林烟草蛋白激酶NsylCIPK3基因的克隆与功能分析

CIPK蛋白激酶家族(CBL-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族,与类钙调磷酸酶B亚基CBL(calcineurin B-like protein)蛋白共同形成CBL-CIPK网络,在植物的生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。烟草中该家族的研究还比较少,本研究从林烟草(Nicotiana sylvestris)中获得一个CIPK家族基因,该基因与拟南芥和杨树中的CIPK3同源性分别为68.4%和87.5%,将其命名为Nsyl CIPK3。氨基酸序列分析表明,Nsyl CIPK3具有CIPK蛋白家族的典型结构特征,在N端和C端分别具有典型的激活环结构域和NAF结构域。进化树分析显示,Nsyl CIPK3属于CIPK蛋白亚家族Ⅱ。表达模式研究表明,该基因在林烟草的叶和腋芽中的表达量相对较高,在主根中的表达量次之,在侧根、茎、花瓣和萼片中的表达量相对较低,并且在烟草成熟期的叶中表达量明显升高。在高盐、紫外光和低钾胁迫下该基因的表达发生不同程度的上调。酵母双杂交结果显示,Nsyl CIPK3可与Nsyl CBL9互作。推测Nsyl CIPK3可能通过与Nsyl CBL9互作形成信号通路,激活下游靶蛋白,参与烟草响应非生物逆境胁迫的信号转导过程。     

凋亡相关斑点样蛋白的研究进展

凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC）是一种含有N端热蛋白样结构域和C端胱天氨酸募集结构域的接头分子。ASC可以通过它含有的同源蛋白互作结构域PYD和CARD的寡聚化来募集上下游与其含有同源结构域的其他蛋白,从而参与多条信号转导途径,在炎症反应、肿瘤发生、细胞凋亡和NF-κB信号通路的调节方面发挥重要的生物学作用。     

定位于叶绿体的玉米ZmFDR3参与铁转运

铁是植物代谢中一种必需的营养元素,植物缺铁会表现出失绿等症状.ZmFDR3（Zea maize Fe-deficiency-related）是从缺铁诱导的玉米根cDNA文库中筛选到的铁转运相关基因.玉米根中,缺铁胁迫下ZmFDR3加强表达.异源互补实验表明,ZmFDR3与铁转运有关.序列分析表明,ZmFDR3蛋白与细菌Ⅲ型分泌系统的FliN有同源结构域,并预测定位在叶绿体类囊体中.通过转基因烟草的荧光免疫细胞定位,ZmFDR3主要存在于根、茎、叶的质体,尤其是保卫细胞的叶绿体中;转基因烟草的光合指标高于野生型;转基因烟草类囊体的基质片层垛叠较野生型的紧密;测定叶片、种子铁锌含量发现转基因烟草的铁含量高于野生型.因此,推测ZmFDR3定位在叶绿体中,参与叶绿体的铁转运。     

西伯利亚蓼几丁质酶基因Class Ⅳ的克隆及生物信息学分析

根据西伯利亚蓼抑制消减文库（SSH）中获得的几丁质酶（CHI）基因的部分序列,采用RACE技术克隆了具完整编码区的cDNA序列,基因全长1017bp,开放阅读框编码270个氨基酸。序列分析表明,该基因的编码蛋白（PsCHI1）以前体形式存在,N端分别有22个氨基酸的信号肽和35个氨基酸的几丁质结合域（CBD）,C端199个氨基酸为催化区（CD）,连接CBD与CD的14个氨基酸为可变交联区,成熟蛋白为不含信号肽部分,呈碱性,带正电荷。PsCHI1与所选其它植物classⅣCHI前体序列具有高度的同源性（53％-69％）,而与classⅠ和classⅡCHI的氨基酸序列同源性较低,推测为植物classⅣCHI。根据日本水稻CHI晶体结构构建了PsCHI1三维分子模型,分析显示PsCHI1可以识别比classⅠ和classⅡCHI短的几丁质片段,并以其它植物CHI的已知结构域和功能为基础,确定PsCHI1具有能够水解真菌细胞壁的结构,推测其可能有抗病原微生物的功能。     

