馬素珍，劉丹丹，張方方，潘曉麗，劉勝利，朱艷琴

(河南中醫(yī)藥大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，河南 鄭州 450008)

采用生物信息學(xué)的方法分析人HNRNPA1基因的啟動(dòng)子情況及蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、信號(hào)肽及NLS、親疏水性、跨膜區(qū)域、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用的蛋白質(zhì)及GO注釋.選擇合適軟件對(duì)HNRNPA1相關(guān)信息進(jìn)行分析.結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)的HNRNPA1基因存在1個(gè)啟動(dòng)子；HNRNPA1蛋白質(zhì)是由372個(gè)氨基酸組成的具有NLS、無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)的親水不穩(wěn)定蛋白質(zhì)，其等電點(diǎn)為9.17；哺乳動(dòng)物中氨基酸序列高度保守；二級(jí)結(jié)構(gòu)以無(wú)規(guī)卷曲為主，預(yù)測(cè)的三級(jí)結(jié)構(gòu)經(jīng)拉曼圖分析可信度高；HNRNPA1多定位于細(xì)胞核，與RNA的選擇性剪接及mRNA運(yùn)輸有關(guān).此外，啟動(dòng)子的甲基化對(duì)HNRNPA1表達(dá)影響明顯，其蛋白質(zhì)具有NLS、無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)且不穩(wěn)定，屬于親水蛋白質(zhì)，分布于細(xì)胞核，對(duì)mRNA的成熟具有重要作用.

HNRNPA1；RNA；選擇性剪接；生物信息學(xué)

HNRNPA1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1)是核不均一核糖核蛋白家族中重要的一員，是一種重要的RNA(ribonucleic acid)結(jié)合蛋白質(zhì)，通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后RNA的剪接修飾調(diào)控了mRNA(messenger ribonucleic acid)的成熟及運(yùn)輸過(guò)程[1-2].HNRNPA1可以影響多種生物學(xué)過(guò)程，如細(xì)胞的自我更新[3]、蛋白質(zhì)正常成熟[4]、免疫反應(yīng)[5]等.HNRNPA1與多種疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要的關(guān)系，如HNRNPA1的突變會(huì)引起人遺傳性包涵體肌病[6]，抑制HNRNPA1的表達(dá)會(huì)通過(guò)影響細(xì)胞周期而抑制肺腺癌的增殖[7]，通過(guò)調(diào)控雄激素受體的表達(dá)影響前列腺癌的發(fā)生[8].另外，它還與乳腺癌[9]、胃癌[10]、胰腺癌[11]等腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān).分析HNRNPA1的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)，期望對(duì)深入研究該蛋白質(zhì)在機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育、病情發(fā)生發(fā)展中的作用提供有價(jià)值的理論數(shù)據(jù)支持.

1 材料與方法

1.1 材 料

從蛋白質(zhì)Uniprot數(shù)據(jù)庫(kù)中下載人(P09651)及黑猩猩(A5A6H4)、鼠(P49312)、牛(P09867)、鼠鳥(niǎo)(A0A091KA33)、斑馬魚(yú)(F1QS20)的HNRNPA1蛋白質(zhì)序列；其相應(yīng)的HNRNPA1基因及人上游的核酸序列由NBCI(National Center for Biotechnology Information)獲得.

1.2 方 法

通過(guò)NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)獲得基因相關(guān)信息；利用Promoter Scan(http://www-bimas.cit.nih.gov/molbio/proscan/)預(yù)測(cè)啟動(dòng)子及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子；ProtParam(http://web.expasy.org/protparam)分析HNRNPA1蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、蛋白質(zhì)分子組成、等電點(diǎn)等相關(guān)信息；ClustalX2.1和njplot對(duì)多物種間HNRNPA1基因及氨基酸進(jìn)行同源性和系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行分析；SignalP 4.1 Server(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP)、核定位序列(nuclear localization sequence，簡(jiǎn)稱(chēng)NLS) Mapper(http://nls-mapper.iab.keio.ac.jp/cgi-bin/NLS_Mapper_form.cgi)和TMHMM(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM)分析蛋白質(zhì)的信號(hào)肽、核定位序列以及蛋白質(zhì)的跨膜結(jié)構(gòu)；ProtScale(http://expasy.org/tools/protscale.html)分析了蛋白質(zhì)親/疏水性；SOMPA(http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_sopma.html)、Swiss-Model(http://swissmodel.expasy.org)和The Structure Analysis and Verification Server(http://services.mbi.ucla.edu/SAVES)對(duì)蛋白質(zhì)的二三級(jí)結(jié)構(gòu)及拉曼圖進(jìn)行預(yù)測(cè)分析；String(http://string-db.org)和Gene Ontology Consortium(http://amigo1.geneontology.org/cgi-bin/amigo/go.cgi)分析與HNRNPA1相互作用蛋白質(zhì)及其參與的生物學(xué)功能.

