果蝇spen蛋白的抗体制备、组织特异性表达及功能分析

Spen家族蛋白参与多种生物学过程,包括神经元细胞的命运、神经元突起延伸的调节、细胞周期调控等,并且是联系Notch信号途径和生长因子受体途径的关键分子。最近的研究表明spen基因在果蝇的眼睛、翅膀和腿组织中参与Wnt信号转导。但该基因在果蝇中的功能还有很多不明确之处。文章采用基因克隆、原核表达及亲和层析等方法制备并纯化了黑腹果蝇spen的C端6×His-spen融合蛋白,以纯化的融合蛋白免疫大鼠获得了抗spen的多克隆抗体。利用制备的抗体进行免疫染色结果显示spen蛋白定位于细胞核内,并且在大脑、脂肪体、血细胞、肠和唾液腺等组织中表达量较高。分析野生型和突变体果蝇血细胞的噬菌作用,发现spen蛋白低表达的突变体吞噬外来异物明显低于野生型,结果表明spen蛋白能够调节血细胞的吞噬功能。     

昆虫Notch信号通路研究进展

Notch信号通路由Notch受体、Notch配体(DSL蛋白)、CSL［C promoter binding factor-1 (CBF1), Suppressor of hairless (Su(H)), Lag-1］转录因子、其他效应子和Notch调节分子构成,在动物组织的发育和器官的细胞命运决定中起着基础性的作用。从1917年在果蝇Drosophilia中被发现以来,基于昆虫Notch信号通路的研究一直十分活跃,证实了其在昆虫中主要行使胚胎及器官的发育调控、细胞增殖及细胞周期调控等作用。Notch基因位点的突变能够导致果蝇在胚胎期死亡,且翅发生缺失;Notch胞内域(intracellular domain of Notch, NICD)的表达会影响果蝇、蟑螂等昆虫卵巢卵泡细胞的发育;Delta可以介导昆虫体节形成以及神经系统正常发育;Su(H)以转录因子的形式发挥功能,主要影响昆虫细胞的细胞周期进程;Fringe在果蝇、家蚕Bombyx mori等昆虫的翅发育过程中起关键作用。此外Notch信号通路与Hippo信号通路、Wnt信号通路和EGFR信号通路等存在相互作用,表明其不作为一个单线形式而是复杂的网络结构参与昆虫的生命进程。近年来对Notch信号通路的研究已经从昆虫扩展到人类重大疾病、肿瘤医学和分子治疗中。鉴于Notch信号通路的高度保守性,昆虫Notch信号通路的研究成果不仅对昆虫发育机制的解析起着关键作用,还可为其他动物的研究乃至人类疾病的研究提供重要的参考和新思路。     

果蝇蛋白质激酶Pitslre通过调控抗菌肽表达参与天然免疫反应

为鉴定新的参与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)天然免疫信号通路调控的分子及作用机制,应用果蝇的Gal4/UAS系统敲低54个蛋白质激酶编码基因,分别利用革兰氏阳性菌（Enterococcus faecalis, E.faecalis）或革兰氏阴性菌（Erwinia carototovovora carototovovora 15, Ecc15）感染基因敲低果蝇,筛选参与果蝇天然免疫反应的蛋白质激酶。结果显示,全身性敲低蛋白质激酶Pitslre的果蝇感染E.faecalis或Ecc15 后,生存率降低,半致死时间LT50分别降低为对照组的66.7%和28.6%。相应的,Pitslre功能缺失导致革兰氏阳性菌和阴性菌分别感染后,Toll及IMD通路下游抗菌肽Drosomycin和Diptercin表达水平明显下降。在脂肪体和血淋巴细胞中特异性敲低Pitslre基因,导致革兰氏阳性菌及阴性菌感染后的果蝇半致死时间LT50分别缩短75%和90%,细菌载量分别升高约10倍。在果蝇S2细胞中,敲低Pitslre基因,导致细胞的抗菌肽Drosomycin、Attacin和Diptercin表达水平分别降低约50%。此外,通过免疫共沉淀实验检测Pitslre与预测存在相互作用的蛋白质TSC1、Rcd5和pbl之间的相互作用。综上所述,蛋白质激酶Pitslre参与果蝇天然免疫反应,在正向调控果蝇天然免疫Toll和IMD通路中发挥重要作用。     