细菌双组分系统应答调控蛋白调控策略的多样性

双组分系统(TCS)是细菌感应并响应外界复杂环境最为重要的信号传导系统,一般由组氨酸激酶(HK)与应答调控蛋白(RR)构成,激酶与调控蛋白之间通过磷酸化进行信号传递.作为信号传导通路的终端,RR通常由N端高度保守的信号响应结构域(REC)和C端可变的效应结构域组成.RR的效应模块通常为DNA结合结构域.在典型的TCS信号通路中,RR磷酸化后DNA结合能力会显著增强,并形成同源二聚体参与下游靶基因的转录调控.随着研究的深入,发现RR的调控模式其实更为复杂、多样,主要表现在以下3个方面:(ⅰ)含DNA结合结构域的RR存在非典型的调控机制,如磷酸化会使RR的DNA结合能力明显降低或丧失,以及不同RR之间可形成异源二聚体;(ⅱ)RR的效应模块除了是DNA结合结构域,还可能是RNA或蛋白质结合结构域,甚至是酶催化结构域;(ⅲ)有些RR仅含REC结构域.本文对RR介导的不同调控模式进行了系统介绍,以展现TCS在感应外界信号后响应策略的多样性及灵活性.     

植物中14-3-3蛋白的主要功能

14-3-3蛋白家族广泛存在于真核生物中,序列高度保守。主要以同源或异源二聚体形式存在,可以同时与两个靶蛋白或者与一个靶蛋白的两个结构域相互作用,通过与靶蛋白上的一小段共有序列的磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基结合来发挥其调控功能。本文综述了植物中的14-3-3蛋白及其主要功能,并重点综述了14-3-3蛋白对植物基本碳、氮代谢的调控。     

茶树花发育MADS-box转录因子CsGLO1、CsGLO2与CsAG之间的互作关系研究

利用酵母双杂交方法和双分子荧光互补技术（BiFC）研究了茶树（Camellia sinensis（L.）O.Kuntze）花发育MADS-box的B类转录因子CsGLO1、CsGLO2与C类转录因子CsAG间的互作关系及其可能发生互作的亚细胞定位。通过构建5个酵母表达载体,利用酵母单杂交实验检测了3个蛋白的转录激活活性,并通过酵母双杂交实验分析了蛋白间的互作关系。结果显示,3个蛋白均无转录激活活性,且两两之间可发生相互作用。进一步构建6个BiFC表达载体,采用压力注射法瞬时浸染烟草（Nicotiana benthamiana L.）叶表皮细胞,并利用激光共聚焦显微镜观察荧光信号,结果表明茶树B类CsGLO与C类CsAG蛋白可在植物活细胞内形成同源和异源二聚体,并具有在细胞质中发生互作的特定模式。本研究可为利用分子生物学技术抑制茶树“花果同现”现象提供理论依据。     

酵母RNA聚合酶II羧基端结构域激酶CTDK-I及其亚基的结构与功能

RNA聚合酶Ⅱ最大亚基Rpb1的羧基端结构域（carboxyl-terminal repeat domain,CTD）是RNA聚合酶Ⅱ发挥转录延伸功能所必需的,对其执行精确的转录调节功能至关重要。酵母细胞周期蛋白依赖性激酶CTDK-I（carboxyl-terminal repeat domain kinase,CTDK-I）由CTK1、CTK2和CTK3组成,作用于RNA聚合酶Ⅱ羧基端结构域,动态磷酸化CTD的七肽重复序列（YSPTSPS）来调控转录和翻译。酵母中的特异性蛋白CTK3与特殊的细胞周期蛋白CTK2结合形成异二聚体,再与CTDK-I的催化亚基CTK1结合以调节其活性。CTK1作为细胞周期蛋白CDK（cyclin dependent kinase,CDK）的同源蛋白,其结构与功能的研究可拓展人们对CDK蛋白家族的认识;CTK2-CTK3复合物对CTK1调控机制的研究也可为细胞周期蛋白抑制剂的研发提供新的思路。本文简述了酵母CTDK-I的功能特点及其亚基的结构与功能以及亚基间的相互作用,并展望了CTDK-I复合物的研究前景。     

