热激蛋白在昆虫生殖中的功能及作用机制

热激蛋白(Hsp)在生殖过程中有着至关重要的作用。近年来,Hsp在昆虫生殖相关功能与机制研究方面取得了重要进展。基于此,本文主要就Hsp在昆虫精子发生和精子保护、卵成熟和卵子保护、生殖应答以及衰老进化机制等方面的研究进展进行了综述,旨在为进一步深入研究Hsp与昆虫生殖的关系提供参考,并为害虫防治和益虫利用提供新思路。     

TPR蛋白对Hsp90功能的调节

热激蛋白Hsp90是一类在进化中形成的高度保守的且可参与多种细胞功能的特异分子伴侣。TPR蛋白通常存在于Hsp90的多蛋白质复合物中,它对Hsp90的功能的多样性起着至关重要的作用,同时Hsp90可能为TPR蛋白提供“泊位”,允许不同的TPR蛋白在Hsp90分子伴侣底物附近有序而特异结合,从而使Hsp90在细胞内环境中以特定的方式完成其各种细胞功能。了解TPR蛋白与Hsp90的相互作用机制为阐明细胞内Hsp90的功能多样性和特异性奠定了基础。     

家蚕热激蛋白的研究进展

热激蛋白在家蚕的生长发育过程中发挥着重要的生物学作用。该文对国内外学者近几年在家蚕热激蛋白上的研究进展进行了综述,分析了家蚕热激蛋白的分类,概括了家蚕热激蛋白的基本性质,介绍了家蚕热激蛋白在对温度的响应、家蚕抗逆、抗病与滞育中的作用及其他生物学功能等方面的研究现状,提出了在家蚕热激蛋白研究上存在的问题,展望了家蚕热激蛋白研究的发展趋势,以期为利用热激蛋白提高家蚕品种的抗逆性和深入研究家蚕以及其他鳞翅目昆虫热激蛋白的生物学功能提供参考。     

热激蛋白90与中红侧沟茧蜂的发育关系

根据热激蛋白90(the heat shock proteins90,Hsp90)基因序列的保守性,设计引物,采用PCR结合RACE扩增的方法克隆得到中红侧沟茧蜂Microplitis mediatorHaliday Hsp90cDNA全序列,并用半定量RT-PCR的方法研究Hsp90与中红侧沟茧蜂发育及滞育间的关系。结果表明,滞育条件和非滞育条件下,热激和冷激都能诱导Hsp90的表达;不论在滞育还是非滞育条件下,Hsp90表达量均在2龄初期最高,随发育时间的增加逐渐降低,成虫期表达量又显著升高;滞育褐茧在4℃保存初期,Hsp90呈现高表达且随保存时间的增加而降低。     

辅助伴侣分子Cdc37蛋白的研究进展

细胞分裂周期蛋白Cdc37最初是在芽殖酵母中发现的细胞周期相关蛋白。随后的研究表明Cdc37具有伴侣分子活性,可以特异地募集一系列的蛋白激酶结合到热激蛋白90（Hsp90）上,形成特定的分子伴侣复合体,参与维持蛋白的稳定性和激酶活性。Cdc37参与了细胞内的多项生命活动,在细胞周期、信号转导和基因表达中都起着重要的作用。由于Cdc37在肿瘤组织中特异性地高表达,使其成为肿瘤治疗中一个重要的分子靶点。     

昆虫小分子量热激蛋白的研究进展

昆虫小分子量热激蛋白(Small heat shock proteins,s HSPs)是最早被发现的热激蛋白,但是有关它们的研究相对较少。本文对昆虫小分子量热激蛋白的最新研究成果进行了总结,旨在引起人们对该类蛋白的关注,以便进一步研究其功能,探讨其可能的应用前景。目前研究表明:昆虫小分子量热激蛋白是其所有热激蛋白中最不保守的家族。同时,它们通常拥有一个α-晶状体结构域;分子量范围一般在12~43 ku;具有分子伴侣的活性。每种昆虫体内拥有多种s HSPs,而且其功能也各不相同。这些热激蛋白在昆虫的生长发育、生殖以及滞育等重要生命活动中起着重要的作用;同时在抵御不良环境以及适应性进化中也具有重要意义。随着研究的深入,还将会有更多的昆虫s HSPs被鉴定,它们更多的功能也将被逐渐发掘。     

Hsp90抑制剂的研究进展

热激蛋白90(heat shock protein90,Hsp90)作为分子伴侣在调节细胞生长、分化、凋亡等方面发挥着重要的作用。Hsp90抑制剂能与Hsp90结合,使其功能丧失,造成细胞的多种生理活动缺陷,在Hsp90功能研究和癌症治疗方面具有潜在的价值。综述了不同来源的Hsp90抑制剂及其作用机制,同时对新型Hsp90抑制剂的来源进行了探讨。     

