小桐子JcCIPK2基因的克隆与表达分析

钙调磷酸酶B类似蛋白互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinase, CIPK)是一类植物中特有的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,参与多种生物和非生物胁迫响应过程。该实验通过RT-PCR克隆了小桐子(Jatropha curcas L.)JcCIPK2基因cDNA全长序列,采用荧光定量qRT-PCR分析JcCIPK2基因在不同组织及不同处理(12℃和1℃低温、42℃高温、30%PEG、250 mmol/L NaCl、150μmol/L ABA)下的表达模式。结果显示:(1)小桐子JcCIPK2基因开放阅读框全长1 398 bp,编码465个氨基酸,相对分子量为52.95 kD,等电点为8.89。(2)蛋白质结构分析表明,JcCIPK2的N端含有位于第11～265个氨基酸之间的丝氨酸/苏氨酸激酶_蔗糖非发酵-1型相关蛋白激酶3催化域STKc_SnRK3,在激酶结构域内还具有激活环(Activation Loop);C端含有位于第316～430个氨基酸之间的CIPK蛋白激酶调控域CIPK_C,其调控域中含有CIPK家族典型的能与CBL特异性结合的NAF结构域,位于第314～369个氨基酸之间。(3)系统进化分析显示,小桐子JcCIPK2蛋白与同属于大戟科的木薯(Manihot esculenta Crantz.)同源关系最近,序列一致性达87%。(4)qRT-PCR分析表明,JcCIPK2基因在小桐子根、茎、叶中均有表达,经12℃和1℃低温处理后,叶片中JcCIPK2基因的表达都呈现先上调后下调表达的趋势,且都在低温处理24 h的表达量最高,与对照相比分别上调了6.0倍和16.72倍;小桐子JcCIPK2基因在42℃高温、30%PEG、150μmol/L ABA、250 mmol/L NaCl处理下也受到不同程度的诱导表达。研究推测,JcCIPK2基因在小桐子对逆境的响应与适应中起重要作用。     

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。     

小麦TaCRC基因的克隆及表达分析

以小麦心皮为材料,利用RT-PCR方法分离出一个新的YABBY基因TaCRC,并利用Northern杂交对TaCRC在不同组织中的表达模式进行分析.结果显示:该基因全长1 105 bp,编码199个氨基酸.TaCRC具有YABBY家族典型的结构域,即N端含有C2C2锌指结构域,C端含有YABBY结构域.其氨基酸序列与水稻的 DROOPING LEAF(DL)、拟南芥的CRABS CLAW(CRC)和金鱼草的AmCRC的氨基酸具有较高的一致性.TaCRC在心皮中特异表达,类似于拟南芥的CRC的表达模式.研究表明,TaCRC是小麦中的CRC同源基因.     

小麦TaCIPK8基因的表达分析及其与TaCBLs的互作

CIPK是植物钙感受器钙调磷酸酶B类似蛋白特定靶向的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。根据拟南芥At CIPK8基因序列,利用同源克隆的方法从抗逆性较强的小麦品种石4185中克隆了一个编码序列全长为1350 bp的蛋白激酶基因Ta CIPK8(Gen Bank号:KJ561804.1)。序列分析表明该基因编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为52.24 k D,理论等电点为7.16,具有CIPKs家族蛋白所特有的N端激酶域和C端NAF/FISL结构域;与拟南芥At CIPK8蛋白序列相似度达83.5%。为进一步研究其功能,采用Real-time PCR方法检测该基因在胁迫条件下的响应情况,发现Ta CIPK8基因受高盐、外源ABA和低温(4℃)胁迫诱导表达。利用植物启动子数据库Plant CARE和PLACE对Ta CIPK8基因启动子序列进行分析,结果显示Ta CIPK8基因启动子存在大量应答脱水胁迫、干旱、低温和ABA的顺式作用元件,也存在一些响应激素GA和茉莉酸甲酯的元件。利用酵母双杂交方法研究Ta CIPK8和Ta CBL家族蛋白的互作,结果显示,共转化含有Ta CIPK8和Ta CBL3基因载体的酵母菌能够在SD/-Trp/-Leu、SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/Ab A和SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His/X-α-Gal/Ab A三种培养基上生长,且在后两种培养基上长出蓝色菌落。结果说明Ta CIPK8与Ta CBL3发生了互作,进而引起了报告基因MEL1、AUR1-C、HIS3和ADE2的表达。该研究结果对于研究Ta CIPK8基因的功能以及与CBL蛋白的互作调控网络具有一定的参考作用。     

