哺乳动物Bax基因依赖NO信号途径诱发长春花细胞中生物碱合成

哺乳动物细胞凋亡基因Bax是最近发现的一种对植物细胞次生代谢产物合成具有复合调控作用的新型调控因子. 为了研究Bax诱发植物次生代谢产物合成的分子机理, 本文测定了小鼠Bax对长春花(Catharanthus roseus)细胞中一氧化氮(NO)合成积累的影响, 并考察了NO专一性抑制剂cPITO对小鼠Bax诱发长春花碱及总生物碱合成的影响. 实验结果表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞NO迸发. cPITO不仅能够抑制Bax对NO迸发的诱导作用, 还可以阻断Bax对长春花碱及总生物碱合成的促进作用. 实验结果说明, 小鼠Bax可以激活长春花细胞中NO信号转导事件并依赖NO信号途径介导长春花碱等次生代谢产物合成. 进一步实验表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞中一氧化氮合酶(NOS)活性, NOS抑制剂PBITU可以阻碍小鼠Bax对NO和长春花碱合成的促进作用, 说明小鼠Bax可以依赖NOS诱发长春花细胞中NO产生和长春花碱生物合成.比较细胞中NO迸发和NOS活化的动力学过程发现, Bax对NOS活性的诱导作用明显迟于NO产生, 而且NOS活性远低于细胞中NO的产生量. 此外, PBITU只能部分抑制小鼠Bax对长春花生物碱合成的促进作用. 上述实验结果表明, NOS可能不是小鼠Bax诱发长春花细胞NO迸发和长春花碱生物合成的唯一途径.     

哺乳动物Bax基因在长春花细胞中的诱导表达及其对长春花生物碱合成的促进作用

Bax是哺乳动物细胞凋亡基因Bcl-2家族中的一员. 以往的研究报道表明, Bax基因可以诱发拟南芥等模式植物的超敏反应 (hypersensitive reactions, HR). 为了考查Bax基因对药用植物细胞次生代谢产物合成的影响, 我们构建了长春花雌二醇诱导型Bax基因工程细胞系. 实验结果表明, 转基因长春花细胞中Bax基因的表达水平对β-雌二醇浓度呈现明显的依赖性, 说明雌二醇诱导型启动子可以有效控制转基因长春花细胞中Bax基因的表达. 在30 μmol/L β-雌二醇处理下, 转基因长春花细胞中的长春花碱和总生物碱含量分别比野生型细胞高5. 0和5. 5倍, 表明哺乳动物Bax基因对长春花细胞中生物碱的合成具有促进作用. Northern blotting和Western blotting检测结果表明, Bax基因可以提高转基因长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径关键酶基因Tdc和Str的转录水平, 并且促进细胞中防御相关蛋白PR1的积累, 说明Bax基因可以诱发长春花细胞的防御反应, 激活细胞中萜类吲哚碱生物合成途径, 从而提高长春花生物碱的合成代谢流量. 研究结果表明, 哺乳动物Bax基因可以从细胞水平上促进植物次生产物的合成, 为植物细胞次生代谢产物合成的分子调控提供了一种新的策略.     

长春花生物碱生物合成途径和相关酶及其基因调控的研究进展

从长春质碱、文多灵、蛇根碱和阿吗碱及长春碱、长春新碱等的生物合成途径和催化酶及其基因的表达调控等方面概述了长春花生物碱的生物合成途径和代谢调控的研究进展,并对已经被分离和纯化或克隆的催化酶及其基因作了简要介绍。     

