衣藻CrFtsZ2-GFP融合蛋白在E.coli中的表达及其定位

FtsZ蛋白在细菌的分裂中担任着重要作用 ,能够在分裂位点形成一个环状结构而控制细菌的分裂过程。胞内FtsZ蛋白浓度的异常升高或降低均可阻断正常的细胞分裂过程进而形成分裂异常的丝状菌体。为了研究衣藻FtsZ蛋白的生物学活性 ,构建了衣藻CrFtsZ2cDNA全长与绿色荧光蛋白基因egfp的融合表达质粒 ,并对其在大肠杆菌中的表达与定位做了初步分析。在大肠杆菌JM10 9中 ,融合表达质粒的过量表达导致宿主菌形成了丝状菌体 ,通过荧光显微镜观察发现CrFtsZ2 EGFP融合蛋白沿着宿主菌体的纵轴方向有规律地聚集成荧光点或荧光带 ,暗示衣藻CrFtsZ2蛋白能够识别宿主菌内分裂位点的定位信号并参与其细胞分裂过程 ,初步验证了衣藻CrFtsZ2蛋白的功能。     

衣藻叶绿体分裂相关基因CrFtsZ3的克隆及其原核表达

FtsZ蛋白在原核细胞以及植物细胞叶绿体的分裂过程中发挥着重要作用。为了研究叶绿体分裂装置的进化 ,运用RT PCR方法从莱茵衣藻中克隆了叶绿体分裂相关基因CrFtsZ3。由于已经从衣藻细胞中克隆了一个ftsZ基因 ,所以CrFtsZ3的克隆表明衣藻中已经存在两类不同的 ftsZ基因 ,这说明 ftsZ基因的复制与分歧发生于绿藻的分化之前。序列分析结果显示 ,CrFtsZ3所编码的蛋白质具有FtsZ蛋白的典型模体。进一步的原核表达与定位分析表明CrFtsZ3 GFP融合蛋白沿着宿主菌体的纵轴方向有规律地聚集成荧光点或荧光带 ,并且CrFtsZ3蛋白过量表达明显干挠了宿主菌正常的细胞分裂过程 ,说明衣藻CrFtsZ3蛋白能够识别宿主细胞内的分裂位点并影响细胞分裂过程 ,从而初步验证了它的生物学功能     

外源基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达

把莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)叶绿体作为生物反应器来表达外源基因具有广阔的应用前景。人们利用莱茵衣藻叶绿体表达体系已成功表达多种重组蛋白,其中包括人类药用蛋白。综述了莱茵衣藻叶绿体转化的方法、影响外源基因表达的主要因素以及外源基因在莱茵衣藻叶绿体表达研究进展。     

衣藻叶绿体表达系统的研究

真核藻类作为一种新型的蛋白表达系统,因其培养方法简单,成本低廉并且能大规模繁殖,最近几年成为人们关注的焦点.作为一种模式生物,单细胞的真核生物莱茵衣藻已经成为人们研究的重点.外源蛋白不仅能在衣藻核中进行表达而且也能在叶绿体中表达,但衣藻叶绿体的表达系统较之核表达有巨大的优越性.在到目前为止,已经有许多的药用蛋白在莱茵衣藻的叶绿体中成功表达的报道,证明了莱茵衣藻叶绿体作为生物反应器的能力.将对衣藻叶绿体的表达做详细的描述.     

叶绿体分裂相关蛋白CrMinD的保守功能

细胞或质体中部正确分裂位点的选择是MinD蛋白与其他Min蛋白（MinC／E）相互作用的结果,MinD蛋白在原核细胞以及植物叶绿体的分裂过程中发挥着重要的作用。细胞中MinD蛋白浓度的明显升高可影响正常细胞的分裂过程而产生丝状体细胞。为了研究叶绿体分裂蛋白CrMinD的保守功能,构建了衣藻CrMinD-gfp的原核表达重组质粒进行了原核功能验证。试验结果表明,衣藻CrMinD蛋白的过量表达严重影响了大肠杆菌的分裂,其在原核细胞中运动和定位与用GFP标记的原核细胞MinD蛋白具有相似性。更进一步证明了叶绿体分裂同源物CrMinD蛋白与原核细胞MinD蛋白有着相似的功能,是一个进化上功能保守的蛋白。同时,这一结果也为研究植物细胞中质体的分裂机制奠定了一定的基础。     

