蛋白质糖基化修饰的研究方法及其应用

蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰,它参与和调控生物体的许多生命活动。随着蛋白质组技术的不断发展,蛋白质糖基化研究越来越受到广泛的重视。本文介绍了蛋白质糖基化修饰的研究内容与方法,并综述了最近的研究进展。     

N-糖蛋白去糖基化酶（PNGase）的研究进展

N-糖蛋白去糖基化酶（PNGase）是一种广泛存在于真菌、植物、哺乳动物中的去糖基化酶，可以水解N-糖蛋白或 N-糖肽上天冬酰胺与寡糖链连接的化学键，并释放出完整的N-寡糖。PNGase在生物体内参与蛋白质降解、器官发育、个体生长等过程。人PNGase基因功能缺陷会导致先天性去糖基化障碍，小鼠PNGase缺陷会导致胚胎致死性，线虫PNGase缺陷使其寿命下降。本文对PNGase在不同物种的分布、蛋白质结构、酶学功能及生物学功能进行阐述，为PNGase的生理病理功能及致病机制的基础研究提供思路，为PNGase作为糖生物学工具酶或药物开发的创新应用研究奠定基础。     

拟南芥根系发育的分子机制研究进展

拟南芥初生根和次生根的发育受不同遗传通路所调控,其中内源激素途径尤其是生长素途径在拟南芥主根、侧根以及根毛的发育过程中均发挥着重要作用.同时也存在一些不依赖于激素通路的遗传途径,如UPB1能通过调节根尖分生区和伸长区活性氧种类的平衡来调控根系顶端分生组织活性,进而影响根系的生长.本文对近年来国内外有关模式植物拟南芥根系发育的分子机制研究进展分别从初生根发育、侧根发育和根毛发育3个方面进行综述.     

纤维二糖水解酶N-糖基化对其在草酸青霉中的分泌和酶活影响*

目的:纤维素酶水解天然纤维素产生易被微生物利用的葡萄糖是进行生物炼制的关键。丝状真菌分泌的纤维素酶大多数是经过糖基化修饰的,研究丝状真菌纤维二糖水解酶(Cel7A)的催化功能域N-糖基化修饰对其分泌及酶活的影响,有助于优化纤维素酶的表达。方法:利用定点突变将草酸青霉和深绿木霉Cel7A催化功能域的N-糖基化位点去除,构建突变体PoCel7A^*和TaCel7A^*。以草酸青霉为宿主构建分泌表达PoCel7A^*、TaCel7A和TaCel7A^*的重组菌,检测N-糖基化去除对Cel7A分泌和酶活力的影响。结果:PoCel7A催化功能域的N-糖基化去除对其蛋白分泌和酶活力无影响。TaCel7A催化功能域的N-糖基化去除不影响其蛋白分泌;但突变体的pNPCase、FPase和Avicelase酶活力分别下降了21.2%,15.2%和17.6%。去除Cel7A催化功能域N-糖基化,加强了细胞内UPR响应。外源蛋白TaCel7A和TaCel7A^*的表达也加强了胞内UPR响应。结论:不仅可以为丝状真菌Cel7A的酶工程改造提供理性设计思路,而且为进一步了解糖基化在纤维素酶降解纤维素过程中的作用及机理奠定一定基础。     

真菌N-糖基化系统在异源表达中的研究进展

在近20年来,越来越多的真菌被开发成异源蛋白表达宿主,用来生产各种药用蛋白和酶类。随着对真菌异源表达系统的研究,人们也渐渐意识到真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统有着明显的区别,这也成为真菌生产高等动物源性糖蛋白的一个技术瓶颈。本文综述了真菌在异源表达糖蛋白工程中其N-糖基化系统的研究进展。包括N-糖基的检测技术和改造策略,并重点介绍了真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统的差异,以期为日后真菌N-糖基化系统动物源化甚至人源化改造提供参考。     

N-糖基化对TNFR-Fc融合蛋白结构稳定性和生物活性的影响

目的:探究糖基化对TNFR-Fc融合蛋白结构、稳定性和生物活性的影响。方法:经N-糖酰胺酶F(PNGase F)切除TNFR-Fc融合蛋白所连的糖链,用SEC-HPLC、傅里叶变换红外光谱法和荧光光谱法等方法分析N-糖基化和去糖基化后重组蛋白的结构变化,通过加速稳定性实验和毛细管电泳检测对比其酶切前后稳定性变化,其生物活性的差异经细胞杀伤实验进行比较。结果:去糖基化后TNFR-Fc融合蛋白质分子质量略有降低,其构象、荷电性质及生物活性没有明显差异;然而切除N-糖链,TNFR-Fc二聚体的稳定性降低,蛋白质降解物明显增加。结论:去N-糖基化对TNFR-Fc的构象、荷电性质和生物活性的影响并不显著,但会影响TNFR-Fc融合蛋白的稳定性。     

