拟南芥RUS4基因沉默对花药药室内壁次生加厚的影响

RUS4是拟南芥DUF647蛋白家族的一个功能未知的成员。沉默RUS4基因引起植株育性严重下降,但育性下降的具体机制尚不清楚。该研究通过观察RUS4基因沉默突变体(称为RUSamiRNA)不同时期花的发育情况,发现其雌蕊发育正常,雄蕊花丝伸长正常,主要缺陷是花药不能正常开裂;通过对RUS4-amiRNA植株花药发育的细胞形态学观察,发现其药室内壁缺乏次生加厚;qRT-PCR分析表明, RUS4-amiRNA花蕾中与植物次生壁加厚相关的转录因子基因NST1、NST2、MYB103和MYB85以及纤维素合成基因IRX1、IRX3、IRX5和IRX8的表达均大幅降低。该研究表明,RUS4可能通过影响次生壁形成相关基因的表达参与花药药室内壁次生壁的形成。     

Bcl-2蛋白家族调节凋亡和自噬信号通路的研究进展

自噬和凋亡是哺乳动物清除体内自身物质的两种重要生理过程,不同之处在于前者利于细胞生存,后者促进细胞死亡,它们在组织稳态、发育和疾病中起主要作用。Bcl-2蛋白家族对自噬和凋亡的信号通路存在交叉调控,使细胞的生死抉择具有可控性的同时形成复杂的信号转导网络,导致人们对其机制不甚清楚。该文首先总结了Bcl-2蛋白家族通过调节线粒体外膜通透和钙信号进而调控凋亡的分子机制,然后讨论了该家族成员的相互作用及其对钙信号的影响在自噬信号通路中的关键作用,最后提出了Bcl-2蛋白家族通过调节凋亡和自噬决定细胞命运的观点。     

基于网络药理学的谷糠结合态多酚抗乳腺癌机制研究

本研究旨在探讨谷糠结合态多酚(bound phenol of inner shell,BPIS)发挥抗乳腺癌细胞活性的作用机制。首先采用细胞计数法检测BPIS对乳腺癌细胞以及正常乳腺细胞活性的影响;然后综合运用SEA、SIB以及GeneCards等数据库获得BPIS和乳腺癌的相关靶点,并分析活性成分与作用靶点的互作网络以及通路。本研究筛选得到BPIS抗乳腺癌相关靶点39个,主要涉及糖脂代谢和细胞自噬等生物过程以及MAPK、PI3K/AKT、FoxO等多条信号通,表明BPIS抗乳腺癌是多成分、多靶点、多通路协同作用的过程,而与细胞死亡相关的细胞自噬很可能在BPIS抑制乳腺癌过程中发挥主要作用。     

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。     

1-硝基-2-酰基蒽醌-缬氨酸通过抑制ERK1/2激活和ERCC1表达诱导结肠癌细胞死亡

化学方法合成是新药研发的一种重要途径。结合抗肿瘤药物的作用机制以及蒽醌类衍生物的构效关系,设计合成了一类新的蒽醌类衍生物1-硝基-2-酰基蒽醌-缬氨酸(简称C3),发现其具有很好的抗肿瘤活性。为了确定蒽醌类衍生物C3对结肠癌HCT116和HT29细胞的作用及其分子机制,首先通过MTT比色法检测C3对结肠癌HCT116和HT29细胞活性的影响。结果显示,C3对这两种结肠癌细胞具有明显的抑制作用,呈时间和剂量依赖性。60μg/mL的C3处理HCT116和HT29细胞48 h,细胞活性分别是50.67%和59.77%,达到了半抑制浓度;同时,其细胞形态和细胞核发生明显变化。进一步采用Western印迹和qRT-PCR技术,检测C3对DNA切除修复交叉互补1(excision repair cross-complementation group 1,ERCC1)转录水平和蛋白质水平表达及其稳定性的影响。结果表明,C3降低了ERCC1转录水平和蛋白质水平的表达,并且减弱了ERCC1转录水平和蛋白质水平的稳定性。最后,用U0126(MEK1/2抑制剂)和C3联合作用结肠癌HCT116和HT29细胞,通过Western印迹检测ERCC1蛋白质水平的表达。结果表明,C3通过降低p-ERK1/2的蛋白质水平的表达,从而抑制ERCC1的表达。上述结果证明,C3通过细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK1/2)信号通路,降低了ERCC1转录水平和蛋白质水平的稳定性,使ERCC1转录水平和蛋白质水平表达发生下调,进而抑制结肠癌HCT116和HT29细胞的活性。     

