基因前定点敲入FLAG标签表达的FLAG-SND1蛋白参与胞内应激颗粒的形成

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。     

SND1蛋白与HuR蛋白的相互结合作用

人源SND1（staphylococcal nuclease domain containing 1）蛋白由N端的SN（staphylococcal nucleases）结构域和C端的TSN (Tudor SN5) 结构域组成,其中SN结构域又包含SN1～SN4四个重复的功能片段. 本课题组前期研究结果表明,SND1蛋白可以通过SN结构域与G3BP（Ras GAP SH3 domain binding protein）蛋白相互结合,共同参与细胞应激颗粒（stress granules,SGs）的形成. SGs是真核细胞在受到氧化应激、病毒感染等外界刺激时在胞浆内形成的与RNA代谢相关的颗粒状结构. 对于SGs的成分鉴定及相互作用的分析一直是学者们研究的热点. 本研究中,免疫共沉淀实验结果表明,以抗SND1抗体可以共沉淀出HeLa细胞内另一个重要的应激相关人类抗原R（human antigen R,HuR）蛋白. 另外,利用脂质体转染法将pcDNA3 FLAG HuR重组质粒瞬时转染入HeLa细胞,成功过表达外源性的FLAG HuR融合蛋白,再以抗FLAG标签抗体又可以反向共沉淀出内源性SND1蛋白,证明SND1与HuR之间存在蛋白质间的相互结合作用. 细胞免疫荧光实验结果表明,当给予HeLa细胞05 mmol/L亚砷酸钠氧化应激时,SND1与HuR蛋白共同定位于胞浆中的SGs结构中. GST pulldown实验结果进一步表明截短的SN结构域可以结合HuR蛋白,其中以SN1功能片段的结合能力最强,表明SND1蛋白是通过SN结构域与HuR蛋白形成应激复合物,参与SGs的胞浆组装.并不定位于SGs的TSN结构域亦可结合HuR蛋白,提示SND1 HuR的蛋白相互作用可能并不局限于SGs,具有其它方面的功能意义.     

活细胞内以光漂白荧光损失(FLIP)技术分析HuR蛋白的应激动力学行为

人类抗原R(human antigen R,HuR)是一种多功能RNA结合蛋白,参与细胞应激颗粒(stress granules,SGs)的构成。SGs是细胞在受到外界环境刺激时在胞浆中形成的颗粒状结构。该研究是利用光漂白荧光损失(fl uorescence loss in photobleaching,FLIP)技术对活细胞内的HuR蛋白颗粒进行应激动力学分析。首先,利用脂质体将RFP-HuR重组质粒瞬时转染入HeLa细胞,以Western blot和细胞免疫荧光实验确定是否实现对于HuR蛋白的红色荧光蛋白(red fl uorecent protein,RFP)标记;然后以405 nm激光束脉冲式重复光漂白HuR应激颗粒,分别监测同一漂白细胞内的其他HuR颗粒以及核内荧光信号,并以邻近的未漂白细胞作为对照组。实验结果表明,转染重组质粒后可有效表达RFP-HuR融合蛋白,且与SGs标记蛋白G3BP存在共定位关系。在第一个光漂白循环,漂白区荧光密度便从2 500 a.u.降低至0 a.u.;而经过约12个漂白循环(240 s)后,邻近HuR颗粒的荧光密度从漂白前的1 800 a.u.左右降低并维持在200 a.u.左右,表明活细胞内的HuR颗粒呈现高度的动态性;而胞核区荧光密度亦从4 400 a.u.降低至2 000 a.u.左右,表明HuR蛋白是一种核浆穿梭蛋白,在SGs、胞浆及胞核之间存在一定的动态平衡。利用FLIP技术可以分析并比较SGs不同成分的应激动力学属性,有助于进行SGs相关临床疾病的分子机制探讨。     