果蝇蛋白质激酶Pitslre通过调控抗菌肽表达参与天然免疫反应

为鉴定新的参与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)天然免疫信号通路调控的分子及作用机制,应用果蝇的Gal4/UAS系统敲低54个蛋白质激酶编码基因,分别利用革兰氏阳性菌（Enterococcus faecalis, E.faecalis）或革兰氏阴性菌（Erwinia carototovovora carototovovora 15, Ecc15）感染基因敲低果蝇,筛选参与果蝇天然免疫反应的蛋白质激酶。结果显示,全身性敲低蛋白质激酶Pitslre的果蝇感染E.faecalis或Ecc15 后,生存率降低,半致死时间LT50分别降低为对照组的66.7%和28.6%。相应的,Pitslre功能缺失导致革兰氏阳性菌和阴性菌分别感染后,Toll及IMD通路下游抗菌肽Drosomycin和Diptercin表达水平明显下降。在脂肪体和血淋巴细胞中特异性敲低Pitslre基因,导致革兰氏阳性菌及阴性菌感染后的果蝇半致死时间LT50分别缩短75%和90%,细菌载量分别升高约10倍。在果蝇S2细胞中,敲低Pitslre基因,导致细胞的抗菌肽Drosomycin、Attacin和Diptercin表达水平分别降低约50%。此外,通过免疫共沉淀实验检测Pitslre与预测存在相互作用的蛋白质TSC1、Rcd5和pbl之间的相互作用。综上所述,蛋白质激酶Pitslre参与果蝇天然免疫反应,在正向调控果蝇天然免疫Toll和IMD通路中发挥重要作用。     

Notch信号通路对肝癌细胞迁移能力及E-cadherin，COX-2表达的影响

目的:探讨Notch信号通路对肝癌细胞迁移能力及钙粘附蛋白E(E-cadherin)、环氧化酶-2(COX-2)表达的影响。方法:体外培养肝癌细胞系(SMMC-7721、MHCC97H)、正常非肿瘤肝细胞系(HL-7702),Transwell小室用于测定细胞的迁移侵袭能力,Western blot蛋白印迹法用于测定Notch1、E-cadherin、COX-2蛋白的表达水平,并采用DAPT阻断Notch信号通路,比较肝癌细胞系与正常非肿瘤肝细胞系的迁移侵袭能力及肝癌细胞中E-cadherin、COX-2蛋白的表达水平的改变。结果:SMMC-7721细胞、MHCC97H细胞的迁移能力强于HL-7702细胞,差异有统计学意义(P0.05);相比于HL-7702细胞,MHCC97H细胞、SMMC-7721细胞中的Notch1、COX-2表达水平均显著升高,E-cadherin的表达水平明显降低(P0.05);DAPT处理后,SMMC-7721细胞、MHCC97H细胞发生迁移的能力均弱于对照组,差异有统计意义(P0.05);DAPT处理后,SMMC-7721细胞、MHCC97H细胞内COX-2、Notch1的表达量明显降低,而E-cadherin的表达水平升高(P0.05)。结论:Notch信号通路参与肝癌细胞迁移过程,其机制可能与E-cadherin、COX-2的表达相关。     

泛素连接酶对Notch 信号途径的调节作用

Notch信号途径是生物进化过程中高保守的信号通路,对细胞的定向发育及成熟起到决定性的作用。Notch信号途径受到多种分子机制的严格调控。近年来,多项研究均突出了泛素化在调控Notch信号途径活性中的重要性。本文就四种E3泛素连接酶Su(dx)/Itch、Sel-10、LNX以及Neuralized对于调控Notch受体及Notch信号途径配体的研究现况作一综述。     

鼠疫耶尔森菌毒力蛋白YopE新功能的初步研究

鼠疫耶尔森菌外部蛋白E（YopE）是鼠疫耶尔森菌的6种分泌蛋白之一,主要通过其144位的”精氨酸手指”结构与细胞膜耦联蛋白RhoGTP酶相互作用发挥功能.本文构建YopE及其144位突变体YopE(R144A)的可诱导表达系统,并优化了诱导条件. 用该系统结合流式细胞技术检测YopE和YopE(R144A)对细胞凋亡、细胞周期和细胞活性氧(ROS)水平的影响.结果显示：YopE(R144A)促进HeLa细胞凋亡|使G0/G1期细胞比例上升,G2/M期细胞比例下降;随着YopE(R144A)表达量增加,p21蛋白的表达量也增加| YopE(R144A)也能抑制细胞ROS的产生.研究结果提示,YopE在细胞内可能存在新的致病靶点.     