棉花粉蚧热休克蛋白基因的鉴定

热休克蛋白(heat shock proteins,Hsps)是生物体或细胞受到热胁迫后新合成的一类遗传上高度保守的蛋白,在昆虫应对外界环境因子胁迫时起着重要作用。为了系统研究棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis Hsp基因家族,对棉花粉蚧转录组基因注释信息进行分析、获得目标序列,并应用NCBI上Blast X等软件进行比对、共鉴定出24条热激蛋白(Hsp)基因,包括3个Hsp90、8个Hsp70、2个Hsp60和11个s Hsp(small heat shock protein,s Hsp)基因。对棉花粉蚧与模式昆虫家蚕Bombyx mori、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、赤拟谷盗Tribolium castaneum系统进化关系分析显示,昆虫的小分子量热休克蛋白s Hsp具有很强的种属特异性,Hsp70家族的保守性比s Hsp强。棉花粉蚧热激蛋白基因的鉴定为深入研究该虫Hsp与生长发育、抗逆境的相互关系奠定了基础。     

热激蛋白90抑制剂

分子伴侣热激蛋白90(heat-shock protein 90,Hsp90)在生物体内具有重要的生理功能,它在许多肿瘤细胞中表达增加。临床研究发现Hsp90抑制剂单一用药或者联合用药都具有较好的抗肿瘤效果,因此目前Hsp90被认为是癌症治疗一个非常有潜力的靶标。本文总结了Hsp90的结构功能、Hsp90抑制剂的作用机理以及Hsp90抑制剂的临床应用前景,希望为设计和开发新的Hsp90抑制剂提供一定的参考。     

千里光热激蛋白90-3(Hsp90-3)的生物信息学与功能分析

Hsp90是真核细胞重要的一类分子伴侣,与植物的生长发育、抗逆性、信号转导及生物进化等功能密切相关.为了深入理解高等植物Hsp90结构与功能的关系,该研究从千里光(Senecio scandens)全长cDNA文库中分离到Hsp90-3基因.序列分析结果表明,该基因编码699个氨基酸的多肽,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtHsp90-3(登录号:NP_200412.1)的同源性最高,为93.71％;预测蛋白质的分子量为79.78 kD,理论等电点为5.08.信号序列分析结果发现,该蛋白主要定位于细胞的细胞核、过氧化物酶体、叶绿体类囊体膜及叶绿体基质中,提示作为分子伴侣,高等植物Hsp90-3参与细胞内膜系统蛋白质的转运.结构与功能分析发现,该蛋白有3个结构域及1个连接区,推测Hsp90-3在真核细胞的信号转导、转录调控及胁迫表达等过程中发挥重要功能.     

昆虫滞育关联热休克蛋白的研究进展

滞育是昆虫逃避不利环境条件的基本方式之一, 益虫的合理利用和害虫的综合治理, 都离不开对滞育调控机理的研究。滞育可以诱导一些基因表达模式的改变, 如热休克蛋白基因的差异表达, 导致昆虫抗逆性增强。本文综述了与昆虫滞育关联的热休克蛋白的研究概况, 从热休克蛋白与滞育的关联、 不同虫态滞育期间热休克蛋白基因的差异表达和滞育相关的蛋白质组学研究几个方面进行了概述。与其他的胁迫反应均诱导热休克蛋白同步上调表达不同, 热休克蛋白在不同种类昆虫以及同种昆虫的不同滞育生理阶段的表达模式差别很大。热休克蛋白在滞育期间的表达是决定越冬抗逆性和存活的重要因子之一。本文可为昆虫滞育如何应答环境条件刺激的研究提供参考信息。     

植物热激蛋白70基因家族及其生物学功能研究进展

植物热激蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)是热激蛋白家族中保守、普遍表达的家族,有两个主要功能区:N端核酸结合区和C端底物结合区。通常Hsp70具有分子伴侣功能,参与新生蛋白的折叠、转运、重折叠变性蛋白、协助降解变性蛋白;Hsp70不仅受高温胁迫诱导,且受其它多种胁迫诱导;同时,Hsp70参与植物正常发育过程。Hsp70基因分布广泛,序列高度保守,在植物基因组中以基因家族形式存在,最近广泛用于遗传多样性和系统发育研究。文章对植物中Hsp70的基因家族、结构、表达调控机制和生物学功能进行了综述。     