2 結(jié)果與分析

2.1 HNRNPA1基因的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄因子分析

通過(guò)NCBI檢索發(fā)現(xiàn)HNRNPA1基因位于人12號(hào)染色體的長(zhǎng)臂1區(qū)3帶(12q13)上，具有13個(gè)外顯子.Promoter Scan是基于與真核Pol II啟動(dòng)子序列的同源性來(lái)預(yù)測(cè)目標(biāo)基因的啟動(dòng)子區(qū)域的，對(duì)HNRNPA1基因上游2 000 bp和基因前1 000 bp的核酸序列，通過(guò)Promoter Scan對(duì)該基因的啟動(dòng)子進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到如表1所示的啟動(dòng)子.

表1 人HNRNPA1基因啟動(dòng)子預(yù)測(cè)

由表1可知，該啟動(dòng)子位于負(fù)鏈區(qū)，即905—655 bp之間.同時(shí)得到與該啟動(dòng)子相結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子如表2所示.

表2 Promoter結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子

由表2發(fā)現(xiàn)，存在大量與甲基化相關(guān)的SP-1、AP-2與該啟動(dòng)子結(jié)合，這說(shuō)明DNA的甲基化對(duì)該基因的表達(dá)調(diào)控具有重要的意義.

2.2 人HNRNPA1基因及蛋白質(zhì)的同源性預(yù)測(cè)和分析

ClustalX2.1是一種常用的序列比對(duì)軟件，不僅可以對(duì)核酸進(jìn)行比對(duì)，也可以對(duì)蛋白質(zhì)的序列進(jìn)行比對(duì).它首先對(duì)不同來(lái)源的序列進(jìn)行兩兩比對(duì)，構(gòu)建合理的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，然后根據(jù)已構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)從最相近的兩條序列開(kāi)始，逐步引入鄰近的序列，直至所有序列都完成比對(duì).通過(guò)ClustalX2.1不僅可以完成序列比對(duì)，也可以構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，進(jìn)一步對(duì)研究目標(biāo)進(jìn)行分析.

使用序列比對(duì)軟件對(duì)不同物種來(lái)源的HNRNPA1基因進(jìn)行多重序列比對(duì)，通過(guò)序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)這些不同物種來(lái)源的基因在外顯子區(qū)域序列相似度較高，而在內(nèi)含子等非編碼區(qū)相似度低，如圖1所示(顯示部分序列).進(jìn)一步分析由HNRNPA1基因構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)發(fā)現(xiàn)人與黑猩猩的進(jìn)化關(guān)系最近，與鼠較遠(yuǎn)，與斑馬魚(yú)之間進(jìn)化距離最遠(yuǎn).說(shuō)明該基因也隨著物種的進(jìn)化不斷發(fā)生變化.

圖1 不同物種間HNRNPA1基因的同源性分析

序列比對(duì)軟件對(duì)Uniprot蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的多種物種的蛋白質(zhì)序列進(jìn)行多重序列比對(duì)，使用可視化分析軟件njplot對(duì)構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行分析，得到如圖2所示結(jié)果.

