C2株贾第虫SBDS基因的原核表达与生物信息学分析

目的:克隆、原核表达C2株蓝氏贾第鞭毛虫(Giardia lamblia,简称贾第虫)的Shwachman-Bodian-Diamond syndrome(SBDS),并对其进行生物信息学分析。方法:以C2株贾第虫基因组DNA为模板获得SBDS基因编码区,克隆入原核表达载体p ET-28a(+),测序并进行生物信息学分析,将重组质粒p ET-28a(+)-SBDS在大肠杆菌Rosetta(DE3)中诱导表达,SDSPAGE及Western blot验证表达效果。结果:成功构建了C2株贾第虫SBDS原核表达载体并在在大肠杆菌中得到了高效表达,SDS-PAGE及Western blot显示,在相对分子量约29k Da的位置出现目的蛋白条带,与理论值相符;生物信息学分析显示贾第虫SBDS蛋白在空间上形成三个结构域,在进化上与其它现存真核生物亲缘关系较远。结论:原核表达并分析了贾第虫SBDS蛋白,为贾第虫SBDS的进一步研究提供了基础。     

贾第虫同工酶研究进展

Bertram等(1983)首次应用淀粉凝胶电泳技术开展了蓝氏贾第鞭毛虫(Giardia Lamblia简称贾第虫)同工酶的研究工作。此后,这一领域的研究一直受到人们的重视,而且进展很快。现将近年来这方面的研究做一概述。 (一)贾第虫同工酶与虫株致病性的关系人体感染贾第虫后,临床症状表现如腹痛、     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

从基因组分析贾第虫的核糖体合成系统

为探讨贾第虫细胞核内核糖体合成系统,及与典型的真核生物有何差异,首先,确定在典型真核生物中参与核糖体合成的129条共有的保守蛋白,然后用这些蛋白搜索贾第虫基因组以调查它们在贾第虫中的直系同源蛋白的情况,以对贾第虫的核糖体合成系统作一了解。结果表明：贾第虫具有89条这些蛋白的直系同源蛋白,包括参与rRNA甲基化和假尿嘧啶化的蛋白复合体成员,以及存在于90S、40S和60S复合体中的蛋白。贾第虫的核糖体合成系统与典型的真核生物相似,但还有40条蛋白在贾第虫基因组中找不到同源蛋白。这意味着贾第虫的核糖体合成系统较典型的真核生物简单。贾第虫虽然没有核仁结构,但其核糖体亚基合成的途径和机制可能与真核细胞相似,参与的成分不同于无核仁结构的原核生物,可能相对简单。     

无核仁原生动物蓝氏贾第虫rDNA的分布

过去的工作已表明,源真核生物（Archezoa)中的双滴虫类极其原始,核中尚无核仁发生,以蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为双滴虫类的代表,用高度特异的核仁组织区银染法（改良的Ag-I法,李靖炎,1985）在电镜下检视其rDNA在核中的分布。结果发现,代表rDNA之所在的银粒并不集中形成任何类似核仁组织区或核仁纤维区的结构;在作为对照的小眼虫（Euglena gracilis)体内,银粒则完全集中在核仁纤维区中,因此,作者以为贾第虫rDNA的这种分布代表着核仁组织区进化形成以前的一种原始状态。     

核仁进化研究取得进展

核仁(nucleolus)是普遍存在于真核细胞间期核中的最显著结构。它是rDNA转录和核糖体亚基组装的场所。如果说核糖体是合成蛋白质的“分子机器”,那么核仁便是制造这一机器的“母机”。中国科学院昆明动物研究所文建凡研究员领导的研究小组先是在一类低等的单细胞真核生物——贾第虫(Giardia)上证实了“不具核仁结构”的现象,那么这类生物是如何进行rDNA转录和核糖体亚基组装呢?     

