dSAP18 and dHDAC1 contribute to the functional regulation of the Drosophila Fab-7 element

It was described earlier that the Drosophila GAGA factor [Trithorax-like (Trl)] interacts with dSAP18, which, in mammals, was reported to be a component of the Sin3–HDAC co-repressor complex. GAGA–dSAP18 interaction was proposed to contribute to the functional regulation of the bithorax complex (BX-C). Here, we show that mutant alleles of Trl, dsap18 and drpd3/hdac1 enhance A6-to-A5 transformation indicating a contribution to the regulation of Abd-B expression at A6. In A6, expression of Abd-B is driven by the iab-6 enhancer, which is insulated from iab-7 by the Fab-7 element. Here, we report that GAGA, dSAP18 and dRPD3/HDAC1 co-localize to ectopic Fab-7 sites in polytene chromosomes and that mutant Trl, dsap18 and drpd3/hdac1 alleles affect Fab-7-dependent silencing. Consistent with these findings, chromatin immunoprecipitation analysis shows that, in Drosophila embryos, the endogenous Fab-7 element is hypoacetylated at histones H3 and H4. These results indicate a contribution of GAGA, dSAP18 and dRPD3/HDAC1 to the regulation of Fab-7 function.     

The GAGA factor of Drosophila interacts with SAP18, a Sin3-associated polypeptide

SAP18, a polypeptide associated with the Sin3–HDAC co-repressor complex, was identified in a yeast two-hybrid screen as capable of interacting with the Drosophila GAGA factor. The interaction was confirmed in vitro by glutathione S-transferase pull-down assays using recombinant proteins and crude SL2 nuclear extracts. The first 245 residues of GAGA, including the POZ domain, are necessary and sufficient to bind dSAP18. In polytene chromosomes, dSAP18 and GAGA co-localize at a few discrete sites and, in particular, at the bithorax complex where GAGA binds some silenced polycomb response elements. When the dSAP18 dose is reduced, flies heterozygous for the GAGA mutation Trl⁶⁷ show the homeotic transformation of segment A6 into A5, indicating that GAGA–dSAP18 interaction contributes to the functional regulation of the iab-6 element of the bithorax complex. These results suggest that, through recruitment of the Sin3–HDAC complex, GAGA might contribute to the regulation of homeotic gene expression.     

Drosophila SAP18, a member of the Sin3/Rpd3 histone deacetylase complex, interacts with Bicoid and inhibits its activity

Bicoid directs anterior development in Drosophila embryos by activating different genes along the anterior-posterior axis. However, its activity is down-regulated at the anterior tip of the embryo, in a process known as retraction. Retraction is under the control of the terminal polarity system, and results in localized repression of Bicoid target genes. Here, we describe a Drosophila homolog of human SAP18, a member of the Sin3A/Rpd3 histone deacetylase complex. dSAP18 interacts with Bicoid in yeast and in vitro, and is expressed early in development coincident with Bicoid. In tissue culture cells, dSAP18 inhibits the ability of Bicoid to activate reporter genes. These results suggest a model in which dSAP18 interacts with Bicoid to silence expression of Bicoid target genes in the anterior tip of the embryo.     

盐胁迫对拟南芥AtPUB18基因的诱导表达及其启动子分析

用300mmol/L NaCl处理拟南芥幼苗,分别于处理后0、1、2、4、8、16、24、48h通过Northern Blot检测其AtPUB18基因的表达量。结果显示:拟南芥AtPUB18基因的表达量受高盐胁迫的诱导而升高,于处理后4h表达量达到最高,处理后16h表达量最低。采用PCR技术克隆AtPUB18的启动子,序列为1 974bp;序列分析发现启动子内含有大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件,如HSE、LTR、MBS及ABRE;将启动子克隆到表达载体pCambia1300-221-GUS中,驱动报告基因GUS表达。组织化学染色结果表明,未经过高盐处理的幼苗中GUS基因表达水平很低;300mmol/L NaCl处理后GUS基因表达量显著升高。研究表明,AtPUB18的表达受高盐胁迫诱导,且AtPUB18基因的启动子是一个盐胁迫诱导型启动子。     

