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。     

植物缺铁应答bHLH转录因子研究进展

铁是植物生命活动必需的微量元素之一,土壤中有效铁含量较低,易导致植物缺铁。bHLH转录因子家族多个成员参与植物缺铁响应,发挥重要的调控作用。为深入了解植物对缺铁的反应机制,文中对植物缺铁胁迫应答的bHLH转录因子的结构、分类和功能及其调控机制、介导的缺铁胁迫信号通路进行综述,为应用bHLH转录因子培育缺铁耐受作物或富铁作物提供理论依据和设计策略。     

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。     

植物细胞核雄性不育相关bHLH转录因子研究进展

雄性不育广泛存在于种子植物中。植物雄性不育不仅是植物生殖发育研究的重要内容,同时也可作为杂种优势利用的有效工具,因而具有重要的理论和应用价值。bHLH转录因子家族是植物中成员最多的转录因子家族,在植株的整个生长发育过程中起着重要的调控作用。本文介绍了拟南芥、水稻、玉米等几种重要模式植物bHLH转录因子调控雄蕊发育的作用机制,并重点阐述其功能异常引起细胞核雄性不育的分子机制,以期为作物育种与理论研究提供参考。     

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。     

曲霉属bHLH转录因子的研究进展

bHLH(Basichelix-loop-helix)转录因子广泛存在于真核生物中,它可以通过同源或异源二聚体的形式与基因启动子上的E-box结合来调控基因的表达。转录因子的bHLH家族由广泛涉及发育过程(包括细胞增殖和分化)的大量蛋白组成,在生物的生长发育调控过程中起着极为重要的作用。本文对包括构巢曲霉、烟曲霉、米曲霉等曲霉属中现已发现bHLH转录因子的调控过程和生物功能进行概述,以期为深入研究曲霉属的生长发育及bHLH转录因子的功能提供理论参考。     

拟南芥基因芯片数据中非生物胁迫相关基因的挖掘

利用方差分析法从拟南芥芯片表达谱数据库挖掘非生物胁迫相关基因,并对这些基因进行GO注释分析,从而揭示非生物胁迫的生物学意义,发现非生物胁迫主要影响植物基因表达过程的转录调节和信号转导过程的磷酸化。同时对这些基因的上游启动子区域序列进行分析,挖掘非生物胁迫反应调控过程和适应过程的转录因子,发现植物非生物胁迫过程主要受bHLH—ZIP类和ZN—FINGER类C2H2型转录因子的调节。     

植物花青素合成相关的bHLH转录因子

花青素是由类黄酮途径一个特异的分支合成的,它不仅能够决定花和果实的颜色,还能保护植物免受各种生物和非生物胁迫损伤。bHLH转录因子广泛存在于植物中,在植物的生长发育与形态建成、次级代谢产物的合成及对外界环境胁迫应答中起着重要的调控作用。近年来,随着大规模基因组测序技术和分子生物学的发展,植物中越来越多的bHLH转录因子得到鉴定。本文主要对花青素合成相关的bHLH转录因子及其在调节结构基因表达和花青素合成中的作用进行了综述。     

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。     

MBW复合体在植物花青素合成途径中的研究进展

花青素是植物呈色的一种关键物质,它既能赋予植物丰富的色彩,又具有广泛的生物学功能,如抗氧化、抗紫外线、抗病虫害等。植物花青素生物合成途径由一系列结构基因和调节基因协同完成。结构基因表达受MYB、bHLH和WD40类转录因子以其组成的MBW复合体调控。综述了近年来MYB、bHLH和WD40类转录因子及MBW复合物在植物花青素合成中的功能研究进展,总结了花青素合成的各种生物过程和调控网络。     

