植物Whirly蛋白调控叶片衰老的研究进展

植物衰老是植物细胞生长发育的最后一个阶段,其启动的早晚对植物生物量和品质的形成有很大影响。叶片衰老是植物衰老的主要形式,受到内外环境因素的诱导,并被多种转录因子介导的信号传导途径所调控。对叶片衰老调控机制的研究一直是植物衰老研究中的重点。Whirly蛋白作为一类广泛存于植物中的特异转录因子小家族,能与单链DNA分子结合,双定位于细胞器(线粒体或叶绿体)与细胞核中,在植物细胞核和细胞器中发挥多种功能,参与对植物叶片衰老的调控。本文概述了植物Whirly蛋白的结构和定位,重点阐述了Whirly蛋白的功能与细胞衰老关系及其对叶片衰老调节机理的研究进展等,并对未来的研究方向进行了展望。     

杧果Whirly基因鉴定及其在病菌侵染过程中的表达分析

Whirly家族是一类植物特异的转录因子,无论在细胞核还是在细胞器内都有着广泛而复杂的生物学功能。该研究以杧果全基因组数据为基础,采用生物信息学的方法对杧果Whirly家族基因进行序列分析,并通过qRT-PCR技术分析杧果胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,Cg)和细菌性黑斑病菌(Xanthomonas campestris pv.mangiferaeindicae,Xcm)侵染过程中杧果Whirly家族基因的相对表达量。结果表明:(1)从杧果基因组中鉴定了3个Whirly基因家族成员,分别命名为MiWHY1、MiWHY2和MiWHY3。(2)杧果Whirly蛋白均为不稳定亲水碱性蛋白;系统发育树显示,杧果Whirly基因与木薯、毛果杨、番茄Whirly基因亲缘关系最近,杧果与木薯、毛果杨、番茄Whirly家族共有1个高度保守的基序Motif1;杧果Whirly家族均含有Whirly超家族保守域,主要结构元件为无规则卷曲和α-螺旋;保守结构域的四聚体结构与马铃薯Whirly蛋白四聚体结构具有高度相似性。(3)qRT-PCR结果显示,Cg侵染过程中,杧果Whirly基因的相对表达量均显著上调;Xcm侵染12 h时,MiWHY1和MiWHY3相对表达量显著上调,初步确定杧果Whirly基因表达响应胶孢炭疽菌和细菌性黑斑病菌的侵染。研究认为,杧果中有3个Whirly基因家族成员,病菌侵染过程中可激发其表达活性,为后续研究杧果Whirly基因家族成员的功能和机制奠定基础。     

茄子Whirly基因家族鉴定和表达分析

Whirly是一类能与单链DNA分子结合的植物特异转录因子,在细胞核以及细胞器内都起着广泛且复杂的作用。为探究茄子Whirly基因的功能和进化关系,本研究开展了基因家族成员生物信息学鉴定,包括系统进化关系、基因结构、保守基序及启动子中的顺式作用元件,分析了其在不同组织、外源激素处理和逆境胁迫下表达模式。结果表明,茄子Whirly基因家族包含两个家族成员,分别命名为SmWHY1和SmWHY2,它们与番茄中Whirly基因亲缘关系最近。SmWHY1和SmWHY2在不同组织中均能表达,在叶片中SmWHY1的表达水平高于SmWHY2,在其他组织中SmWHY2的表达水平高于SmWHY1。两个基因的表达均受到脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸、低温胁迫和病原菌诱导,但不同处理或基因型响应程度存在差异,在抗绵疫病种质G114中能够保持较高的表达水平。以上结果表明SmWHY1和SmWHY2可能在调控茄子生长发育和逆境响应中具有重要作用。     

核膜血影重复蛋白研究进展

核膜血影重复蛋白(Nesprins)连接细胞核与多种细胞骨架和(/或)细胞器,在细胞核与细胞骨架定位、质-核间物质运输和动力传导、核膜构建、细胞迁移、锚定和极性建立等过程中发挥重要作用.本文综述核膜血影重复蛋白的发现、编码基因、结构、功能以及与相关疾病的关系研究现状,并展望潜在的未来研究动向.     