圖2 不同物種間HNRNPA1蛋白質(zhì)的同源性分析

圖2的序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，在人的第305—335位氨基酸突變率極低，保守性強(qiáng)，可能該區(qū)域是該蛋白的重要功能區(qū)域，這些區(qū)域可能與其與DNA和RNA的結(jié)合有關(guān).哺乳動(dòng)物之間該蛋白質(zhì)的序列相似度極高，但人比其他哺乳動(dòng)物多了52個(gè)氨基酸.分析系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)發(fā)現(xiàn)，人與黑猩猩及其他哺乳動(dòng)物之間的進(jìn)化距離極小，但鳥(niǎo)類(lèi)和斑馬魚(yú)之間的進(jìn)化距離較大，分別是0.244和0.787，該蛋白質(zhì)在哺乳動(dòng)物之間具有極高的保守性.

綜合分析HNRNPA1基因和蛋白質(zhì)序列比對(duì)結(jié)果和構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)可以發(fā)現(xiàn)，兩者所得出的親緣關(guān)系基本相同，與達(dá)爾文進(jìn)化論基本吻合，但通過(guò)基因分析所得出的進(jìn)化樹(shù)更加精確，可以計(jì)算出人和黑猩猩與牛、小鼠之間的進(jìn)化距離，而由蛋白質(zhì)序列構(gòu)建的進(jìn)化樹(shù)則無(wú)法將其區(qū)分.這是由于基因不僅包括編碼區(qū)還包括了內(nèi)含子等非編碼區(qū)，而這些區(qū)域不會(huì)改變蛋白質(zhì)的氨基酸，因此這些區(qū)域的突變更容易積累.此外由于每3個(gè)堿基構(gòu)成1個(gè)密碼子，每個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)1種氨基酸，而密碼子又具有簡(jiǎn)并性，第3個(gè)堿基的改變多數(shù)情況下不會(huì)影響到蛋白質(zhì)，這種突變?cè)谶M(jìn)化過(guò)程中也被保存了下來(lái).因此通過(guò)核酸序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)更能反映進(jìn)化的親緣關(guān)系，也能反映出HNRNPA1蛋白質(zhì)在人和黑猩猩之間的表達(dá)調(diào)控及功能上極為相似.

2.3 人HNRNPA1蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)分析

ProtParam是由瑞士生物信息學(xué)中心維護(hù)并提供的蛋白質(zhì)理化分析工具，以檢索目的蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，并基于這些理化性質(zhì)分析未知蛋白質(zhì)的類(lèi)別，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持.分析人HNRNPA1蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)發(fā)現(xiàn)：HNRNPA1共有372個(gè)氨基酸殘基；理論等電點(diǎn)為9.17；蛋白質(zhì)總分子式為C1661H2491N515O551S8，其原子總數(shù)為5 226；分子質(zhì)量為38 746.6；帶負(fù)電荷氨基酸殘基Asp(aspartic acid)和Glu(glutamic acid)占9.68%(36/372)，帶正電荷氨基酸殘基Arg(arginine)和Lys(lysine)占11.56%(43/372)；HNRNPA1的不穩(wěn)定系數(shù)為42.00,屬于不穩(wěn)定蛋白質(zhì).

2.4 人HNRNPA1蛋白質(zhì)的親水性/疏水性預(yù)測(cè)與分析

ProtScale程序是一種簡(jiǎn)便的蛋白質(zhì)親水性與疏水性分析的工具，該工具提供多種算法，常選擇Hphob. / Kyte & Doolittle算法.該算法將不同氨基酸進(jìn)行賦值，如Ala(alanine)為1.800，Arg為-4.500，Ile(isoleucine)為4.500等，通過(guò)分析蛋白質(zhì)中所有氨基酸疏水值的分布情況，判定蛋白質(zhì)的親疏水性.通過(guò)分析HNRNPA1蛋白質(zhì)的親疏水性發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的氨基酸處于正值區(qū)的均小于1.5，其中最大值是第61位蘇氨酸的1.411.有25個(gè)氨基酸的分值小于-2，其中最小值是51位蘇氨酸的-3.056，預(yù)測(cè)分析結(jié)果如圖3所示.