蜜环菌(Armillaria mellea)内参基因的筛选

[背景]蜜环菌属(Armillaria)是一类营腐生或寄生生活的药食两用型真菌,研究其功能基因表达具有重要意义。[目的]筛选并获得蜜环菌(Armillaria mellea)最稳定的内参基因。[方法]以蜜环菌(A.mellea)541为研究对象,以马铃薯琼脂糖培养基培养的菌丝和菌索为对照组,以添加还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶抑制剂氯化二亚苯基碘鎓(diphenyleneiodonium chloride,DPI)培养的菌丝和菌索为抑制剂组,以添加木屑培养的菌丝和菌索为诱导剂组,利用RT-qPCR技术和BestKeeper程序系统评估候选内参基因ACT-1、α-TUB、β-TUB 1、γ-TUB、UBQ、EF-lγ、18S rRNA biogenesis protein基因(18S rRNA BP)和GAPDH的表达量稳定性。[结果]内参基因EF-1γ在对照组、DPI抑制剂组和木屑诱导剂组中的表达量稳定性最好。[结论]EF-1γ为蜜环菌(A.mellea)的最佳内参基因,为蜜环菌属真菌功能基因表达研究提供了参考。     

利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控

【目的】利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20 羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)信号传导的调控。【方法】通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转移酶基因［trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg］的sgRNA插入到敲除载体pAc-sgRNA-Cas9骨架中并转染黑腹果蝇Kc细胞,利用TA克隆和测序鉴定突变位点。以Trr正调控20E初级应答基因Br-C的转录表达为阳性对照,利用qRT-PCR和Western blot检测该系统敲除靶基因的有效性;通过检测20E应答元件(20E response element, EcRE)双荧光素酶活性确定trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg是否参与20E信号传导。【结果】果蝇组蛋白甲基化修饰主要发生在组蛋白H3的赖氨酸残基上,H3的精氨酸残基和组蛋白H4的甲基化修饰较少。trr敲除载体pAc-trr-sgRNA-Cas9转染Kc细胞后成功突变trr,降低H3K4三甲基化水平并阻断20E对其初级应答基因Br-C的转录诱导,证明该敲除系统的有效性。除trr之外,Mes-4和egg的敲除降低EcRE的双荧光素酶活性。【结论】插入靶标基因sgRNA序列的pAc-sgRNA-Cas9敲除载体在果蝇Kc细胞中可以有效快捷地突变靶基因。利用该敲除系统发现,除Trr之外,Mes-4和egg影响EcRE的活性而参与20E信号传导。本研究为昆虫细胞CRISPR/Cas9介导的基因敲除和组蛋白甲基化修饰调控20E信号传导的深入研究提供了理论依据与工作基础。     

昆虫天然免疫反应分子机制研究进展

昆虫体内缺乏高等脊椎动物所具有的获得性免疫系统, 只能依赖发达的天然免疫系统抵抗细菌、 真菌、 病毒等外源病原物的侵染。本文概括了昆虫天然免疫反应发生和作用的分子机制相关进展, 重点阐述了重要免疫相关因子在昆虫天然免疫反应中的功能和作用机制。昆虫天然免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两种, 二者共同作用完成对病原物的吞噬 (phagocytosis)、 集结 (nodulation)、 包囊 (encapsulation)、 凝结 (coagulation)和黑化（melanization）等。当昆虫受到外界病原物的侵染时, 首先通过体内的模式识别蛋白（pattern recognition proteins/receptor, PRPs）识别并结合病原物表面特有的模式分子（pathogen-associated molecular pattern, PAMPs）, 继而一系列包括丝氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶抑制剂在内的级联激活反应被激活和调控, 产生抗菌肽、 黑色素等免疫效应分子, 清除或杀灭外源物。抗菌肽是一类小分子量的阳离子肽, 具有广谱抗菌活性, 针对不同类型的病原物, 抗菌肽的产生机制也不尽相同。昆虫体内存在着两种信号转导途径调节抗菌肽的产生： 一是由真菌和大部分革兰氏阳性菌激活的Toll途径; 二是由革兰氏阴性菌激活的Imd途径（immune deficiency pathway）。这两个途径通过激活不同转录因子调控不同抗菌肽基因的表达参与昆虫体内的天然免疫反应。     

