植物bHLH转录因子在非生物胁迫中的功能研究进展

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)转录因子家族广泛存在于动物与植物。虽然目前大部分bHLH蛋白的功能已得到鉴定,但是植物bHLH转录因子的研究仍比较滞后。bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子,在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。它主要通过参与复杂的信号通路,改变大量下游基因的表达来实现对非生物胁迫的适应性应答。现对植物bHLH转录因子的结构、分类及生物学功能进行介绍,并侧重对其在非生物胁迫中的最新研究进展进行综述,以期为进一步理解其在植物逆境胁迫方面的分子作用机制提供理论依据。     

HEY转录因子的研究进展

Hey属于bHLH(碱性螺旋-环-螺旋)转录因子,具有bHLH和Orange两个结构域.Hey蛋白是Notch信号通路的直接靶基因,在发育决定中起着很重要的作用,例如神经系统、骨骼、骨骼肌、血管、心脏等的发育.研究Hey的发育调控的机制,可以帮助我们更好地理解它们的生物学功能及其在临床诊断和治疗中的重要作用.     

绿豆bHLH转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

bHLH是真核生物中重要的一类转录因子,其主要由碱性氨基酸区和螺旋-环-螺旋区组成。本研究利用生物信息学的方法鉴定到122个绿豆bHLH转录因子,并对其理化性质、保守结构域、基因结构、在染色体上的分布、系统进化以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。结果表明,bHLH转录因子理化性质差异较大;含有2个保守结构域,分别位于N端的碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区,碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件;bHLH基因在11条染色体上分布不均匀,5号、7号和8号染色体上分布较多,1号、4号和10号染色体上分布较少,大部分基因含有1~9个不等的内含子,在染色体上成簇状分布;122个bHLH转录因子可分为11个亚家族。多数bHLH基因在绿豆根、茎、叶、花和种子等组织中均有表达,但具有组织表达特异性,且不同基因表达量差异较大。本研究为进一步研究绿豆bHLH转录因子家族的生物学功能奠定基础。     

植物bHLH转录因子家族的功能研究进展

bHLH转录因子家族是植物转录因子中最大的家族之一。bHLH转录因子在真核生物的生长发育和调控中起到重要作用,其功能研究在动物中进展较快,而植物bHLH转录因子家族的功能只有部分得到解析。本文综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应和生长发育中功能研究的最新进展,以期为进一步深入分析该家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供帮助。     

植物光敏色素作用因子PIFs的生物学功能

光敏色素作用因子（phytochrome-interacting factors, PIFs）属于碱性-螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH）转录因子家族中的一个亚家族成员, 其通过调控基因的表达, 在抑制种子发芽, 提高幼苗暗形态发生, 促进避荫反应等方面起作用。本综述通过对PIFs转录因子的生物学功能研究进展的总结, 为PIFs的进一步研究提供帮助。     

DNA结合抑制因子4研究进展

DNA结合抑制因子4（Id4）属于螺旋-环-螺旋（HLH）蛋白家族,可与碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）蛋白分子形成二聚体,负性调节bHLH的功能,影响相关基因的转录。Id4在正常组织与肿瘤中有不同的表达谱,与肿瘤进程有密切关系。在肿瘤发生、发展过程中,Id4通过竞争结合转录因子等途径而发挥重要作用。Id4基因是抗癌治疗的靶因子,其启动子区在多种肿瘤中发生甲基化导致基因沉默,可以用于临床诊断和治疗,有广阔的应用前景。     

热带爪蟾bHLH转录因子鉴定与进化分析

爪蟾是重要的生物医学模式动物。文章根据NCBI公布的热带爪蟾(Xenopus tropicalis)基因组数据,利用生物信息学方法提取和鉴定了爪蟾全基因组范围的碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基因信息,应用系统发生方法进行分类并做基因本体论(Gene Ontology,GO)功能富集分布分析,以期从整体上探讨爪蟾bHLH转录因子基因家族的分类及功能。结果表明,在热带爪蟾基因组数据库中发现了70个bHLH转录因子,其中69个可以分别归到6大组(A~F)的34个亚家族中,另一个为"孤儿因子"(Orphan)基因。GO富集分布统计发现有51个显著富集分布的GO注释语句,其中转录调控活性、转录调控、DNA结合、RNA代谢过程调控、DNA依赖的转录调控、转录和转录因子活性等出现频率很高,表明这些GO术语是爪蟾bHLH基因最常见的功能;许多bHLH转录因子在一些重要的发育或生理过程中发挥调控作用,如肌肉组织和器官(横纹肌、骨骼肌、眼部和咽部肌肉)的分化和发育、消化系统发育、咽部和感觉器官的发育、碱基和核苷及核酸的代谢调控、生物合成过程调控、DNA结合和蛋白质异聚化活性等。另外,还有一些重要信号通路(Signaling pathway)的GO术语显著地富集。文章还对Hes转录因子家族做了进化分析。这些结果为热带爪蟾bHLH基因的进一步研究打下了很好的基础。     

