一个自配型梨形四膜虫的接合及其细胞学过程

自从Elliott和Nanney(1952)描述了四膜虫(Tetrahymena sp.)的接合过程以后,国外对于四膜虫的接合型(mating types)特性以及接合的细胞学过程做了很多研究。Nanney(1953),Elliott和Hayes(1953)分别研究了自配型(selfers)和接合型梨形四膜虫(T.pyriformis)的接合过程。Elliott和Nanney都曾指出,自配型四膜虫的两接合体(Conjuga-nts)在完成核交换后不能分开,即使人力强使分开,二接合体也将解体而不能存活。Elliott(1973)认为,自配型四膜虫接合产生的后代不能存活这一特性,是四膜虫种群排除不稳定的自配型的一种途径。     

三种四膜虫全基因组N6-甲基腺嘌呤比较研究

为了揭示N6-甲基腺嘌呤(6mA)在近缘物种间的分布规律和物种进化过程中的变化, 研究在分离2种四膜虫(Tetrahymena malaccensis和Tetrahymena pyriformi)大核的基础上, 利用三代测序技术绘制了其全基因组单碱基分辨率6mA图谱, 结合公共数据库中已有的模式种Tetrahymena thermophila数据, 开展了3种四膜虫比较6mA甲基化组分析, 发现: (1)3种四膜虫6mA甲基化位点分布特征类似, 包括呈约200 bp周期性分布和具有保守AT基序; (2)6mA主要分布于基因的5′端, 在种间直系同源基因上的分布模式具有区域近似性, 但在单碱基水平不完全保守; (3)在种内近期复制的并系同源基因中, 6mA分布在单碱基水平具有较高的保守性; (4)结合3种四膜虫的分化时间, 估算出了四膜虫中6mA动态变化过程, 6mA位点建立的速度大约为每Mb每百万年69.9—226个位点。     

腹部脂肪组织APN基因DNA甲基化及mRNA表达与维吾尔族T2DM的相关性

为探讨APN基因启动子区DNA甲基化及mRNA表达与新疆维吾尔族T2DM发生、发展的相关性,文章选择新疆维吾尔族正常个体50例、肥胖个体48例、肥胖伴T2DM个体26例,收集腹部网膜脂肪组织,利用变性高效液相色谱技术检测APN基因启动子区DNA甲基化情况,应用Real-time PCR方法检测APN 基因mRNA表达情况。结果显示,APN基因启动子区DNA甲基化阳性率在正常对照(34%)、肥胖(47.9%)及T2DM组(65.4%)逐渐增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。Real-time PCR结果显示,正常对照组APN mRNA相对拷贝数(0.7162)显著高于肥胖(0.4244)及T2DM组(0.4093),差异具有统计学意义(P<0.05)。非T2DM个体相关性分析提示,APN mRNA相对拷贝数与空腹血清葡萄糖(Fasting plasma glucose, FPG)、糖化血红蛋白(Glycosylated hemoglobin, HbA₁c)、甘油三酯(Triglyceride, TG)水平显著负相关(P<0.05)。APN基因启动子区DNA甲基化与其mRNA表达负相关,甲基化阳性组相对拷贝数(0.2700)显著低于阴性组(0.7870),差异具有统计学意义(P<0.01)。以上结果提示,APN基因启动子区DNA甲基化通过抑制其 mRNA表达导致糖脂代谢紊乱,可能参与了新疆维吾尔族肥胖及T2DM的发生、发展过程。     

