微生物产生的冷休克蛋白研究进展

冷休克蛋白(cold shock protein,Csp)首先在大肠杆菌中发现,它与微生物对冷环境的适应及多种细胞功能有关。冷休克蛋白基因是一段编码70个左右氨基酸的DNA序列,在这段序列中有5′非翻译区(5′UTR)、冷盒及下游盒等特征。冷休克蛋白作为DNA或RNA结合蛋白在基因表达调控过程中起重要作用。冷休克蛋白在转录、mRNA稳定性及翻译等几个水平上被严格调控。     

植物冷响应基因调控和冷信号转导

植物细胞内存在丰富多样的冷响应基因,但只有一部分与植物的抗冷性有关.植物抗冷性状是由多基因调控的累积性状,CBF(CRT-DRE binding factors)是许多抗冷基因的转录激活子;Ca2 与蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应参与了冷信号转导;最近分子方面的的证据也表明在植物细胞内存在着冷信号转导的负调控元件.     

果蝇的热休克反应

热休克反应最早在果蝇中发现,其过程伴随着一系列特殊蛋白--热休克蛋白（HSPs）的增量表达.热休克蛋白包括多个家族,它们在热休克反应中表现出复杂的表达调控机制,并具有组织和发育阶段特异性.研究热休克反应具有重要的生物学意义,在医学、工业等的应用前景十分广阔.     

昆虫冷驯化机制研究进展

昆虫耐寒性强弱决定其种群的发生、扩散和分布,因此低温胁迫下昆虫的抗寒对策成为近期研究的热点领域。冷驯化作为一种非常有效的耐寒策略,可显著增强昆虫的耐寒性。本文论述了冷驯化的2种基本形式:快速冷驯化和长时冷驯化,明确了二者在提升昆虫耐寒性中的作用;并从宏观到微观的角度概述了冷驯化的作用机制,如组织和细胞水平的特异性,低分子量抗冻保护剂的产生,热休克蛋白的表达及功能,以及阻止细胞程序性死亡的潜在机理等;讨论了不同研究方法所引起的结果差异性,并强调了冷驯化作用机制的整体效益和综合效益。最后通过分析2种冷驯化形式的联系与区别,以期较为全面地阐明昆虫冷驯化的潜在机制。     

Y-box结合蛋白功能及对肿瘤发生的影响

Y-box结合蛋白家族成员是一类高度保守的顺式作用元件, 广泛存在于原核及真核生物细胞中。它是一种多功能蛋白, 与转录调节、翻译调控、mRNA选择性剪接、DNA的修复、细胞增殖和再生等有关。Y-box结合蛋白的氨基酸序列包含3个结构域: 氨基酸N末端, 亲水结构域C末端, 冷休克结构域(cold shock domain CSD), 保守的冷休克结构域决定了Y-box结合蛋白的大部分功能。最近研究发现, 定位于细胞核中的YB-1蛋白在局部晚期非小细胞肺癌的预防上可作为新的靶位点, YB-1蛋白还可通过对抑癌基因p53启动子抑制起负调控作用, 此外, YB-1蛋白在PI3K/Akt信号通路中也起到重要的作用, 这些研究都为肿瘤的治疗提供了新的线索和启示。文章就Y-box结合蛋白功能及其对肿瘤发生的影响等方面进行概述。     

热休克因子1活性的调控机制

热休克因子1(HSF1)是调控热休克蛋白(HSPs)表达的核心转录因子,可被热应激、氧化应激、缺氧/血、pH下降等刺激因素激活,与靶基因的热休克元件特异性结合,增强HSPs表达,发挥内源性保护作用.HSF1活性的调控发生在HSF1三聚化、转位入核、结合DNA和调节转录等多个环节,受到分子伴侣蛋白、磷酸化作用、氧化-还原等机制共同调控,其复杂而精确的调控对于应激应答、生长发育等过程有重要意义.     