圖3 人HNRNPA1親水性/疏水性分析

由圖3可知，ProtScale分析的364個(gè)氨基酸(5-368)有87.64%(319個(gè))分布在低分值區(qū)，總得分-350.68；2.36%(45個(gè))分布在Score>0區(qū)，總得分為28.166.HNRNPA1具有大量的親水氨基酸，可形成親水域，屬親水蛋白質(zhì).多種親水結(jié)構(gòu)的存在，有利于該蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行游離擴(kuò)散，多種親水結(jié)構(gòu)的存在可以使其在細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核中以游離狀態(tài)存在，當(dāng)行使功能時(shí)，迅速與DNA或RNA結(jié)合，外部的親水結(jié)構(gòu)保護(hù)了內(nèi)部的疏水區(qū)域.

2.5 人HNRNPA1蛋白質(zhì)的信號(hào)肽預(yù)測(cè)與分析

SignalP 4.1 Server是根據(jù)信號(hào)肽位于新合成肽鏈的N(nitrogen)端，且在完成引導(dǎo)功能后切除的特性而開(kāi)發(fā)的信號(hào)肽預(yù)測(cè)軟件，通過(guò)對(duì)目的肽鏈前70個(gè)氨基酸間潛在酶切位點(diǎn)的預(yù)測(cè)而推斷是否存在信號(hào)肽.將HNRNPA1蛋白質(zhì)氨基酸序列提交到信號(hào)肽預(yù)測(cè)服務(wù)器SignalP 4.1 Server，設(shè)置Cut-off值為0.450，得到如圖4的預(yù)測(cè)結(jié)果.

圖4 人HNRNPA1信號(hào)肽分析

圖4中C、Y、S的最大值分別為0.115、0.127、0.171，S-mean、D值分別為0.134、0.131，分析該數(shù)據(jù)可以得知人HNRNPA1蛋白質(zhì)無(wú)信號(hào)肽.HNRNPA1主要在細(xì)胞核內(nèi)參與RNA的形成，不需要進(jìn)入其他膜性細(xì)胞器，但需進(jìn)入核內(nèi)，因此進(jìn)一步通過(guò)cNLS Mapper分析其核定位序列.不同氨基酸在cNLS中會(huì)有有利或不利的作用，cNLS Mapper給予相應(yīng)氨基酸或正或負(fù)的分?jǐn)?shù)，通過(guò)計(jì)算每個(gè)氨基酸殘基對(duì)整個(gè)NLS活性的貢獻(xiàn)而計(jì)分，根據(jù)不同段的總分與設(shè)定閾值進(jìn)行比較而確定NLS存在與否，該結(jié)果可以用來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)特異于importin αβ的核輸入途徑的有效抑制劑.通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)在HNRNPA1蛋白質(zhì)中存在一段序列為RGSGKKRGFAFVTFDDHDSVDKIVIQKYHTV(140-170)的NLS，其得分值為5.9分，高于設(shè)定的閾值(5分)

2.6 人HNRNPA1蛋白質(zhì)的跨膜區(qū)預(yù)測(cè)與分析

TMHMM是目前蛋白質(zhì)跨膜區(qū)域分析結(jié)果可信度最高的軟件[12]，因此選用TMHMM 2.0，各選項(xiàng)按其默認(rèn)選項(xiàng)，分析人HNRNPA1蛋白質(zhì)序列，進(jìn)行分析后得到如圖5的預(yù)測(cè)結(jié)果.

圖5 人HNRNPA1跨膜區(qū)預(yù)測(cè)

由圖5發(fā)現(xiàn)，HNRNPA1不存在跨膜區(qū)域，這說(shuō)明HNRNPA1蛋白質(zhì)不是跨膜蛋白質(zhì).HNRNPA1主要進(jìn)入細(xì)胞核中參與RNA的形成過(guò)程，主要作用區(qū)域分布在細(xì)胞核，因此，HNRNPA1不需要跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，該蛋白質(zhì)可能是在細(xì)胞質(zhì)中游離核糖體上合成，不經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體修飾運(yùn)輸，而是經(jīng)由NLS引導(dǎo)，通過(guò)核孔復(fù)合體直接進(jìn)入細(xì)胞核，參與RNA的形成，因此，該蛋白質(zhì)無(wú)跨膜結(jié)構(gòu).

