昆虫抗冻蛋白的研究

抗冻蛋白是具有热滞活性,能结合并抑制冰晶生长和抑制冰的重结晶的一类蛋白质。近几年来,昆虫抗冻蛋白的研究取得了较快的发展,本文通过分析昆虫抗冻蛋白的结构特点、抗冻活性、作用机制,并讨论了抗冻蛋白在食品工业、医学、基因工程方面的应用。结果表明,昆虫抗冻蛋白虽然结构呈多样性,但有很多关键的残基具有保守性,对维持抗冻蛋白结构和功能的完整性发挥着重要的作用;抗冻蛋白是由多基因家簇编码的。其作用机制主要是吸附一抑制机制,抗冻蛋白依靠氢键吸附到冰晶格,抑制冰晶生长;昆虫抗冻蛋白的应用具有很广阔的前景。     

抗冻蛋白研究进展(英文)

很多越冬的生物会产生抗冻蛋白,这些抗冻蛋白能够吸附到冰晶的表面改变冰晶形态并抑制冰晶的生长.抗冻蛋白在很多生物体内都被发现,不同的抗冻蛋白结构差异非常大.目前的一些研究揭示了几种抗冻蛋白的结构,并提出了抗冻蛋白与冰晶的结合模型,但是还没有一种机制能解释所有抗冻蛋白的作用机理.抗冻蛋白能被广泛的应用到农业、水产业和低温储藏器官、组织和细胞,利用转基因技术提高植物的抗冻性具有重要应用价值.而抗冻蛋白基因的表达调控则有待进一步阐明.     

抗冻蛋白应用于水稻悬浮细胞超低温保存的研究

本文将鱼类抗冻蛋白应用于植物细胞的超低温保存。结果表明,在水稻悬浮细胞的两步法保存中,浓度为0.01mg/ml的抗冻蛋白具有特别的负作用,相对高浓度的抗冻蛋白则能减小细胞存活率的波动性。在玻璃化法保存中,浓度为0.2mg/ml的抗冻蛋白能改善保存效果,更高浓度的抗冻蛋白(>5mg/ml)反而会降低保存效果。环境冰晶量、抗冻蛋白浓度、低温保护剂浓度和细胞膜组成等是影响抗冻蛋白使用效果的几大因素。作者在机理分析中认为,一方面,抗冻蛋白能和冰晶作用,抑制重冰晶,防止去玻璃化;另一方面,抗冻蛋白也能和细胞膜作用,诱发膜表面冰晶形成。     

昆虫对低温的适应——抗冻蛋白研究进展

昆虫抗冻蛋白的研究主要在几种昆虫中展开,到目前为止已有二十多种昆虫抗冻蛋白被分离纯化。本文综述了关于昆虫抗冻蛋白的结构、组成、生物学活性及功能等方面的研究进展。昆虫抗冻蛋白的二级结构为β折叠和β转角,在其特殊的氨基酸序列结构中,半胱氨酸形成的二硫键对稳定其结构和活性起着很重要的作用。影响昆虫抗冻蛋白的因子,如活化蛋白及低分子量溶质的发现开辟了昆虫抗冻蛋白研究的新领域。     

甲虫抗冻蛋白热滞活性的二维吸附结合模型

甲虫抗冻蛋白是一种具有规则结构的昆虫抗冻蛋白。在相同浓度条件下,甲虫抗冻蛋白比鱼类抗冻蛋白有更高的热滞活性,目前已成为人们重点研究的一类抗冻蛋白。根据甲虫抗冻蛋白的结构特点及其在冰晶表面的吸附模式,应用二维吸附结合模型计算分析了具有6￣11个β-螺旋(β-helix)结构片段的甲虫抗冻蛋白变体分子,得到了它们的热滞活性随溶液浓度变化的规律,特别是热滞活性与甲虫抗冻蛋白的β-螺旋结构片段数的关系。结果显示,抗冻蛋白在冰晶表面的覆盖度是一个影响其热滞活性的重要因素。     

昆虫抗冻蛋白基因的克隆与表达研究进展

产生抗冻蛋白(antifreeze protein,AFP)是许多昆虫抵御寒冷的一种重要机制。昆虫抗冻蛋白基因的克隆和表达是研究抗冻蛋白活性和功能的主要途径。文章归纳GenBank所登录的昆虫抗冻蛋白基因及其特点,总结昆虫抗冻蛋白基因的天然表达和基因工程表达方面尚未明确或需要克服的一些问题。目前在GenBank注册的昆虫抗冻蛋白基因约100个,集中于9种昆虫隶属鞘翅目3个科和鳞翅目1个科。昆虫抗冻蛋白基因具有多拷贝和多同种型(isoforms)的特点。昆虫抗冻蛋白的天然表达具有物种间和同种型间的多样性。基因工程表达昆虫抗冻蛋白需要克服表达量低活性不高的问题。对昆虫抗冻蛋白表达规律的研究有助于全面认识其功能。     

