温度刺激对斑马鱼仔鱼基因转录表达的影响

许多优良鱼类养殖品种不耐低温或高温的特点给水产养殖业带来诸多限制和困难,这些鱼类在胚胎和仔鱼等早期阶段的抗寒和抗热能力比成体更差,育苗过程中很容易受到温度突然变化的影响。虽然目前利用基因芯片技术已研究了温度刺激对几种鱼类成体组织中基因表达的影响,但温度刺激对仔鱼基因转录表达的影响还未见报道。研究以斑马鱼受精后96h的出膜仔鱼为实验材料,分别在低温(16℃)和高温(34℃)条件下处理12h和24h,用基因芯片技术检测温度刺激对其基因表达的影响。与培养在28℃的对照相比,低温和高温处理后共有3633个基因发生差异表达,其中低温处理后差异表达基因数目多于高温处理,而且低温抑制基因数目多于诱导表达基因的数目。生物信息学分析结果表明,低温诱导基因主要参与RNA加工和核糖体生物发生等生物学过程,高温诱导基因则主要参与应激反应和未折叠蛋白结合。低温抑制基因主要参与蛋白质水解、视觉感知以及铁离子结合等生物学功能,高温抑制基因参与的生物学功能包括DNA复制、神经系统过程和类固醇激素生物合成等。除了已报道的温度刺激响应基因外,研究鉴定出了大量尚未报道与温度刺激相关的基因,如参与RNA加工的rnmtl1a和pus3基因,以及参与转录调控的twistnb和aebp2基因等。研究结果为进一步揭示鱼类冷或热适应的分子机理和培养耐寒或耐热的养殖新品种提供理论基础。     

泛素化修饰对维甲酸诱导基因I样受体家族(RLRs)信号通路分子调控作用的研究进展

维甲酸诱导基因I样受体家族(retinoid acid-inducible gene-I-like receptors, RLRs)信号通路作为众多抗感染免疫信号通路之一，在诱导促炎细胞因子、趋化因子和I型干扰素产生等方面发挥重要的调控作用。作为蛋白质翻译后修饰之一的泛素化(ubiquitination)，是由泛素蛋白(ubiquitin)与目标蛋白上不同的氨基酸位点产生结合来调控蛋白的命运，如启动蛋白酶体途径降解蛋白或激活转运等功能。而RLRs信号通路分子的泛素化修饰既是调控多种效应因子的方式之一，也是病毒经此诱发动物重要疾病以及自身免疫病、慢性炎症的经典路径之一。本文主要综述RLRs信号通路中重要的效应器分子的典型结构特征、泛素化修饰类型和功能，探讨泛素化修饰调控RLRs信号通路关键分子的作用，为相关疾病的干预或治疗提供参考。     

细胞信号转导与可变剪接调控

大多数真核基因能够发生可变剪接,其调控对于生理和病理状态下细胞功能的实现至关重要,而异常可变剪接则可导致多种疾病。虽然已知可变剪接能够在转录后水平调节基因表达,然而目前仍不清楚特定的可变剪接模式是如何被调控的。越来越多的研究发现细胞信号和外界环境刺激能够调控靶基因的剪接模式,并且已发现一些与可变剪接调控有关的信号转导通路,而后者能够通过修饰剪接因子进而改变剪接因子的亚细胞定位或者活性,从而实现对靶基因可变剪接模式的调控。由细胞信号转导通路所构成的网络能够灵活多样地调控基因剪接,一条信号通路可调控多个基因剪接,而多条信号通路也可调控同一基因剪接,对于理解信号转导过程的分子机制具有重要意义。     

植物响应非生物胁迫的磷酸化修饰组学研究进展

植物具有固着生活的特点,高温、低温、干旱和盐等生境中常见的非生物胁迫会严重影响植物的生长发育。蛋白质磷酸化是植物应对非生物胁迫的重要机制,主要通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化修饰来调控植物细胞对外界胁迫的应激反应,在植物细胞快速传递胁迫信号并激活对胁迫环境的形态、生理和分子水平适应机制的过程中起重要作用。该文主要介绍了植物磷酸化蛋白质的富集、检测和鉴定技术,并对近年来国内外有关植物响应高温、低温、干旱、淹水、盐、养分亏缺和元素毒害等非生物胁迫的磷酸化修饰蛋白组学研究进展进行综述。     

