防御素的生物学特性及其抗病基因工程

防御素是一种富含半胱氨酸的小分子多肽,对细菌等微生物具有广谱抗性,且作用机制特殊。迄今为止,国内外在防御素方面进行了大量的研究,已经从各类生物体中分离出不同种类的防御素,并在基因工程和医药领域呈现广泛的应用前景。文章对防御素的分类、生物学特性,包括哺乳动物α-、β-、θ-防御素、昆虫以及植物防御素的分子结构及抗菌活性进行了综述,阐述了防御素的膜作用及与细胞内复合物结合的作用机制。总结和归纳了防御素基因的分离、表达研究进展及动、植物防御素基因在抗病基因工程领域的应用,并对防御素在未来的生物制药和植物抗病基因工程方面的应用前景进行了展望。     

防御素基因工程研究进展

防御素是一类在生物界广泛存在的、富含半胱氨酸、具有微生物和一些恶性细胞抗性的小分子短肽。它具有抗性谱广,作用机理特殊等优点;因此可以用来研制新型的抗生素类药,并在动植物抗病基域工程上发挥重要作用。概述了防御素在基因工程方面的研究进展,并对其应用前景作了展望。     

防御素构效关系研究进展

防御素是第一大类内源性抗微生物肤,具有广泛的抗菌谱作用,是生物体先天防御系统的重要组成成分.综述了近年国际上对防御素的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构及其构效关系研究的最新进展.     

昆虫防御素基因( defensin) 的起源与分子进化

果蝇防御素基因位于它的第二条染色体右臂上,其编码产物具有抗菌肽活性,主要时革兰氏阳性菌有抗性。由于其有牢固的分子骨架、广泛的分布以及生物活性,对它的研究已成为当前国际研究热点。本文主要使用NCBI的资源分析黑腹果蝇防御素及其同源序列,并讨论了昆虫防御素的起源和分子进化。     

硫堇蛋白及细胞防御素在植物抗病性育种中的研究

硫堇蛋白及细胞防御素是一类广泛存在于植物细胞中并对细菌、真菌等病原微生物具有抑制或杀灭作用的小分子量多肽抗生素。二者在分子量、空间结构及某些化学性质具有相似性,近年来在植物抗病性育种中得以应用。对植物硫堇蛋白及细胞防御素的分类、结构、作用机制以及在植物抗性育种的应用实例进行综述。     

哺乳动物β-防御素研究进展

哺乳动物β-防御素是一类小分子的阳离子抗菌多肽。其具有独特的抗菌机制和广谱抗菌、抗病毒活性,同时还可作为免疫调节剂来激活与调节机体的免疫系统,在医药开发或是动植物抗病育种等方面都具有很好的应用前景。就哺乳动物β-防御素的分布、分子结构、生物学活性、作用机制及其应用等方面的研究作一综述。     

犬β防御素-1真核表达载体的构建及其在HEK293T细胞中的表达

哺乳动物的β-防御素是一类具有广谱抗微生物活性的阳离子小肽.为了克隆和分析犬β防御素-1基因,并建立一套在HEK293T细胞中高效表达犬β防御素-1的方法,本研究采用RT-PCR方法从犬睾丸组织中扩增出犬β防御素-1(cBD-1)的cDNA基因,并将其克隆到pcDNA3.1A载体中,构建了犬β防御素-1基因的真核表达载体pcDNA3.1A-cBD-1,经磷酸钙介导转染HEK293T细胞进行表达.结果表明:克隆的犬β防御素-1基因序列与已发表序列(GenBank 编号:NM-001024641)的同源性为99.7%.表达犬β防御素-1经Western-blot检测,证明构建的犬β防御素-1基因表达载体能够在真核细胞中表达,表达产物能够分泌到细胞外.为进一步研究犬β防御素的功能奠定了基础.     

重组人β防御素3在大肠杆菌中的表达和活性分析

防御素是生物界广泛分布的一类低分子短肽,具有广谱高效的杀菌、抗肿瘤作用,并且不易使微生物产生抗药性,具有很高的应用价值,其中最引人注目的是β防御素[1,2].人β防御素3(humanβ-defensin3,hBD3)是最近发现的第3种人源性β防御素,与其它人防御素相比,在抗菌活性等方面具有明显优势,是所有防御素中抗菌能力最强的之一[3~7],具有独特的研究和开发价值.为了得到高效表达hBD3的工程菌株,本实验按照细菌对密码子的偏爱,人工合成了hBD3的寡核苷酸片段,构建了其表达载体.经IPTG诱导、分离纯化和肠激酶切割,得到了与天然hBD3活性基本相同的…     

植物防御素基因家族结构、功能及调控研究进展

防御素(Defensins,DF)是抗菌肽家族中最古老的一员。植物防御素是一类包含45-54个氨基酸残基,含有半胱氨酸(Cys)稳定的αβ模序,与哺乳动物及昆虫抗菌肽的亲缘关系非常密切,大部分植物防御素在体内被合成为具有信号肽序列的前体,并被分泌到胞外空间。植物防御素在宿主防御系统中起重要作用,不仅可抑制一系列的植物、动物及人类体内的细菌、真菌,还可杀伤一些肿瘤细胞及病原虫。植物防御素广泛存在于植物的花、茎、叶、果实、根和种子中,具有抗菌、抗肿瘤、抑制酶活、作为离子阻断剂和增加耐受性的功能,可作为新型的杀菌剂或新型的抗生素类药物。随着抗生素导致的耐药菌株的出现,对植物防御素的研究就显得尤为重要,特别是因其有效的抗真菌活性,植物防御素在作物抗病基因工程方面具有巨大的潜力。主要介绍了其发现、结构、类型、逆境调控功能、作用机制以及外源表达植物防御素基因等方面的最新研究进展,有助于将来对植物防御素基因家族进行更深入和全面的研究。     