基因前定点敲入FLAG标签表达的FLAG-SND1蛋白参与胞内应激颗粒的形成

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。     

活细胞内人AGTR1-3′UTR的荧光标记及应激定位分析

利用噬菌体衣壳蛋白MS2和带有序列特异性茎环结构(含有MS2蛋白结合位点)的RNA之间的高度亲和力,对外源性人血管紧张素1型受体(angiotensin II receptor type 1,AGTR1)mRNA 3′端非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)片段进行红色荧光标记,进而在活细胞(HeLa)内研究该mRNA片段的应激生物学行为。通过在pSG5空载体质粒上先后插入两个双链DNA目的片段AGTR1-3′UTR和24×MS2,构建重组质粒pSG5/AGTR1-3′UTR/24×MS2,并将该质粒与重组质粒pERFP/MS2和pEGFP/C1-G3BP共转染入Hela细胞。荧光显微成像结果显示,AGTR1-3′UTR-24×MS2 mRNA片段能够携带具有入核信号的MS2-RFP融合蛋白离开胞核进入胞浆,而且在亚砷酸盐刺激下,红色荧光标记的AGTR1-3′UTR-24×MS2 mRNA片段可在胞浆中形成与应激蛋白G3BP-GFP共定位的颗粒。该结果表明,针对AGTR1-3′UTR片段的MS2-RFP荧光标记系统构建成功,该荧光标记系统能有效避免假阳性的荧光信号。在细胞受到氧化应激时,AGTR1-3′UTR会被招募至胞浆中的应激颗粒结构中,启示了AGTR1-3′UTR区域对于调控AGTR1 mRNA在细胞内的应激定位具有重要作用。     

滇西北高原藏区小型兽类体表寄生蚤的生态位特征

为探讨云南西北高原藏区小型兽类体表寄生蚤的生态位特征,根据海拔和地形等自然环境特点,在德钦县选取42个调查样点,划分为5个垂直带,4种生境,采用铗夜法和笼日法捕获小兽,梳捡其体表寄生蚤,运用生态位宽度指数（B_i）和生态位重叠指数（NO）对其生态位特征进行分析。结果：共梳捡寄生蚤1275头,隶属4科9亚科17属33种,其中迪庆额蚤和云南栉眼蚤为优势种,常见种12种,稀有种19种。在海拔资源轴上,B_i值前三分别是特新蚤德钦亚种0.698、棕形额蚤0.690、斯氏新蚤川滇亚种0.667;生境资源轴上,B_i值前三分别是：无值大锥蚤0.630、特新蚤指名亚种0.57、特新蚤德钦亚种0.537;寄主资源轴上,B_i值前三为绒鼠怪蚤0.584、迪庆额蚤0.567、棕形额蚤0.553;多维生态位宽度来看,特新蚤德钦亚种和迪庆额蚤B_i值较大,分别为1.031、1.019。海拔、生境、寄主生态位重叠指数中,有意义的重叠种对分别占比35.6%、39.39%、9.28%;完全不重叠的种对分别占比26.89%、18.56%、51.14%;完全重叠的种对分别占比2.27%、13.26%和0.19%。三种生态因子中,优势种和常见种的生态位宽度值较大,对资源的利用能力和竞争能力较强。不同生态因子的生态位重叠指数格局不同,与资源轴本身有关。有意义的重叠和完全不重叠的种对占比较多,前者多为优势种、常见种、稀有种两两之间重叠,重叠指数越高,竞争关系越激烈;完全不重叠的种对多为稀有种之间,无资源利用竞争关系。总体来说,德钦县小兽体表寄生蚤种类丰富,生态位分化较为均匀,本研究可为该地蚤传疾病的监测防控提供生态学依据。     

温度对浙江天童国家森林公园9种鳞翅目昆虫繁殖力的影响

设置16、19、22、25、28和31 ℃ 6个温度梯度条件,研究了温度对浙江天童国家森林公园9种鳞翅目昆虫繁殖力的影响.结果表明： 9种鳞翅目昆虫在19～28 ℃范围内可顺利产卵并孵化,随温度升高成虫的产卵前期缩短;四川尾尺蛾等8种昆虫在22 ℃时繁殖力最强,之美苔蛾最大繁殖力出现在25 ℃;9种昆虫的卵期随温度升高而缩短;产卵同步性和卵孵化同步性最大值均出现在较高的温度条件下.四川尾尺蛾卵的发育起点温度较低,为9.52 ℃,其他8种昆虫卵的发育起点温度在13.32～14.72 ℃;四川尾尺蛾卵的有效积温为120.82日·度,显著高于其他8种昆虫(45.09～68.30日·度）.研究得到的有效积温回归方程可初步用于9种昆虫发生的预测.     