鱼类低温耐受机制与功能基因研究进展

不同鱼类适应环境温度的能力不同,这是经过长期适应和进化的结果,是遗传信息特异性表达的具化表现,也是鱼类自身生理生化性能差异的反映。当前,对低温下鱼类的生理反应已经有深入研究,同时,对鱼类适应低温环境和耐受低温胁迫的分子生物学机制的研究方兴未艾,引起研究人员的广泛兴趣。高通量测序技术成本的降低和生物信息学技术的应用,允许研究者利用组学方法研究低温胁迫下鱼类的代谢途径和分子信号通路,在生物整体水平上分析鱼类响应低温胁迫的分子机制,挖掘低温耐受功能基因。研究发现,极地鱼类在长期适应环境的过程中,基因组不断进化,通过功能基因的获得、缺失和大规模扩增,适应长期低温环境;在转录调控水平上,低温胁迫下鱼类转录表达谱既表现出多细胞动物的保守性,同时又具有明显的物种特异性和组织特异性。抗冻(糖)蛋白、分子伴侣、代谢酶类和膜通道蛋白等都参与鱼类响应低温胁迫的过程。但是,不同种类蛋白质的编码基因结构与表达、功能与应用研究不尽相同。从进化、遗传表达和表观遗传学角度分别综述鱼类低温耐受的分子机制,总结鱼类低温耐受相关功能基因,预测鱼类低温耐受机制和应用研究热点,旨在为本领域研究人员提供思路。     

乙酰化对代谢的调控及其在代谢相关疾病中的作用

赖氨酸的乙酰化修饰是一种进化上高度保守的翻译后修饰机制.乙酰化酶和去乙酰化酶对特定蛋白的乙酰化状态进行动态调控.近年来的质谱研究发现,几乎所有的代谢酶都存在乙酰化修饰,表明乙酰化修饰对细胞代谢具有广泛的调控作用.除在转录水平进行调控外,乙酰化修饰还可以通过改变代谢酶的蛋白间相互作用、蛋白稳定性、催化活力和亚细胞定位等方式,对多种生物学过程如能量代谢、信号转导和氧化应激反应等进行调控.乙酰化对代谢途径的调控与代谢相关疾病如肿瘤、心血管疾病、糖尿病和肥胖等的发生和发展密切相关.本文总结了近年来乙酰化修饰调控代谢的相关研究进展,并着重阐述乙酰化修饰对代谢酶调控的具体分子机制.     

鱼类干扰素系统基因研究进展

干扰素是一类多基因家族诱导性细胞因子,可在脊椎动物细胞中诱导建立抗病毒状态,并在抗病毒防御中起重要作用。干扰素系统包括应答外界刺激(如病毒感染)而合成干扰素的细胞,和应答干扰素建立抗病毒状态的细胞。干扰素系统基因主要包括Ⅰ型干扰素、Ⅱ型干扰素、干扰素刺激基因以及组成干扰素信号传导系统的基因。鱼类干扰素类作用发现较早,而对其基因的克隆和鉴定较晚。随着哺乳类和鸟类中干扰素及其相关基因研究的开展和深入,近年来鱼类干扰素及其相关基因的研究也得到快速发展。综述了鱼类干扰素系统基因的克隆、鉴定,以及其功能方面的研究进展。     

泛素化修饰调控固有免疫信号通路的研究进展

宿主细胞依赖固有免疫系统识别入侵的病原微生物,经相关细胞信号转导通路,激活促炎症及抗感染的基因表达。泛素化修饰是细胞内广泛存在的蛋白质翻译后修饰机制,全方位调控宿主细胞防御病原微生物的动态过程:一方面,作为多功能的信号调节分子,在时空上精细调节免疫反应的进程,有效地清除入侵的病原体;另一方面,通过降解关键信号转导分子,限制过度免疫反应,避免造成宿主自体损伤。本文总结了泛素化修饰在Toll样受体信号通路(TLR)、RIG-I样受体信号通路(RLR)和STING介导的信号通路中的新功能,以及相关分子调控机制,并对前沿方向进行展望。     