衣藻叶绿体表达重组蛋白及表达优化策略

近年来,转基因技术已日趋成熟,医学、工业上的应用也越来越广泛。以重组蛋白为基础的药物治疗是目前医药生产领域发展最快的一项技术。它们的高特异性和低副作用使得治疗效率十分突出。但是重组蛋白表达的复杂性也给生产带来了一定限制。为了促进重组蛋白的应用,人们对适宜其表达的系统和能促进其表达的策略进行了探索。研究发现,衣藻叶绿体作为重组蛋白的生物反应器,能实现重组蛋白快速、高效、低成本生产。同时,衣藻能在人工培养基和人为控制的条件下生长,降低了受污染的风险,与传统的生产系统比较具有不可比拟的优越性。因此,衣藻叶绿体作为医药重组蛋白生物反应器在未来的生物技术领域将发挥巨大作用。     

来源于Pyrococcus furiosus的耐高温α-淀粉酶基因在衣藻叶绿体中的表达

来源于Pyrococcusfuriosus的耐高温α-淀粉酶是一种重要的酒精工业用酶,在植物中表达耐高温α-淀粉酶可以大大降低用植物秸秆生产酒精的成本。选择衣藻叶绿体基因组同源片段clpP-trnL-petB-chlL-rpl23-rpl2和壮观霉素抗性基因,构建了来源于Pyrococcusfuriosus的耐高温α-淀粉酶基因的衣藻叶绿体表达载体p64A。通过基因枪将其导入衣藻叶绿体中,经壮观霉素抗性(100mg/L)筛选,获得了9个抗性衣藻转化子。转化子经过抗性继代筛选后,经PCR、Southernblot检测分析及暗培养,证实耐高温α-淀粉酶基因已整合到衣藻叶绿体基因组中并得到表达。酶活性检测表明,转基因衣藻表达产物具有耐高温α-淀粉酶活性,每克鲜重衣藻最高达77.5u。实验结果证明在植物叶绿体中表达工业酶制剂是可行的。     

玉米叶绿体偶联因子ε亚基基因在E.coli中的表达

玉米叶绿体偶联因子ε亚基基因（ａｔｐＥ）被克隆到载体ｐＪＬＡ５０５和ｐＷＡ的多聚接头处,形成重组质粒ｐＪＬＡ５０５－ａｔｐＥ和ｐＷＡ－ａｔｐＥ,转化Ｅ．ｃｏｌｉ,并进行温敏诱导表达研究。在大肠杆菌中温敏诱导的基因表达产物经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测定,表达量达全菌蛋白质的３０％以上．Ｗｅｓｔｅｒｎ－ｂｌｏｔ分析结果表明温敏诱导的表达产物可特异性地与ε亚基抗体反应,在免疫双扩散中也观察到沉淀线。大肠杆菌表达的玉米叶绿体ａｔｐＥ基因产物以包含体形式存在于细菌中。经对包含体处理后;获得的粗产物可达８０％以上纯度,并具有天然ε亚基蛋白质的生物功能．     

编码叶绿体QB蛋白的psbA基因在E.coli中的转录表达研究(英文)

叶绿体中的psbA是一个编码QB蛋白的光调节基因。我们用带有豌豆psbA基因和lacZ基因融合体的质粒,研究了无光诱导下在E.coli中的表达。结果表明:含有psbA及其上游166碱基的DNA片段能在黑暗中表达。同时还表明,在植物中,psbA基因启动子是潜在的有较高活性的启动子,在黑暗中不能表达可能是由于受到特定的调节机制制约。叶绿体的psbA基因与E.coli的基因上游“pribnow”盒与“-35”盒有较高的同源性。这为叶绿体与光合原核生物有共同的起源提供了证据。     