砀山酥梨TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的转录因子家族之一,在植物生长和发育等多个过程起到重要作用。本研究利用生物信息学方法对砀山酥梨TCP基因家族成员、染色体定位、进化分析、亚组分类、保守域结构和保守元件进行了相关分析。结果显示,梨TCP基因家族含有34个成员;进化分析表明,根据进化树拓扑结构将其分为两类:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可被分为CYC/TB1和CIN两个小组。结构域分析表明,梨TCP基因家族TCP结构域高度保守;保守元件分析表明,梨TCP基因家族包含5个保守元件:元件1是TCP保守域;元件2为R结构域,元件3、4和5为功能尚未鉴定的结构域,所有梨TCP蛋白都含有元件1,ClassⅡ组中CYC/TB1小组包含特异元件2。以上结果将为今后揭示梨TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

普通烟草CESA基因家族成员的鉴定、亚细胞定位及表达分析

纤维素合成酶蛋白(cellulose-synthase proteins, CESA)是一类质膜定位蛋白,以蛋白复合体的形式存在于质膜上合成纤维素,在细胞壁建成和植物生长发育过程中起着非常重要的作用。本研究利用CESA蛋白保守域序列PF03552检索普通烟草(Nicotiana tabacum L.)蛋白序列,并通过拟南芥(Arabidopsis thaliana)10个CESA蛋白序列在普通烟草基因组数据库中利用TBLASTN程序进行比对,共获得21条NtCESA基因候选序列,对这些序列进行蛋白序列理化性质分析、系统进化树构建、基因结构分析、保守结构域及跨膜区分析和组织表达模式分析,并对NtCESA9和NtCESA14两个蛋白进行了亚细胞定位实验。结果表明：获得的21条NtCESA蛋白序列的理化性质相似;系统进化分析将21个NtCESA基因和10个AtCESA基因分成5个分支,每一个分支各成员之间的进化相对保守,基因结构类似,不同分支之间的基因结构差异也较小;NtCESA蛋白结构域相对保守,都含有CESA蛋白典型的N端锌指结构、C端跨膜区和DDD-QXXRW保守功能域;组织表达分析结果表明,大部分NtCESA基因在幼苗和成熟期烟草的根、叶、胚芽和愈伤组织中都有表达,同一个分支中的基因表达模式基本一致,并且NtCESA基因参与初/次生细胞壁纤维素的合成与该基因编码蛋白的跨膜区数目存在关联,表明NtCESA基因家族成员功能上的复杂性;亚细胞定位结果证实NtCESA9和NtCESA14为质膜定位蛋白。本研究为烟草CESA基因家族功能的深入研究奠定了基础。     

烟草乙烯转录因子ERF基因NtTOE3的克隆、载体构建及表达分析

ERF（Ethylene-responsive factor）是一类具有AP2特征结构域的乙烯应答转录因子,在响应植物的逆境胁迫应答中起关键作用。为明确ERF家族成员TOE3在烟草中的生物学功能和调控机制,同源克隆普通烟草K326中NtTOE3基因cDNA全长,利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）表征基因表达模式,结合生物信息学分析,对基因功能和调控机制进行初步预测。结果表明,该基因全长1 356 bp,编码451个氨基酸残基,预测分子量为49.84 ku。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水蛋白,可能定位在细胞核,且与美花烟草（Nicotiana sylvestris）NsTOE3有96%的同源性,故命名为NtTOE3。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中茎中表达量最高。逆境胁迫试验表明,该基因能快速响应低钾、高盐、干旱、H₂O₂、ABA和4℃等逆境处理。表明NtTOE3转录因子在烟草非生物胁迫中起着重要调节作用。     