昆虫金属结合蛋白的研究

金属结合蛋白是一类能够特异性结合重金属、具有保持体内微量元素平衡及金属解毒功能的蛋白质。金属结合蛋白广泛存在于各种生物体内 ,并行使多种生理功能。至今 ,对于昆虫金属结合蛋白及其在机体中的功能等仍了解不多 (见表 1 ) ,而且在某些昆虫种类中 ,这种金属结合蛋白被认为是一种金属硫蛋白或其类似的蛋白质 [2～ 9] ;在另外一些昆虫种类中却被认为是一种糖蛋白 [1,4 ]。为此 ,本文对有关昆虫金属结合蛋白的研究进行整理 ,综述如下。收稿日期 :1998- 10 - 10表 1　昆虫金属结合蛋白的研究昆虫种类材料结论参考文献石蝇 Pteronarcys ca…     

真核细胞的核纤层及其相关结构的研究

核纤层由A和B两种核纤层蛋白及核纤层蛋白结合蛋白组成。越来越多的证据显示：A、B两种核纤层蛋白与内核膜蛋白在细胞完成各项生理功能过程中发挥着重要的作用,如：细胞核的装配、遗传物质的复制、转录以及维持细胞结构和功能的完整性等。本综述了近几年的最新研究成果,其中包括：对新发现的大量的内核膜蛋白的鉴定,核纤层蛋白和内核膜蛋白在细胞核的装配和间期细胞中的独特作用,同时从细胞生物学角度探讨了核纤层蛋白的突变与疾病的关系,为真核细胞核纤层及其相关结构的进一步研究提供了重要线索。     

视黄醇类结合蛋白的分类、结构及功能

视黄醇类结合蛋白(retinoids binding protein)是体内负责结合并转运维生素A的各种活性代谢物(视黄醇类)的一类蛋白质,主要包括血浆视黄醇结合蛋白(RBP)、胞内视黄醇结合蛋白(CRBP)、胞内视黄酸结合蛋白(CRABP)、胞内视黄醛结合蛋白(CRALBP)和光受体视黄醇类结合蛋白(IRBP)五大类。它们空间结构高度保守,分布广泛,功能多样,与多种疾病的发生发展关系密切。     

抗增殖蛋白与氧化应激北大核心CSCD

抗增殖蛋白为一种高度保守、分布广泛、功能多样的蛋白,由核基因编码,定位于线粒体内膜、细胞核、细胞膜和基质中,由于其参与多种生物学进程,已引起广泛关注。由于其在线粒体上的特殊定位、结构和功能,使其近年在与氧化应激功能相关的研究中开始逐渐成为新的热点。针对抗增殖蛋白与线粒体的研究,系统阐述其在氧化应激及相关疾病和老龄化过程中的重要作用,并对其应用前景作以展望。     

蛋白质的变化与植物抗寒性的关系研究进展

蛋白质的变化在植物抗寒生理研究中一直被广泛关注。低温胁迫期间在蛋白质含量变化的同时,还可能发生质的变化,合成新的蛋白质——低温诱导蛋白。综述了低温胁迫期间植物体内蛋白质的变化,重点阐述了抗冻蛋白、脱水蛋白和热激蛋白等3种低温诱导蛋白的特性及其与植物抗寒性的关系,并对该领域今后的研究做了展望,为进一步阐明植物抗寒的分子机制、提高植物的抗寒力提供了新的思路。     