2.7 人HNRNPA1蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)與分析

SMOPA是通過(guò)已知二級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)自優(yōu)化的預(yù)測(cè)方法對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析的方法.采用SOMPA方法分析HNRNPA1蛋白質(zhì)所形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)象狀態(tài)數(shù)選擇3(Helix，Sheet，Coil)，相似性閾值選擇8，分析結(jié)果如圖6所示.

h：α螺旋；e：β折疊；c：無(wú)規(guī)卷曲.圖6 人HNRNPA1二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

圖6的分析發(fā)現(xiàn)HNRNPA1具有6個(gè)α螺旋(h所示區(qū)域)，6個(gè)β折疊片層(e所示區(qū)域)，其余大多數(shù)處于無(wú)規(guī)卷曲狀態(tài)，α螺旋占15.05%(56/372)，β折疊占11.29%(42/372)，剩余274個(gè)氨基酸(73.66%)處于無(wú)規(guī)卷曲的狀態(tài)，這與該蛋白質(zhì)高甘氨酸含量有關(guān).甘氨酸側(cè)鏈只有一個(gè)氫，二面角取值范圍較大,不易形成穩(wěn)定構(gòu)象.

2.8 人HNRNPA1蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與分析

蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)決定了其生物學(xué)功能，分析蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)探索其生物學(xué)功能具有重要的指導(dǎo)意義.蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)有串線法、同源建模法和從頭預(yù)測(cè)的方法，常用的預(yù)測(cè)方法是同源建模法.Swiss-Model是一個(gè)全自動(dòng)化的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)同源建模服務(wù)器，提交蛋白質(zhì)序列至Swiss-Model，選擇默認(rèn)選項(xiàng)，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的蛋白進(jìn)行序列比對(duì)，選擇相似度、覆蓋度最高的模板進(jìn)行建模，得到相應(yīng)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)結(jié)果及相似性波形圖，如圖7所示.

圖7 人HNRNPA1三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果

圖7中，A、C兩個(gè)結(jié)果采用了相同的同源模板，預(yù)測(cè)結(jié)果相似度極高；B結(jié)果采用另一模板，但波形圖數(shù)值波動(dòng)較大.綜合分析序列相似度、覆蓋度及與同源蛋白質(zhì)的相似性波形圖可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)A相似性波形圖預(yù)測(cè)值高，較穩(wěn)定，因此，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)A可信度較高.

蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)由于氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)大小的區(qū)別，對(duì)形成的二面角有不同的要求.為了進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)構(gòu)A的可信度，通過(guò)蛋白質(zhì)拉曼圖分析網(wǎng)站The Structure Analysis and Verification Server對(duì)預(yù)測(cè)模型各氨基酸的二面角進(jìn)行分析，從而判斷預(yù)測(cè)模型的可靠性.通過(guò)拉曼圖分析得到如圖8所示結(jié)果.

▲：甘氨酸；■：其他氨基酸.圖8 人HNRNPA1預(yù)測(cè)三級(jí)結(jié)構(gòu)模型的拉曼圖分析

圖8所示的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)中所涉及的188個(gè)氨基酸中147個(gè)處于最佳區(qū)域，即圖中紅色區(qū)域；19個(gè)處于允許區(qū)域，即黃色區(qū)域，另外還有14個(gè)甘氨酸對(duì)二面角的要求較低，因此該預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)形成的二面角穩(wěn)定可靠.

2.9 人HNRNPA1相互作用蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)及分析

蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)不能單獨(dú)完成生物過(guò)程，需要與其他蛋白質(zhì)相互作用才可以正常行使生命過(guò)程.String是一個(gè)有效的相關(guān)功能蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)服務(wù)器，通過(guò)該服務(wù)器對(duì)與HNRNPA1相互作用的蛋白質(zhì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，輸入蛋白質(zhì)名稱(chēng)為hnrnpa1，選擇生物類(lèi)型為人類(lèi)，通過(guò)檢索分析后對(duì)得分高的前10個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)介紹，如表3和圖9所示.