The Hippo pathway controls polar cell fate through Notch signaling during Drosophila oogenesis

During Drosophila oogenesis, the somatic follicle cells form an epithelial layer surrounding the germline cells to form egg chambers. In this process, follicle cell precursors are specified into polar cells, stalk cells, and main-body follicle cells. Proper specification of these three cell types ensures correct egg chamber formation and polarization of the anterior–posterior axis of the germline cells. Multiple signaling cascades coordinate to control the follicle cell fate determination, including Notch, JAK/STAT, and Hedgehog signaling pathways. Here, we show that the Hippo pathway also participates in polar cell specification. Over-activation of yorkie (yki) leads to egg chamber fusion, possibly through attenuation of polar cell specification. Loss-of-function experiments using RNAi knockdown or generation of mutant clones by mitotic recombination demonstrates that reduction of yki expression promotes polar cell formation in a cell-autonomous manner. Consistently, polar cells mutant for hippo (hpo) or warts (wts) are not properly specified, leading to egg chamber fusion. Furthermore, Notch activity is increased in yki mutant cells and reduction of Notch activity suppresses polar cell formation in yki mutant clones. These results demonstrate that yki represses polar cell fate through Notch signaling. Collectively, our data reveal that the Hippo pathway controls polar cell specification. Through repressing Notch activity, Yki serves as a key repressor in specifying polar cells during Drosophila oogenesis.     

Regulation of Notch signaling and endocytosis by the Lgl neoplastic tumor suppressor

The evolutionarily conserved neoplastic tumor suppressor protein, Lethal (2) giant larvae (Lgl), plays roles in cell polarity and tissue growth via regulation of the Hippo pathway. In our recent study, we showed that in the developing Drosophila eye epithelium, depletion of Lgl leads to increased ligand-dependent Notch signaling. lgl mutant tissue also exhibits an accumulation of early endosomes, recycling endosomes, early-multivesicular body markers and acidic vesicles. We showed that elevated Notch signaling in lgl⁻ tissue can be rescued by feeding larvae the vesicle de-acidifying drug chloroquine, revealing that Lgl attenuates Notch signaling by limiting vesicle acidification. Strikingly, chloroquine also rescued the lgl⁻ overgrowth phenotype, suggesting that the Hippo pathway defects were also rescued. In this extraview, we provide additional data on the regulation of Notch signaling and endocytosis by Lgl, and discuss possible mechanisms by which Lgl depletion contributes to signaling pathway defects and tumorigenesis.     

Role of JAK/STAT signaling in neuroepithelial stem cell maintenance and proliferation in the Drosophila optic lobe

During Drosophila optic lobe development, proliferation and differentiation must be tightly modulated to reach its normal size for proper functioning. The JAK/STAT pathway plays pleiotropic roles in Drosophila development and in the larval brain, has been shown to inhibit medulla neuroblast formation. In this study, we find that JAK/STAT activity is required for the maintenance and proliferation of the neuroepithelial stem cells in the optic lobe. In loss-of-function JAK/STAT mutant brains, the neuroepithelial cells lose epithelial cell characters and differentiate prematurely while ectopic activation of this pathway is sufficient to induce neuroepithelial overgrowth in the optic lobe. We further show that Notch signaling acts downstream of JAK/STAT to control the maintenance and growth of the optic lobe neuroepithelium. Thus, in addition to its role in suppression of neuroblast formation, the JAK/STAT pathway is necessary and sufficient for optic lobe neuroepithelial growth.     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

Notch signaling regulates neuroepithelial stem cell maintenance and neuroblast formation in Drosophila optic lobe development