武汉动物园金丝猴贾第鞭毛虫感染初报

贾第鞭毛虫(Giardia)是寄生于人和动物体内的一种寄生虫,可引起贾第鞭毛虫病。而金丝猴(Rhinopthecus roxellanae)的贾第鞭毛虫感染,迄今尚未见报道。1986年在武汉动物园检查来自湖北神农架林区的金丝猴肠道寄生虫时,发现该猴有贾第鞭毛虫(Giardia sp.)感染,现予报道。此次检查,未能从金丝猴排出的粪便中找到贾第鞭毛虫的滋养体。光镜下包囊呈卵圆形,大小均匀,折光性较强。经卢戈氏碘液着色后,呈棕黄色,可见囊内虫体的部分结构。采用肖丁氏液固定、铁苏木素染色后,油镜下呈椭圆形。大小为10.00～11.50×5.00～7.00微米。囊内虫体长椭圆形,…     

C2株贾第虫醛糖还原酶的原核表达与生物信息学分析北大核心

[目的]克隆、原核表达、纯化C2株蓝氏贾第鞭毛虫(Giardia lamblia,简称贾第虫)醛糖还原酶(Aldose reductase,AR)基因,并进行生物信息学分析。[方法]从C2株贾第虫基因组DNA中克隆贾第虫AR编码区,双酶切连入原核表达载体pET-28a(+),酶切和测序进行验证,并进行生物信息学分析;将构建成功的重组质粒pET-28a(+)-AR转化大肠杆菌Rosetta(DE3)并进行诱导表达,SDS-PAGE及Western Blot验证表达效果;镍亲和层析纯化AR蛋白,SDS-PAGE观察纯化效果。[结果]成功克隆了C2株贾第虫AR蛋白编码区并构建了原核表达载体,SDS-PAGE及Western Blot显示,AR表达载体转化的大肠杆菌经诱导可表达出相对分子量约37.2k Da的目的蛋白,与预期一致;重组蛋白通过亲和层析获得了高效纯化;生物信息学分析显示贾第虫AR蛋白主要二级结构为无规则卷曲,整体为一个NADPH依赖的氧化还原酶结构域。AR蛋白在真核生物中相当保守,贾第虫AR蛋白在进化上相对独立。[结论]证实了贾第虫AR蛋白的存在并明确了其结构和进化上的特征,为贾第虫AR抗体的制备和功能的研究提供了基础。     

C2株贾第虫醛糖还原酶的原核表达与生物信息学分析

[目的]克隆、原核表达、纯化C2株蓝氏贾第鞭毛虫(Giardia lamblia,简称贾第虫)醛糖还原酶(Aldose reductase,AR)基因,并进行生物信息学分析。[方法]从C2株贾第虫基因组DNA中克隆贾第虫AR编码区,双酶切连入原核表达载体pET-28a(+),酶切和测序进行验证,并进行生物信息学分析;将构建成功的重组质粒pET-28a(+)-AR转化大肠杆菌Rosetta(DE3)并进行诱导表达,SDS-PAGE及Western Blot验证表达效果;镍亲和层析纯化AR蛋白,SDS-PAGE观察纯化效果。[结果]成功克隆了C2株贾第虫AR蛋白编码区并构建了原核表达载体,SDS-PAGE及Western Blot显示,AR表达载体转化的大肠杆菌经诱导可表达出相对分子量约37.2k Da的目的蛋白,与预期一致;重组蛋白通过亲和层析获得了高效纯化;生物信息学分析显示贾第虫AR蛋白主要二级结构为无规则卷曲,整体为一个NADPH依赖的氧化还原酶结构域。AR蛋白在真核生物中相当保守,贾第虫AR蛋白在进化上相对独立。[结论]证实了贾第虫AR蛋白的存在并明确了其结构和进化上的特征,为贾第虫AR抗体的制备和功能的研究提供了基础。     