戊型肝炎病毒ORF1多聚蛋白的不同功能域在细胞内的定位

为了探讨戊型肝炎病毒多聚蛋白ORF1的多个功能域在宿主细胞中的表达和定位情况,我们首先将psk-HEV重组载体上的ORF1各功能域的编码序列克隆到绿色荧光蛋白载体pcDNA3.1-GFP上,构建成融合表达的重组质粒,并测序和酶切鉴定其构建成功。再通过Western-Blot验证各融合蛋白在细胞中正确表达,并用激光扫描共聚焦显微镜观察融合蛋白在细胞内的分布和定位。在Huh7细胞中,RdRp蛋白主要分布于细胞核内,HEL蛋白以囊泡状分布于细胞核周,MET蛋白以颗粒状存在于细胞核和细胞质中,PLP蛋白呈极性分布于细胞核周,X蛋白在细胞核和细胞质中均存在。各融合蛋白在细胞中的不同定位印证了对这些蛋白质的功能预测和体外研究结果,这为进一步研究HEV不同蛋白功能提供了支持。     

Crystal Structures of DNA-Whirly Complexes and Their Role in Arabidopsis Organelle Genome Repair

DNA double-strand breaks are highly detrimental to all organisms and need to be quickly and accurately repaired. Although several proteins are known to maintain plastid and mitochondrial genome stability in plants, little is known about the mechanisms of DNA repair in these organelles and the roles of specific proteins. Here, using ciprofloxacin as a DNA damaging agent specific to the organelles, we show that plastids and mitochondria can repair DNA double-strand breaks through an error-prone pathway similar to the microhomology-mediated break-induced replication observed in humans, yeast, and bacteria. This pathway is negatively regulated by the single-stranded DNA (ssDNA) binding proteins from the Whirly family, thus indicating that these proteins could contribute to the accurate repair of plant organelle genomes. To understand the role of Whirly proteins in this process, we solved the crystal structures of several Whirly-DNA complexes. These reveal a nonsequence-specific ssDNA binding mechanism in which DNA is stabilized between domains of adjacent subunits and rendered unavailable for duplex formation and/or protein interactions. Our results suggest a model in which the binding of Whirly proteins to ssDNA would favor accurate repair of DNA double-strand breaks over an error-prone microhomology-mediated break-induced replication repair pathway.     

Recombinant Whirly1 translocates from transplastomic chloroplasts to the nucleus

Whirly1 was shown to be dually located in chloroplasts and nucleus of the same cell. To investigate whether the protein translocates from chloroplasts to the nucleus, we inserted a construct encoding an HA-tagged Whirly1 into the plastid genome of tobacco. Although the tagged protein was synthesized in plastids, it was detected in nuclei. Dual location of the protein was confirmed by immunocytological analyses. These results indicate that the plastidial Whirly1 is translocated from the plastid to the nucleus where it affects expression of target genes such as PR1. Our results support a role of Whirly1 in plastid-nucleus communication.     

A conserved lysine residue of plant Whirly proteins is necessary for higher order protein assembly and protection against DNA damage

All organisms have evolved specialized DNA repair mechanisms in order to protect their genome against detrimental lesions such as DNA double-strand breaks. In plant organelles, these damages are repaired either through recombination or through a microhomology-mediated break-induced replication pathway. Whirly proteins are modulators of this second pathway in both chloroplasts and mitochondria. In this precise pathway, tetrameric Whirly proteins are believed to bind single-stranded DNA and prevent spurious annealing of resected DNA molecules with other regions in the genome. In this study, we add a new layer of complexity to this model by showing through atomic force microscopy that tetramers of the potato Whirly protein WHY2 further assemble into hexamers of tetramers, or 24-mers, upon binding long DNA molecules. This process depends on tetramer-tetramer interactions mediated by K67, a highly conserved residue among plant Whirly proteins. Mutation of this residue abolishes the formation of 24-mers without affecting the protein structure or the binding to short DNA molecules. Importantly, we show that an Arabidopsis Whirly protein mutated for this lysine is unable to rescue the sensitivity of a Whirly-less mutant plant to a DNA double-strand break inducing agent.