紫色非硫细菌的砷代谢机制

[目的]系统阐述紫色非硫细菌(PNSB)砷代谢机制和砷代谢基因簇的进化关系.[方法]通过生物信息学方法分析了PNSB砷代谢基因簇的分布、组成、排布方式.采用UV-Vis和HPLC-ICP-MS方法,研究了3个PNSB种类对砷的抗性、砷形态及价态的转化、砷在细胞中的积累和分布以及磷酸盐对As细胞毒性的影响.[结果]砷基因簇分析表明:已公布全基因组序列的17个PNSB菌株基因组中均含有以ars operon为核心的砷代谢基因簇,由1-4个操纵子组成,主要含有与细胞质砷还原和砷甲基化代谢相关的基因,但基因的组成和排列方式因种和菌株而异,尤其是arsM和两类进化来源不同的arsC.实验结果表明:光照厌氧条件下,3个PNSB种类对As(V)和As(Ⅲ)均具有抗性,As(V)和As(Ⅲ)均能进入细胞 ;在胞内As(V)能够还原为As(Ⅲ)并被排出胞外,但不能将As(Ⅲ)氧化为As(V),也未检测到甲基砷化物 ;磷酸盐浓度升高,能够抑制As(V)进入细胞,降低As(V)对细胞的毒性,而不能抑制As(Ⅲ)进入细胞.[结论]PNSB砷代谢机制主体为细胞质As(V)还原,也还有砷甲基化途径.通过对砷代谢基因簇结构多样性特点和进化方式分析,提出了与Rosen不同的ars operon进化途径.这对深入开展PNSB砷代谢和基因之间的相互作用研究奠定基础.     

双氢青蒿素对嗜热四膜虫的毒性效应

以嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)为试验对象, 双氢青蒿素(Dihydroartemisinin, DHA)以终浓度为0(对照组)、40、80、160和320 μmol/L 分别加入到嗜热四膜虫细胞培养液中, 探讨双氢青蒿素对嗜热四膜虫的毒性作用。采用 CCK-8 法检测嗜热四膜虫细胞增殖, 倒置显微镜和荧光显微镜观察细胞的形态结构及运动, 采用流式细胞术检测线粒体膜电位, 检测细胞内抗氧化还原酶活力和线粒体酶活力。结果表明, DHA显著抑制嗜热四膜虫增殖(P＜0.05), 在一定暴露时间内增殖活力和浓度呈负相关。双氢青蒿素作用嗜热四膜虫48h后各暴露组细胞皱缩变圆, 对照组细胞呈椭圆状。其中在160和320 μmol/L DHA暴露下, 嗜热四膜虫在培养基中的活动减弱, 细胞核出现固缩和浓染等特征, 线粒体膜电位显著下降(P＜0.05)。随着 DHA浓度增加, 细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性先增强后下降。线粒体内琥珀酸脱氢酶(SDH)活性逐渐降低, 与对照组相比, 差异均有统计学意义(P＜0.05)。上述结果表明, 双氢青蒿素对嗜热四膜虫具有毒性作用, 抗氧化酶在一定程度上能抵抗双氢青蒿素暴露导致的氧化损伤。氧化应激和线粒体损伤可能是双氢青蒿素对嗜热四膜虫产生毒性效应的重要机制。     

嗜热四膜虫金属硫蛋白基因MMT2和MTT4的表达规律比较与进化模式分析

多个金属硫蛋白基因异构型已在四膜虫中被鉴定,这些异构型可分为7a和7b两个亚家族。该文利用实时荧光定量PCR技术检测了嗜热四膜虫金属硫蛋白基因MTT2和MTT4在Hg、Cu、Cd、Zn、H2O2暴露下的表达水平,结果显示两者表达规律相似,均为:Cu暴露下上调最高(>200倍),Hg次之,Cd、Zn上调倍数不大,H2O2有下调趋势。此表达规律明显有别于7a亚家族,具有7b亚家族的表达特征。同种诱导物暴露下MTT4的上调表达幅度比MTT2高出数倍,结合生物信息学分析结果,推测可能与MTT2和MTT4上游调控元件(如AP-1、MRE等)的数量差异有关。基于MTT2和MTT4在结构和功能上的高度相似性,推测两者可能是经近期基因复制事件产生,并遵循基因剂量模型进化而来。     