Notch signaling mediates multiple developmental decisions in Drosophila. In this study, we have examined the role of Notch signaling in Drosophila larval optic lobe development. Loss of function in Notch or its ligand Delta leads to loss of the lamina and a smaller medulla. The neuroepithelial cells in the optic lobe in Notch or Delta mutant brains do not expand but instead differentiate prematurely into medulla neuroblasts, which lead to premature neurogenesis in the medulla. Clonal analyses of loss-of-function alleles for the pathway components, including N, Dl, Su(H), and E(spl)-C, indicate that the Delta/Notch/Su(H) pathway is required for both maintaining the neuroepithelial stem cells and inhibiting medulla neuroblast formation while E(spl)-C is only required for some aspects of the inhibition of medulla neuroblast formation. Conversely, Notch pathway overactivation promotes neuroepithelial cell expansion while suppressing medulla neuroblast formation and neurogenesis; numb loss of function mimics Notch overactivation, suggesting that Numb may inhibit Notch signaling activity in the optic lobe neuroepithelial cells. Thus, our results show that Notch signaling plays a dual role in optic lobe development, by maintaining the neuroepithelial stem cells and promoting their expansion while inhibiting their differentiation into medulla neuroblasts. These roles of Notch signaling are strikingly similar to those of the JAK/STAT pathway in optic lobe development, raising the possibility that these pathways may collaborate to control neuroepithelial stem cell maintenance and expansion, and their differentiation into the progenitor cells.     

HDA19调控拟南芥对真菌Botrytis cineara的抗性反应

HDACs(Histone deacetylase)家族蛋白质负责组蛋白H3K4和H4K19脱乙酰化,并参与植物生长和应激反应的信号转导过程。茉莉酮酸酯Jasmonates(JA)是一种重要的天然植物激素,不仅调节植物生长和发育而且还参与植物对多种逆境胁迫响应的信号转导和调控过程。但是,HDACs在植物中参与JA信号转导的具体机制目前还不是很清楚。该研究以HDA19(Histone deacetylase 19)为对象,探讨了HDACs在植物JA信号转导中的功能和作用。结果表明:HDA19的T-DNA插入纯合突变体在JA处理条件下没有出现明显的JA根长反应。在相同处理条件下,hda19的不同突变体株系与相同生态型背景的野生型植株(WT)花色素苷含量无显著差异,但下游JAZ1、VSP1等JA信号通路的标记基因都显著上调表达。同时,hda19相比于WT对真菌Botrytis cineara的抗性显著增强,且hda19中下游基础防御标记基因PDF1.2、Thi2.1、ERF1等的表达水平显著高于WT。基于上述研究结果,该研究认为HAD19通过JA信号通路负调控拟南芥对真菌B.cineara的防御反应。     

Fluorescent labeling of (Na + K)-ATPase by 5-iodoacetamidofluorescein

5-Iodoacetamidofluorescein (5-IAF) covalently labels dog kidney (Na⁺ + K⁺)-ATPase with approximately 2 moles incorporated per mole of enzyme. ATPase and K⁺-phosphatase activities are fully retained after reaction, and the kinetic parameters for Na⁺, K⁺, Mg²⁺, ATP and p-nitrophenyl phosphate are likewise not significantly affected. The fluorescence of the bound 5-IAF is increased by ATP, Na⁺, and Mg²⁺, and decreased by K⁺. These fluorescence changes likely reflect ligand-induced stabilization of the E₁ or E₂ states of the enzyme.     

果蝇共生菌降低有害真菌的毒性

【背景】目前对于如何解决有害真菌对黑腹果蝇的致死性病理研究较少,对共生菌抑制有害真菌的研究引起普遍关注。【目的】检测黑腹果蝇共生菌对病原性真菌的拮抗作用,揭示共生菌提高果蝇的适合度。【方法】利用PDA培养基分离黑腹果蝇食物中真菌;利用形态和rDNAITS基因序列比对进行真菌的鉴定;通过测量菌落直径、孢子数量以及菌丝分枝数量以评定真菌的生长;利用存活率评估病原真菌的毒性;建立无菌和悉生模型,通过发育历期验证其共生菌与病原性真菌的竞争作用;利用双向选择食物装置检测共生菌抑制病原真菌的效果。【结果】从果蝇食物中分离出的真菌经鉴定为拟茎点霉(Phomopsis),可显著地降低成年果蝇的存活率和延缓果蝇发育。东方醋酸杆菌在体外可明显抑制拟茎点霉的生长,有效地减轻拟茎点霉对果蝇的致死作用,挽救了拟茎点霉导致的果蝇发育延滞,改善了果蝇产卵对拟茎点霉的趋避作用。【结论】拟茎点霉是果蝇的一株条件性病原真菌,而东方醋酸杆菌可以有效地减轻拟茎点霉对果蝇生长发育和存活率的损害,从而提高果蝇适合度。