长春花萜类吲哚生物碱含量测定及相关基因的表达分析

采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)对23个长春花品种中的重要萜类吲哚生物碱文多灵、长春质碱和长春碱含量进行了测定,发现这3种生物碱的含量在不同品种中存在较大差异。相关性分析表明,文多灵、长春质碱和长春碱这3种生物碱中,文多灵含量和长春碱含量有极显著的相关性(P0.01)。利用RT-PCR分析了香叶醇10-脱羧酶基因(g10h)和异胡豆苷合成酶基因(str)在萜类吲哚生物碱含量有显著差异的品种之间的表达水平差异,并结合生物碱含量数据结果,发现g10h和str的表达水平和文多灵和长春质碱的总含量有显著的正相关性(P0.05),说明g10h和str基因可以作为长春花中文多灵和长春质碱含量的参考基因标记。该研究对为选育高萜类吲哚生物碱含量长春花品种及长春花萜类吲哚生物碱代谢工程具有重要意义。     

NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃细胞合成金丝桃素中的信号互作

热激处理（40℃,10min）可以诱发金丝桃细胞中金丝桃素的生物合成并诱导细胞产生一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）．过氧化氢酶（CAT）和NO专一性淬灭剂（cPTIO）不仅可以分别抑制由热激诱发的H2O2积累和NO合成,而且还可以阻断热激处理对金丝桃素生物合成的促进作用．H2O2单独处理虽然不能提高细胞的金丝桃素产量,但是H2O2和NO共同处理对金丝桃素产量的促进作用显著高于NO单独处理,表明NO和H2O2对金丝桃素的生物合成具有协同诱导效应．NO处理可以提高细胞的H2O2水平,而外源H2O2对金丝桃细胞的NO合成积累也具有促进作用,说明NO和H2O2对彼此的合成反应具有促进作用．CAT在抑制热激诱发H2O2合成的同时还能够部分抑制热激细胞中NO的合成,而cPITO也可以同时降低热激细胞的H2O2水平．上述实验结果提示,在热激处理下金丝桃细胞中的NO和H2O2可能通过互作反应提高各自的信号水平．质膜NAD（P）H氧化酶抑制剂DPI和NO合酶抑制剂PBITU可以抑制NO和H2O2之间的互作反应,并且解除NO和H2O2对金丝桃素合成的协同诱导作用,说明NO和H2O2对金丝桃素合成积累的协同效应依赖于两种信号分子之间的互作反应．本文实验结果不仅证实了NO和H2O2是参与热激诱发金丝桃细胞中金丝桃素合成所必需的两种信号分子,而且揭示了NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃素生物合成过程中特殊的信号互作现象．     

NO和H_2O_2在介导热激诱发金丝桃细胞合成金丝桃素中的信号互作

热激处理(40℃,10min)可以诱发金丝桃细胞中金丝桃素的生物合成并诱导细胞产生一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2).过氧化氢酶(CAT)和NO专一性淬灭剂(cPTIO)不仅可以分别抑制由热激诱发的H2O2积累和NO合成,而且还可以阻断热激处理对金丝桃素生物合成的促进作用.H2O2单独处理虽然不能提高细胞的金丝桃素产量,但是H2O2和NO共同处理对金丝桃素产量的促进作用显著高于NO单独处理,表明NO和H2O2对金丝桃素的生物合成具有协同诱导效应.NO处理可以提高细胞的H2O2水平,而外源H2O2对金丝桃细胞的NO合成积累也具有促进作用,说明NO和H2O2对彼此的合成反应具有促进作用.CAT在抑制热激诱发H2O2合成的同时还能够部分抑制热激细胞中NO的合成,而cPITO也可以同时降低热激细胞的H2O2水平.上述实验结果提示,在热激处理下金丝桃细胞中的NO和H2O2可能通过互作反应提高各自的信号水平.质膜NAD(P)H氧化酶抑制剂DPI和NO合酶抑制剂PBITU可以抑制NO和H2O2之间的互作反应,并且解除NO和H2O2对金丝桃素合成的协同诱导作用,说明NO和H2O2对金丝桃素合成积累的协同效应依赖于两种信号分子之间的互作反应.本文实验结果不仅证实了NO和H2O2是参与热激诱发金丝桃细胞中金丝桃素合成所必需的两种信号分子,而且揭示了NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃素生物合成过程中特殊的信号互作现象.     