4种蚯蚓肠道微生物对砷毒性的响应差异研究

蚯蚓肠道是微生物多样性的一个潜在存储库。砷对蚯蚓肠道微生物群落的影响已被证实,但砷在不同蚯蚓肠道菌群中生物转化的差异仍不清楚。为了进一步阐述土壤中广泛存在的低浓度砷(浓度为5,15,25 mg/kg)对不同种类蚯蚓肠道微生物影响的差异,将4种典型蚯蚓暴露于砷污染土壤后,测定其肠道微生物组成变化,并分析砷对不同蚯蚓肠道内砷富集、形态和砷生物转化基因的影响。结果显示,所有蚯蚓组织内均存在明显的砷富集,其富集系数由高到低依次为:安德爱胜蚓(1.93)>加州腔蚓(0.80)>通俗腔蚓(0.78)>湖北远盲蚓(0.52),蚯蚓组织和肠道内砷形态主要以无机砷为主,其中As(III)含量比例> 80%,部分蚯蚓组织内还发现少量有机砷。4种蚯蚓肠道微生物群落在门水平上主要以变形菌、厚壁菌和放线菌为主,并与周围土壤细菌群落组成存在显著差异。同时,在土壤和肠道内共检测到17个砷转化基因,其中蚯蚓肠道内As(V)还原和砷转运相关基因相对丰度较高,而砷(去)甲基化基因丰度较低。此外,低浓度砷污染对蚯蚓生长无显著影响,却能引起蚯蚓肠道微生物群落的紊乱。蚯蚓种类和砷污染是引起蚯蚓肠道微生物...     

无机砷在植物体内的吸收和代谢机制

砷污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题,严重威胁人类健康和环境安全.在自然环境和土壤系统中,砷的存在形态相当复杂,但植物砷毒害主要源于As（V）和As（Ⅲ）暴露.As（V）通过Pi的吸收通道被植物根系吸收,并在还原酶（AR）作用下被快速还原为As（Ⅲ）.As（Ⅲ）通过NIP蛋白通道进入植物体内,在砷甲基转移酶(ArsM)的作用下转化为甲基化砷或与谷胱甘肽（GSH）、植物螯合肽（PC）等多肽的巯基螯合封存在根部液泡或转运到地上部分,从而起到砷解毒的作用.同时,植物吸收的一部分砷也可外排到外部介质.本文以农作物尤其是水稻为主线,详述了As（V）和As（Ⅲ）吸收、外排及As（V）还原、As（Ⅲ）甲基化、螯合作用的最新研究进展,并提出了今后的研究重点.     

梨形四膜虫毒性试验方法

梨形四膜虫~*(Tetrahymena pyriformis)是广泛分布在中污性水体中,较容易采集到的一种单细胞动物。是能够成功地人工无菌培养为单株的一个种。由于它繁殖快,用于细胞毒性试验,可以缩短实验研究的周期,是一种廉价的、比较理想的实验动物。 本文介绍汞、镉、铅、锌及锰五种重金属离子对梨形四膜虫的毒性作用的研究,采用了半     

四膜虫rDNA表达载体的改造及用于异源基因的高效表达

基于四膜虫小核rDNA改造得到的pD5H8载体,在转染进接合生殖时期的四膜虫后能发育成9000~10000拷贝的大核rDNA,因此pD5H8载体是四膜虫异源基因表达的研究热点;但其载体上匮乏合适的克隆位点和无启动子结构阻碍了该载体的进一步发展。本研究在四膜虫启动子HSP70-2和终止子HSP70-1之间,通过稀有酶切位点I-Sc e玉导入细菌绿色荧光蛋白(HGFP)这一筛选标记,由此组成的DNA片段(HSP70-25' UTR-I-Sce玉-HGFP-I-Sce玉-HSP70-13' UTR)整合进pD5H8,将之改造成pD5H8-HGFP表达载体。来自真核生物的绿色荧光蛋白(GFP)藉由I-Sc e玉酶切位点一步导入pD5H8-HGFP表达载体后,在四膜虫中大量表达且具有生物学活性。因此,改造后的pD5H8-HGFP表达载体拥有一步法引入异源基因,几乎无酶切位点的限制,有效的筛选标记,高效的异源基因表达能力,以及环境友好、便捷可控等诸多优点,这对于深入开展四膜虫基因功能的过表达研究和开发异源基因在四膜虫这一真核表达系统中的应用奠定了技术基础。     