SMG1-UPF1-eRF1-eRF3复合体参与贾第虫无义介导的mRNA降解激活

无义介导的mRNA降解（NMD）是一种重要的真核生物mRNA质量监控途径。NMD可识别并降解含有提前终止密码子（PTC）的异常mRNA（PTC-mRNA）。但NMD途径对PTC-mRNA的识别和降解机制尚无阐明。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia）是一种寄生性的原生动物,进化上处于真核生物基部,对其NMD途径的研究有利于了解NMD途径的机制与进化。本研究通过双分子荧光互补实验、酵母双杂交实验和体外pull-down实验,分析了贾第虫的UPF1 (GlUPF1)、SMG1 (GlSMG1)和肽链释放因子（GleRF1、GleRF3）之间的相互作用关系。结果表明,贾第虫的肽链释放因子都能够与GlUPF1发生相互作用,且GlUPF1的CH结构域与GleRF3能够形成较稳定的复合体,而GlSMG1的激酶结构域PIKK能与UPF1的C端和N端结构域相互作用。进一步研究证实,GlSMG1的PIKK结构域能使GlUPF1两种截短体GlUPF1（1~500 aa）和GlUPF1（501~1 304 aa）发生磷酸化修饰,说明GlUPF1 的N端和C端均有GlSMG1的磷酸化位点。进一步分析证实,T111是GlUPF1上的1个磷酸化位点。我们的研究结果表明,贾第虫NMD途径起始阶段,首先在mRNA的PTC处的核糖体上形成SMG1-UPF1-eRF1-eRF3(SURF)复合体,并且GlSMG1磷酸化修饰GlUPF1,由此激活NMD途径,可能招募XRN1和SKI7d等酶参与无义mRNA的降解。     

基于香菇菌株rDNA-ITS序列的系统发育分析

根据真菌核糖体通用引物ITS1和ITS4扩增出13个福建袋栽香菇主要菌株的5.8S rDNA、ITS序列,对该序列进行测序后,得到完整的5.8S rDNA、ITS序列,将该序列提交NCBI并获得登录号,对该序列进行比对分析并构建了系统发育树,从分子水平对香菇菌株进行了区分鉴定,结果显示13个菌株可以明显的分成2丛,而其他菌株又可以从一丛中延伸出几个亚丛。     

青藏高原黄绿蜜环菌纯培养菌种的分离培养及分子鉴定

首次从采自青藏高原、与高原牧草嵩草属Kobresia草本植物形成外生菌根的黄绿蜜环菌Armillarialuteo-virens子实体中分离获得一组织分离菌株,运用rDNA-ITS和rDNA-IGS-1测序技术对该组织分离菌株是否为黄绿蜜环菌的纯培养菌种进行分子鉴定,并基于黄绿蜜环菌的5.8S/ITS和IGS-1序列进行核酸序列数据库GenBank同源性检索比对、构建系统发育树。结果表明,本研究获得的黄绿蜜环菌子实体组织分离菌株即为其纯培养菌种。基于ITS的系统发育分析表明黄绿蜜环菌与口蘑科内其它属间物种的系统发育关系较远;基于IGS-1的系统发育分析表明黄绿蜜环菌与蜜环菌属内的其它种序列差异较大,系统发育关系较远,而与Lepiota属内的部分种具有较近的系统发育关系。本研究首次基于分子手段对我国青藏高原的黄绿蜜环菌种进行了分离培养、分子鉴定和系统发育分析,为黄绿蜜环菌的科学分类提供了分子依据。     

Ribosomal RNA of the primitive eukaryote Giardia lamblia: large subunit domain I and potential processing signals

