烟草C2H2锌指蛋白转录因子家族成员的鉴定与表达分析

C2H2锌指蛋白转录因子家族在真核生物中具有重要的生物学功能,广泛参与植物叶的发生、花器官的调控、侧枝的形成及逆境胁迫等生命过程。植物C2H2锌指蛋白不仅结合DNA和RNA,而且与蛋白质之间相互作用。本研究利用普通烟草(Nicotiana tabacum)基因组数据库,运用Blastp比对,结合Pfam和SMART分析,鉴定了118条普通烟草C2H2锌指蛋白家族成员;对烟草C2H2锌指蛋白家族进行了进化树分析、结构域分析、物理化学性质分析、染色体定位、基因结构分析、三维结构分析及组织表达分析等。结果表明：不同成员的氨基酸长度差异较大;系统进化及结构域分析显示,所有C2H2家族成员可以被分为5个亚家族,同一亚家族成员之间在结构域和理化性质上呈现较高一致性;每个成员都含有C2H2结构域,在数量上存在较大差异;将所有基因家族成员定位在22条染色体上;组织表达分析表明,每个C2H2亚家族都有成员在不同组织中表达,在叶及根中有些基因的表达量较高。     

C2H2型锌指蛋白结合的DNA序列预测方法的研究进展

C2H2型锌指蛋白是哺乳动物中数量最多的一类转录调控因子.C2H2型锌指蛋白中含有的C2H2型锌指基序多是不相同的,表明它们很可能结合不同的DNA序列,从而调控不同的基因,行使多样化的调控功能.然而,目前大多数C2H2型锌指蛋白结合的DNA序列仍不明确,这阻碍了C2H2型锌指蛋白的功能研究.目前,针对C2H2型锌指蛋白的靶序列预测已有一些初步的研究.本文介绍了C2H2型锌指基序与DNA结合的经典模式,并对C2H2型锌指蛋白靶序列预测方法中所用到的算法、训练集、金标准数据集及相应工具进行了全面系统的总结归纳,旨在丰富对C2H2型锌指蛋白靶序列预测原理和工具的认识,为C2H2型锌指蛋白靶序列的精确预测和更深入的功能研究打下基础.     

植物C_2H_2型锌指蛋白的研究进展

锌指蛋白是转录因子的一种,对真核生物的生长发育及逆境胁迫的耐受能力都有着重要关系,而植物C2H2型锌指蛋白是研究较多、较为明确的一种锌指蛋白,该蛋白大部分锌指结构具有一段高度保守的氨基酸序列QALGGH,这是植物中独有的特征,且据报道该C2H2型锌指蛋白与逆境胁迫是相关的。本文主要综述了植物C2H2型锌指蛋白的分类、结构和功能,植物C2H2型锌指蛋白与DNA、RNA和蛋白质的相互作用,以及概述了与盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、氧胁迫和光胁迫等逆境胁迫相关的植物C2H2型锌指蛋白,最后还对其进一步的深入研究进行了展望,这就为日后利用基因工程技术改良作物品质、提高作物的抗逆性提供了有利条件。     

pCMV-BD-ZNF424和pCMV-Tag2-ZNF424缺失突变重组质粒的构建

锌指蛋白基因家族是人类最大的基因家族之一,目前已知的很多锌指蛋白成员都是转录调控因子.KRAB/C2H2型锌指蛋白是一类重要的转录因子,ZNF424是该亚家族的一个新成员.已经初步证明ZNF424具有转录激活作用,为了进一步研究ZNF424各结构域激活程度和在信号途径中的作用,设计出引物,以pCMVB-D-ZNF424重组质粒作为模板,PCR扩增出含ZNF424基因的KRAB、LINK和ZNF的3个含不同结构域的区域,克隆到pMD18T-载体,然后内切酶切下各目的片段,再构建出pCMVB-DK-RAB、pCMVB-DL-INK、pCMVB-D-ZNF、pCMVT-ag2BK-RAB、pCMVT-ag2BL-INK和pCMVT-ag2CZ-NF共6个缺失突变重组质粒,为进一步研究ZNF424基因功能奠定基础.     