嗜热四膜虫δ微管蛋白基因的克隆、鉴定及细胞定位

微管蛋白(tubulin)在细胞的结构和功能中发挥着重要作用, α微管蛋白和 β微管蛋白是组成微管的主要因子,γ微管蛋白促使α和β微管蛋白二聚体组装为微管结构. 然而, 4种新的微管蛋白δ-,ε-,ζ-, 和η- tubulin在细胞中的功能并不完全清楚. 本研究从嗜热四膜虫大核基因组数据库中鉴定了一种新的编码δ微管蛋白基因（Tetrahymena delta tubulin 1, TDT1, TTHERM_00335970, http://www. ciliate. org）, TDT1基因转录产生1 326 bp和 1 363 bp两种不同的转录本, 1 326 bp的转录本编码441个氨基酸的多肽; 而1 363 bp的转录本含有37 bp未剪切的内含子序列, 从而导致开发读框发生移码突变现象. 实时荧光定量PCR结果表明, TDT1基因在四膜虫细胞营养生长和有性生殖过程中都有表达, 且在有性生殖过程中的表达显著上调. 免疫荧光定位表明, TDT1蛋白不仅定位于四膜虫基体和有性生殖期conjugation junction结构, 而且在四膜虫的大核和小核中也有定位. TDT1基因敲除发现,该基因不能通过表型分配完全被巴龙霉素抗性基因替代, 结果表明, TDT1蛋白在四膜虫细胞中可能具有多种不同的功能, 它的正常表达对四膜虫细胞的生存是必需的.     

淹水-控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态的变化

以水稻种植区的砷污染土壤为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用分析测试系统,研究了不同培养温度(5、27和50 ℃)对灭菌和不灭菌的土壤淹水后其溶液中砷赋存形态变化的影响.结果表明： 在土壤溶液中检测到的砷形态只有无机三价砷(As^Ⅲ)、无机五价砷(As^V)和有机的二甲基砷(DMA^V),未检测到单甲基砷(MMA^V)的存在;在不同控温条件下随淹水时间的延长,As^Ⅲ逐渐转变为砷的主要赋存形态,平均比例约为64%;As^V次之,约占35%,DMA^V的含量相对最低,约占1%;土壤灭菌与否对土壤溶液中五价砷的水平没有明显影响,但明显影响了五价砷的还原和促进了无机三价砷的甲基化,并且灭菌的促进效果随着淹水及培养时间的延长而逐渐降低;50 ℃、淹水23 d时,灭菌土壤溶液中DMA^V浓度最高,为23.7 ng·mL^-1,这说明灭菌土壤中残留的某些嗜热微生物成为优势菌群并促进了土壤溶液中砷的甲基化.结合水稻生长的实际环境条件对该研究结果进行分析,培养温度27 ℃淹水23 d后不灭菌的自然土壤溶液中砷浓度处于较低水平,因此在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式,在保障产量的情况下可尽量降低土壤溶液中砷的水平.     

四膜虫基因表达数据库: 四膜虫全基因组基因表达芯片和协同表达分析的数据资源

嗜热四膜虫是一种优良的真核模式生物, 对其功能基因组学的分析将为研究细胞和分子生物学的基础性重大问题提供新的机遇. 四膜虫基因表达数据库(TGED)是原生动物纤毛虫中第一个基因表达数据库, 整个数据库包括了四膜虫3个重要的生理和发育阶段20个时间点的全基因组基因表达数据, 提供了友好的网页界面(http://tged.ihb.ac.cn)供用户获取这些数据. 通过基因的标识号或描述信息, 用户可以获取基因表达谱信息和协同表达基因. 此外, TGED同时提供了制备四膜虫基因表达芯片的样品制备方法. 欢迎研究者上传和分享其所有的基因芯片数据, 以期为四膜虫或纤毛虫研究提供重要的功能基因组学资源.     