The cytoplasmic ribosomal RNA (rRNA) from the intestinal protozoan, Giardia lamblia, is unusually short; the large subunit (LS) and small subunit RNA and the 5.8S RNA are only 70-80% of the length found in typical protozoa, and are even smaller than most of their prokaryotic counterparts. Flanking regulatory DNA and processed rRNA sequences are similarly compact in size. To shed light on the origins and implications of this 'minimal' rRNA, the nucleotide sequence encoding the 5.8S RNA and domain I of LS RNA was determined. Secondary structure analysis revealed that an evolutionarily variable internal hairpin is partially 'deleted' in G. lamblia 5.8S RNA; the 3'-terminal pairing with LS RNA is conserved. Previously characterized eukaryotic 'expansion' regions are extensively shortened within the LS RNA; in one case, a hairpin is precisely 'deleted'. The short sequences flanking the mature 5.8S RNA that are removed by RNA processing (ITS1 and ITS2) are C-rich; our analysis suggests that the sequence GCGCCCC, in a hairpin configuration, may function as the processing signal.     

衣藻属的系统发育分析——基于形态形状和nrDNA ITS序列

通过实验分析莱茵衣藻 ( Chlamydomonas reinhardtii) 1个种和互连网获得衣藻属 1 5个种及丝藻属 1个种 ( Ulothrix zonata) ,共 1 7个种的 nr DNA ITS序列 ,并以 U.zonata为外类群 ,采用计算机分析软件包对其进行分析及构建分子系统发育树图。同时以 1 2个传统分类性状 ,对此 1 6种衣藻构建数据矩阵 ;以 U.zonata动孢子的相应性状为外类群原始性状 ,用Wagner法在计算机上对其进行分枝分析 ;然后比较并分析分子系统树和表征性状分支分析树的异同。初步尝试以 ITS分子序列系统发育分析作为传统性状分析的补充来研究衣藻种间的亲缘关系。     

柱孢绿僵菌和绿色野村菌分类地位的研究

通过测定柱孢绿僵菌 Metarhizium cylindrospora、绿色野村菌 Nomuraea viridula及莱氏野村菌N. rileyi的ITS1-5.8S-ITS2 rDNA区域序列,为柱孢绿僵菌和绿色野村菌正确归属提供了新的分子依据。依据形态学和分子生物学的证据将绿色野村菌组合到绿僵菌属中,并对野村菌属的存在提出疑议。     

大豆疫霉根腐病菌的rDNA ITS序列分析

采用真菌核糖体基因转录间隔区(ITS)通用引物,PCR扩增了大豆疫霉根腐病菌具有差异的17个菌株的ITSI与ITS2,经过与DL2000的标准分子量DNA进行比较,得到了大约800~1000bp左右的片段,并对PCR产物进行了序列测定。以USA为外类群利用最大简约法构建了大豆疫霉根腐病菌的系统发生树,并分析了菌株之间的遗传进化关系。结果表明:不同菌株ITS1和ITS2在碱基构成上有很大差异,17个菌株大致分为4个谱系中,且来自于同一地区的菌株大都分布在同一谱系中,显示出地理上的差异。     

枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析

对不同栽培区的25种普通枇杷品种以及7种枇杷属野生种的ITS序列进行扩增并测序,采用邻接法和最大简约法进行系统发育树的构建并对枇杷属内不同种间的遗传关系进行了分析。结果表明:枇杷属植物ITS序列ITS1+5.8S rDNA+ITS2总长度为592 bp或594 bp,长度变化发生在ITS2。所有样本的ITS1和5.8S rDNA长度一样,都是223 bp和168 bp;而ITS2为201 bp或203 bp。5种枇杷属野生种的ITS序列长度为594 bp,包括栎叶枇杷、大渡河枇杷、南亚枇杷、南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;其余2种枇杷属野生种(麻栗坡枇杷、小叶枇杷)和普通枇杷栽培种的ITS序列长度都为592 bp。所有样本ITS序列的GC含量为64.2%~64.5%,其中ITS1为64.1%~65.5%,ITS2为68.1%~72.6%。对所有样本的ITS序列比对产生44个可变位点,其中38个为简约信息位点,其中11个位于ITS1,5个位于5.8S rDNA,22个位于ITS2。最大的种间序列差异为7.7%,最小的种间差异发生在麻栗坡枇杷和小叶枇杷之间,仅为0.2%。普通枇杷种内的ITS序列差异很低,25种普通枇杷栽培种之间的序列差异为0~1.5%。所研究的枇杷属植物可分为3个分支。分支Ⅰ包括所有普通枇杷品种,分支Ⅱ包含5种野生枇杷种,包括栎叶枇杷、大渡河枇杷、南亚枇杷、南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;分支Ⅲ由2个野生枇杷种(麻栗坡枇杷、小叶枇杷)组成。该研究结果表明ITS序列对枇杷种间鉴定和系统发育分析具有一定意义,但对普通枇杷栽培种间的鉴定作用不大。     