水稻RNA结合蛋白C3H12与RNA结合位点的鉴定

CCH型锌指蛋白质C3H12是进化上保守的RNA结合蛋白质,它含有5个串联的CCCH锌指结构域ZnF1-5,形成2个紧密的锌指簇ZnF1-3和ZnF4-5。早期的研究发现,C3H12可能通过与mRNA结合的方式在转录后水平调控基因的表达。然而,与C3H12结合的mRNA类型和他们的结合模式,并未通过实验得到证明。本文表达纯化了一系列C3H12截短及全长蛋白质,并合成了一些潜在RNA底物ARE9、ARE19及对照Random21。通过等温滴定量热法 (isothermal titration calorimetry, ITC) 确定了C3H12与富含腺嘌呤尿嘧啶单元 (AU-rich element, ARE) mRNA底物的结合,并揭示了互作核心区域和热力学性质。通过荧光光谱分析和微型热泳动 (microscale thermophoresis, MST)技术对ITC的结果进一步佐证。结果表明：(1) C3H12与ARE底物的相互作用是焓驱动的能量有利的 (ΔG<0) 特异性结合,结合比为1:1。(2) C3H12与ARE19的亲和力较ARE9更高（约2倍）。(3) C3H12中ZnF1-3在与ARE类底物的结合活性中发挥主导作用。(4) C3H12结构中的141个氨基酸残基的接头不直接参与和ARE底物的相互作用。本研究揭示的CCCH型锌指蛋白质C3H12与ARE底物结合模式,将为进一步在分子结构水平阐明C3H12与ARE底物结合的机制奠定基础。     

水稻RNA结合蛋白C3H12与RNA结合位点的鉴定

CCH型锌指蛋白质C3H12是进化上保守的RNA结合蛋白质,它含有5个串联的CCCH锌指结构域ZnF1-5,形成2个紧密的锌指簇ZnF1-3和ZnF4-5。早期的研究发现,C3H12可能通过与mRNA结合的方式在转录后水平调控基因的表达。然而,与C3H12结合的mRNA类型和他们的结合模式,并未通过实验得到证明。本文表达纯化了一系列C3H12截短及全长蛋白质,并合成了一些潜在RNA底物ARE9、ARE19及对照Random21。通过等温滴定量热法 (isothermal titration calorimetry, ITC) 确定了C3H12与富含腺嘌呤尿嘧啶单元 (AU-rich element, ARE) mRNA底物的结合,并揭示了互作核心区域和热力学性质。通过荧光光谱分析和微型热泳动 (microscale thermophoresis, MST)技术对ITC的结果进一步佐证。结果表明：(1) C3H12与ARE底物的相互作用是焓驱动的能量有利的 (ΔG<0) 特异性结合,结合比为1:1。(2) C3H12与ARE19的亲和力较ARE9更高（约2倍）。(3) C3H12中ZnF1-3在与ARE类底物的结合活性中发挥主导作用。(4) C3H12结构中的141个氨基酸残基的接头不直接参与和ARE底物的相互作用。本研究揭示的CCCH型锌指蛋白质C3H12与ARE底物结合模式,将为进一步在分子结构水平阐明C3H12与ARE底物结合的机制奠定基础。     