GCR1和GCR2在N-酰基高丝氨酸内酯调节拟南芥根生长中的作用

N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌群体感应的信号分子。培养基中添加1μmol·L-13OC6-HSL和10μmol·L-13OC8-HSL可显著促进野生型拟南芥主根生长,但拟南芥G蛋白偶联受体GCR1和GCR2基因缺失突变体gcr1-1和gcr2-2对AHLs处理不敏感;实时荧光定量PCR分析显示,这2种AHLs的处理可以使拟南芥GCR1和GCR2基因表达量上调2～4倍。结果表明,G蛋白偶联受体GCR1和GCR2可能参与植物感应细菌信号进而做出根生长响应的信号转导。     

糖蛋白过敏原N-糖链与过敏的相关性研究

糖蛋白是一种含有寡糖链的蛋白质,糖链与蛋白质之间以共价键相连。N-糖蛋白为常见过敏原之一,主要来源于食物、吸入物、昆虫毒素等,能够引起过敏反应。N-糖蛋白过敏原的N-糖链结构影响过敏原与IgE的结合,影响抗原提呈细胞（APC）对过敏原的识别和提呈。本文在介绍与过敏相关的N-糖蛋白、常见N-糖蛋白过敏原的N-糖链结构及与过敏相关的糖基化酶的基础上,进一步分析过敏原N-糖链影响过敏的机制,为临床预防与治疗过敏性疾病提供新的思路。     

一氧化氮在拟南芥气孔发育中的功能研究

为了研究一氧化氮(nitric oxide,NO)在气孔发育中的功能,本实验利用NO的释放剂硝普钠(SNP)处理拟南芥野生型,结果显示,SNP处理后的子叶气孔指数(SI)和%(GMC+M)都较未处理组明显升高。继续检测拟南芥内源一氧化氮升高的突变体nox1和内源一氧化氮降低的突变体noa1的气孔参数,结果显示,nox1的气孔指数(SI)和%(GMC+M)相对野生型明显提高,noa1的气孔指数(SI)和%(GMC+M)低于野生型。荧光定量PCR结果进一步显示,NO抑制了气孔发育相关基因MUTE,SCRM,SCRM2的表达。综上结果表明,NO通过调控气孔发育相关基因的表达影响气孔发育。     

超量表达细胞D型周期蛋白CYCD3;1影响拟南芥根的发育

用雌激素诱导表达的启动子（XVE启动子）超量表达CYCD3;1的结果表明CYCD3;1的超量表达不仅抑制拟南芥初生根的伸长,而且还抑制初生根对重力刺激的反应能力。     

低磷供应对拟南芥根系构型的影响

在人工气候箱中,采用Johnson培养基对拟南芥在低磷供应条件下根系构型的变化进行了研究,结果表明：拟南芥在磷饥饿诱导下,主根缩短,侧根密度、根毛的数量和长度显著增加,并且,根尖到第一侧根和第一根毛的距离也大大缩短。这些改变增加了根系比表面积,并且使得根系分布更加靠近土壤表层,有利于提高植物吸收土壤中有机磷的效率。低磷胁迫还导致拟南芥根系分生组织区细胞形状变异,柱细胞数量减少;主根生长和细胞伸长的动力学分析显示,磷饥饿促使拟南芥主根生长变缓,细胞长度随磷饥饿程度的加深迅速缩小。CycB1;1:GUS染色分析结果表明,低磷破坏拟南芥根系分生组织细胞分裂能力,这些结果说明磷胁迫同时抑制了细胞的伸长和分裂,从而引起拟南芥主根的缩短。     

磷空间有效性对拟南芥根形态构型的影响

磷空间有效性显著影响拟南芥主、侧根生长。在均一的磷处理下,极度磷胁迫或过量供磷均会导致拟南芥主根变短和侧根密度降低。在分层的磷处理下,上层高磷下层低磷能明显促进主根伸长生长,提高侧根在高磷区域的密度,说明植物根系在下层低磷区感受到磷胁迫信号后,可促进上层高磷区侧根的形成和发育。     