N端缺失的锰过氧化氢酶生理生化特性

【目的】在红球菌(Rhodococcus sp.)R04中发现了一种高表达,N端缺失的锰过氧化氢酶(Mn-CAT),为了明确其在活性氧(Reactive oxygen species,ROS)清除与多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)代谢中所起的作用,本文对其生理生化特性进行了研究。【方法】利用DNAMAN对Rhodococcus sp.R04与Rhodococcus sp.R1101Mn-CAT的核酸和蛋白序列进行比对。化学合成和PCR搭桥法获取Mn-CAT全长基因。分别构建了原核表达载体p ETm3c-Mn-CAT,p ETm3c-Mn CAT-C,转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21,得到重组菌p ETm3c-Mn-CAT/BL21,p ETm3c-Mn CAT-C/BL21。工程菌诱导表达后,粗酶液经Q-sepharose和硫铵沉淀进行纯化。构建了锰过氧化氢酶C端(Mn CAT-C)基因的敲除载体p K18mobsac B-ΔMn CAT-C,电击法转入Rhodococcus sp.R04。荧光极化测定ROS的含量,HPLC分析多氯联苯的降解率。【结果】与Rhodococcus sp.R1101Mn-CAT基因序列相比,Rhodococcus sp.R04Mn-CAT缺少N端(R1101的Mn-CAT序列长度为915bp,R04的Mn CAT-C序列长度为468bp)。获得了纯度较高的Mn CAT-C,SDS-PAGE分析表明分子量约为23 k Da。以H2O2为底物时,Mn CAT-CKm比Mn-CATKm大,约为0.02357mol/L。通过基因同源重组的方式,得到菌株R04的Mn CAT-C敲除菌株,与野生菌株相比,敲除菌株体内ROS浓度显著增高,生长速率和多氯联苯降解速率明显下降。【结论】发现了一种N端缺失的锰过氧化氢酶,该酶具有原酶的大部分活性,且可以清除体内的ROS。Mn CAT-C基因的缺失影响了菌株的生长速率和多氯联苯的降解速率。     

假单胞菌YZ-26来源环酰亚胺水解酶中半胱氨酸残基的反应性能

【目的】研究环酰亚胺水解酶(Imidase,CIH)中的两个半胱氨酸残基的反应性及功能。【方法】设计了3个半胱氨酸突变酶:CIH7,108、CIH7、CIH108。将天然酶以及突变酶基因分别与麦芽糖结合蛋白(MBP)基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行融合表达,融合蛋白经纯化后得到了电泳纯的样品。使用5,5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)对天然酶CIH的巯基基团进行修饰,并分析了DTT对分子状态的影响。进一步研究了经H2O2处理后CIH及其突变酶的锌离子结合能力及分子状态。【结果】酶活测定表明CIH7,108和CIH7的活力基本丧失,而CIH108仍保持了72%的酶活性。CIH中的两个半胱氨酸残基以游离形式存在,不形成链内或链间二硫键。CIH与CIH108为四聚体结构且具有一定的锌离子结合能力,CIH7,108为多聚体,CIH7为单体及多体的混合物且都不具备锌离子结合能力,随着H2O2浓度的增加,CIH中的链内二硫键及CIH108中的链间二硫键逐渐增加。【结论】说明Cys7是结合锌离子和稳定CIH分子结构的必要残基。     

荞麦rBTI-2的表达及其对肿瘤细胞的生长抑制作用

设计一种适合基因工程开发的无标签重组荞麦胰蛋白酶抑制剂rBTI-2,并研究其对肿瘤细胞的生长抑制作用。构建原核表达载体pExSecI-BTI-2,诱导表达获得可溶性目的蛋白,经Resource~(TM) Q纯化后作用于HL-7702、HepG2、EC9706和QBC-939细胞,MTT检测rBTI-2对其生长的影响,并与前期获得的几种融合蛋白酶抑制剂进行功能比对。结果表明:质粒pEXSecI-BTI-2构建成功,SDS-PAGE分析表明分子量约为7.8 kDa。MTT检测表明rBTI-2对几种肿瘤细胞的生长有明显的抑制作用,而对正常细胞HL-7702作用很小。几种蛋白酶抑制剂对肿瘤细胞的生长均有不同程度的影响,其中rBTI-2对肿瘤细胞的生长抑制作用要大于融合蛋白酶抑制剂rBTI,这为深入研究BTI诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制及其应用开发提供了重要基础和研究依据。     

一株可利用甲烷的克雷伯氏菌的分离及其在甲烷检测中的应用

从山西太原水稻田土壤中,分离得到一株能以甲烷为唯一碳源和能源生长的菌株C611。通过生理生化特征及16SrDNA序列分析,该菌株初步鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)。采用响应面法优化了该菌株利用甲烷的培养条件,得到最佳培养条件为:温度24.4oC、接种量为6.7%、甲烷含量25%。以C611固定化细菌和溶氧响应仪为体系,采用电化学法研究了不同含量甲烷的响应时间以及溶氧变化与甲烷含量的关系。结果表明,菌株C611能利用甲烷,该反应体系对0～10%甲烷气体测定的响应时间小于100s;溶氧消耗量与通入甲烷气体含量呈线性关系,拟合系数(R2)为0.9994。以3%甲烷气体样品进行8次测量,测定平均值为3.09%,RSD为3.48%,相对误差为3%。表明该反应体系重现性良好,为该菌株进一步研究甲烷传感器奠定基础。     

内源荧光法在鉴别细菌表征中的应用

实现对细菌种属快速而高选择性的鉴别和表征在生化检测、临床医学和公共卫生领域变得日趋重要.内源荧光法以其灵敏度高、在线检测时间短、样品前处理简单等优势为微生物鉴别和表征提供了新方法.本文介绍了内源荧光法用于鉴别细菌表征的方法和原理;详细综述了近年来该方法用于食品分析、临床检验、环境监测和防生物恐怖等领域的细菌鉴别、代谢及追踪细菌源的现状和研究进展,并对其应用前景作了展望.