荠菜CRABS CLAW的克隆与拟南芥遗传转化

根据GenBank收录的CRC基因cDNA序列设计引物,以短角果荠菜(Capsella bursa-pastoris)为材料,通过RT-PCR扩增出与拟南芥CRC基因同源的全长cDNA,进行测序、比对及同源性分析.结果显示,克隆的该基因cDNA序列与报道的拟南芥CRC序列一致性达到93%,可以推断其为荠菜CRC基因的cDNA(cbCRC).以Ti质粒pWM101为载体,构建了由CaMV35S启动子调控的cbCRC基因植物表达载体pWM101-cbCRC, 采用根癌农杆菌滴注柱头法转化拟南芥,获得了转cbCRC基因的拟南芥植株.转基因拟南芥心皮果荚形态大小发生了一定的变化,说明荠菜cbCRC基因在拟南芥中的表达对拟南芥心皮形态和大小都产生了一定影响,但其并没有使拟南芥表现出荠菜短角果的形态.     

拟南芥和水稻CPP转录因子家族的生物信息学分析

CPP(cystein-rich polycomb-like protein or Tesmin/TOS1-like)家族是含有保守的富含Cystein的CRC结构域的蛋白质的统称,参与花器官的发育,在控制生殖组织发育和细胞分裂过程中起着极其重要的作用。本研究系统鉴定了8个拟南芥(Arabidopsis thaliana)和11个水稻(Orysa sativa japonicacv.Nipponbare)的CPP基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了序列保守性和系统进化分析,最后对相关基因的表达进行了分析。结果表明,所有的CPP转录因子都具有高度保守的CRC结构域;单子叶和双子叶植物分化之前,植物CPP基因发生过大幅度的扩张;尽管C1域和C2域氨基酸序列一致性较高,但在该蛋白质的生物学功能中可能起着不同的作用;CPP基因主要在花组织中表达,在拟南芥中,AtCPP5、AtCPP6和AtCPP7极有可能存在功能互补作用。     

大白菜BrMYB34-3基因的3′-RACE克隆及表达

以大白菜叶片为材料,根据NCBI数据库中Br MYB34-3基因序列的已知信息,利用3-RACE获得了Br MYB34-3基因全长,用RT-PCR方法对Br MYB34-3在不同组织中的表达进行分析.结果显示,该基因全长1 135 bp,编码280个氨基酸.Br MYB34-3具有R2R3-MYB(含有2个MYB结构域的转录因子)典型的R2、R3结构域及基序.其氨基酸序列与大白菜的Br MYB34-1和Br MYB34-2、拟南芥的At MYB34具有较高的一致性.Br MYB34-3在莲座叶、当天开的花中表达水平较高,在花序顶端表达水平较低,在根和花序轴中未检测到表达,这与拟南芥At MYB34的表达模式不同.研究表明,Br MYB34-3是大白菜中的MYB34同源基因,在功能上可能与拟南芥At MYB34基因存在差异.     

新疆无苞芥锌指蛋白基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从新疆无苞芥中克隆获得1个锌指蛋白基因(OpZFP)。序列分析表明,OpZFP基因的开放阅读框为684bp,推测编码含227个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,OpZFP蛋白含有1个典型的C2H2型锌指结构,在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR结构域。系统进化树分析表明OpZFP编码产物与拟南芥AtZFP1、琴叶拟南芥AlZFP1的进化关系较近。分离了OpZFP基因2 095bp的启动子序列,发现该启动子与拟南芥AtZFP1基因的启动子序列只有84.4%的相似性,启动子分析表明二者存在多处不同的顺式作用元件。半定量RT-PCR分析表明,OpZFP在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,在根中的表达量最高。OpZFP基因受高盐、干旱和低温等胁迫的诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。     

棉花YABBY基因家族的全基因组分析

YABBY基因家族属于锌指蛋白超家族(Zinc finger super-family)的亚家族,在调控植物叶和花器官发育过程中起着重要的作用。从陆地棉标准系TM-1(Gossypium hirsutum L.acc.TM-1)基因组中鉴定到23个YABBY基因家族成员,具有不同的亚细胞定位;这些基因分布在16条染色体和1条Scaffold上,且有9对共线性基因;棉花的YABBY基因家族分为4个亚组,每个亚组都有与拟南芥同源的基因,且每个亚组成员间具有相似的基序类型和排列顺序;组织表达分析表明,TM-1全基因组中的23个YABBY基因家族成员具有较为广泛的组织表达类型。所有YABBY基因家族成员在花、蕾和茎端分生组织中表达。     

小麦泛素融合降解蛋白基因的克隆及特征分析

酵母UFD1基因编码的泛素融合降解蛋白是泛素依赖性降解系统或泛素融合降解途径中的一个关键因子.利用RT-PCR技术在小麦(Triticum aestivum L.)中分离到一个UFD1类似基因.该基因的编码区长948 bp,编码长315个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥UFD1类似蛋白有74%的同源性.在多肽链的N-端具有在真核生物中高度保守的UFD1结构域.我们将该基因定位在小麦的第六染色体群并将其命名为TUFD1.South-ern杂交和数据库搜索表明植物的UFD1基因是单拷贝或低拷贝的.无论是在单子叶中还是在双子叶植物中,UFD1蛋白都高度同源.除了N端UFD1结构域外,该类蛋白还有3个高度保守的C端结构域.TUFD1基因在小麦幼苗的根、茎、胚芽鞘、叶片以及幼穗和腊熟期子粒中呈组成性表达.     