表3 與人HNRNPA1相互作用可能性較大的10種蛋白質(zhì)

圖9 人HNRNPA1蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測(cè)

與HNRNPA1相互作用較強(qiáng)的蛋白質(zhì)主要是HNRNP家族的蛋白，另外還有一些mRNA前體形成中參與的剪切因子，這說(shuō)明HNRNPA1需要與家族中其他成員共同參與mRNA前體的剪接成熟.同泛素C的結(jié)合說(shuō)明HNRNPA1的降解會(huì)通過(guò)泛素化途徑.綜合相互作用蛋白質(zhì)的結(jié)果，可進(jìn)一步說(shuō)明HNRNPA1進(jìn)入細(xì)胞核后與家族其他成員及mRNA前體形成相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合后共同調(diào)控mRNA前體的形成.

2.10 人HNRNPA1的GO注釋分析

基因本體(gene ontology，簡(jiǎn)稱(chēng)GO)可對(duì)基因及其產(chǎn)物的細(xì)胞組分(cellular component)、生物過(guò)程(biological process)和分子功能(molecular function)進(jìn)行統(tǒng)一的歸納、解釋和分析.Gene Ontology Consortium服務(wù)器可以對(duì)基因本體進(jìn)行詳盡的分析，以“hnrnpa1”為關(guān)鍵詞，選擇“genes or proteins”條目進(jìn)行檢索，檢索后選擇人類(lèi)相對(duì)應(yīng)的GO條目進(jìn)行分析.表4所示為人HNRNPA1進(jìn)行基因本體論分析后得到的結(jié)果.

從表4所示的細(xì)胞組成上看，HNRNPA1分布在整個(gè)細(xì)胞中，但細(xì)胞核中相對(duì)較多，在剪接體及剪接體復(fù)合物中較多；從分子功能上來(lái)看，HNRNPA1主要是與蛋白質(zhì)和核酸結(jié)合，通過(guò)與核酸的結(jié)合調(diào)控mRNA的形成、端粒活性，與蛋白質(zhì)的結(jié)合影響其出入核.

表4 人HNRNPA1 基因注釋分析結(jié)果

續(xù)表4

3 結(jié)束語(yǔ)

HNRNPA1作為核不均一核糖核蛋白家族中重要的一員，是RNA結(jié)合蛋白中重要的成分[13]，與RNA轉(zhuǎn)錄及產(chǎn)生hnRNP(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein)顆粒有關(guān),參與信使RNA的代謝調(diào)控過(guò)程，但在RNA的選擇剪接過(guò)程中與SR蛋白的作用相拮抗[14]，HNRNPA1通過(guò)與多種蛋白質(zhì)及DNA、RNA相互作用，對(duì)RNA的剪接成熟具有重要的調(diào)控作用.近來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)HNRNPA1與多種疾病的發(fā)生具有重要的關(guān)系，除了與乳腺癌、前列腺癌等腫瘤外，與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生也具有重要的關(guān)系[15-17]，如與額顳葉的變性具有重要的關(guān)系[4]，在阿爾茲海默癥中表達(dá)量也會(huì)下降[4].因此，對(duì)HNRNPA1的深入研究可以為疾病的研究及診斷治療帶來(lái)新的思路.

筆者應(yīng)用生物信息學(xué)的方法，對(duì)HNRNPA1進(jìn)行深入的分析，發(fā)現(xiàn)其基因存在1個(gè)啟動(dòng)子，其轉(zhuǎn)錄受甲基化的影響較大.HNRNPA1蛋白質(zhì)是由372個(gè)氨基酸組成的不具有核定位序列、無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)的親水不穩(wěn)定蛋白質(zhì)，其等電點(diǎn)為9.17.通過(guò)對(duì)多物種的序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)其305—335氨基酸序列保守性強(qiáng)，是重要的功能區(qū)域，該蛋白質(zhì)在哺乳動(dòng)物中具有極高的同源性.蛋白質(zhì)相互作用及GO分析表明，HNRNPA1多分布于細(xì)胞核中，參與mRNA的選擇性剪接.

[1] DREYFUSS G, KIM V N, KATAOKA N. Messenger-RNA-binding proteins and the messages they carry[J]. Nat Rev Mol Cell Biol, 2002, 3 (3): 195-205.