小麦锌指蛋白基因TaLOL2的克隆及特征分析

通过电子克隆与RT-PCR相结合的方法,在条锈菌诱导的小麦叶片中克隆获得1个新的LSD1型锌指蛋白基因TaLOL2,并用qRT-PCR技术分析了其转录表达特征。结果显示:(1)小麦锌指蛋白基因TaLOL2的cDNA全长1 095bp,编码179个氨基酸。(2)TaLOL2含有3个典型的zf-LSD1型(CxxCxRxxLMYxxGASxVxCxxC)保守结构域,与水稻、拟南芥、大麦等植物LSD1型锌指蛋白序列具有高度相似性,其中与水稻OsLOL2相似度达86.0%。(3)进化树分析表明,TaLOL2与水稻、拟南芥和大麦中部分含有3个保守zf-LSD1锌指结构的基因亲缘关系较近,而与其它包含不同数目的zf-LSD1锌指结构的基因亲缘关系较远。(4)qRT-PCR定量分析表明,TaLOL2在条锈菌侵染前期呈上调表达,在亲和及非亲和反应中差异表达。研究表明,TaLOL2参与了条锈菌诱导的小麦抗病防卫反应,很可能作为正调控因子参与了小麦-条锈菌非亲和互作中对条锈菌的抗性信号途径。     

冬虫夏草菌C2H2基因家族鉴定及其在砷胁迫下表达分析

C2H2型锌指蛋白转录因子家族是真核生物中广泛存在且具有重要生物学功能的锌指蛋白转录因子之一,在真菌生长发育、分生孢子形成、致病性以及胁迫应答等过程中起着重要作用。砷超标是影响冬虫夏草品质的重要因素之一,本研究基于冬虫夏草菌基因组数据库,利用Hmmsearch程序及PFAM、SMART等在线软件,对冬虫夏草菌C2H2型锌指蛋白(OsC2H2)家族成员进行鉴定,并对OsC2H2基因结构、保守结构域、系统进化分析及砷胁迫下基因表达等进行分析。结果显示,全基因组水平共鉴定出的23条含有C2H2保守结构域的Os C2H2基因,其定位在14条scaffold上且不存在串联重复,不同OsC2H2保守结构域数目及排列方式存在差异;系统进化及基因表达分析显示,18条OsC2H2基因在进化上相对保守,5条OsC2H2基因进化上存在差异,且多数OsC2H2基因响应砷胁迫。通过对全基因组水平OsC2H2进行鉴定及相关生物信息学分析,为进一步研究其结构和功能提供相应理论基础,同时为揭示冬虫夏草砷富集提供参考。     

锌指蛋白结构及功能研究进展

锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,对基因调控起重要的作用。根据其保守结构域的不同,可将锌指蛋白主要分为C2H2型、C4型和C6型。锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA的序列特异性结合,以及与自身或其他锌指蛋白的结合,在转录和翻译水平上调控基因的表达。我们简要综述了近年来锌指蛋白结构、分类及其与核酸及蛋白质相互作用等方面的研究进展。     

Inhibition of thymidylate synthase by 2′,2′-difluoro-2′-deoxycytidine (Gemcitabine) and its metabolite 2′,2′-difluoro-2′-deoxyuridine

2′,2′-Difluoro-2′-deoxycytidine (dFdC, gemcitabine) is a cytidine analogue active against several solid tumor types, such as ovarian, pancreatic and non-small cell lung cancer. The compound has a complex mechanism of action. Because of the structural similarity of one metabolite of dFdC, dFdUMP, with the natural substrate for thymidylate synthase (TS) dUMP, we investigated whether dFdC and its deamination product 2′,2′-difluoro-2′-deoxyuridine (dFdU) would inhibit TS. This study was performed using two solid tumor cell lines: the human ovarian carcinoma cell line A2780 and its dFdC-resistant variant AG6000. The specific TS inhibitor Raltitrexed (RTX) was included as a positive control. Using the in situ TS activity assay measuring the intracellular conversion of [5-³H]-2′-deoxyuridine or [5-³H]-2′-deoxycytidine to dTMP and tritiated water, it was observed that dFdC and dFdU inhibited TS. In A2780 cells after a 4 h exposure to 1 μM dFdC tritium release was inhibited by 50% but did not increase after 24 h, Inhibition was also observed following dFdU at 100 μM. No effect was observed in the dFdC-resistant cell line AG6000; in this cell line only RTX had an inhibitory effect on TS activity. In the A2780 cell line RTX inhibited TS in a time dependent manner. In addition, DNA specific compounds such as 2′-C-cyano-2′-deoxy-1-beta-D-arabino-pentafuranosylcytosine and aphidicoline were utilized to exclude DNA inhibition mediated down regulation of the thymidine kinase.Inhibition of the enzyme resulted in a relative increase of mis-incorporation of [5-³H]-2′-deoxyuridine into DNA. In an attempt to elucidate the mechanism of in situ TS inhibition the ternary complex formation and possible inhibition in cellular extracts of A2780 cells, before and after exposure to dFdC, were determined. With the applied methods no proof for formation of a stable complex was found. In simultaneously performed experiments with 5FU such a complex formation could be demonstrated. However, using purified TS it was demonstrated that dFdUMP and not dFdCMP competitively inhibited TS with a Ki of 130 μM, without ternary complex formation. In conclusion, in this paper we reveal a new target of dFdC: thymidylate synthase.     

