用的对象。

熟悉了何为DNA损伤反应。在细菌即SOS应答；真核生物中由感应蛋白（主要是RPA——单链DNA结合蛋白，MRN——双链DNA断裂结合蛋白）招募激活ATR、ATM调控激酶（均为PI3K相关蛋白激酶），控制复制叉、调控细胞周期进程。

四、基因表达的表观遗传调控

熟悉了表观遗传学的含义，了解了其研究的角度（选择性转录、转录后调控、翻译后调控）。

了解了染色质重塑的特点、含义及分类。

*TF：转录因子。SAM：S-腺苷甲硫氨酸。DNMT：DNA甲基转移酶。HAT：组蛋白乙酰化酶。HDAC：组蛋白去乙酰化酶。PRMT：蛋白质精氨酸甲基转移酶。KMT：组蛋白赖氨酸甲基转移酶。SUMO：小泛素相关修饰物，SUMO化即类泛素化。

五、真核基因表达的转录调控

熟悉了转录起始调控中一些关键概念：PIC即基础转录装置；TF即转录因子/反式作用因子，包括通用TF、序列特异性TF、辅助TF等；顺式作用元件如TATA盒；转录激活因子（及其结构特点、如何发挥作用）及其中常见的一类——核受体。

稍微了解了转录过程的调控（关于RNA Pol II的大亚基CTD）。

熟悉了转录后调控的四个关键词——修饰，剪切/剪接、定位、降解。熟悉了5’-帽[m7GpppAGpNp]的重要功能（出核、防降解、促翻译等）、3’-尾及PolyA信号、剪接与剪切的区别及选择性剪接、mRNA实现定位的途径（沿细胞骨架转运、定位保护、定点合成、扩散与定点锚定）、影响mRNA稳定性的因素、无义突变介导的mRNA降解（NMD）的含义，等等。

细胞生命活动的分子调控

一、细胞凋亡的分子调控

1. 熟悉了细胞凋亡的含义——内在基因控制、自主（主动）的、有序的。熟悉了其特征性变化，包括：①凋亡小体；②细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻；③染色质DNA非随机性降解（阶梯状电泳图谱，160-200bp×n）。

2. 熟悉了促进细胞凋亡的酶或分子。

（1）半胱氨酸-天冬氨酸特异性蛋白酶（caspase）在天冬氨酸之后切断底物，分为ICE家族（-1，4，5，13，参与炎症反应）、CED-3家族（-3，6，7，凋亡执行者，降解蛋白；-2，8，9，10，凋亡启动者，自激活后引起caspase级联反应）。其功能：灭活抑凋亡蛋白（eg. Bcl-2）；水解细胞蛋白；激活相关活性蛋白酶。

（2）核酸内切酶可被钙镁离子激活、被锌离子抑制。在核小体连接区切割。

（3）凋亡蛋白酶激活因子1（APAF-1）可以与Cyt C、caspase-9协同激活caspase-3。

（4）死亡受体/配体有：TNFR-1/TNF、Fas/FasL、DR3/Apo-3L、DR4/Apo-2L、DR5/Apo-2L。Fas可形成三聚体，胞内DD结构域通过接头蛋白FADD的死亡效应结构域DED与pro-caspase-8偶联。活化蛋白激酶，提升钙离子浓度；活化caspase级联反应，水解DNA等。TNFR-1的接头蛋白是TRADD。

（5）p53是Bax的正调节因子、Bcl-2的负调节因子。G1期监视DNA完整性，阻滞细胞周期，若不能修复，则诱导凋亡。

（6）凋亡诱导因子（AIF），存在于线粒体内外膜间隙，其引起细胞凋亡不依赖于caspase活性。其发挥作用是由于线粒体通透性转换孔（MPTP）开放。

（7）c-Myc有转录因子活性，有促增殖和促凋亡双重调节作用。其与Max形成复合物，也可诱导凋亡。

熟悉了抑制凋亡的分子。

（1）Bcl-2家族：Bcl-2等抗凋亡，抑制MPTP开放，灭活APAF-1，还可特异性结合Cyt C。Bax、Bid、Bak等促凋亡，参与线粒体外膜孔洞形成、还可与Bcl-2等相互作用。其作用方式主要是影响钙离子、AIF、Cyt C的释放。

（2）细胞凋亡抑制因子IAP超家族，可抑制caspase活性。

（3）IL-1、IL-18、TNFs有诱导细胞凋亡的作用；TGF-β1、INF-γ在某些情况下也可诱导凋亡；IL-4、IL-6可抑制凋亡。

4.熟悉了caspase依赖的凋亡途径。（以下是对笔记4的补充）

①线粒体凋亡：ATP/dATP的下降等导致MPTP开放，Cyt C、AIF、内切核酸酶G、CAD等从线粒体膜间隙释放入胞质。Cyt C/APAF-1/pro-caspase-9聚集形成凋亡体，激活caspase-9。内切核酸酶G转运入核，水解核染色质，DNA片段化。CAD（caspase依赖的DNase）也入核，经caspase-3切割后可使DNA片段化更明显，染色质进一步浓缩。线粒体凋亡途径受到Bcl-2家族调控。

②严重的内质网应激，可导致内质网凋亡：通过caspase-12通路、CHOP/GADD153通路、JNK通路介导。详见“应激的分子调控”章节（下周读）。

③死亡受体介导的凋亡：FADD的DED区与pro-caspase-8/10结合，形成DISK（死亡诱导信号复合体）→caspase-8,10自身剪切激活，启动caspase级联反应，caspase-3,6,7激活→降解ICAD，释放CAD→降解DNA，引发凋亡。