淹水-控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态的变化

以水稻种植区的砷污染土壤为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用分析测试系统,研究了不同培养温度(5、27和50℃)对灭菌和不灭菌的土壤淹水后其溶液中砷赋存形态变化的影响.结果表明:在土壤溶液中检测到的砷形态只有无机三价砷(AsⅢ)、无机五价砷(Asv)和有机的二甲基砷(DMAv),未检测到单甲基砷(MMAv)的存在;在不同控温条件下随淹水时间的延长,AsⅢ逐渐转变为砷的主要赋存形态,平均比例约为64％;Asv次之,约占35％,DMAv的含量相对最低,约占1％;土壤灭菌与否对土壤溶液中五价砷的水平没有明显影响,但明显影响了五价砷的还原和促进了无机三价砷的甲基化,并且灭菌的促进效果随着淹水及培养时间的延长而逐渐降低;50℃、淹水23 d时,灭菌土壤溶液中DMAv浓度最高,为23.7 ng·mL-1,这说明灭菌土壤中残留的某些嗜热微生物成为优势菌群并促进了土壤溶液中砷的甲基化.结合水稻生长的实际环境条件对该研究结果进行分析,培养温度27℃淹水23 d后不灭菌的自然土壤溶液中砷浓度处于较低水平,因此在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式,在保障产量的情况下可尽量降低土壤溶液中砷的水平.     

基于Wnt信号通路探讨氟砷混合暴露的生物暴露限值

慢性氟砷联合中毒是全世界的一个重大公共卫生问题,影响着数千万人.目前该病病因清楚,但发病机制未明,且无特效治疗方法,因此,早期预防尤为重要.生物暴露限值旨在探讨外源化学物引起机体有害效应的最高容许浓度.为了探讨氟砷混合暴露的生物暴露限值(BEL),本研究通过比较对照及氟砷联合暴露地区环境介质中的氟、砷含量,分析氟、砷与Wnt信号通路关键蛋白的剂量-效应及剂量-反应关系,利用基准剂量法估算氟砷混合暴露的生物暴露限值.结果表明: 氟砷联合暴露地区煤、黏土、室内空气、室外空气、辣椒、大米中的氟含量以及煤、黏土、室外空气、辣椒、大米中的砷含量均高于对照;随着氟、砷暴露水平的增加,糖原合酶激酶3β(GSK3β)、β-连环蛋白(β-catenin)含量以及Wnt/β连环蛋白信号通路拮抗蛋白(DKK1)、GSK3β、β-catenin的异常检出率逐渐增加,但DKK1含量显著降低;基于Wnt信号通路,氟砷混合暴露的生物暴露限值UF为0.52 mg·g^-1Cr,UAs为6.59 μg·g^-1Cr.本研究对于早期预防氟砷联合中毒引起的机体损伤具有重要的指导意义.     

Al2O3纳米颗粒对梨形四膜虫细胞毒性机理研究

采用模式生物梨形四膜虫为研究对象,探讨了Al2O3纳米颗粒对生物细胞的毒性。分别研究了纳米Al2O3对梨形四膜虫生长繁殖、乙酰胆碱酯酶(True choline esterase,TChE)活性、琥珀酸脱氢酶(Succinatedehydrogenase,SDH)活性以及对热激蛋白70(HSP70)和多药耐药(MDR1)基因的表达活性的影响。结果表明:Al2O3纳米颗粒对梨形四膜虫的生长繁殖具有显著的抑制作用,并延长了传代时间,减少了繁殖代数;Al2O3纳米颗粒对梨形四膜虫TChE的活力表现为中低浓度(10 mg/L与100 mg/L)激活,高浓度(500 mg/L)抑制的趋势,而对SDH的活力具有抑制作用,浓度越高作用越明显,尤其在500 mg/L浓度下抑制作用极显著(p<0.01);Al2O3纳米颗粒对梨形四膜虫HSP70及MDR1基因表达均有显著作用,HSP70表现为低浓度抑制、高浓度诱导,而MDR1表现为低浓度诱导、高浓度抑制。可知,Al2O3纳米颗粒对梨形四膜虫是具有毒性的,但是其机制还需要更进一步的研究探索以及验证。     