叶绿体分裂相关基因NtFtsZ2-1在大肠杆菌中的表达与定位

FtsZ蛋白在细菌的分裂中担任着重要作用,能够在分裂位点形成一个环状结构而控制细菌的分裂过程。胞内FtsZ蛋白浓度的明显降低或异常升高均可阻断正常的细胞分裂过程进而导致丝状菌体的产生。我们为了研究烟草FtsZ蛋白与大肠杆菌FtsZ蛋白的异同,构建了烟草全长ftsZ2-1与绿色荧光蛋白EGFP的融合表达质粒并转化大肠杆菌JM109。融合表达质粒的过量表达导致宿主菌形成了丝状菌体。通过荧光显微镜观察发现NtFtsZ2-1-EGFP融合蛋白沿着宿主菌体的纵轴方向有规律地聚集成荧光点或荧光带,说明烟草FtsZ2-1蛋白能够识别宿主菌内分裂位点的定位信号并参与其细胞分裂复合物的组装。     

Altering the 3′ UTR endonucleolytic cleavage site of a Chlamydomonas chloroplast mRNA affects 3′-end maturation in vitro but not in vivo

The 3 ends of chloroplast mRNAs are produced by the processing of longer precursors. The 3 ends of most plastid mRNAs are located at, or several nucleotides downstream of, stem-loop structures, which act as 3-end-processing signals and RNA stability elements. In chloroplasts of the green alga Chlamydomonas reinhardtii, 3-end maturation of atpB mRNA involves endonucleolytic cleavage of the pre-mRNA at an AU-rich site located about 10 nucleotides downstream of the stem-loop structure. This cleavage is followed by exonucleolytic resection to generate the mature 3 end. In order to define critical nucleotides of the endonucleolytic cleavage site, we mutated its sequence. Incubation of synthetic atpB pre-RNAs containing these mutations in a chloroplast protein extract resulted in the accumulation of 3-end-processed products. However, in two cases where the AU-rich sequence of this site was replaced with a GC-rich one, the 3 end of the stable processing product differed from that of the wild-type product. To examine whether these mutations affected atpB mRNA processing or accumulation in vivo, the endogenous 3 UTR was replaced with mutated sequences by biolistic transformation of Chlamydomonas chloroplasts. Analysis of the resulting strains revealed that the accumulation of atpB mRNA was approximately equal to that of wild-type cells, and that a wild-type atpB 3 end was generated. These results imply that Chlamydomonas atpB 3 processing parallels the situation with other endonucleases such as Escherichia coli RNAse E, where specific sequences are required for correct in vitro processing, but in vivo these mutations can be overcome.     

衣藻质体分裂相关基因CrFtsZ2的克隆及其进化分析

ＦｔｓＺ(ｆｉｌａｍｅｎｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅ)是一类从大肠杆菌温度敏感型突变体中分离到的基因 .该基因与Ｅ .ｃｏｌｉ细胞分裂密切相关 .突变体由于细胞分裂受阻而呈现“长丝状”[1] .此类基因于 1980年首次被克隆[2 ] .随后的研究表明 ,ＦｔｓＺ蛋白在Ｅ .ｃｏｌｉ分裂细胞的凹陷处形成环状多聚体 ,Ｚ环 ,是Ｅ .ｃｏｌｉ细胞分裂的限制因子[3 ] .衣藻属于绿藻 ,在现存的所有单细胞真核藻类中 ,绿藻是与陆生植物亲缘关系最近的一支[4] .由于衣藻为单细胞真核生物 ,并且仅含有一个巨大的叶绿体 ,因而是研究…     

GTP/GDP binding stabilizes bacterial cell division protein FtsZ against degradation by FtsH protease in vitro

Factors contributing to the stability of bacterial cell division protein FtsZ remain unknown. In order to identify FtsZ-stabilizing factor(s), we exploited FtsH protease-based in vitro FtsZ degradation assay system. Whole cell lysate from an ftsH-null strain of Escherichia coli inhibited degradation of FtsZ by FtsH in vitro. However, activated charcoal-treated lysate did not inhibit degradation. The loss of ability of the activated charcoal-treated lysate to inhibit degradation of FtsZ was restored when it was replenished with GTP, but not when replenished with other NTPs or dNTPs. The lysate did not protect either FtsZ deletion mutants, which do not bind GTP, or FtsH substrates, sigma(32) and cI-108 proteins, against FtsH. GDP and GTPgammaS also stabilized FtsZ against FtsH. Neither GTP nor GDP inhibited proteolytic activity of FtsH per se. These observations demonstrate that binding of GTP/GDP ligands is responsible for the proteolytic stability of FtsZ against FtsH.     