拟南芥转录因子bHLH17负调控茉莉素介导的抗性反应

植物激素茉莉素作为抗性信号调控植物对腐生性病原菌和昆虫的抗性, 作为发育信号调控植物根的生长、雄蕊发育、表皮毛形成和叶片衰老。茉莉素受体COI1识别茉莉素分子, 进而与JAZ蛋白互作并诱导其降解, 继而调控多种茉莉素反应。拟南芥(Arabidopsis thaliana) IIId亚组bHLH转录因子(bHLH3、bHLH13、bHLH14和bHLH17)是JAZ的一类靶蛋白。与野生型相比, IIId亚组bHLH转录因子的单突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性无明显差异, 而四突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性增强。该文通过高表达bHLH17并研究其对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性反应, 结果显示, 被灰霉菌侵染的bHLH17高表达植株较野生型表现出更严重的病症。取食bHLH17高表达植株叶片的甜菜夜蛾幼虫体重大于取食野生型叶片的幼虫体重。bHLH17高表达抑制了茉莉素诱导的抗性相关基因(Thi2.1)和伤害响应基因(VSP2、AOS、JAZ1、JAZ9和JAZ10)的表达。原生质体转化实验显示bHLH17通过其N端行使转录抑制功能。研究结果表明, IIId亚组bHLH转录抑制因子bHLH17高表达会负调控茉莉素介导的对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性。     

拟南芥bHLH Ib转录因子调控FIT的转录

FIT是调控拟南芥铁稳态的一个关键调控因子，它在转录水平上受到缺铁诱导，但其背后的调控机制还不甚清楚。该研究以拟南芥bHLH38和FIT的单、双过表达植物及bHLH Ib四突变体植物为材料，采用缺铁(-Fe)处理实验和定量RT-PCR的方法从RNA角度分析了FIT转录水平的变化。结果表明：(1)在铁充足时，bHLH38过表达植物中FIT的转录水平显著高于其在野生型中的水平。(2)在bHLH Ib四突变体植物中FIT的转录水平不受缺铁诱导。(3)FIT单过表达不能激活内源FIT的转录，而在加铁(+Fe)条件下bHLH38和FIT的双过表达则可以激活内源FIT的转录。(4)在缺铁条件下，所有植物中FIT的转录水平均与野生型中的FIT水平无明显差异。基于以上结果认为，bHLH Ib转录因子是缺铁诱导FIT转录的必要条件，而非充分条件。该研究结果为深入了解植物通过多种途径共同维持铁稳态提供了新的见解。     

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。     

家蚕bHLH转录因子Bmsage可溶性表达、纯化与结构分析

碱性螺旋-环-螺旋(Basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子在生命活动过程中发挥着重要的调控作用。Bmsage是家蚕丝腺中高量表达的一类bHLH转录因子,不仅参与了丝腺细胞在胚胎期的发育调控,而且对蚕丝蛋白的合成也有至关重要的调控作用,然而当前对其性质和结构了解不多。为研究其性质、结构和生物学功能,构建了NusA、MBP、SUMO、Trx和His融合标签的Bmsage重组原核表达载体,通过改变诱导温度和IPTG浓度,确定了Bmsage在大肠杆菌中可溶性表达的最佳载体和表达条件,进而通过镍柱亲和层析纯化获得了Bmsage,利用圆二色光谱研究了其二级结构。结果表明,NusA与MBP标签可显著增强Bmsage在大肠杆菌中的可溶性表达,但难以与Bmsage分离。SUMO标签有一定的助溶效果,并且能够与Bmsage有效分离。其他标签对Bmsage可溶性表达的效果不明显。圆二色光谱分析表明Bmsage含有α-helix结构,推测SUMO标签可能促进了Bmsage折叠形成类天然的结构。这些工作为深入研究Bmsage的性质、结构与功能建立了基础,同时也为其他类似蛋白的表达纯化提供了参考。     

bHLH转录因子家族研究进展

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控中具有重要作用, 它们组成了转录因子的一个大家族。已经有20种生物基因组中bHLH家族的成员得到鉴定, 其中动物17种、植物2种、酵母1种。动物bHLH因其调控基因表达的功能不同而被分成45个家族; 此外, 根据它们所作用DNA元件和自身结构特点又被分成6个组。A组包含22个家族, 主要调控神经细胞生成、肌细胞生成和中胚层形成; B组包含12个家族, 主要调控细胞增殖与分化、固醇代谢与脂肪细胞形成以及葡萄糖响应基因的表达; C组包含7个家族, 主要负责调控中线与气管发育和昼夜节律、激活环境毒素响应基因的转录; D组只有1个家族, 它与A组bHLH蛋白形成无活性的异源二聚体; E组有2个家族, 调控胚胎分节、体节形成与器官发生等; F组也只有1个家族, 调控头部发育、嗅觉神经元生成等。文章综述了bHLH转录因子家族分类、起源、功能方面的研究进展情况。     