长春花吲哚生物碱合成途径的基因工程研究进展

对长春花吲哚生物碱合成途径的基因工程研究进行了综述。研究人员为探索利用长春花大量生产抗肿瘤药物长春碱和长春新碱等,对长春花吲哚生物碱的合成途径展开了深入的研究,克隆和鉴定了多个编码合成途径关键酶的基因,并研究了相关转录因子对该合成途径基因表达的调控作用;另外,一些关键基因和转录因子已被用于长春花吲哚生物碱代谢途径的遗传改造,相关研究显示利用基因工程手段提高长春花药用成分含量的可行性。     

内生真菌和诱导子对长春花悬浮细胞及生物碱合成的影响

目的:探讨内生真茵和诱导子对长春花悬浮细胞生长及生物碱合成的影响.方法:接种内生真茵与悬浮细胞的共同培养,添加诱导子到细胞培养液中对长春花悬浮细胞进行诱导处理,检测实验处理后长春花悬浮细胞各项生化指标.结果:培养液pH值上升,悬浮细胞MDA舍量增加,细胞抗氧化酶(POD、CAT)和生物碱合成的关键性酶(PAL、TDC)活性升高.生物碱产量得到提高,诱导组悬浮细胞生物碱产量达到770.36μg/gFW,共培养组生物碱产量为693.76 μg/gFW,分别比对照组提高了48%和32%.结论:真菌及其诱导子能改变长春花悬浮培养细胞的态势,导致细胞代谢结构的改变,使生物碱的产量提高.     

长春花培养细胞在摇瓶和生物反应器中生长和生物碱生成的比较

比较了不同体积摇瓶和１６Ｌ（工作体积１０Ｌ）搅拌式生物反应器中长春花（Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓｒｏｓｅｕｓ（Ｌ．）Ｇ．Ｄｏｎ）培养细胞生长和生物碱生成情况,发现在摇瓶中小规模放大培养,细胞生长和生物碱生成无显著差异,摇瓶体积不变而培养物体积增加时,细胞干重和生物碱生成均下降。反应器中培养细胞干重与摇瓶中相当,但生物碱含量大大下降。从而提示,培养环境的改变,特别是通气状况和剪切力是培养细胞从摇瓶到反应器放大过程中影响生物碱生成的主要因素。     

NO在植物中的调控作用

一氧化氮（NO）是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子。植物细胞通过NO合酶、硝酸还原酶、或非生化反应途径产生NO。NO参与植物生长发育调控和对生物与非生物环境胁迫的应答反应,大量证据表明NO是植物防御反应中的关键信使,其信号转导机制也受到越来越多的关注。本文主要通过讨论NO的产生、对植物生长周期的影响、在植物代谢中的信号调节以及参与细胞凋亡来阐述NO在植物中的作用。     

NO在植物中的调控作用

一氧化氮(NO)是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子.植物细胞通过NO合酶、硝酸还原酶、或非生化反应途径产生NO.NO参与植物生长发育调控和对生物与非生物环境胁迫的应答反应,大量证据表明NO是植物防御反应中的关键信使,其信号转导机制也受到越来越多的关注.本文主要通过讨论NO的产生、对植物生长周期的影响、在植物代谢中的信号调节以及参与细胞凋亡来阐述NO在植物中的作用.     

长春花萜类吲哚生物碱生物合成途径中重要酶(DXR、SLS、G10H、STR)基因的克隆与表达

以分离提取的2周龄长春花植物幼苗总RNA为模板,经两步Gateway-PCR反应扩增得到长春花萜类吲哚生物碱合成途径中编码重要酶：5—磷酸脱氧木酮糖还原酶（DXR）、次番木鳖苷合成酶 （SLS）、牻牛儿醇-10羟化酶（G10H）和异胡豆苷合成酶（STR）的cDNA 基因片段。利用BP重组酶将扩增片段克隆到Gateway化的入门载体pDONR201中,并进行测序验证。测序后的基因通过 LR重组酶的作用转移到带有HIS标签的目标载体pETG10A中,构成重组表达质粒,转化大肠杆菌BL21（DE3）,经IPTG诱导得到了高效表达,通过Ni-TED树脂纯化方法得到了高纯度的蛋白。     