核盘菌AROM蛋白的三级结构分析

核盘菌编码AROM蛋白的arom基因已经被克隆测序,本文根据该基因翻译的氨基酸序列用同源模建方法和从头模建方法分析了AROM蛋白各结构域的三级结构和功能位点,以及该蛋白二聚体可能的组装方式。结果表明,核盘菌AROM蛋白的脱氢奎尼酸合酶结构域进一步由N-端含有一个Rossmann折叠的α/β结构域和C-端的α螺旋结构域组成;5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶结构域则由两个相似结构域组成,每个结构域含有不同拷贝数的β折叠和α螺旋;莽草酸激酶结构域的N-端由三个β折叠组成;脱氢奎尼酸酶结构域为(α2β2)3多肽,在N-端有一对反平行的β链,在C-端有loop环;莽草酸脱氢酶结构域含有一个由α/β组成的催化结构域和一个含有Rossmann折叠的NADPH结合结构域。     

芍药CIPK基因克隆及其响应钙调控的表达水平研究

研究钙离子传感器CIPK(calcineurin B-like protein-interacting protein kinase)基因在芍药(Paeonia lactiflora)不同组织及在正反向钙处理后花茎中的表达变化,为通过采前喷施钙溶液调控芍药花茎挺直度提供理论依据。本文实验以芍药‘红艳争辉’花茎RNA为模板,采用PCR技术对芍药CIPK基因进行克隆,并通过定量实时PCR技术对Pl CIPK基因表达进行分析。结果显示,克隆获得的Pl CIPK基因(Gea Bank MH748106)长1 467 bp,具有由1 314个碱基组成的完整开放阅读框,共编码438个氨基酸。Pl CIPK基因在N端具有一个蛋白激酶催化域,在C端具有一个高度保守的NAF调控域,属于CIPK家族基因。Pl CIPK基因在芍药各组织中均有表达,但在花茎中表达最高;在芍药花茎中,Pl CIPK基因的表达随着生长发育逐渐增加;采前钙处理提高了芍药花茎中Pl CIPK基因的表达,而钙螯合剂处理降低了其表达,推测钙能够调控芍药花茎中Pl CIPK基因的表达,影响其强度。本研究从一定程度上说明钙处理使钙调磷酸酶B蛋白(CBL)-CIPK调控增强,花茎品质提高,也为应用钙提高芍药切花花茎挺直度提供一定的理论参考。     

来源于嗜热真菌Talaromyces leycettanus JCM12802的类膨胀素基因鉴定及功能探究

挖掘新颖的类膨胀素基因,丰富类膨胀素基因资源,探究其功能,加深我们对类膨胀素及其作用机制的认识,促进其工业应用。通过RT-PCR的方法从嗜热真菌Talaromyces leycettanus JCM12802中克隆得到了一个1 196 bp的类膨胀素基因Tlexlx1,并与大多数真菌来源的膨胀素相比,Tl EXLX1缺少一个N端的CBM结构域。Tl EXLX1与来源于Penicilliopsis zonata的假定蛋白ASPZODRAFT_140583具有最高的序列相似性81%,与Penicillium digitatum Pd1来源的Expansin-like protein 1相似性为56%。同时构建野生型Tl EXLX1和含有Tl SWO1的N端CBM区的突变型CBM-Tl EXLX1重组质粒并在毕赤酵母中表达纯化,并对其基本性质进行分析。该基因含有1个内含子(83 bp),编码370个氨基酸和一个终止密码子。Tl EXLX1推导氨基酸序列包括一个22个氨基酸的N端信号肽序列,一个类GH45结构域和一个类膨胀素结构域。结果表明,重组蛋白Tl EXLX1和融合蛋白CBMTl EXLX1具有较高的葡聚糖酶活性(地衣多糖:7.2 U/mg和17.2 U/mg;大麦葡聚糖:4.4 U/mg和9.4 U/mg)和微弱的微晶纤维素水解活性。以地衣多糖为底物时,二者的最适作用温度和pH一致(60℃和6.0)。Tl EXLX1可以破坏微晶纤维素整齐光滑的表面结构,与商业纤维素酶有一定的协同效果。获得新型的类膨胀素蛋白,有一定的水解活性,在木质纤维素降解等工业中存在潜在的应用价值。     

KRAB锌指蛋白的研究进展

约有三分之一C2H2锌指蛋白的N端都含有KRAB结构域,该结构域在进化上极其保守,含有约75个氨基酸,其中富含极性氨基酸,因而易于形成两个双亲性螺旋。该结构域已被证实是一个强有力的转录抑制结构域,但其介导的抑制作用需要它与TIF1β／KAP-1／KAIP-1结合。实验表明,结合了KRAB结构域针对特异靶基因的锌指蛋白,不仅可以抑制基因的表达,还可以降低病毒在细胞内的复制。因此,KRAB在调控基因表达和胞内抗病毒方面表现出极大的应用潜能。     