Molecular characterization of Histomonas meleagridis and other parabasalids in the United States using the 5.8S, ITS-1, and ITS-2 rRNA regions

Extracted DNA from 28 Histomonas meleagridis -infected avian tissue samples from multiple hosts and geographic locations was analyzed for variation in the 5.8S rRNA and the flanking internal transcribed spacer regions (ITS 1 and ITS 2). Samples were amplified by polymerase chain reaction, sequenced, and compared with known sequences from GenBank accessions of H. meleagridis and other related protozoa. The analyses revealed significant genetic variation within H. meleagridis sequences and suggested the possibility of multiple genotypes within the samples or a possible misdiagnosis. Related protozoa found in some samples were mostly identified as Tetratrichomonas spp. However, 1 sample had a 93% identity to Simplicimonas similis , a newly described organism, suggesting the possibility of a new pathogen in poultry. A phylogenetic tree analyzing the 5.8S and flanking ITS regions was inconclusive and we were unable to resolve all H. meleagridis into a single grouping. In contrast, a tree constructed only on the 5.8S rRNA grouped all but 1 H. meleagridis sample into 1 clade, including GenBank accessions submitted from Europe. This suggests that the 5.8S region alone is more reliable in identifying H. meleagridis than are the combined 5.8S and flanking ITS regions. There was no correlation between genotypes and host species or geographic location, suggesting that H. meleagridis moves freely between multiple avian species in the sampled regions.     

Protein phylogeny gives a robust estimation for early divergences of eukaryotes: phylogenetic place of a mitochondria-lacking protozoan, Giardia lamblia

A partial nucleotide sequence of the mRNA encoding a major part of elongation factor 1 alpha (EF1 alpha) from a mitochondria-lacking protozoan, Giardia lamblia, was reported, and the phylogenetic relationship among lower eukaryotes was inferred by the maximum- likelihood and maximum-parsimony methods of protein phylogeny. Both the methods consistently demonstrated that, G. lamblia among the four protozoan species being analyzed, is the earliest offshoot of the eukaryotic tree. Although the Giardia EF1 alpha gene showed an extremely high G+C content as compared with those of other protozoa, it was concentrated only at the third codon positions, resulting in no remarkable differences of amino acid frequencies vis-a-vis those of other species. This clearly suggests (a) that the amino acid frequencies of conservative proteins are free from the drastic bias of genome G+C content, which is a serious problem in the widely used tree of ribosomal RNA, and (b) that protein phylogeny gives a robust estimation for the early divergences in the evolution of eukaryotes.      

Determination of phylogenetic position ofPipizini (Diptera: Syrphidae): based on molecular biological and morphological data

Based on the sequence analysis of 5.8S subunit and internal transcribed spacers (ITS) of ribosomal RNA gene (rDNA), the molecular phylogenetic tree of representative species of Pipizini and three groups of Syrphidae with different feeding habits (seven species belong to six genera) was constructed. Meanwhile, the phylogenetic tree of tribes (including Pipizini and other 17 tribes of Syrphidae) was constructed using morphological characteristics of adults and larvae and the number of chromosomes. Both the results show that the relationship between Pipizini and predatory groups is closer than that between Pipizini and saprophagous groups. So it is suggested that Pipizini be transferred from Milesiinae to Syrphinae.