DEAD-box基因家族在拟南芥生长发育中的作用

在RNA代谢过程中,需要许多蛋白和核酸的参与,其中一类蛋白就是RNA解旋酶。RNA解旋酶通过水解ATP获得能量来参与RNA代谢的多个方面,包括核内转录、pre-mRNA的剪切、核糖体发生、核质运输、蛋白质翻译、RNA降解、细胞器内基因的表达。DEAD-box蛋白家族是RNA解旋酶中最大的亚家族,它具有9个保守结构域,因motifyⅡ的保守氨基酸序列Asp-Glu-Ala-Asp(DEAD)而命名。该家族在酵母、拟南芥(Arabidopsis thaliana Heynh.)和人类基因组中都有较多的家庭成员。近年来,研究者对拟南芥DEAD-box蛋白家族的结构和功能进行了一些研究,本文着重总结DEAD-box基因家族对拟南芥生长发育的影响。     

拟南芥根原生韧皮部筛管分子的超微结构

运用高压冷冻替代方法固定处理材料,在透射电镜下观察了拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)根原生韧皮部筛管分子在发育过程中的超微结构变化.结果表明:在筛管分子发育过程中,细胞核具有细胞程序化死亡的典型特征,出现核膜内陷、核质聚集并边缘化、核膜破毁以及最后核消失.核膜在破毁前一直呈饱满状态,未出现核膜皱缩、核裂瓣和核周腔明显膨大等现象.在成熟筛管分子的细胞质内,具单层膜的淀粉状颗粒.这些淀粉状颗粒常与线粒体在一起,可能为线粒体的产能活动提供基质.小液泡发生于内质网,未见大液泡的形成.     

拟南芥根原生韧皮部筛管分子的超微结构

运用高压冷冻替代方法固定处理材料,在透射电镜下观察了拟南芥（Arabidopsis thaliana L.)根原生韧皮部筛管分子在发育过程中的超微结构变化。结果表明：在筛管分子发育过程中,细胞核具有细胞程序死亡的典型特征,出现核膜内陷、核质聚集并边缘化,核膜破毁以及最后核消失,核膜在破毁前一直呈饱满状态,未出现核膜皱缩,核裂瓣和核周腔明显膨大等现象。在成熟筛管分子的细胞质内,具单层膜的淀粉状颗粒,这些淀粉状态颗粒常与线粒体在一起,可能为线粒体的产能活动提供基质,小液泡发生于内质网,未见大液泡的形成。     

AtMYB77促进NO合成参与调控干旱胁迫下拟南芥侧根发育

转录因子MYB77与信号分子一氧化碳(NO)是侧根发育的重要调节因子,但MYB77和NO在干旱胁迫下侧根发生中的作用及机制尚不明确。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型、AtMYB77缺失突变体Atmyb77-1及过表达株系AtOE77-1和AtOE77-3为材料,研究了MYB77和NO在干旱...     

异三聚体G蛋白在NAA诱导的拟南芥根生长发育中的作用

以拟南芥的野生型(ws)、异三聚体G蛋白α亚基基因GPA1缺失突变体(gpa1-1,gpa1-2)和超表达突变体(wGα,cGα)为材料,通过施加不同浓度(0~0.2 mg/L)的NAA处理,对拟南芥根生长发育的一些形态指标进行了观测比较.结果表明:(1)随着培养基中NAA浓度的不断升高,5种基因型主根的伸长生长均受到抑制,且抑制作用随浓度升高而增强;4种突变体和野生型主根的生长在相同浓度NAA处理下,无明显差异;(2)NAA在一定浓度范围内,对拟南芥侧根的生长发育起促进作用;在NAA诱导的侧根生长中,G蛋白超表达突变体比野生型更敏感,缺失突变体则不敏感.初步证明G蛋白不参与主根生长发育的调节,而在侧根生长发育中可能起正调节作用.     

赤霉素对拟南芥主根分生区和伸长区的调控

赤霉素是一类重要的植物激素,在植物整个生长发育的调控过程中起重要作用。近年来,人们发现赤霉素对拟南芥主根生长存在促进作用。本文从根系的解剖结构、赤霉素的源靶部位、促进作用的机理、赤霉素信号转导途径以及与其他激素的关系等方面,综述了赤霉素对拟南芥主根分生区和伸长区的影响。     

A Simple Hydroponic Culture Method for the Development of a Highly Viable Root System in Arabidopsis thaliana

In the studies of nutritional absorption and metal toxicity in the root, it is important to grow plants without technical damage. We established a simple hydroponic culture system for Arabidopsis thaliana to obtain a healthy plant having a well-developed root system with many lateral roots. The phytotoxic effects of Cr, Cu, and Al ions were examined by FDA-PI staining using this culture system. The pattern of root inhibition varied with the ion, suggesting the usefulness of this culture system.