辣椒溶杆菌X2-3 LC_Clp转录因子功能分析

辣椒溶杆菌(Lysobacter capsici) X2-3是从小麦根际分离的一株对多种病原真菌和卵菌有抑菌活性的菌株,目前对该菌株产生的抗菌物质及其产生调控机制尚不明确。【目的】明确转录因子LC_Clp对该菌株抗菌物质产生的调节作用,为深入了解L. capsici X2-3的生防机制提供依据。【方法】从转座子EZ-Tn5随机插入突变体库中筛选获得X2-3的LC_clp基因突变体M356,通过恢复性克隆获得功能互补菌株,分析LC_clp基因在拮抗活性、胞外酶分泌以及调控基因表达方面的差异。【结果】与X2-3相比,M356对测试病原真菌、卵菌的抑菌活性和产生体外抗菌物质的能力完全丧失,蛋白酶和纤维素酶产生量明显减少,几乎不产几丁质酶;所检测的转录调节因子、次生代谢及胞外酶等相关基因的表达量均显著低于野生株X2-3,而互补菌株MCS28和X2-3水平相当。【结论】LC_Clp不仅与菌株的抗菌物质合成及抑菌活性有关,还影响胞外酶的产生,并调控多种基因的表达,具有广泛的调节作用。     

AsSlt2基因对茄链格孢细胞壁完整性的调控

【背景】由茄链格孢(Alternaria solani)引起的马铃薯早疫病被普遍认为是马铃薯生产上的第二大叶部病害,在马铃薯各产区普遍发生,给马铃薯生产造成了巨大的经济损失。【目的】明确AsSlt2基因对茄链格孢细胞壁完整性的影响。【方法】在含有刚果红、细胞壁降解酶和十二烷基硫酸钠(sodiumdodecylsulfate,SDS)等细胞壁胁迫的培养基上观察ΔAsSlt2缺失突变株的生长情况,计算相对生长抑制率;通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)方法检测ΔAsSlt2菌株中细胞壁合成相关基因的表达情况;进一步检测ΔAsSlt2细胞壁中几丁质的含量及胞外酶活性。【结果】ΔAsSlt2缺失突变株对SDS、刚果红、细胞壁降解酶等细胞壁胁迫的敏感性增强,在加入细胞壁降解酶后突变株原生质体释放量显著增多;ΔAsSlt2对外源氧胁迫更敏感,突变株胞外过氧化物酶和漆酶活性均显著降低;进一步研究发现,ΔAsSlt2细胞壁中几丁质含量减少,几丁质合成相关基因与漆酶合成相关基因的表达量均明显降低。【结论】AsSlt2基因在茄链格孢细胞壁的完整性及抵御外界胁迫方面发挥重要作用。     

HDA19调控拟南芥对真菌Botrytis cineara的抗性反应

HDACs(Histone deacetylase)家族蛋白质负责组蛋白H3K4和H4K19脱乙酰化,并参与植物生长和应激反应的信号转导过程。茉莉酮酸酯Jasmonates(JA)是一种重要的天然植物激素,不仅调节植物生长和发育而且还参与植物对多种逆境胁迫响应的信号转导和调控过程。但是,HDACs在植物中参与JA信号转导的具体机制目前还不是很清楚。该研究以HDA19(Histone deacetylase 19)为对象,探讨了HDACs在植物JA信号转导中的功能和作用。结果表明:HDA19的T-DNA插入纯合突变体在JA处理条件下没有出现明显的JA根长反应。在相同处理条件下,hda19的不同突变体株系与相同生态型背景的野生型植株(WT)花色素苷含量无显著差异,但下游JAZ1、VSP1等JA信号通路的标记基因都显著上调表达。同时,hda19相比于WT对真菌Botrytis cineara的抗性显著增强,且hda19中下游基础防御标记基因PDF1.2、Thi2.1、ERF1等的表达水平显著高于WT。基于上述研究结果,该研究认为HAD19通过JA信号通路负调控拟南芥对真菌B.cineara的防御反应。     