云南红皮梨bHLH转录因子的生物信息学分析

具有碱性-螺旋-转角-螺旋结构的一大类基因被称为bHLH家族基因,其成员主要有c-MY C、MA DL、MA X、MIX L和MNT基因;bHLH转录因子在细胞的增殖、分化和凋亡方面起着重要作用;对植物的生长发育、营养吸收、生物合成和信号转导等方面同样有着重要作用。在果肉、叶片和外果皮中,CsMY C2的表达与CHS、UFGT及A NS表达相关联,因此CsMY C2参与花色苷的生物合成调控,但是该基因在云南红皮梨花色苷合成调控中起着什么样的作用尚不清楚。利用生物信息学方法对云南红皮梨(Red Pyrus pyrifolia) bHLH基因进行分析,对不同植物间bHLH基因氨基酸序列的同源性比对,并且对该基因编码的蛋白质的理化性质、结构和功能等进行预测和分析。结果表明：该蛋白属于亲水性蛋白,其二级结构中的主要结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,并散布于整个蛋白。这一结果为研究红皮梨bHLH基因的结构、功能以及红皮梨的着色机制奠定了一定的基础。     

植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能

bHLH(basic/helix-loop-helix)转录因子在真核生物的生长发育过程中起着重要的调控作用,它们组成了转录因子中的一个大家族。bHLH转录因子不仅普遍参与了植物的生长发育,包括毛状体的发生、光形态建成和光信号转导,而且在植物响应逆境胁迫和次生代谢方面也具有重要作用。对植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能进行综述。     

动物bHLH转录因子家族成员及其功能

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控过程中具有重要作用。动物bHLH转录因子包含45个家族, 分别参与调控神经元发生、肌细胞生成、肠组织发育以及环境毒素响应等生物学过程。过去20年里, 研究人员对动物bHLH家族成员鉴定及其生物学功能开展了广泛的研究。文章在介绍动物45个bHLH家族名称来源的基础上, 综述了小鼠、果蝇和线虫3种模式动物bHLH家族成员及其功能的研究进展。小鼠、果蝇和线虫中分别有114、59和42种bHLH蛋白。其中, 小鼠108种、果蝇47种和线虫20种bHLH蛋白的功能已比较明确, 功能未知的22种线虫bHLH蛋白中还有15种尚未归入相应家族。文章也对部分被误用的bHLH家族成员名称做了说明, 可为相关研究人员深入开展bHLH转录因子结构与功能的研究提供较为清晰和系统的背景资料。     

Do You Hear the Same? Cardiorespiratory Responses between Mothers and Infants during Tonal and Atonal Music

This study examined the effects of tonal and atonal music on respiratory sinus arrhythmia (RSA) in 40 mothers and their 3-month-old infants. The tonal music fragment was composed using the structure of a harmonic series that corresponds with the pitch ratio characteristics of mother–infant vocal dialogues. The atonal fragment did not correspond with a tonal structure. Mother–infant ECG and respiration were registered along with simultaneous video recordings. RR-interval, respiration rate, and RSA were calculated. RSA was corrected for any confounding respiratory and motor activities. The results showed that the infants’ and the mothers’ RSA-responses to the tonal and atonal music differed. The infants showed significantly higher RSA-levels during the tonal fragment than during the atonal fragment and baseline, suggesting increased vagal activity during tonal music. The mothers showed RSA-responses that were equal to their infants only when the infants were lying close to their bodies and when they heard the difference between the two fragments, preferring the tonal above the atonal fragment. The results are discussed with regard to music-related topics, psychophysiological integration and mother-infant vocal interaction processes.     

Linking specification to differentiation

Much of developmental biology is concerned with the processes by which cells become committed to particular fates in a regulated fashion, whereas cell biology addresses, among other things, the variety of differentiated forms and functions that cells can acquire. One open question is how the regulators of the former process lead to attainment of the latter. 'High-level' regulators of cell fate specification include the proneural factors, which drive cells to commit as precursors in the sensory nervous system. Recent research has concentrated on the gene expression events downstream of proneural factor function. Here we summarise this research and describe our own research that has provided clear links between a proneural factor, atonal, and the cell biological programme of ciliogenesis, which is a central aspect of sensory neuron differentiation.     

Sponge genes provide new insight into the evolutionary origin of the neurogenic circuit

The nerve cell is a eumetazoan (cnidarians and bilaterians) synapomorphy [1]; this cell type is absent in sponges, a more ancient phyletic lineage. Here, we demonstrate that despite lacking neurons, the sponge Amphimedon queenslandica expresses the Notch-Delta signaling system and a proneural basic helix loop helix (bHLH) gene in a manner that resembles the conserved molecular mechanisms of primary neurogenesis in bilaterians. During Amphimedon development, a field of subepithelial cells expresses the Notch receptor, its ligand Delta, and a sponge bHLH gene, AmqbHLH1. Cells that migrate out of this field express AmqDelta1 and give rise to putative sensory cells that populate the larval epithelium. Phylogenetic analysis suggests that AmqbHLH1 is descendent from a single ancestral bHLH gene that later duplicated to produce the atonal/neurogenin-related bHLH gene families, which include most bilaterian proneural genes [2]. By way of functional studies in Xenopus and Drosophila, we demonstrate that AmqbHLH1 has a strong proneural activity in both species with properties displayed by both neurogenin and atonal genes. From these results, we infer that the bilaterian neurogenic circuit, comprising proneural atonal-related bHLH genes coupled with Notch-Delta signaling, was functional in the very first metazoans and was used to generate an ancient sensory cell type.