嗜热四膜虫五个hsp70基因的表达分析

鉴定得到嗜热四膜虫13个含有完整保守结构域的hsp70基因,对其中5个高度相似且无内含子的hsp70基因进行表达分析。在37、39和41℃热激条件下,实时荧光定量PCR结果表明,hsp70-2基因对热激响应最敏感。在四膜虫生长、饥饿和接合生殖这3种生理或发育状态下,Microarray结果显示,hsp70-4基因恒定且高表达;在热激条件下,hsp70-4基因的表达水平随着温度的升高而略微增加,证实hsp70-4基因为热休克相关蛋白hsc70基因;克隆的hsp70-4基因全长2208bp,开放阅读框长1959bp,编码653个氨基酸。Microarray结果提示,hsp70-3可能参与四膜虫饥饿早期(0～12h)的耐受和接合生殖后期(6～10h)的新大小核形成,老大核凋亡等事件;hsp70-5可能参与四膜虫饥饿晚期(12～15h)的耐受和接合生殖早期(0～6h)的小核减数分裂、小核交换和原核(pronuclear)融合事件。Blast2GO分析表明,与hsp70-3和hsp70-5共表达的基因分别参与不同的生物学过程,进一步反映了hsp70-3和hsp70-5这两个基因在功能上是存在差异的。     

西藏温泉两种中国新记录纤毛虫第一双小核草履虫和明布雷斯四膜虫的形态学和系统发育学研究

研究利用活体观察、蛋白银和氨银染色技术对采自西藏温泉的寡膜纲咽膜类纤毛虫第一双小核草履虫(Paramecium primaurelia)和膜口类纤毛虫明布雷斯四膜虫(Tetrahymena mimbres)进行了形态学研究, 首次描述了这两种纤毛虫细胞核器的形态和位置、纤毛图式和口膜的排布模式; 并且测定了SSU rDNA和COXⅠ标记基因序列, 基于这两种基因的系统发育树均支持P. primaurelia聚在草履虫P. aurelia复合种中, T. mimbres聚在四膜虫T. borealis类群中。两种纤毛虫均为中国新记录种, 且首次在高原温泉中发现, 不仅为西藏地区温泉原生动物生物资源的发掘提供新的方法和思路, 也为原生动物环境适应性研究提供基础资料。     

非霍奇金淋巴瘤p73基因甲基化状态及去甲基化再表达的研究

目的:探讨p73基因甲基化状态在非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgk in's lymphomas,NHL)患者中的检测意义以及去甲基化干预对p73基因再表达的效果.方法:检测26例非霍奇金淋巴瘤标本中P73基因的表达以及甲基化状态;用不同剂量(4,8μmol/L)去甲基化因子5氮胞苷(5-A za)诱导P 73基因甲基化的淋巴瘤细胞,RT-PCR和MSP-PCR方法测定p73基因的表达以及甲基化状态.结果:p73基因在非霍奇金淋巴瘤中表达显著下降,26例标本中,13例呈阴性(50%),6例表达下降;p73基因外显子1甲基化的发生率为100%;4μmol/L去甲基化因子5氮胞苷(5-A za)在体外即可诱导的淋巴瘤细胞p 73基因去甲基化再表达,8μmol/L 5-Aza效果较4μmol/L更为明显.结论:p 73基因甲基化与非霍奇金淋巴瘤的发病密切相关,去甲基化干预可能为一种可行的临床治疗手段.     

2型糖尿病环境因素与DNA甲基化的研究进展

2 型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)是由于遗传与环境因素共同作用而引起葡萄糖代谢紊乱的疾病。DNA甲基化修饰的研究发现环境因素可以通过影响DNA甲基化修饰, 显著地增加T2DM的患病风险。目前, T2DM环境相关基因的DNA甲基化修饰研究已在人及动物的不同组织中取得进展。此外, T2DM相关基因的甲基化研究主要集中在糖代谢、能量代谢、炎症等。文章系统地综述了目前T2DM致病环境因素与DNA甲基化研究进展。