果蝇防御素在毕赤酵母中的表达及活性检测

抗菌肽是昆虫感染细菌后,由血细胞及脂肪细胞在瞬时分泌的抗菌物质。具有广谱抗菌活性和抑杀耐药菌株等优点。抗菌肽不仅抗菌谱广,而且对某些真菌、原虫、病毒及肿瘤有一定的杀灭和抑制作用,还能加速免疫和伤口愈合过程。防御素是一类在自然界中广泛存在的、具有微生物抗性的小分子抗菌肽。利用PCR技术,以果蝇总DNA为模板,扩增出两端加入了连接接头的防御素基因,将接头处理成粘性末端,将防御素基因与分泌型酵母表达载体pHBM905B重组,构建重组酵母表达载体pHBM905B/defensin,经"三明治"夹心平板筛选及菌落PCR鉴定证明目的基因已整合入酵母染色体中。挑选阳性克隆经甲醇诱导表达,以SDS-PAGE电泳对表达产物进行分析,证明表达蛋白的相对分子量约为10kD,与预期结果一致。用琼脂糖扩散法检测上清液的生物学活性,可以观察到明显的抑菌圈,显示其具有较强的抗菌活性。同时表达产物有极强的热稳定性,展示了诱人的应用前景,为进一步的开发研究奠定了基础。     

Plant defensins: Common fold,multiple functions

Plant defensins represent a large class of structurally similar peptides found throughout the plant kingdom. Despite a conserved cysteine spacing pattern and three-dimensional structure, their sequences are highly divergent and they display a range of activities including antifungal and antibacterial activities, enzyme inhibitory activities as well as roles in heavy metal tolerance and development. The vast number of sequences along with their diverse range of activities makes it impossible to test the activity and assign function to all plant defensins. However, as the number of characterized defensins increases, in depth sequence analysis may allow us to predict the function of newly identified peptides. In this review, we analyze the sequences of defensins whose activities have been described and group these based on similarity using a maximum-likelihood phylogenetic tree. We also compare the amino acids that have been described as essential for the activity of various plant defensins between these groups. While many more plant defensins will need to be characterized before we can develop rules to predict the activity of novel sequences, this approach may prove useful in identifying structure–function relationships.     

Plant defensins: Common fold,multiple functions

Plant defensins represent a large class of structurally similar peptides found throughout the plant kingdom. Despite a conserved cysteine spacing pattern and three-dimensional structure, their sequences are highly divergent and they display a range of activities including antifungal and antibacterial activities, enzyme inhibitory activities as well as roles in heavy metal tolerance and development. The vast number of sequences along with their diverse range of activities makes it impossible to test the activity and assign function to all plant defensins. However, as the number of characterized defensins increases, in depth sequence analysis may allow us to predict the function of newly identified peptides. In this review, we analyze the sequences of defensins whose activities have been described and group these based on similarity using a maximum-likelihood phylogenetic tree. We also compare the amino acids that have been described as essential for the activity of various plant defensins between these groups. While many more plant defensins will need to be characterized before we can develop rules to predict the activity of novel sequences, this approach may prove useful in identifying structure–function relationships.     

按蚊防御素基因家族转录模式和启动子的生物信息学分析

运用生物信息学方法分析冈比亚按（Anopheles gambiae）中防御素基因家族的表达模式和启动子保守区。在ENSEMBL数据库中搜索防御素基因家族序列，然后将基因编号输入angaGEDUCI数据库中进行分析。结果在冈比亚按蚊中存在有4个防御素基因的异构体分子，其中DEF1基因表达模式与其它3个基因存在明显差异。4个防御素基因启动子序列都存在AP-1、GATA-1、GCN4、GR、HNF-3B、TFIID6个转录因子的识别结合位点，表明这6个转录因子是冈比亚按蚊防御素基因家族表达调控所必需的。值得注意的是，DEF1基因启动子序列中存在与性别决定翦关的SOXproteins转录因子的结合位点，暗示DEF1基因的转录调控可能与性别分化有关；而在DEF2基因启动子序列中存在有热激因子（HSTF）的识别结合位点，表明热刺激会调控DEF2基因的表达。     

Plant defensins

Plant defensins are small, basic peptides that have a characteristic three-dimensional folding pattern that is stabilized by eight disulfide-linked cysteines. They are termed plant defensins because they are structurally related to defensins found in other types of organism, including humans. To date, sequences of more than 80 different plant defensin genes from different plant species are available. In Arabidopsis thaliana, at least 13 putative plant defensin genes (PDF) are present, encoding 11 different plant defensins. Two additional genes appear to encode plant defensin fusions. Plant defensins inhibit the growth of a broad range of fungi but seem nontoxic to either mammalian or plant cells. Antifungal activity of defensins appears to require specific binding to membrane targets. This review focuses on the classification of plant defensins in general and in Arabidopsis specifically, and on the mode of action of plant defensins against fungal pathogens.     

人防御素分子生物学研究进展及其应用

人防御素(human defensins)是一类内源性阳离子抗微生物肽,在天然免疫防御中起重要作用,也能增强继承性免疫应答.它具有强烈的广谱抗微生物活性,并且不易对微生物产生耐药性.对人防御素的分子生物学特性方面的研究进展作一综述,重点在于比较和探讨其结构的异同,并对其应用和发展的前景进行展望.