14-3-3蛋白家族的调控机制和生物学功能

14-3-3蛋白家族在真核细胞中广泛表达并高度保守,它们主要以同源／异源二聚体形式存在,可以同时与两个靶蛋白或一个靶蛋白的两个结构域相互作用。14-3-3蛋白通过磷酸化丝氨酸／苏氨酸介导和靶蛋白结合,从而发挥其调控功能。现对14-3-3蛋白的识别序列、与配体相互作用的特点,及其在细胞周期、凋亡、信号转导、线粒体／叶绿体前体蛋白跨膜转运中的调控机制和发挥的生物学功能进行综述。     

毛果杨CNGC家族全基因组鉴定及胁迫响应分析

植物环核苷酸门控离子通道（cyclic nucleotide-gated channels,CNGC）家族具有多种生物学功能,尤其是在植物的生长发育及逆境胁迫响应中发挥着重要的作用。本研究通过生物信息学方法及qRT-PCR对PtrCNGC家族成员蛋白的基本理化性质与结构特征、系统发育、基因结构和保守基序、启动子顺式作用元件,以及基因表达模式进行分析。结果表明：在毛果杨（Populus trichocarpa）全基因组中共鉴定出19个PtrCNGC基因,PtrCNGC家族成员可分为4个亚群（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚群）,其中第Ⅳ亚群分为2个亚组（Ⅳa组和Ⅳb组）。PtrCNGC基因编码的蛋白均为碱性蛋白,此外,该家族仅有1个成员为疏水性蛋白,其余成员全部为亲水性蛋白。19个PtrCNGC不均匀地分布于毛果杨的11条染色体上,剩余8条染色体上没有成员分布。PtrCNGC家族包含7对同源基因且它们之间的K_a/K_s值均远小于1。PtrCNGC家族各亚群成员之间的基因结构、蛋白保守基序分布差异较小。启动子顺式作用元件预测分析发现,PtrCNGC基因序列启动子区域存在响应多种激素以及逆境胁迫相关的作用元件。qRT-PCR结果表明,PtrCNGC家族在不同组织中的表达具有特异性,在茎中的表达量较高,在根和叶中的表达量较低;在盐胁迫和干旱胁迫下,PtrCNGC家族同一分支上的多数成员表现出相似的表达模式。本研究结果为进一步研究毛果杨CNGC家族在非生物胁迫中的功能提供参考。     

Bcl—2蛋白家族与细胞凋亡

Bcl-2蛋白家族是调节PCD的关键元件,它们受自身基因表达量的高低及蛋白质磷酸化的调控,可分为Bcl-2,Bax与BH3三个亚放。Bcl-2类蛋白阻遏PCD,Bax及BH3类蛋白则促进PCD,它们通过形成同源或异源二聚体,以及与胞内蛋白因子的相互作用来调节PCD,对其分子机制的阐明,有助于众多遗传病研究的突破。     

Rab蛋白的结构、功能及进化

Rab蛋白是小分子GTP结合蛋白家族(small GTP-binding proteins)中最大的亚家族,大约由200个氨基酸组成,由保守的G结构域与高度可变的N端和C端组成。Rab蛋白作为细胞内囊泡运输的分子开关,与其上游调控子和下游特定的效应子相互作用,并与GTP的结合和水解过程相偶联,在囊泡运输的不同阶段发挥作用。对不同Rab蛋白调控囊泡运输的研究有利干全面理解细胞内各类囊泡定向运输的分子动力学机制。     

转录因子AP-2及其在癌症中的作用

本文综述了关于AP-2基因家族的最近期研究进展。AP-2是一个分子量为52-kDa的转录因子,有其独特的蛋白质分子结构,其N端是富含脯氨酸和谷氨酸的转录激活域,C端的helix-span-helix结构可以形成二聚体并与特异的DNA序列结合。AP-2家族都能以同源或异源二聚体的方式与一段保守序列5’-GCCNNNGGC-3’结合。AP-2α是最早被鉴定和研究的家族成员,很多研究表明AP-2α是一个抑癌基因。     