钝齿棒杆菌GlnK在氮代谢调控及L-精氨酸合成中的功能

【目的】钝齿棒杆菌是重要的氨基酸生产菌株,本研究针对氮代谢PⅡ信号转导蛋白GlnK展开相关功能研究,分析其在钝齿棒杆菌氮代谢调控及L-精氨酸合成中的作用。【方法】以GlnK蛋白为研究对象,通过基因敲除等遗传方法获得过表达、敲除及敲弱glnK的重组钝齿棒杆菌,研究GlnK对NH_4~+吸收的影响,通过RT-qPCR和酶活测定,从转录水平和蛋白水平上揭示GlnK对氮代谢和L-精氨酸合成相关基因表达水平及酶活的影响,通过5-L发酵罐发酵产L-精氨酸研究GlnK对L-精氨酸合成的影响。【结果】过表达glnK能明显促进NH_4~+的吸收,而敲除glnK后则会抑制NH_4~+的摄取;RT-qPCR和酶活测定发现,相比于野生型菌株Cc5-5,glnK过表达菌株Cc-glnK中与铵吸收相关的基因,表达量平均上调约4.58倍,L-精氨酸合成基因簇中基因的表达水平平均上调1.50倍。Cc-glnK中氮代谢相关蛋白的酶活平均提高46.97%;L-精氨酸合成途径上7个关键酶的酶活平均提高30.00%;5-L发酵罐发酵各重组菌株结果表明,Cc-glnK菌株的产量可达49.53 g/L,产率为0.516 g/(L·h),相比于出发菌株Cc5-5,其L-精氨酸产量提高了28.65%。【结论】过表达GlnK能促进NH_4~+的吸收及利用,并通过影响L-精氨酸合成途径上关键基因的表达水平,提高关键酶的酶活,最终提高L-精氨酸的产量。本研究为后续探索钝齿棒杆菌氮代谢调控机制及代谢工程改造钝齿棒杆菌生产L-精氨酸提供了一种新的策略。     

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的microRNA应答分析

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是一种能够侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫的致死性真菌病原。微小RNA(microRNA,miRNA)可通过在转录后水平靶向抑制或降解mRNA而参与宿主与病原互作过程。本研究旨在对球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道的差异表达miRNA(DEmiRNA)及其靶基因进行深入分析,进而揭示DEmiRNA在中蜂响应球囊菌胁迫应答过程中的作用。【方法】利用Illumina MiSeq平台对正常及球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道(AcCK和AcT)进行测序,通过相关生物信息学软件预测DEmiRNA及其靶基因。通过Blast将靶基因注释到GO和KEGG数据库。利用Cytoscape软件构建DEmiRNA与其靶mRNA的调控网络。通过Stem-loop RT-PCR和qPCR验证测序数据的可靠性。【结果】本研究共预测出537个miRNA,其长度分布介于16–35 nt之间,且不同长度的miRNA首位碱基偏向性差异明显。通过Stem-loop RT-PCR证实了10个novel miRNA的表达。AcCK vs AcT比较组共有54个DEmiRNA,包含31个上调和23个下调miRNA,可分别靶向结合6170和8199个靶基因。GO分类结果显示上调和下调miRNA的靶基因分别涉及47和47个条目,富集基因数最多的皆为结合细胞进程和催化活性。KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果表明上调和下调miRNA的靶基因分别富集在134和126条pathway,富集基因数最多的均为内吞作用和内质网中的蛋白质加工。调控网络分析结果表明,DEmiRNA及其靶mRNA形成十分复杂的调控关系;31个DEmiRNA可靶向结合51个与泛素介导的蛋白水解相关的mRNA,18个DEmiRNA可靶向结合14个与Jak-STAT信号通路相关的mRNA;miR-1277-x、miR-26-x、miR-27-y、miR-30-x、miR-6052-x等16个miRNA共同参与了上述两条免疫通路的调控。最后,随机挑选3个DEmiRNA进行qPCR验证,结果证明了测序数据的可靠性。【结论】本研究提供了中蜂幼虫肠道在球囊菌胁迫后期的miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了球囊菌与宿主之间在miRNA组学水平存在复杂的互作。miR-6052-x和miR-1277-x作为调控网络的核心可能通过影响细胞凋亡参与宿主的免疫防御,miR-26-x和miR-30-x可能通过调控Jak-STAT信号通路参与宿主的胁迫应答。本研究筛选出的关键DEmiRNA有望作为治疗白垩病的分子靶标。     