人类高度进化保守基因hnulp1中转录抑制区段的定位

hnulp1是具有碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)的新的一类转录因子.其C端含一个DUF654结构域,其序列在同源基因中相当保守,但该结构域功能未知.利用GAL4转录因子中的DNA结合结构域(DBD)和含有与DBD结合序列的荧光素酶报告基因(GAL4-Luc)质粒,构建了哺乳动物细胞转录因子活性分析系统,随后利用GAL4-Luc荧光素酶报告基因对5种含DUF654结构域的不同缺失片段转录抑制活性进行检测.检测结果表明,该基因DUF654结构域中从Δ228-407氨基酸区段具有强烈的转录抑制活性.该结果为进一步研究DUF654结构域的功能和hnulp1基因转录调控的机制奠定了基础.     

菜用大豆CIPK基因对逆境胁迫及激素的响应特征

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应逆境胁迫和激素信号转导中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定获得52个CIPK蛋白激酶。蛋白比对分析发现所有Gm CIPK含有高度保守特征性的N端激酶区、连接区和C端调控区。系统进化树分析发现大豆Gm CIPK与拟南芥、水稻CIPK分类一致,分为4个亚家族,且每个亚家族含有3个不同物种的成员,表明Gm CIPK基因的分化早于物种的分化。启动子分析表明,多数Gm CIPK基因的启动子区含有逆境和激素应答元件。组织表达分析发现,Gm CIPK基因呈现多样化的组织表达特性。进一步选取组织表达量相对较高的14个Gm CIPK进行荧光定量PCR分析,结果表明这些菜用大豆CIPK基因在不同程度上均受高温、干旱、高盐胁迫以及ABA、ACC、SA、Me JA激素的诱导表达。采用蛋白同源比对和蛋白互作在线数据库对拟南芥及大豆同源CIPK蛋白激酶与其他蛋白的互作关系进行了预测分析,发现17对同源CIPK与其他蛋白(激酶、磷酸酶、转录因子等)存在互作。本研究为菜用大豆CIPK基因的功能研究与利用奠定了基础。     

Glutamate Receptor-interacting Protein 1 Protein Binds to the Microtubule-associated Protein

To identify the interaction proteins for the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate (AMPA) receptor subunit glutamate receptor-interacting protein 1 (GRIP1), GRIP1 interactions with microtubule-associated protein (MAP)-1B light chain (LC) were investigated. GRIP1 interacts with MAP-1A and MAP-1B in the yeast two-hybrid assay, as is indicated also by glutathione S-transferase (GST) pull-down and coimmunoprecipitation with MAP-1B LC antibody in brain fractions. These results suggest a novel mechanism for localizing AMPA receptors to synaptic sites.     

植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白研究进展

综述了近十年来国内外有关研究植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白的文献。着重阐述了磷胁迫和铁胁迫条件下的植物蛋白质变化,如新的蛋白和新的多肽的特异产生,以及相关的分子生物学进展。     

规模化蛋白质相互作用的研究技术

蛋白质相互作用既是蛋白质执行功能的主要方式,也是细胞功能调控网络的结构基础。蛋白质间异常的相互作用及其连锁网络的紊乱是引起许多病理改变的原因。作为功能基因组和蛋白质组研究的重要内容,规模化蛋白质相互作用研究已成为近年国际上研究的热点之一。文章综述了当前规模化蛋白质相互作用研究中的常用技术和常用蛋白质相互作用数据库,研究者可根据研究需要和技术特点利用这些资源。     

丝裂原活化蛋白激酶激活蛋白激酶(MK)研究进展

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路介导多种重要的细胞生理反应.对下游蛋白激酶的磷酸化是MAPK家族成员发挥生理作用的重要方式.在MAPK的下游存在3个结构上相关的MAPK激活蛋白激酶(MAPKAPKorMK),即MK2,MK3和MK5.在被MAPK激活后,MK可将信号传递至细胞内不同靶标,从而在转录和翻译水平调节基因表达,调控细胞骨架和细胞周期,介导细胞迁移和胚胎发育.最近,在基因敲除研究的基础上,不同MK亚族成员之间的功能区分已经逐渐明晰,使我们对于MK的认识有了长足的进步.     