楸树DELLA基因家族生信分析及CbuGRAS9的功能分析

通过鉴定楸树（Catalpa bungei）DELLA家族基因并分析CbuGRAS9的基因功能，为楸树生殖调控性状的遗传改良提供理论依据。基于楸树基因组数据，鉴定并克隆了5个与拟南芥（Arabidopsis thaliana）同源的CbuDELLAs基因；利用ExPASy、SWISS-MODEL、Plant-mPloc、PlantCare等在线工具对CbuDELLAs蛋白进行等电点、蛋白结构、亚细胞定位及启动子顺式作用元件预测；以9-1(Catalpa bungei ‘Luoqiu No.1’)和‘百日花’楸树（Catalpa ‘Bairihua’）为材料，分析了CbuDELLAs基因的表达量差异，并通过异源转化拟南芥证实了CbuGRAS9的分子功能，利用酵母双杂交文库筛选了与CbuGRAS9互作的蛋白。结果表明：5个CbuDELLAs蛋白的氨基酸数目为455～588，蛋白相对分子质量为5.04～6.43 kDa，等电点为4.81～5.14;CbuDELLAs蛋白均含有DELLA和GRAS保守结构域，全部为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示CbuDELLAs蛋白均定位于细胞核中。启动子...     

绵羊基因组MHC ClassⅢ区段部分基因的分离与鉴定

绵羊基因组MHC段分为ClassⅠ、Class Ⅲ和ClassⅡ（含Ⅱa和Ⅱb两个亚区）3个区段,与另外2个区段相比,Class Ⅲ区的基因信息远少于ClassⅠ和ClassⅡ区.为丰富绵羊基因组 MHC Class Ⅲ 区段基因信息. 本研究用位于中国美利奴羊基因组BAC文库中 MHC ClassⅢ 区段4个BAC克隆的酶切片段制备32P 标记探针,继而采用噬菌斑原位杂交筛选法筛选中国美利奴羊混合组织cDNA 文库,并对分离到的cDNA 阳性克隆进行全序列测定及生物信息学分析.本实验共筛选出 31 个 cDNA 阳性克隆,对其序列进行了测定及分析,确定了序列在ClassⅢ 区段上的位置,并通过在NCBI中的同源检索对其功能做了初步鉴定.由实验可知,利用BAC 文库与 cDNA 文库杂交筛选法对较大区段基因的筛选和分离是有效的.同时,对分离到的表达序列结合生物信息学进行分析,这将有助于对该序列功能的深入研究.     

Reticulons家族蛋白研究进展

Reticulons（RTNs）蛋白是一类广泛存在于真菌、植物及动物等真核生物的膜蛋白,主要定位于内质网,尤其是管状内质网,原核生物中至今尚未发现其同系物。哺乳动物基因组中有RTN1、RTN2、RTN3及RTN4共四类相互独立的基因,因启动子及选择性剪接方式不同每个基因可产生不同转录本。RTNs家族成员氨基端序列高度可变且大小显著不同,羧基端的约200个氨基酸残基则高度保守,被称为内质网蛋白同源结构域（reticulon-homology domain,RHD）。RTNs高度可变的氨基端赋予其各成员物种特异性及细胞特异性的功能,羧基端的RHD则是其执行基本细胞功能的基础。越来越多的研究结果表明,RTNs可参与蛋白转运、参与膜结构形态发生或稳定及细胞分裂、构成内质网膜通道或转运体、调节细胞凋亡、调节β分泌酶（β-site APP cleaving enzyme1,BACE1）活性及抑制神经再生等。该文就RTNs家族各成员基因和蛋白的结构特性以及功能特点的研究进展进行简要综述。