昆虫滞育关联热休克蛋白的研究进展

滞育是昆虫逃避不利环境条件的基本方式之一, 益虫的合理利用和害虫的综合治理, 都离不开对滞育调控机理的研究。滞育可以诱导一些基因表达模式的改变, 如热休克蛋白基因的差异表达, 导致昆虫抗逆性增强。本文综述了与昆虫滞育关联的热休克蛋白的研究概况, 从热休克蛋白与滞育的关联、 不同虫态滞育期间热休克蛋白基因的差异表达和滞育相关的蛋白质组学研究几个方面进行了概述。与其他的胁迫反应均诱导热休克蛋白同步上调表达不同, 热休克蛋白在不同种类昆虫以及同种昆虫的不同滞育生理阶段的表达模式差别很大。热休克蛋白在滞育期间的表达是决定越冬抗逆性和存活的重要因子之一。本文可为昆虫滞育如何应答环境条件刺激的研究提供参考信息。     

乳酸乳球菌中冷休克蛋白基因的高效表达及其抗冻保护作用

[目的]微生物在适应外界环境急剧降温的条件下都会发生应激反应,产生一系列蛋白质被称为冷休克蛋白.冷休克蛋白对乳酸菌适应低温环境和增强抗冻能力方面发挥着重要作用.本文目的是为了研究乳酸乳球菌中冷休克蛋白CspC、CspD的作用.[方法]将冷休克蛋白CspC、CspD基因分别重组到质粒pNZ8148,转化乳酸乳球菌NZ9000后,加入Nisin诱导,对表达产物进行SDS-PAGE电泳分析,比较重组菌与空白菌在30℃条件下菌体生长差异及反复冻融活菌数的差异.[结果]得出CspC、CspD的相对分子量分别为7.0、6.2 kDa.[结论]CspC使菌体更加迅速的恢复了生长;冷休克蛋白CspD增强了菌体的抗冻存活率(增加了30～40倍).     

食品中低温微生物的适冷机制研究进展

低温贮藏是延长食品货架期、维持食品鲜度和质量安全的重要方法,然而仍有部分微生物能适应低温环境,使食品发生腐败变质。主要从细胞膜、适冷酶、冷休克蛋白、冷适应蛋白、代谢水平及低温防护剂等角度阐述国内外食品中低温微生物适冷机制的研究进展,为低温微生物在食品领域的应用与防护提供参考。     

植物冷激蛋白的研究进展

冷激蛋白是存在于细菌、植物与动物中的一类高度保守的核酸结合蛋白,其通过RNA分子伴侣活性参与转录、翻译及生长发育和逆境胁迫应答等细胞生理活动。本文主要从植物冷激蛋白的结构、表达模式、生物学功能以及应用前景等几个方面介绍了植物冷激蛋白的研究进展。     

过表达海洋微生物宏基因组MbCSP提高转基因拟南芥的抗旱和耐寒性

干旱和低温是影响农作物生长发育的重要因素,培育转基因作物是解决此问题的有效途径。冷激蛋白（Cold Shock Proteins,CSPs）是一类高度保守的核酸结合蛋白,参与非生物胁迫应答等细胞生理活动,转CSP基因可增强作物抗逆能力。以海洋微生物宏基因组DNA为模板,采用锚定PCR的方法克隆得到了MbCSP基因,其ORF为216 bp,编码一个由71个氨基酸构成的蛋白;对其进行同源性分析,显示该氨基酸序列与EcCSPG、EcCSPA（大肠杆菌 Escherichia coli）,BsCspB（枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）和BcCspA（蜡样芽孢杆菌 Bacillus cereus）等冷休克蛋白氨基酸序列同源性在60%~90%;对该氨基酸序列进行多重序列比对和系统发育树分析,结果发现MbCSP蛋白包含RNP1（KGFGFI）和RNP2（VFVHF）等CSP蛋白经典的保守结构域,其与EcCspG（大肠杆菌）和CmCspG、CmCspB（堆肥宏基因组）等生物的冷休克蛋白亲缘关系较近。为进一步探讨冷休克蛋白MbCSP的功能,构建了植物表达载体pTF101-MbCSP,采用花序浸染法转化拟南芥,经过除草剂筛选和PCR检测,获得转基因植株。进行半定量RT-PCR分析,选择表达量最高的阳性株系进行后续的生理检测。结果表明：在干旱胁迫及低温胁迫下,转基因拟南芥的生长状况明显优于野生型,其生物量显著高于野生型植株;转基因拟南芥的叶片相对含水量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶活性均高于野生型拟南芥,而丙二醛含量则低于野生型拟南芥。上述结果表明,过表达海洋微生物宏基因组MbCSP能够提高转基因拟南芥的抗旱和耐寒能力,为培育转基因作物新品种奠定了基础。     