果蝇热激蛋白的研究进展

热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)是生物体受到应激刺激时诱导产生的一组保守性蛋白,普遍存在于各种生物体中。近年来,果蝇Drosophila作为生命科学与人类疾病研究的重要模式生物,其热激蛋白的研究取得了许多新的进展。文章对果蝇热激蛋白的类别、热激蛋白基因的表达调控机制、热激蛋白的分子伴侣功能、调节细胞存亡和影响发育及寿命等相关生物学功能进行综述,并对热激蛋白在神经退行性疾病治疗中的应用前景作展望。     

温度胁迫下棉花粉蚧热激蛋白基因的表达分析

【目的】为了研究热激蛋白 Hsp70, Hsp70-4和Hsp90在棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis抵抗逆温中的作用。【方法】在测序棉花粉蚧转录组的基础上,分析了该虫热激蛋白Hsp70基因家族的2个序列［Pshsp70（GenBank登录号为KJ909505）和Pshsp70-4（GenBank登录号为KJ909506）］和Hsp90基因家族的1个序列,［Pshsp90(GenBank登录号为KJ909507)］,采用实时荧光定量 PCR（RT-qPCR）检测了在不同温度（18和32℃恒温, 37, 39, 41, 43和45℃热激1 h 后26℃恢复1 h)下棉花粉蚧不同发育阶段（2龄若虫、3龄若虫、雌成虫）3种热激蛋白基因的表达量。【结果】Pshsp70 cDNA序列包含1 923 bp的开放阅读框,编码641个氨基酸,理论分子量和等电点分别为70.9 kDa和5.65; Pshsp70-4 cDNA序列包含1 962 bp的开放阅读框,编码654个氨基酸,理论分子量和等电点分别为71.8 kDa和5.38;Pshsp90 cDNA序列包含2 172 bp的开放阅读框,编码724个氨基酸,理论分子量和等电点分别为83.5 kDa和4.93。Pshsp70 和Pshsp70-4均含有Hsp70基因家族高度保守的基序,Pshsp70编码的氨基酸序列与烟粉虱Bemisia tabaci和家蚕Bombyx mori等昆虫的Hsp70 的氨基酸序列一致性为 85%;Pshsp70-4编码的氨基酸序列与白蜡蚧Ericerus pela和点蜂缘蝽Riptortus pedestris等昆虫的Hsp70的氨基酸序列一致性高达95%;Pshsp90也含有Hsp90基因家族高度保守的基序,Pshsp90编码的氨基酸序列与赤拟谷盗Tribolium castaneum和东亚小花蝽Orius sauteri等昆虫的Hsp90 的氨基酸序列一致性为 87%。热激蛋白基因表达量分析结果表明,在18℃恒温条件下,粉蚧2龄若虫的3个PsHsps基因的mRNA相对表达量均比对照(26℃)低,在32℃恒温条件下,各龄期的Hsp70基因的相对表达量均显著高于对照。在37~45℃下热激1 h并在26℃下恢复1 h,棉花粉蚧3个龄期的3个热激蛋白PsHsps基因的相对表达量随温度的升高总体呈增加趋势,相关性分析表明,除Pshsp70-4在雌成虫中的表达量与热胁迫温度的相关系数为0.225外,各龄期中3个基因的表达量与温度的相关系数均大于0.6,显著相关;43℃和45℃胁迫下,各龄期的3个热激蛋白基因相对表达量均显著高于对照组（P<0.05）。【结论】棉花粉蚧热激蛋白基因的表达与温度呈正相关,在该虫应对高温中起着重要作用。     

棉铃虫Hsp70的多克隆抗体制备及鉴定

HSPs(热休克蛋白)是机体在不利环境条件刺激下合成的一类蛋白质,在进化上高度保守,普遍存在于生物体,其中Hsp70是最为保守的成员。研究发现,昆虫滞育过程中普遍存在Hsp70表达上调的现象。然而,现有的研究均是在基因水平的检测结果。为了能从蛋白水平检测棉铃虫中Hsp70的表达,本研究制备了棉铃虫Hsp70的多克隆抗体。构建了hsp70的原核表达载体并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达,重组蛋白经镍柱纯化后免疫兔子,制备了棉铃虫Hsp70的多克隆抗体。抗体的效价较高,达到了1∶256 000,此外Western结果表明,制备的抗体能检测出热诱导的Hsp70蛋白。本研究制备了高效价且较为特异的Hsp70对克隆抗体,该抗体为后续从蛋白水平研究棉铃虫滞育过程中Hsp70的表达及其分子机制奠定了基础。     

叶绿体J蛋白研究进展

J蛋白是广泛存在于细胞内的一种分子伴侣。它作为Hsp70的辅伴侣分子有着广泛而复杂的生物学功能。本文概述了J蛋白的相关概念、结构、种类、分布及其作用机制,并重点讨论了其在叶绿体内的功能。最后对有关J蛋白研究中需要解决的问题做了展望。     