黄粉虫不同抗冻蛋白基因家族成员的低温应激表达

黄粉虫Tenebrio molitor L.抗冻蛋白基因家族有多个成员,其氨基酸数量和蛋白结构存在差异。尽管有报道发现冷驯化后这些抗冻蛋白的表达量会升高,但不同家族成员是否存在功能分化尚不清楚。本研究中,检测了冷驯化对低温死亡率的效应和对不同类型的抗冻蛋白家族成员基因表达量的影响。结果表明,冷驯化可以显著降低黄粉虫幼虫的低温死亡率和提高不同类型抗冻蛋白基因的表达量。其中,长的抗冻蛋白和低温死亡率的相关关系最为明显。说明不同的抗冻蛋白家族成员的功能有明显的分化,为进一步理解抗冻蛋白的活性和利用抗冻蛋白提供了新的认识。     

昆虫抗冻蛋白的分离纯化及特性分析

昆虫抗冻蛋白具有很高的热滞活性,可保护机体免受结冰引起的伤害。昆虫抗冻蛋白的分离纯化多采用凝胶过滤层析、离子交换层析及HPLC等技术,已用于鱼类抗冻蛋白纯化的冰亲和纯化(IAP)技术也可考虑应用于昆虫抗冻蛋白的分离提纯。昆虫抗冻蛋白具有高活性,规则的一级结构及类似的冰晶结合表面等特性。     

抗冻蛋白的特性和作用机制

抗冻蛋白是非常热门的研究领域,具有广阔的应用前景。本文结合最新的报道,从抗冻蛋白的多样性、热带活性和改变冰的生长,综述了抗冻蛋白的特性,阐释了抗冻蛋白的作用机制的三种假说：“偶极子—偶极子”假说、氢原子结合模型假说和刚体能量学说。     

抗冻蛋白研究进展

南北两极的鱼类生活在低于 0℃ (约- 1 .9℃ )的海水中 ,适应于这种环境 ,其体液内有抗冻物质———抗冻蛋白 (ＡＦＰ)或抗冻糖蛋白 (ＡＦＧＰ) ,以防止体液内冰核的形成与生长。在越冬昆虫体内 ,有活性更高的抗冻蛋白。近年来在耐寒植物中也陆续发现了抗冻蛋白。本文将介绍各类抗冻蛋白的结构和生化性质、功能特性、抗冻作用机制、有关抗冻蛋白基因工程研究及抗冻蛋白的应用研究。1 .抗冻蛋白分子结构及生化特性1 .1　ＡＦＧＰ　　ＡＦＧＰ肽链是由Ａｌａ Ａｌａ Ｔｈｒ三肽单位重复组成 ,苏氨酸残基上接双糖基团 [3 Ｏ ( β Ｄ 半乳糖 ) …     

荒漠甲虫光滑鳖甲和小胸鳖甲抗冻蛋白基因及其3'-UTR的序列分析

拟步甲科昆虫光滑鳖甲Anatolica polita Kaszab和小胸鳖甲Microdera punctipennis Kaszab分别是新疆准噶尔盆地荒漠地区的广布种和特有种。它们的生活习性有很大差异,光滑鳖甲白天活动,且活动范围广,而小胸鳖甲喜阴避光夜晚活动,活动范围小,但在两者体内都发现有多拷贝的抗冻蛋白基因,并且抗冻蛋白基因在夏季也有表达。为了比较这两种昆虫的抗冻蛋白序列以及不同时期表达的抗冻蛋白序列的差异情况,本研究分别以光滑鳖甲和小胸鳖甲的过冬和夏季成虫为材料,根据已克隆的抗冻蛋白基因序列设计通用引物,扩增新的抗冻蛋白基因及其3'-非翻译区(3'-UTR)。序列分析结果表明,无论是冬季还是夏季表达的抗冻蛋白在两种昆虫中都具有拟步甲科昆虫抗冻蛋白的特点,即含有不同数量的"TCTXSXXCXXAX"12个氨基酸的重复序列;光滑鳖甲抗冻蛋白基因的变异性大于小胸鳖甲,并且在重复基序的保守位点都有突变现象。小胸鳖甲抗冻蛋白在C末端有较大变异。光滑鳖甲抗冻蛋白基因的3'-UTR区变异较大,而小胸鳖甲抗冻蛋白基因的3'-UTR区几乎没有变异。推测两种昆虫抗冻蛋白及抗冻蛋白基因3'-UTR的变异性可能与抗冻蛋白的表达调控以及昆虫对微环境的适应性有关。     

昆虫抗冻蛋白的研究进展

抗冻蛋白是一类与冰晶有亲合力,能够与冰晶结合并抑制冰晶生长的蛋白或糖蛋白。自20世纪60年代以来,研究人员已经分别从鱼类、昆虫、植物、真菌和细菌中发现多种抗冻蛋白。其中已知鱼类抗冻蛋白有5种,也是研究最详细的。但是,近几年来发现昆虫抗冻蛋白活性普遍比较高,因此受到研究人员重视,研究取得了较快的发展。主要讨论昆虫抗冻蛋白的结构特点、抗冻活性、作用机制和应用,并分析目前的研究现状提出一些待解决的问题,以期望对昆虫抗冻蛋白的研究进行比较系统化的整理。     