H-NS controls metabolism and stress tolerance in Escherichia coli O157:H7 that influence mouse passage

Background  

H-NS is a DNA-binding protein with central roles in gene regulation and nucleoid structuring in Escherichia coli. There are over 60 genes that are influenced by H-NS many of which are involved in metabolism. To determine the significance of H-NS-regulated genes in metabolism and stress tolerance, an hns mutant of E. coli O157:H7 was generated (hns::nptI, FRIK47001P) and its growth, metabolism, and gastrointestinal passage compared to the parent strain (43895) and strain FRIK47001P harboring pSC0061 which contains a functional hns and 90-bp upstream of the open-reading frame.     

拟南芥ABA敏感突变体asm1的分离与鉴定

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究材料,从T-DNA突变体库中筛选分离得到1株脱落酸(ABA)敏感突变体asm1(ABA sensitive mutant 1,asm1),在含有ABA的培养基中,与野生型相比,asm1突变体的根伸长明显受到抑制,且其种子萌发结果显示asm1对ABA同样表现出敏感特性。在生长发育方面,asm1突变体抽苔时间提前,植株矮化,并且荚果长度明显小于野生型。利用远红外成像系统分析发现,在干旱胁迫下asm1突变体叶面温度高于野生型;失水率分析显示突变体失水率降低以及水分散失减少。遗传学分析表明,asm1是单基因隐性突变且与一个T-DNA插入共分离;通过图位克隆成功获得候选基因ASM1。RT-PCR结果显示,在突变体中ASM1的表达受到抑制,并且能够调控多种ABA信号通路和胁迫应答基因的表达水平。研究结果表明,ASM1可能参与调控ABA信号转导并应答干旱胁迫。     

苏云金芽胞杆菌Sigma54和CcpA共同调控的基因鉴定

【目的】通过综合分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)HD73菌株Sigma54缺失突变体的转录组数据和蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)ATCC 14579菌株CcpA缺失突变体的转录组数据,并进行启动子与CcpA蛋白的体外结合验证,明确Bt HD73菌株中Sigma54和CcpA共同调控的基因,丰富了对微生物的代谢调控网络的认识。【方法】以转录组测序结果为基础,通过基因同源性的比对在Bt HD73菌株中寻找受Sigma54和CcpA共同调控的基因,在这些基因中找到具有cre序列的启动子,通过凝胶阻滞验证这些启动子与CcpA蛋白的结合。【结果】Bt HD73菌株中有31个基因受Sigma54和CcpA共同调控,其中14个基因的启动子序列包含cre序列,这些启动子都可以与CcpA蛋白发生体外结合。【结论】Bt HD73菌株中有14个基因直接受CcpA的调控,同时其转录受Sigma54的控制。     

小肠结肠炎耶尔森菌对多粘菌素B的压力应答

【背景】小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)是重要的人畜共患食源性病原菌。由于其生存环境与传染性生活方式,小肠结肠炎耶尔森菌暴露在各种生存压力中,而胞膜压力应答能力对维持其环境耐受性和毒力发挥着重要作用。【目的】探究小肠结肠炎耶尔森菌在胞膜压力应答中的调节机制。【方法】通过使用多粘菌素B破坏小肠结肠炎耶尔森菌细胞膜的稳定性,并从生长能力、运动能力、生物被膜形成能力以及相关基因表达的变化探讨Rcs (Regulator of Capsule Synthesis)系统对多粘菌素B产生的胞膜压力的应答。【结果】多粘菌素B引起的细胞胞膜压力抑制了小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力;而阻断Rcs信号途径后,小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力有所恢复。对flhC、hmsS、hmsT等关键下游表型基因的表达水平的分析结果表明Rcs双组分系统对由多粘菌素B诱导的胞膜压力作出响应,通过感知胞膜胁迫向胞内传递信号,积极地调控细菌增强对抗菌肽的抗性。【结论】明确了Rcs双组分系统在响应多粘菌素B压力胁迫中的特异性调控作用,加深了对小肠结肠炎耶尔森菌环境应答机制...     