光敏色素作用因子PIFs在植物生长发育中的研究进展

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors, PIFs)属于碱性–螺旋–环–螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子家族,在植物生长发育中起到"枢纽"作用,参与调控光形态建成、暗形态建成、非生物胁迫、生物钟、开花、种子萌发、避荫反应等过程。该文主要介绍PIFs转录因子参与调控植物生长发育最新研究进展,并对PIFs转录因子的研究现状进行总结与展望,为进一步探讨PIFs转录因子的功能及机制提供参考。     

基因本体论的蟾蜍bHLH转录因子功能富集分布

基因本体论是国际上标准的基因和蛋白质功能知识词汇.利用基因本体论的功能富集分布比较和分析了两种蟾蜍bHLH基因分子功能分布特点.结果发现,两种蟾蜍的bHLH基因均有显著富集分布的GO注释语句,其中转录调控活性( GO:0030528)、转录调控(GO:0045449)、DNA结合(GO:0003677)、RNA代谢过程调控(G0:0051252)、DNA依赖的转录调控(GO:0006355)、转录(G0:0006350)和转录因子活性(GO:0003700)等频率很高,表明这些GO注释是蟾蜍bHLH基因常见的功能;此外,蟾蜍bHLH基因在肌肉器官发育、神经管和眼发育等一些重要的发育或生理过程的基因表达调控中发挥着重要的作用.     

花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展

花青素是广泛存在于植物中的一类重要的类黄酮化合物, 在植物生长发育和人类营养保健方面具有重要价值。花青素的生物合成途径已经解析得比较清楚, 但花青素的代谢调控网络还在不断完善。调控花青素生物合成的转录因子主要包括MYB、bHLH和WD40三大类, 这些转录因子通过激活或抑制CHS、ANS和DFR等花青素途径关键结构基因的表达水平, 进而决定花青素积累的部位与水平。该文结合国内外花青素生物合成与转录调控方面的研究进展, 简要介绍了花青素的生物合成途径, 归纳总结了模式植物中花青素代谢调控的分子机理, 尤其是MYB、bHLH和WD40三类主要转录因子的调控机理, 以及这些转录因子在观赏植物和水果等经济作物花青素代谢工程中的应用。该文将为系统阐明花青素的转录调控机制和利用代谢工程改良花青素的相关研究提供有益参考。     

细胞分化抑制因子（Id）研究进展

Id分子(分化抑制因子/DNA结合抑制因子)是一组对碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子活性起负调节作用的转录因子,可抑制细胞分化,促进细胞增殖.哺乳类动物细胞含Id1～Id4 4种Id因子.该分子参与细胞周期调控过程,包括细胞发育、成熟、生长、分化以及死亡等.自1990年发现Id分子以来,有关该分子在基因表达调控、细胞增殖、分化、衰老和肿瘤发生等方面进行了广泛而深入的研究. Id蛋白已成为研究细胞生命过程以及探寻治疗人类疾病有效靶向药物的一类重要分子.     

转录因子MYC2介导植物抗生物胁迫的研究进展

髓细胞组织增生蛋白(Myelocytomatosis proteins,MYC)类转录因子,是植物激素茉莉酸(JA)响应途径中的激活转录因子,广泛存在于动植物中,MYC2转录因子属于bHLH类转录因子家族,含有bHLH保守结构域,是当前MYC类转录因子中研究最透彻的一个。随着对植物抗生物逆境不断深入研究,对MYC2的研究亦逐渐清晰。本文综述了转录因子MYC2通过与下游靶基因形成一个层级转录级联,放大转录输出,参与调控植物抗生物逆境,着重阐述了水稻OsMYC2转录因子在抗生物逆境中的作用;茉莉酸ZIM结构域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)作为JA信号的转录抑制因子,抑制MYC2的活性并参与介导JA信号途径,为MYC2功能机制研究提供了参考,并对今后的研究热点与方向进行了展望。