A concise synthesis of 4-nitrophenyl 2-azido-2-deoxy- and 2-acetamido-2-deoxy-D-mannopyranosides

4-nitrophenyl 3,4,6-tri-O-acetyl-2-azido-2-deoxy-alpha- and beta-D-mannopyranosides were prepared from methyl 4,6-O-benzylidene-alpha-D-glucopyranoside and 1,3,4,6-tetra-O-acetyl-alpha-D-glucopyranose, respectively. Chemoselective reduction of both azides with hydrogen sulfide readily afforded 4-nitrophenyl 2-acetamido-4,6-di-O-acetyl-2-deoxy-alpha-D- and -beta-D-mannopyranosides in higher yields than reduction with triphenylphosphine or a polymer-supported triarylphosphine. Subsequent de-O-acetylation yielded 4-nitrophenyl 2-acetamido-2-deoxy-alpha-D-mannopyranoside and 4-nitrophenyl 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-mannopyranoside in 20% and 44% overall yields, respectively.     

Ca2+位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程

以拟南芥为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,研究了Ca2+在硫化氢(H2S)诱导拟南芥气孔关闭过程中的作用及其与过氧化氢(H2O2)的关系。结果表明： H2S诱导气孔关闭, Ca2+螯合剂EGTA和质膜Ca2+通道阻断剂硝苯地平(Nif)能不同程度抑制H2S诱导的气孔关闭,而内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素(Thaps)对H2S的作用无显著影响。由此推测, Ca2+参与调节H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程,且胞质中Ca2+来源于胞外Ca2+的内流。另外, H2S诱导拟南芥叶片NADPH氧化酶基因AtRBOHD和AtRBOHF以及细胞壁过氧化物酶基因AtPRX34表达增强,促进叶片和保卫细胞中H2O2积累, EGTA对此起抑制作用,而外源CaCl2处理上调AtRBOHD、AtRBOHF和AtPRX34的表达。表明Ca2+可能位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程。     

Smurf2 is a TRAF2 binding protein that triggers TNF-R2 ubiquitination and TNF-R2-induced JNK activation

TRAF2 plays a central role in TNF-induced signalling to NF-κB and JNK/p38 MAPK. To better understand the molecular mechanisms that mediate this dual function of TRAF2, we performed a yeast two-hybrid screening for TRAF2 interacting proteins using the Sos recruitment system. This resulted in the identification of the E3 ubiquitin ligase Smurf2 as a TRAF2 binding protein. TRAF2 overexpression was shown to trigger Smurf2 ubiquitination and the formation of a TNF-R2/Smurf2 complex. Smurf2 on its turn promoted TNF-R2 ubiquitination and the relocalization of TNF-R2 as well as TRAF2 to a detergent-insoluble cell fraction. This was associated with enhanced TNF-R2-induced JNK activation, whereas TNF-R2-induced NF-κB activation remained unaffected. These results suggest an important role for Smurf2 binding to TRAF2 in determining specific signalling outputs of TNF-R2.     