The metabolite methylglyoxal-mediated gene expression is associated with histone methylglyoxalation

Methylglyoxal (MG) is a byproduct of glycolysis that functions in diverse mammalian developmental processes and diseases and in plant responses to various stresses, including salt stress. However, it is unknown whether MG-regulated gene expression is associated with an epigenetic modification. Here we report that MG methylglyoxalates H3 including H3K4 and increases chromatin accessibility, consistent with the result that H3 methylglyoxalation positively correlates with gene expression. Salt stress also increases H3 methylglyoxalation at salt stress responsive genes correlated to their higher expression. Following exposure to salt stress, salt stress responsive genes were expressed at higher levels in the Arabidopsis glyI2 mutant than in wild-type plants, but at lower levels in 35S::GLYI2 35S::GLYII4 plants, consistent with the higher and lower MG accumulation and H3 methylglyoxalation of target genes in glyI2 and 35S::GLYI2 35S::GLYII4, respectively. Further, ABI3 and MYC2, regulators of salt stress responsive genes, affect the distribution of H3 methylglyoxalation at salt stress responsive genes. Thus, MG functions as a histone-modifying group associated with gene expression that links glucose metabolism and epigenetic regulation.     

多靶向沉默里氏木霉碳代谢阻遏物对纤维素酶活性和表达的调控研究

【目的】构建多靶向siRNA表达载体对里氏木霉碳阻遏抑制因子CRE1、CRE2、CRE3和CRE4进行同时多靶向siRNA干扰,以研究其对里氏木霉纤维素酶基因表达的调控作用。【方法】根据此前研究筛选出沉默cre1、cre2、cre3和cre4基因的4个最佳siRNA序列,设计并构建了A多靶向表达载体,另根据cre1、cre2、cre3和cre4基因中所含有的5个共有序列设计并构建了B多靶向表达载体,将两者转化至里氏木霉QM9414。经筛选后分别在48 h和120 h对各转化子进行纤维素酶酶活力测试(CMC活力测试和滤纸酶酶活力测试)及利用qPCR检测相关基因的表达。【结果】通过RT-qPCR测定结果表明,两种表达载体均可同时抑制里氏木霉的分解代谢物阻遏基因cre1、cre2、cre3和cre4的表达,纤维素酶活力比出发菌株明显升高,多靶向抑制菌株的CMC酶活和滤纸酶活比出发菌株平均提高了1.95倍和2.66倍。纤维素酶基因cbh1和egl1的表达水平比出发菌株也有明显提升,平均提高了3.83倍和3.95倍。纤维素酶相关基因xyr1的表达水平与出发菌株相比也明显上升,平均提高了2.78倍。【结论】多靶向沉默里氏木霉的碳代谢阻遏蛋白有利于解除葡萄糖效应,提高非还原糖的利用,从而提高纤维素酶的产量,使纤维素酶的表达得到更大的提升,为里氏木霉表达纤维素酶在分解代谢物阻遏基因调控方面提供了实验依据和新的技术思路。     

水稻内生菠萝泛菌YJ76吲哚产量上调突变株的鉴定及生理性状

菠萝泛菌(Pantoea ananatis)YJ76是从水稻"越富"品种中分离的优势内生菌,与宿主水稻互作时具有多种促生作用,其分泌的吲哚作为细菌种内及种间的信号分子参与调控多种生理生化行为。[目的]筛选获得与吲哚调控相关的突变株,鉴定突变位点并研究突变基因对菌株的生存适应性以及对宿主水稻定殖和促生的影响,为研究吲哚调控通路奠定基础。[方法]用双亲本接合法构建YJ76的mTn5转座子插人突变文库,以染色体步移TAIL-PCR技术鉴定突变基因,最后探究基因突变对菌体产生的影响。[结果]筛选到1株吲哚产量大幅上升的YJ76突变株M04,鉴定突变位点为一个长度195 bp未报道过的新基因,将其命名为ipc(indole production control),基因突变后增强了YJ76对重金属、四环素和酸的抗性,也增强了菌体对宿主水稻定殖和促生的能力。[结论]吲哚产量上调的ipc突变株能够提高菌体生存适应性并增强其对宿主水稻定殖和促生的能力。