热休克蛋白90三磷酸腺苷酶的调控机制研究

热休克蛋白90（heat shock protein90,Hsp90）是一类在生物进化中高度保守的蛋白,与细胞凋亡密切相关,作为抗癌新靶标已经得到了广泛的关注。相关研究表明,Hsp90可以通过多种方式调控ATPase的活性,如自身构象改变、与辅伴侣分子形成复合物以及转录后修饰等。在Hsp90基本构象改变的基础上,综述了不同因素对ATPase的调控作用,着重阐述近几年的研究进展,为进一步研究Hsp90调控ATPase的机制提供一定的参考。     

麦红吸浆虫热激蛋白基因SmHsp40的克隆及其在滞育进程中和极端温度胁迫下的表达

【目的】麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性滞育昆虫,滞育过程中经历酷暑和严寒。本研究旨在探讨麦红吸浆虫热激蛋白基因Hsp40在滞育中的作用。【方法】以麦红吸浆虫滞育前幼虫为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆Hsp40全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白的特性;采用实时荧光定量PCR技术分析其在滞育不同阶段幼虫及越夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35～50℃)和越冬滞育幼虫在短期极端低温(0～-15℃)胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得麦红吸浆虫Hsp40基因,命名为SmHsp40(GenBank登录号:MH001167),其cDNA全长1 553 bp,开放阅读框长为1 074 bp,编码357个氨基酸,相对分子量为40.87 kD,理论等电点为5.31。推导的氨基酸序列中含有Hsp40蛋白家族典型的J结构域和HPD基序。蛋白序列相似性和系统进化关系分析表明,SmHsp40蛋白与冈比亚按蚊Anopheles gambiae等长角亚目(Nematocera)昆虫Hsp40的相似性最高、亲缘关系最近。麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp40表达量存在显著差异,进入滞育后表达量上调;滞育进程中,夏季7-8月和冬季12月至翌年1月表达量显著高于其他季节。与未处理的对照相比,40℃处理越夏滞育幼虫和-10℃处理越冬滞育幼虫1 h明显诱导SmHsp40的表达,但超过45℃或低于-15℃极端温度处理诱导效果均不明显。【结论】SmHsp40参与了麦红吸浆虫滞育进程,可能在滞育状态的维持及滞育期间耐热和耐寒能力的调控方面起重要作用。     

低温对麦红吸浆虫滞育解除及蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90表达水平的影响

【目的】本研究旨在明确破茧率和破茧所需时间作为典型的专性幼虫期滞育昆虫麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育解除指标的可行性,探讨蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90在低温解除滞育中的作用。【方法】9月上旬采自田间的麦红吸浆虫滞育幼虫在低温(4℃)和自然变温处理不同时间(0~90 d)后转移至24℃化蛹,调查幼虫的破茧率、化蛹率及破茧和化蛹所需时间;采用qPCR技术分析4℃低温终止滞育并在24℃下恢复发育的幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的mRNA水平。【结果】不同时间低温(4℃)和自然变温处理的麦红吸浆虫滞育幼虫破茧率和化蛹率以及破茧和化蛹所需时间均存在显著差异。未经低温(4℃)处理的幼虫在水分满足的条件下破茧率为71.3%,但均不能化蛹;低温(4℃)处理60 d内,随着处理时间的延长破茧率和化蛹率逐渐升高,破茧和化蛹所需时间逐渐缩短;与4℃低温处理30~60 d相比,自然变温处理30~60 d的幼虫化蛹率显著较低;4℃低温处理60 d和自然变温处理90 d后幼虫的化蛹率均超过91%。低温(4℃)处理显著提高了麦红吸浆虫幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的表达量,其中处理30 d时其表达量最高,随着低温(4℃)处理时间的延长,表达量逐渐降低,大部分幼虫滞育解除后表达量趋于恒定。【结论】低温能显著促进麦红吸浆虫的滞育解除,效果优于9-10月自然变温;破茧率及破茧所需时间可作为评判麦红吸浆虫幼虫滞育强度的参考,但不能独立作为滞育解除的指标;EcR,Hsp70和Hsp90的表达水平与滞育强度密切相关,在麦红吸浆虫滞育解除中发挥潜在作用。     

热激蛋白70的研究进展

热激蛋白(HSP70)作为分子伴侣参与细胞内许多重要反应,从而对生物体起着重要的作用。随着研究的深入,其生物学功能不断被发现和利用的同时,HSP70的应用前景也变得越来越广泛。已有研究者对HSP70的生物学功能做了详细介绍,我们主要对近年来HSP70在医学及环境监测等方面的应用进行综述。