衣藻CrMinD基因的网上克隆及其进化分析

细菌细胞正常分裂时,在其中部形成介导细胞分裂的环状复合物结构。该环状复合物至少由10多种蛋白组成。其中,FtsZ蛋白最早在细胞中部组装成环状结构Z环,其他分裂相关蛋白再先后与Z环相结合,行使其分裂功能。Fts蛋白为原核细胞骨架蛋白,与真核生物的微管蛋白具有共同的进化祖先。在大肠杆菌细胞中共有三个潜在的细胞分裂位点,一在中部,另外两个分部在两极。正常情况下仅有中部的分裂位点得到应用。FtsZ环正确定位于细胞中部的潜在分裂位点与MinD蛋白密切相关。当minD基因突变时FtsZ蛋白则在细胞两极组装成Z环,最终导致细胞分裂异常,产生不含基因组的小细胞(Mincell)。     

Recombination and Heterologous Expression of Aliophycocyanin Gene in the Chloroplast of Chlamydomonas reinhardtii

Heterogeneous expression of multiple genes in the nucleus of transgenic plants requires theintroduction of an individual gene and the subsequent backcross to reconstitute multi-subunit proteins ormetabolic pathways.In order to accomplish the expression of multiple genes in a single transformationevent,we inserted both large and small subunits of allophycocyanin gene (apcA and apcB) into Chlamydomonasreinhardtii chloroplast expression vector,resulting in papc-S.The constructed vector was then introducedinto the chloroplast of C.reinhardtii by micro-particle bombardment.Polymerase chain reaction and Southernblot analysis revealed that the two genes had integrated into the chloroplast genome.Western blot andenzyme-linked immunosorbent assay showed that the two genes from the prokaryotic cyanobacteria couldbe correctly expressed in the chloroplasts of C.reinhardtii.The expressed foreign protein in transformantsaccounted for about 2%-3% of total soluble proteins.These findings pave the way to the reconstitution ofmulti-subunit proteins or metabolic pathways in transgenic C.reinhardtii chloroplasts in a single transformationevent.     

Recombination and heterologous expression of allophycocyanin gene in the chloroplast of Chlamydomonas reinhardtii

Heterogeneous expression of multiple genes in the nucleus of transgenic plants requires the introduction of an individual gene and the subsequent backcross to reconstitute multi-subunit proteins or metabolic pathways. In order to accomplish the expression of multiple genes in a single transformation event, we inserted both large and small subunits of allophycocyanin gene （apcA and apcB） into Chlamydomonas reinhardtii chloroplast expression vector, resulting in papc-S. The constructed vector was then introduced into the chloroplast of C. reinhardtii by micro-particle bombardment. Polymerase chain reaction and Southern blot analysis revealed that the two genes had integrated into the chloroplast genome. Western blot and enzyme-linked immunosorbent assay showed that the two genes from the prokaryotic cyanobacteria could be correctly expressed in the chloroplasts of C. reinhardtii. The expressed foreign protein in transformants accounted for about 2%-3% of total soluble proteins. These findings pave the way to the reconstitution of multi-subunit proteins or metabolic pathways in transgenic C. reinhardtii chloroplasts in a single transformation event.     

SMART技术构建衣藻细胞的酵母双杂交文库

衣藻是用来研究植物光合作用和动物纤毛常用的模式生物.为了研究蛋白质之间的相互作用,利用SMART技术构建了衣藻的酵母双杂交文库.使用Trizol试剂提取鞭毛再生过程和光周期培养的细胞进入分裂前的衣藻细胞的总RNA,经过Oligotex纯化得到mRNA;应用SMART技术和LD-PCR合成双链cDNA,经过CHROMA SPIN TE-400柱子去除短片段的cDNA;cDNA和线性化载体pGADT7-Rec共转化酵母Y187构建酵母双杂交文库.库容达到3.0 × 106CFU,重组率为70％,插入片段平均长度为0.6 kb.以上结果说明该文库质量较好,能够通过筛选文库得到与目的蛋白互相作用的蛋白质,为寻找蛋白质的作用伴侣打下基础.