此三大凋亡途径有密切的相互联系，比如钙离子的核心作用、caspase参与与的共同执行通路。

④细胞毒T淋巴细胞（CTL）、NK细胞释放了穿孔素/颗粒酶。Fas/FasL是CTL诱导凋亡的主要方式。颗粒酶B可以激活caspase而不依赖于上游信号；颗粒酶A则是通过单链DNA损伤进行的caspase非依赖途径。

5.了解了caspase非依赖的凋亡途径。例如自噬、类凋亡、有丝分裂灾变、凋亡样程序性死亡（AIF，内切核酸酶G可能相关）、坏死样程序性死亡（钙蛋白酶原、Bax参与）。

6.了解了心肌缺血或I/R引起细胞凋亡的机制。①ROS↑；②Fas表达↑；③p53转录↑。猜测：钙超载也是机制之一？

7.了解了针对凋亡途径的潜在治疗靶点。

二、细胞增殖的分子调控

1.熟悉了四个细胞周期检查点及相对应的功能，此过程中的重要细胞周期蛋白。①G1-S期检查点（R点）—整合内外信号—cyclin E，CDK2/3，若存在有丝分裂原，则cyclin D、CKD4/6也促进细胞通过R点；②S期检查点—DNA受损—cyclin A，CDK1/2；③G2期检查点—防止带着受损或未复制完的DNA进行有丝分裂；④M期检查点—姐妹染色单体是否稳定附着于纺锤体—cyclin B，CDK1（即有丝分裂促进因子MPF）。Cyclin D-CDK4/6、cyclin E-CDK2活化Rb蛋白，解除对E2F（转录激活因子）的抑制，启动基因表达。Cyclin B-CDK1对M期有丝分裂进行调节。

2.了解了细胞周期抑制分子（CKI，14-3-3，p53）。

3.熟悉了原癌基因、抑癌基因、生长因子的概念，细胞从G0返回G1的过程（获取资格[PDGF参与]、进入[PDGF，EGF，胰岛素参与]、进展[IGF1参与]）

4.熟悉了细胞增殖相关信号通路。

5.了解了细胞内外环境对增殖的影响。NO、硫化氢、低pH可抑制增殖；钙离子通过IP3途径影响增殖。

6.了解了细胞增殖相关的概念，接触抑制、细胞衰老等。

7.了解了血管平滑肌细胞增殖在AS中的作用。

三、细胞分化的分子调控

1.熟悉了一些基本概念，如细胞分化、祖细胞、去分化、转分化、细胞可塑性、分化主导基因、iPSC、Yamanaka因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4）等。

2.以基因座控制区为例，了解了分化状态及功能是由特异性基因时空表达决定的。粗略了解了一下其机制。

3.熟悉了细胞间分化调控的重要通路Notch信号的组成（Notch受体，DSL/jagged配体，DNA结合蛋白CBF1/CSL）和功能（旁抑制效应）等。

4.熟悉了诱导定向分化的三种方式。①外源性生物分子或化合物诱导（例如BMP家族，DMSO）；②转基因诱导（如FGF2、Runx2）；③与其他细胞共培养。三种方法各有利弊。

5.了解了维持ESC全能性的机制，包括白血病抑制因子（LIF）-LIFR-Jak/STAT通路、Oct-3等转录因子。

四、应激与代谢的分子调控

1.熟悉了一些基本概念，如应激、应激原、急性期反应、急性期蛋白（APP）、迟缓相等。

2.熟悉了全身性应激的桥梁——神经-内分泌系统：①下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统（GC↑）；②交感-肾上腺髓质系统（儿茶酚胺↑）。

3.熟悉了细胞应激的非特异性分子事件——APP与热休克蛋白（HSP）。①APP：如CRP、α1-酸性糖蛋白、降钙素原（PCT）、结合珠蛋白。肝脏是主要的合成部位，IL-1β、IL-6、TNF-α是诱导合成的主要分子。②HSP：促进应激时蛋白质的解聚和复性；受热休克因子调控（HSF，其中HSF1为主）。

4.熟悉了不同应激原诱导的特异性分子事件，如表。

5.了解了应激在心血管疾病中扮演的角色。HSP70等发挥的保护作用；ROS在高脂血症、高同型半胱氨酸血症、高血糖症促进AS发生发展中发挥的作用等。

6.粗略看了下各种相关蛋白、相关通路，应激在其它疾病中的作用，对本章细节未作深入学习。

7.熟悉了物质代谢调节的信号通路，包括：①AMPK（AMP激活的蛋白激酶）通路：AMPK是能量感应器，受AMP/ATP、ADP/ATP比值、上游激酶TAK1等调节；调节下游关键酶或转录因子，促糖摄取，促糖酵解，抑制糖异生。还调节脂代谢。②PI3K（磷脂酰肌醇3激酶）-Akt通路：胰岛素等GF、CK通过酪氨酸蛋白激酶和G蛋白偶联受体，激活PI3K，产生PIP3并激活Akt。Akt磷酸化p21、NF-κB、GSK-3、Foxo1、mTOR等，而PTEN是负调节因子。此外，还稍微了解了其他通路，比如HIF-1α通路调节代谢。