[2] GLISOVIC T, SODERBERG M, CHRISTIAN K, et al. Interplay between transcriptional and post-transcriptional regulation of Cyp2a5 expression[J]. Biochem Pharmacol, 2003, 65 (10): 1653-1661.

[3] JI Y, TULIN A V. Poly (ADP-ribose) controls DE-cadherin-dependent stem cell maintenance and oocyte localization[J]. Nat Commun, 2012, 3： 760.

[4] KIM H J, KIM N C, WANG Y D, et al. Mutations in prion-like domains in hnRNPA2B1 and hnRNPA1 cause multisystem proteinopathy and ALS[J]. Nature, 2013, 495 (7442): 467-473.

[5] YIN S Y, EFFERTH T, JIAN F Y, et al. Immunogenicity of mammary tumor cells can be induced by shikonin via direct binding-interference with hnRNPA1[J]. Oncotarget, 2016, 7 (28)： 43629-43653.

[6] IZUMI R, WARITA H, NIIHORI T, et al. Isolated inclusion body myopathy caused by a multisystem proteinopathy-linked hnRNPA1 mutation[J]. Neurol Genet, 2015, 1 (3): e23.

[7] LIU X, ZHOU Y, LOU Y, et al. Knockdown of HNRNPA1 inhibits lung adenocarcinoma cell proliferation through cell cycle arrest at G0/G1 phase[J]. Gene, 2016, 576 (2): 791-797.

[8] NADIMINTY N, TUMMALA R, LIU C, et al. NF-kappaB2/p52: c-Myc: hnRNPA1 pathway regulates expression of androgen receptor splice variants and enzalutamide sensitivity in prostate cancer[J]. Mol Cancer Ther, 2015, 14 (8): 1884-1895.

[9] VAD-NIELSEN J, JAKOBSEN K R, DAUGAARD T F, et al. Regulatory dissection of the CBX5 and hnRNPA1 bi-directional promoter in human breast cancer cells reveals novel transcript variants differentially associated with HP1alpha down-regulation in metastatic cells[J]. BMC Cancer, 2016, 16: 32.

[10] ZHOU B, WANG Y, JIANG J, et al. The long noncoding RNA colon cancer-associated transcript-1/miR-490 axis regulates gastric cancer cell migration by targeting hnRNPA1[J]. IUBMB Life, 2016, 68 (3): 201-210.

[11] CHU P C, YANG M C, KULP S K, et al. Regulation of oncogenic KRAS signaling via a novel KRAS-integrin-linked kinase-hnRNPA1 regulatory loop in human pancreatic cancer cells[J]. Oncogene, 2015, 35 (30): 3897-3908.

[12] MOLLER S, CRONING M D, APWEILER R. Evaluation of methods for the prediction of membrane spanning regions[J]. Bioinformatics, 2001, 17 (7): 646-653.

[13] HE Y, SMITH R. Nuclear functions of heterogeneous nuclear ribonucleoproteins A/B[J]. Cell Mol Life Sci, 2009, 66 (7): 1239-1256.

[14] BILODEAU P S, DOMSIC J K, MAYEDA A, et al. RNA splicing at human immunodeficiency virus type 1 3' splice site A2 is regulated by binding of hnRNP A/B proteins to an exonic splicing silencer element[J]. J Virol, 2001, 75 (18): 8487-8497.

[15] GILPIN K M, CHANG L, MONTEIRO M J. ALS-linked mutations in ubiquitin-2 or hnRNPA1 reduce interaction between ubiquitin-2 and hnRNPA1[J]. Hum Mol Genet, 2015, 24 (9): 2565-2577.

[16] HONDA H, HAMASAKI H, WAKAMIYA T, et al. Loss of hnRNPA1 in ALS spinal cord motor neurons with TDP-43-positive inclusions[J]. Neuropathology, 2015, 35 (1): 37-43.

[17] LIU X Y, LI H L, SU J B, et al. Regulation of RAGE splicing by hnRNP A1 and Tra2β-1 and its potential role in AD pathogenesis[J]. J Neurochem, 2015, 133 (2): 187-198.