重组pEGFP—C2-p100-TSN点突变质粒构建及表达

目的将6个不同的p100-TSN．Mutants基因片段分别定向连入PEGFP—C2质粒中,使P100-TSN突变蛋白能够与绿色荧光蛋白在COS7细胞中融合表达,从而为进一步研究p100蛋白TSN结构域的功能奠定实验基础。方法利用EcoR I和Xho I双酶切方法从6个pcDNA3．1（＋）-p100-TSN．Mutants重组质粒中分别获得p100-TSN．Mutants的cDNA片段,将其连人pEGFP—C2质粒载体中,再将成功构建的6个pEGFP—C2-p100-TSN．Mutants质粒分别转染COS7细胞中,荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白表达。结果①将重组质粒进行双酶切鉴定可见p100-TSN．Mutants的cDNA片段;②转染重组质粒后可观察到绿色荧光蛋白的表达。结论①6个pEGFP—C2-p100-TSN．Mutants重组质粒构建成功;②p100-TSN突变蛋白可与绿色荧光蛋白在COS7细胞中融合表达。     

桑树MaGPX家族基因的克隆及表达分析

谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidases, GPXs)是植物细胞清除活性氧的重要酶类之一,与植物的抗逆性紧密相关。该研究以桑树(Morus alba L.)‘红果2号’为材料,利用RT PCR方法克隆了桑树MaGPX基因家族6个成员。生物信息学分析表明,MaGPX蛋白序列具有植物GPX的典型结构域和Cys残基,并与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtGPX蛋白序列具有较高的相似性。亚细胞定位结果表明,MaGPX1/2/3/6可能定位在细胞膜、细胞质和细胞核,MaGPX4定位在叶绿体,MaGPX5可能定位在细胞膜,暗示桑树MaGPX成员具有功能的分化。qRT PCR分析表明,MaGPX基因家族各成员在芽、叶、根、雄花、雌花以及果实中均有表达,其中MaGPX1/3/5在根以及雄花中高表达,MaGPX2在雄花中高表达,MaGPX4在叶和雄花中高表达,MaGPX6在果实中高表达;MaGPX各成员的表达受干旱胁迫诱导,各成员对干旱胁迫的响应随着处理时间和胁迫程度的变化而有所不同,其中MaGPX1、MaGPX2和MaGPX3可能在清除活性氧和维持细胞内氧化还原平衡中发挥重要作用。该研究结果为桑树MaGPX基因家族的生理功能研究奠定了良好基础。     

针对人Tudor-SN蛋白T103位点的应激磷酸化抗体制备及分析

目的：针对人Tudor-SN蛋白T103位点（103位苏氨酸,Thr103）制备兔源多克隆磷酸化抗体,并进行应激磷酸化的时相分析。方法：首先人工合成含磷酸化T103（pT103）位点的多肽,4次免疫新西兰大白兔后获取抗血清;然后以AKTA蛋白纯化系统进行纯化,并利用Western blotting和细胞免疫荧光实验对纯化后的抗pT103抗体进行鉴定;最后以In-cell Western法进行Tudor-SN蛋白的应激磷酸化/去磷酸化时相性分析。结果：（1）确定并合成磷酸化多肽“TIENKpTPQGRC”,收集约75 ml兔源抗血清,纯化后获取2.08 mg/ml抗pT103抗体;（2）当HeLa细胞受到氧化应激时,以pT103抗体检测的磷酸化信号增强,可在胞浆中检测到颗粒状信号,与内源性Tudor-SN应激颗粒存在共定位关系;（3）在氧化应激及应激去除后恢复过程中,T103位点的磷酸化水平呈现一定的波动性时相。结论：成功制备针对Tudor-SN蛋白T103位点的兔源多克隆抗pT103抗体,有助于从磷酸化修饰角度进行Tudor-SN在细胞应激方面的机制探讨。