利用伪氨基酸组分和支持向量机预测抗冻蛋白

抗冻蛋白是一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质。抗冻蛋白能够特异性的与冰晶相结合,进而阻止体液内冰核的形成与生长。因此,对抗冻蛋白的生物信息学研究对生物工程发展。提高作物抗冻性有重要的推动作用。本文采用由400条抗冻蛋白序列和400条非抗冻蛋白序列构成数据集,以伪氨基酸组分为特征,利用支持向量机分类算法预测抗冻蛋白,对训练集预测精度达到91．3％,对测试集预测精度达到78．8％。该结果证明伪氨基酸组分能够很好的反映抗冻蛋白特性,并能够用于预测抗冻蛋白。     

准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因Mpafp149的生物信息学分析

利用生物信息学方法对准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因Mpafp149所编码蛋白MPAFP149进行分析,分别从氨基酸组成、理化性质、二三级结构和功能、进化关系等方面进行预测。结果表明MPAFP149与其他昆虫抗冻蛋白在氨基酸水平上具有79％的相似性,二级结构上预测其为水溶性蛋白,含有信号肽和跨膜区。三级结构上与黄粉虫抗冻蛋白YL-1具有较高的相似性,并且具有昆虫抗冻蛋白所特有的结构域。本研究为准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白功能的研究鉴定了基础。     

Gene expression of different antifreeze proteins of Tenebrio molitor in response to cold acclimation

黄粉虫Tenebrio molitorL.抗冻蛋白基因家族有多个成员,其氨基酸数量和蛋白结构存在差异.尽管有报道发现冷驯化后这些抗冻蛋白的表达量会升高,但不同家族成员是否存在功能分化尚不清楚.本研究中,检测了冷驯化对低温死亡率的效应和对不同类型的抗冻蛋白家族成员基因表达量的影响.结果表明,冷驯化可以显著降低黄粉虫幼虫的低温死亡率和提高不同类型抗冻蛋白基因的表达量.其中,长的抗冻蛋白和低温死亡率的相关关系最为明显.说明不同的抗冻蛋白家族成员的功能有明显的分化,为进一步理解抗冻蛋白的活性和利用抗冻蛋白提供了新的认识.     

抗冻蛋白研究进展

抗冻蛋白是一类具有热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应的蛋白质。简单介绍了各种抗冻蛋白的生化特征、作用机制及其应用研究 ,并对抗冻蛋白的基因和基因工程研究作了较为系统的综述。     

昆虫抗冻蛋白的结构与生物学特性研究

抗冻蛋白(antifreeze proteins AFPs)是一类抑制冰晶生长的蛋白质,它能以非依数性形式降低溶液的冰点而对其熔点影响甚微,因而也被称作热滞蛋白。近几年来对于昆虫抗冻蛋白的研究取得了较快的发展,已有20多种昆虫抗冻蛋白被分离纯化。就昆虫抗冻蛋白的结构特征、生物学特性以及在农业、医学和食品工业等方面的应用进行介绍。     

抗冻蛋白与植物低温胁迫反应

植物抗冻蛋白是从许多抗冻植物中分离的、参与植物抵御冻害反应的一类新型蛋白.这类抗冻蛋白具有多个亲水性缚冰域,能直接作用于冰晶,阻止冰晶在细胞间隙形成和再结晶.一些植物抗冻蛋白与致病相关蛋白有序列同源性,具有抗冻和抗病双重活性.植物抗冻蛋白的表达和积累,既受控于发育及转录因子调节,又受到低温、短日照、脱水及乙烯等因素的影响.异源超表达抗冻蛋白基因能赋予敏感宿主植物抗冻能力.文中论述了有关植物抗冻蛋白特性和鉴定,抗冻机制和表达调控,以及遗传转化等方面的研究进展.     

抗冻蛋白的研究进展

本文概述了抗冻蛋白的种类、生成和性质,总结了抗冻蛋白基因及基因转化方面的研究情况。     

植物抗冻蛋白研究进展

低温胁迫会对植物的生长造成威胁,使农作物产量降低,无法满足人们的生产生活需要。因而,提升植物抗寒能力具有重要意义。抗冻蛋白是提高生物体对低温适应能力的一种蛋白质。目前发现的抗冻蛋白可以通过降低体系冰点、改变冰晶形态、抑制冰晶生长来防止低温胁迫对生物体造成伤害,提高生物体对低温的适应能力。现已在鱼类,昆虫和植物中发现并分离出具有抗冻能力的蛋白质,并且把植物或动物或动植物融合的抗冻蛋白相关基因转入到受体植株,植株的抗寒能力均有所提高,农作物的产量也随之增加。以表格的形式总结了近年来各类抗冻蛋白的研究进展,将从抗冻蛋白的发现、效应、活性的评价方式、作用机理、研究进展及应用等方面进行综述。另外有文献表明,在一些植物中还存在着一些具有调控抗冻蛋白积累的物质,如茉莉花酸和乙烯等,对提高植物在低温下的生活能力也具有重要意义,还需要进一步研究。其次,也发现具有其他的功能的抗冻蛋白,但是这些抗冻蛋白的同源性也不高,还需要我们去进一步探索。