新基因水稻OsLSD1的克隆及拟南芥和水稻类 LSD1基因家族的生物信息学分析

类LSD1 (LSD1-like)基因家族是一类特殊的C2C2型锌指蛋白基因,编码植物特有的转录因子.目前已经研究的2个成员拟南芥LSD1(1esions stimulating disease resistance 1)和LOL1(LSD-One-Like 1)基因均参与植物细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)的调控.从水稻cDNA文库中克隆到1个类LSD1基因,命名为OsLSD1.该基因长988 bp,包含一个432bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(143个氨基酸)含有3个内部保守的锌指结构域.DNA印迹结果表明OsLSD1基因在水稻基因组中为单拷贝,且在根、茎和叶中表达.借助于生物信息学分析技术,从拟南芥和水稻数据库中各识别出5个和7个(包括OsLSD1)类LSD1基因.分析了这些类LSD1基因的结构,蛋白质结构域组成.系统进化分析表明,无论基于编码区的核苷酸或氨基酸序列都可以将这些类LSD1基因分为2类.虽然不存在拟南芥或水稻特有的类LSD1蛋白,但有些结构域是水稻所特有的,也有些基因是来源于复制事件.     

新基因水稻 OsLSD1 的克隆及拟南芥和水稻类 LSD1 基因家族的生物信息学分析

类 LSD1 (LSD1-like) 基因家族是一类特殊的 C2C2 型锌指蛋白基因,编码植物特有的转录因子 . 目前已经研究的 2 个成员拟南芥 LSD1 (lesions stimulating disease resistance 1) 和 LOL1 (LSD-One-Like 1) 基因均参与植物细胞程序化死亡 (programmed cell death, PCD) 的调控 . 从水稻 cDNA 文库中克隆到 1 个类 LSD1 基因,命名为 OsLSD1. 该基因长 988 bp ,包含一个 432 bp 的开放阅读框,推导的氨基酸序列 (143 个氨基酸 ) 含有 3 个内部保守的锌指结构域 . DNA 印迹结果表明 OsLSD1 基因在水稻基因组中为单拷贝,且在根、茎和叶中表达 . 借助于生物信息学分析技术,从拟南芥和水稻数据库中各识别出 5 个和 7 个 ( 包括 OsLSD1) 类 LSD1 基因 . 分析了这些类 LSD1 基因的结构,蛋白质结构域组成 . 系统进化分析表明,无论基于编码区的核苷酸或氨基酸序列都可以将这些类 LSD1 基因分为 2 类 . 虽然不存在拟南芥或水稻特有的类 LSD1 蛋白,但有些结构域是水稻所特有的,也有些基因是来源于复制事件 .     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

小麦泛素融合降解蛋白基因的克隆及特征分析

酵母UFD1基因编码的泛素融合降解蛋白是泛素依赖性降解系统或泛素融合降解途径中的一个关键因子。利用RT-PCR技术在小麦(Triticum aestivum L.)中分离到一个UFD1类似基因。该基因的编码区长948 bp,编码长315个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥UFD1类似蛋白有74％的同源性。在多肽链的N-端具有在真核生物中高度保守的UFD1结构域。我们将该基因定位在小麦的第六染色体群并将其命名为了UFD1。Southern杂交和数据库搜索表明植物的UFD1基因是单拷贝或低拷贝的。无论是在单子叶中还是在双子叶植物中,UFD1蛋白都高度同源。除了N端UFD1结构域外,该类蛋白还有3个高度保守的C端结构域。TUFD1基因在小麦幼苗的根、茎、胚芽鞘、叶片以及幼穗和腊熟期子粒中呈组成性表达。     

小桐子YABBY全基因组家族成员的鉴定、表达和可变剪接分析

为发掘能源植物小桐子(Jatropha curcas)的YABBY转录因子,以最新公布的小桐子基因组序列为参考,在全基因组层面鉴定出5个亚家族的7个YABBY基因,同一亚家族的成员具有相似的氨基酸序列、基因结构和保守基序组成。YAB2和FIL/YAB3亚家族的2个旁系同源基因对(JcYAB2A/JcYAB2B、JcYAB1/JcYAB3)具有良好的共线性关系,表明片段复制或全基因组复制是小桐子YABBY家族扩张的主要方式。纯化选择是进化的主要动力,而YAB2亚家族成员可能在进化中经历了更明显的功能分化。基因表达模式和蛋白互作预测分析表明JcYAB2B和JcYAB3可能在种子的发育过程中起到重要的调控作用;同时,细胞分裂素、干旱或高盐胁迫处理抑制了大多数JcYABs成员的基因表达。此外,转录组测序结合q RT-PCR分析表明,低温处理有效诱导JcYAB2A和JcYAB2B的基因表达模式发生变化,并伴随着新的、截短的可变剪接转录本的动态积累。因此,推测JcYABs可能通过剪接体的功能竞争或功能互补参与低温响应的调节,这些结果有助于更好地了解YABBY家族成员的功能分化并阐明可变剪接如何调控...     