Synthesis of [2S-2-H]- and [2R-2-H]hexadecanoic acids

[2S-2-²H]- and [2R-2-²H]hexadecanoic acids were synthesized in overall yields of 59–67%. Methyl(2R)-2-hydroxyhexadecanoate, from the acid produced by Hansenula sydowiorum, was converted to the p-toluenesulphonate, reduced to trideutero alcohol with lithium aluminium deuteride and oxidized to [2S-2-²H]hexadecanoic acid. Methyl (2S)-2-chlorohexadecanoate, which was a by-product of tosylation and was also prepared by chlorinatioon of the hydroxy ester with thionyl chloride, on reduction and oxidation as before gave [2R-2-²H]-hexadecanoic acid. Intermediates were fully characterized, isotopic purity was 97% and optical purity was maintained throughout the syntheses. Attempts to reduce the tosyl or chloro groups, only, with sodium borodeuteride gave low yields probably due to preferential reduction of the ester group; 1,2-epoxyhexadecane was obtained from the tosylate and 2-chlorohexadecan-1-ol from the chloro ester.     

拟南芥血红蛋白1(AtGLB1)与过氧化氢的相互作用

拟南芥的血红蛋白1(AtGLB1)属于非共生的血红蛋白。在低氧胁迫中对植物细胞中过氧化氢(H2O2)内稳态的维持起了很重要的作用。为了检测AtGLB1与H2O2能否直接相互作用,我们扩增了拟南芥的AtGLB1基因,并将其克隆到原核表达质粒pET32a中,测序鉴定正确后转化大肠杆菌BL21。IPTG诱导目的蛋白表达后,镍离子亲和层析柱(Ni2+-NTA)纯化了靶蛋白。体外表达的氧合的AtGLB1能与H2O2直接相互作用。因此,与H2O2反应可能是AtGLB1清除低氧胁迫下产生的H2O2的一种方式。     

PPP2R2A在乳腺癌细胞中结合GFPT2并导致其去磷酸化

PPP2R2A是PP2A磷酸酶的调控亚基之一,以往的研究报道显示,PPP2R2A可促进肿瘤细胞生存和生长。本研究通过串联亲和纯化联合HPLC-Chip-ESI/MS/MS筛选PPP2R2A的相互作用蛋白质,分析结果显示,L-谷氨酰胺-D-果糖-6-磷酸转氨酶1(Glutamine-fructose-6-phosphate transaminase 1,GFPT1)和L-谷氨酰胺-D-果糖-6-磷酸转氨酶2(Glutamine-fructose-6-phosphate transaminase 2,GFPT2)是PPP2R2A可能的结合蛋白。通过免疫荧光共定位、GST Pull-down和免疫共沉淀等方法,进一步确认了PPP2R2A和GFPT1及GFPT2的相互结合。通过shRNA下调PPP2R2A后,GFPT2的磷酸化水平显著增加,但GFPT1的磷酸化水平改变不明显。GFPT2是O-GlcNAC糖基化修饰通路中的一个限速酶,在乳腺癌细胞MDA-MB-231中下调PPP2R2A后,蛋白质O-GlcNAC糖基化修饰水平增加。这些结果表明,PPP2R2A可直接结合GFPT2,并导致其去磷酸化,进而影响细胞内O-GlcNAC糖基化修饰。     

过氧化氢和氯化钙对香蕉幼苗抗寒性的影响

用H₂O₂和CaCl₂单独或混合使用的方法喷洒香蕉幼苗,并置于低温培养箱中进行冷胁迫处理,发现它们可提高香蕉幼苗冷胁迫期间叶片POD活性,降低细胞质泄漏,增加可溶性糖含量及减缓叶绿素降解,从而减轻冷伤害程度。H₂O₂和CaCl₂混合处理的效果优于单独处理,二者有协同效应。