血立停胶囊对早孕大鼠RU486药流后NO、NOS表达的影响

目的:研究血立停胶囊对早孕大鼠RU486药物流产后的子宫平滑肌一氧化氮(NO)及一氧化氮合酶(NOS)水平变化的影响。方法:选择妊娠Wistar大鼠,随机分为5组,即对照组,米非司酮组,大剂量血立停组,小剂量血立停组,催产素组。于妊娠第7天,开始相应处理,妊娠第14天分别监测早孕大鼠RU486药物流产后的子宫平滑肌一氧化氮(NO)及一氧化氮合酶(NOS)水平后处死。结果:大剂量血立停可明显降低大鼠子宫肌组织匀浆中NO、NOS含量,与对照组比较差异有显著性(P<0.05)。结论:血立停胶囊可降低子宫肌组织匀浆中NO、NOS水平,从而起到对药物流产后阴道出血的治疗作用。     

水杨酸诱发的NO介导了丹参悬浮培养细胞中丹酚酸B的生物合成

水杨酸(SA)可诱导丹参悬浮培养细胞中一氧化氮(NO)产生、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活化及丹酚酸B(Sal B)的生物合成。为了阐明NO对丹参悬浮培养细胞中Sal B生物合成的影响及作用机理,本实验利用NO供体硝普钠(SNP)、NO合成酶抑制剂L-NNA(Nω-nitro-L-arginine)、NO淬灭剂c PITO(carboxy-2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide)以及PAL抑制剂L-AOPP(L-2-aminooxygen-3-phenyl acrylic acid)分别处理丹参悬浮培养细胞,并对其胞内NO水平、PAL活性和Sal B积累量进行了检测。结果表明,硝普钠(SNP)处理显著促进了NO产生、PAL活性和Sal B的积累,而L-NNA和c PITO抑制上述过程,说明NO诱发PAL活性提高并参与了SA诱导的Sal B生物合成;L-AOPP显著抑制了PAL活性及Sal B积累,却对NO产生没有显著影响,揭示NO位于PAL的上游。这说明SA诱发的NO产生、PAL活化及Sal B合成之间存在因果关系,即NO通过激活PAL触发Sal B生物合成。     

JNK/Bim/Bax 途径在 TNF-α 诱导分化PC12 细胞凋亡过程中的作用机制

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是一种神经系统退行性疾病,近年来许多研究发现AD与细胞凋亡关系密切,有研究证明肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的合成过量会造成神经细胞的凋亡从而导致AD等神经退行性疾病的发生,然而人们对TNF-α造成神经细胞凋亡的分子机制并不了解.采用激光共聚焦扫描成像技术和荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)技术在活细胞中实时对TNF-α诱导分化PC12细胞凋亡的信号通路进行了细致的研究.实验结果证明,TNF-α诱导的分化PC12细胞凋亡会经过线粒体和非线粒体途径,并通过激活核转录因子(NF-κB)上调Bcl-xL的表达来抑制经过线粒体的凋亡途径.进一步的研究证明,BimL会在线粒体上替换原来被Bcl-xL抑制的Bax,从而让Bax寡聚化,进而引发细胞凋亡,而c-Jun氨基末端激酶(JNK)抑制剂SP600125可以抑制Bax寡聚化.此外,在未分化PC12细胞中共表达GFP-BimL和YFP-Bax质粒,发现BimL可以促进Bax发生聚集,并且它们二者之...     