GLUT-4 NH2 terminus contains a phenylalanine-based targeting motif that regulates intracellular sequestration

Expression of chimeras, composed of portions of two different glucose transporter isoforms (GLUT-1 and GLUT-4), in CHO cells had indicated that the cytoplasmic NH2 terminus of GLUT-4 contains important targeting information that mediates intracellular sequestration of this isoform (Piper, R. C., C. Tai, J. W. Slot, C. S. Hahn, C. M. Rice, H. Huang, D. E. James. 1992. J. Cell Biol. 117:729-743). In the present studies, the amino acid constituents of the GLUT-4 NH2-terminal targeting domain have been identified. GLUT-4 constructs containing NH2- terminal deletions or alanine substitutions within the NH2 terminus were expressed in CHO cells using a Sindbis virus expression system. Deletion of eight amino acids from the GLUT-4 NH2 terminus or substituting alanine for phenylalanine at position 5 in GLUT-4 resulted in a marked accumulation of the transporter at the plasma membrane. Mutations at other amino acids surrounding Phe5 also caused increased cell surface expression of GLUT-4 but not to the same extent as the Phe5 mutation. GLUT-4 was also localized to clathrin lattices and this colocalization was abolished when either the first 13 amino acids were deleted or when Phe5 was changed to alanine. To ascertain whether the targeting information within the GLUT-4 NH2-terminal targeting domain could function independently of the glucose transporter structure this domain was inserted into the cytoplasmic tail of the H1 subunit of the asialoglycoprotein receptor. H1 with the GLUT-4 NH2 terminus was predominantly localized to an intracellular compartment similar to GLUT- 4 and was sequestered more from the cell surface than was the wild-type H1 protein. It is concluded that the NH2 terminus of GLUT-4 contains a phenylalanine-based targeting motif that mediates intracellular sequestration at least in part by facilitating interaction of the transporter with endocytic machinery located at the cell surface.     

Molecular cloning of a gene encoding endo-beta-D-1,4-glucanase PCE1 from Phycomyces nitens

We previously cloned three endoglucanase genes, rce1, rce2, and rce3, from Rhizopus oryzae as the first cellulase genes from the subdivision Zygomycota. In this study, an endoglucanase gene, designated a pce1 gene, was cloned by plaque hybridization with the codon usage-optimized rce1 gene as a probe from Phycomyces nitens, a member of the subdivision Zygomycota. The pec1 gene had an open reading frame of 1,038 nucleotides encoding an endoglucanase (PCE1) of 346 amino acid residues. The amino acid sequence deduced from the pce1 gene consisted of a cellulose-binding domain (CBD) at the N terminus and of a catalytic domain belonging to family 45 glycoside hydrolase at the C terminus. PCE1 was purified to apparent homogeneity from the culture supernatant of P. nitens and the molecular mass was found to be 45 kDa. The optimum pH for the CMCase activity of PCE1 was 6.0, and the optimum temperature was 50 degrees C, the lowest among the family 45 endoglucanases.     

A guanylyl cyclase from Paramecium with 22 transmembrane spans. Expression of the catalytic domains and formation of chimeras with the catalytic domains of mammalian adenylyl cyclases

Paramecium has a 280-kDa guanylyl cyclase. The N terminus resembles a P-type ATPase, and the C terminus is a guanylyl cyclase with the membrane topology of canonical mammalian adenylyl cyclases, yet with the cytosolic loops, C1 and C2, inverted compared with the mammalian order. We expressed in Escherichia coli the cytoplasmic domains of the protozoan guanylyl cyclase, independently and linked by a peptide, as soluble proteins. The His(6)-tagged proteins were enriched by affinity chromatography and analyzed by immunoblotting. Guanylyl cyclase activity was reconstituted upon mixing of the recombinant C1a- and C2-positioned domains and in a linked C1a-C2 construct. Adenylyl cyclase activity was minimal. The nucleotide substrate specificity was switched from GTP to ATP upon mutation of the substrate defining amino acids Glu(1681) and Ser(1748) in the C1-positioned domain to the adenylyl cyclase specific amino acids Lys and Asp. Using the C2 domains of mammalian adenylyl cyclases type II or IX and the C2-positioned domain from the Paramecium guanylyl cyclase we reconstituted a soluble, all C2 adenylyl cyclase. All enzymes containing protozoan domains were not affected by Galpha(s)/GTP or forskolin, and P site inhibitors were only slightly effective.