运动神经元生存蛋白SMN与Sm蛋白的结合作用

脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy,SMA）是一类与运动神经元存活基因（survival of motor neurons gene,SMN gene）突变有关的神经系统变性疾病,而SMN基因的转录产物即为SMN蛋白（survival of motorneurons protein,SMN protein）。SMN蛋白与多种蛋白结合后发挥作用,如SMN-Sm蛋白的相互作用在富含尿嘧啶的小核核糖核蛋白体（uridine—richsmallribonucleo—proteins,UsnRNPs）转运装配中有重要意义。SMN蛋白是通过其Tudor结构域与剪接体sm蛋白的二甲基化修饰的富含精氨酸一氨基乙酸域（ar—ginineandglycine—rich,RG）结合。     

植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白研究进展

综述了近十年来国内外有关研究植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白的文献,着重阐述了磷胁迫和铁胁迫条件下的植物蛋白质变化,如新的蛋白和新的多肽的特异产生,以及相关的分子生物学进展。     

Protein Solubility and Protein Homeostasis: A Generic View of Protein Misfolding Disorders

According to the “generic view” of protein aggregation, the ability to self-assemble into stable and highly organized structures such as amyloid fibrils is not an unusual feature exhibited by a small group of peptides and proteins with special sequence or structural properties, but rather a property shared by most proteins. At the same time, through a wide variety of techniques, many of which were originally devised for applications in other disciplines, it has also been established that the maintenance of proteins in a soluble state is a fundamental aspect of protein homeostasis. Taken together, these advances offer a unified framework for understanding the molecular basis of protein aggregation and for the rational development of therapeutic strategies based on the biological and chemical regulation of protein solubility.Virtually every complex biochemical process taking place in living cells depends on the ability of the molecules involved to self-assemble into functional structures (Dobson 2003; Robinson et al. 2007; Russel et al. 2009), and a sophisticated quality control system is responsible for regulating the reactions leading to this organization within the cellular environment (Dobson 2003; Balch et al. 2008; Hartl and Hayer-Hartl 2009; Powers et al. 2009; Vendruscolo and Dobson 2009). Proteins are the molecules that are essential for enabling, regulating, and controlling almost all the tasks necessary to maintain such a balance. To function, the majority of our proteins need to fold into specific three-dimensional structures following their biosynthesis in the ribosome (Hartl and Hayer-Hartl 2002). The wide variety of highly specific structures that results from protein folding, and which serve to bring key functional groups into close proximity, has enabled living systems to develop an astonishing diversity and selectivity in their underlying chemical processes by using a common set of just 20 basic molecular components, the amino acids (Dobson 2003). Given the central importance of protein folding, it is not surprising that the failure of proteins to fold correctly, or to remain correctly folded, is at the origin of a wide variety of pathological conditions, including late-onset diabetes, cystic fibrosis, and Alzheimer’s and Parkinson’s diseases (Dobson 2003; Chiti and Dobson 2006; Haass and Selkoe 2007). In many of these disorders proteins self-assemble in an aberrant manner into large molecular aggregates, notably amyloid fibrils (Chiti and Dobson 2006; Ramirez-Alvarado et al. 2010).     

SARS冠状病毒核壳蛋白对蛋白翻译的影响

目的:研究SARS冠状病毒核壳蛋白(N蛋白)对蛋白翻译的影响。方法:构建N蛋白表达载体FLAG-pcDNA3-N,分别与FLAG-pcDNA3和表达荧光素酶的质粒共转染293T人胚肾细胞,通过检测荧光素酶的活性来判断N蛋白对细胞内蛋白翻译的影响;在体外翻译体系中检测N蛋白对体外翻译的影响。结果:构建了载体FLAG-pcDNA3-N,在293T人胚肾细胞内表达后,荧光素酶活性被抑制;在体外翻译体系中加入N蛋白,体外翻译被抑制。结论:SARS冠状病毒N蛋白抑制蛋白翻译。     

蛋白质剪接及其在蛋白质工程中的应用

蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程,它由一系列分子内的剪切-连接反应组成。蛋白质内含肽是一个蛋白质前体中的多肽序列,可以催化自身从蛋白质前体中断裂,使两侧的蛋白质外显肽连接成成熟的蛋白质。蛋白质内含肽的发现,不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论,在实践中也有广泛的应用前景。Abstract: Protein splicing , which is an intein mediated posttranslational processing, involves a series of intramolecular cleavage-ligation reactions. Intein is an intervening polypeptide which can catalytic self-cleavage from a pre-protein accompanied by the concomitant joining of the two flanking polypeptides (the extein) through a peptide bond. Protein splicing not only enriches genetic theory of posttranslational processing, but also have wide application prospect.