昆虫的热休克反应和热休克蛋白

热休克（热激heatshock）是指短暂、迅速地向高温转换所诱导出的一种固定的应激反应。诱导该反应的温度在种与种之间有所不同。热休克反应最明显的特征是：伴随着正常蛋白质合成的抑制,一部分特殊蛋白质的诱导和表达增加,即为热休克蛋白（heatshockproteins,HSPs）。尽管热休克蛋白的合成也能被其它形式的应激反应所诱导,将它们认为是应激蛋白可能更恰当,但人们习惯上仍将这类蛋白质称为热休克蛋白。由于热休克反应和热休克蛋白是在果蝇（Drosophiliamelanogaster）中最初发现的,故在昆虫中,特别是果蝇等双翅目昆虫中研究得较深入…     

Role of HSF activation for resistance to heat, cold and high-temperature knock-down

Regulation of heat shock proteins (Hsps) by the heat shock factor (HSF) and the importance of these proteins for resistance to heat stress is well documented. Less characterized is the importance of Hsps for cold stress resistance although Hsp70 is known to be induced following long-term cold exposure in Drosophila melanogaster. In this study, a temperature-sensitive HSF mutant line was used to investigate the role of HSF activation following heat hardening, rapid cold hardening (RCH) and long-term cold acclimation (LTCA) on heat and cold resistance, and this was correlated with Hsp70 expression. In addition, the effect of HSF activation on high-temperature knock-down resistance was evaluated. We found a significantly decreased HSF activation in the mutant line as compared to a corresponding control line following heat hardening, and this was correlated with decreased heat resistance of the mutant line. However, we did not find this difference in HSF activity to be important for resistance to cold stress or high-temperature knock-down. The findings indicate that induction of stress genes regulated by HSF, such as Hsps, although occurring following LTCA, are not of major importance for cold stress resistance and neither for RCH nor high-temperature knock-down resistance in D. melanogaster.     

海产品嗜冷菌波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白功能分析

【目的】波罗的海希瓦氏菌是冷藏海产品中常见的腐败菌,而该菌中关于冷激蛋白的功能研究尚未见报道。本研究从分子生物学角度分析波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白各自的功能。【方法】采用BEAST软件分析γ-变形菌纲中部分食源性微生物的冷激蛋白进化时间,接着利用实时荧光定量PCR方法检测波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因的表达规律,进而构建3个冷激蛋白的基因敲除株,分析敲除株在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况、群体感应现象以及致腐能力,最后构建3个冷激蛋白的异源表达菌株并分析它们在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况。【结果】波罗的海希瓦氏菌中鉴定到3个冷激蛋白,分别为cspC、cspD、cspG。所有γ-变形菌纲的cspD基因单独聚成一支,并于1 109.6百万年前与其他csp基因相分离,波罗的海希瓦氏菌的cspC和cspG在858.8百万年前互相分开。cspG基因是波罗的海希瓦氏菌低温生存的必需基因,且广泛响应环境胁迫条件;cspC基因对cspG基因功能的实施起辅助作用;cspD不响应冷激,但却会随生长阶段的变化而发生变化。此外,cspC基因和cspG基因在低温条件下与细菌的致腐能力相关。【结论】波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因各有不同,且cspC基因和cspG基因与该菌致腐能力有关,这为今后研究腐败菌的冷适应和致腐机制提供了新思路。