蓝藻的蛋白质翻译后修饰研究进展

蛋白质翻译后修饰系统几乎参与了细胞所有的正常生命活动过程,并发挥着重要的调控作用。目前,基于生物质谱技术进行蛋白质翻译后修饰的规模化分析鉴定,已经成为蛋白质组学研究的核心内容之一。近年来的研究表明,蓝藻细胞中存在着复杂的蛋白质翻译后修饰系统,如磷酸化,乙酰化,甲基化,糖基化,氧化等,这些翻译后修饰在蓝藻细胞的代谢过程中可能发挥着重要的调控作用。本文主要针对蓝藻细胞中蛋白质翻译后修饰的发现与鉴定,以及翻译后修饰潜在的生物学功能展开简要综述。     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

斑马鱼elovl8缺失对抗冷胁迫下存活率及脂肪代谢的影响

研究利用CRISPR/Cas9技术构建了斑马鱼elovl8a-/-、elovl8b-/-和DKO(elovl8a和elovl8b)敲除模型,通过组织学观察、实时荧光定量PCR和脂肪酸组成分析等实验方法,探究了脂肪酸延长酶8(elovl8)缺失对斑马鱼抗冷胁迫能力的影响.结果表明elovl8缺失导致斑马鱼在低温环境下的存...     

茄子自噬相关基因ATG8家族鉴定及表达分析

自噬相关基因ATG8在调节植物生长发育和胁迫响应中发挥着关键作用。本研究通过生物信息学技术分析ATG8在茄子基因组中的分布、结构及进化等,并研究了其在茄子不同组织、外源激素和冷处理下的表达情况。结果表明,从茄子基因组中共鉴定到7个ATG8基因,分布在6条染色体上。理化性质分析显示茄子ATG8基因编码的蛋白包含118~166个氨基酸残基,等电点在6.29~9.16之间;基因结构和保守基序分析表明,ATG8基因家族成员具有保守的基因结构和蛋白基序;启动子区域含有多种激素响应和逆境响应的顺式作用元件;茄子中有3对ATG8基因存在共线关系;茄子与拟南芥和番茄ATG8基因家族成员间分别存在10和11对共线关系。组织表达分析表明茄子ATG8主要在不同的花器官中表达,表明其可能与茄子花发育有关;此外,表达模式分析结果显示7个茄子ATG8基因对冷胁迫和ABA、MeJA、SA等外源激素均有不同程度的响应,表明ATG8基因家族在茄子生长发育、胁迫和激素响应中具有重要的功能。     

Influence of sex differences on microRNA gene regulation in disease

Sexual dimorphism is observed in most human diseases. The difference in the physiology and genetics between sexes can contribute tremendously to the disease prevalence, severity, and outcome. Both hormonal and genetic differences between males and females can lead to differences in gene expression patterns that can influence disease risk and course. MicroRNAs have emerged as potential regulatory molecules in all organisms. They can have a broad effect on every aspect of physiology, including embryogenesis, metabolism, and growth and development. Numerous microRNAs have been identified and elucidated to play a key role in cardiovascular diseases, as well as in neurological and autoimmune disorders. This is especially important as microRNA-based tools can be exploited as beneficial therapies for disease treatment and prevention. Sex steroid hormones as well as X-linked genes can have a considerable influence on the regulation of microRNAs. However, there are very few studies highlighting the role of microRNAs in sex biased diseases. This review attempts to summarize differentially regulated microRNAs in males versus females in different diseases and calls for more attention in this underexplored area that should set the basis for more effective therapeutic strategies for sexually dimorphic diseases.     

Invited review: Effects of heat and cold stress on mammalian gene expression.

This review examines the effects of thermal stress on gene expression, with special emphasis on changes in the expression of genes other than heat shock proteins (HSPs). There are approximately 50 genes not traditionally considered to be HSPs that have been shown, by conventional techniques, to change expression as a result of heat stress, and there are <20 genes (including HSPs) that have been shown to be affected by cold. These numbers will likely become much larger as gene chip array and proteomic technologies are applied to the study of the cell stress response. Several mechanisms have been identified by which gene expression may be altered by heat and cold stress. The similarities and differences between the cellular responses to heat and cold may yield key insights into how cells, and by extension tissues and organisms, survive and adapt to stress.