宫颈病变脱落细胞中hTERC基因的扩增及其临床意义

目的:探讨不同宫颈病变和宫颈鳞癌脱落细胞中人端粒酶RNA(hTERC)基因的扩增水平及其临床意义.方法:采用荧光原位杂交技术(HSH)检测10例宫颈鳞癌、68例宫颈上皮内瘤样病变(CIN)及18例宫颈炎患者的宫颈脱落细胞中hTERC基因的扩增情况,并以20例正常宫颈脱落细胞作对照.分析不同宫颈病变和宫颈鳞癌的脱落细胞中hTERC基因的扩增水平与临床特征的相关性.结果:正常宫颈、宫颈炎、CIN Ⅰ-Ⅲ和宫颈鳞癌患者的宫颈脱落细胞中hTERC基因扩增的异常细胞数分别为2.9、6.0、7.4 11.3、17.8和27.7.正常及宫颈炎、CIN与宫颈癌的hTERC基因扩增阳性率分别为10.53%(4/38)、64.23%(43/68)、100%(10/10).细胞学诊断为意义不明的不典型鳞状细胞(ASCUS)的样本中,宫颈癌hTERC基因扩增阳性率明显高于CIN与正常宫颈及炎症(P<0.05),高级别CIN(CINⅡ、CINⅢ)明显高于低级别CIN(CINⅠ)(P<0.005).宫颈鳞癌Ⅱ期以上的hTERC基因扩增率高于Ⅰ期.结论:hTERC基因的异常扩增与CIN和宫颈癌的发生发展相关,hTERC基因的异常扩增可能成为预测宫颈病变恶性进展的有力工具之一.     

杆状病毒介导外源基因在哺乳动物细胞中表达的研究进展

杆状病毒(Baculovirus)是一种以昆虫为唯一宿主的病毒, 可用做生物杀虫剂或作为表达载体在昆虫细胞中大量表达外源蛋白, 制备疫苗。研究发现, 在哺乳动物细胞中携带哺乳动物启动子的重组杆状病毒能启动下游外源基因的表达但病毒不能在哺乳动物细胞中增值, 对细胞毒性小, 转导成功的细胞可以稳定传代并有效表达外源基因, 哺乳动物细胞比昆虫细胞对蛋白质具有更好的翻译后修饰, 表达出的蛋白结构更接近天然蛋白。因此, 杆状病毒可作为一种新型的哺乳动物细胞基因转移载体, 用于表达外源基因及作为一种基因治疗载体, 具有巨大潜力, 日益受到人们的关注。本文对杆状病毒作为一种表达载体在哺乳动物细胞中表达的研究进展进行了综述。     

基于生物信息学分析的宫颈鳞状细胞癌预后相关基因的筛选

为了分析宫颈鳞状细胞癌(cervical squamous cell carcinoma, CESC)与正常组织中的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),鉴定与CESC预后相关的关键基因,从GEO和TCGA数据库下载CESC的基因表达谱数据,利用R软件筛选CESC组织与正常组织中的DEGs,并对这些DEGs开展功能和通路富集分析;然后构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,筛选出关键(hub)基因;最后对hub基因进行LASSO COX回归及总体生存率(overall survival, OS)分析。研究共筛选出167个DEGs,这些基因主要涉及染色体分离、DNA复制等生物过程,介导染色质结合、G蛋白偶联受体结合等分子功能,富集于染色体区域、纺锤体和MCM复合体。GSEA分析结果显示,富集的通路主要涉及DNA复制和细胞周期信号通路。此外,从PPI网络中筛选出20个hub基因, LASSO COX回归结果显示MAD2L1、ZWINT、RRM2、TTK、CDC6、PBK、TOP2A、KIF11、KIF20A、NCAPG、NUSAP1、CCNB1及CDK1与CESC患者的预后相关; Kaplan-Meier曲线显示, ZWINT、DTL、CCNB1、CDC6、TOP2A、CDK1、PBK、RFC4及NUSAP1的m RNA表达水平与CESC患者生存预后相关。本研究结果表明, ZWINT、CDC6、PBK、TOP2A、NUSAP1、CCNB1和CDK1为CESC的预后关键基因,为阐明CESC的分子机制提供了理论依据。