植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同,LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

植物体中类受体蛋白激酶

植物体中类受体蛋白激酶是蛋白激酶家族中重要的一类。它们的基因结构及其产物（蛋白）结构特征和主要生理功能文中作了简要介绍。     

植物类受体蛋白激酶研究进展

植物类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLKs)是植物中较大的基因家族之一,具有特殊的蛋白质结构,综合了解到在植物发育生长过程中的功能、作用和其生理功能,使得对其研究越来越多。本文将系统地从其结构、分类、功能等方面进行概述,以便于对该蛋白家族进行深入的研究。     

植物富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶的生物学功能

介绍了植物富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat,LRR)型类受体蛋白激酶概念、最近发现的这类蛋白激酶的亚结构域特征;总结了目前已确定其功能的LRR型类受体蛋白激酶,并分别阐述了它们在参与植物抗逆性反应、发育调控及激素的信号转导等过程中的生物学功能;着重介绍和讨论了LRR型类受体蛋白激酶复合物之间及其与下游成分KAPP之间互作而产生信号传递的分子机理.最后展望了LRR型类受体蛋白激酶生物学功能、信号转导机制、以及应用于生产实践的研究前景.     

植物类受体蛋白激酶的研究进展

植物类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLKs)通过胞外结构域识别病原信号分子,发生磷酸化、去磷酸化反应而开启或关闭下游靶蛋白,调节植物固有免疫反应,诱导抗病防御反应.目前对植物类受体蛋白激酶的功能、信号传导和配体识别等方面的研究已成为该领域的重点.本文对近年来国内外有关植物类受体蛋白激酶的结构、功能及其在植物抗病防御反应中的作用研究进行综述,为今后进一步深入研究植物类受体蛋白激酶的生理生化功能及应用提供参考.     

类受体蛋白激酶与植物非生物胁迫应答

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程．在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联型(WAK)等不同的RLK亚家族．这些RLK能够感受多种发育和外界环境胁迫信号, 并在植物对非生物胁迫的响应过程中发挥重要的调控作用．本文结合当今国内外研究进展,简述植物RLK的典型结构域特征,详细介绍多种RLK在植物逆境信号识别与转导中发挥的作用,同时对RLK在非生物胁迫应答中的具体作用机制进行了探讨．     

9个拟南芥凝集素类受体激酶基因功能的初步研究

植物凝集素类受体激酶(LecRLK)在植物防御、应答多种生物与非生物胁迫、参与激素调控和生长发育中具有重要的作用。但是该家族大部分成员的功能尚不明了。本文对LecRLK家族中的9个成员进行了生物信息学和相关分子遗传学的初步研究。启动子元件分析结果表明,9个成员均具有多个光和逆境响应元件,暗示其可能参与光信号以及非生物胁迫信号途径的调控。基因芯片及实时定量PCR结果显示,9个LecRLK基因具有明显的时空表达特异性,说明其可能在植物不同生长发育阶段及组织部位发挥着重要调控作用。利用三引物法对9个基因的突变体进行了筛选,最终得到14个纯合缺失突变体材料。上述结果为后续深入开展这些基因的生理功能研究提供参考数据。     

植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶的生物学功能

体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERKs)属于膜富亮氨酸重复序列受体类蛋白激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚类。SERK具有典型的胞外信号受体结构域、跨膜结构域和胞内激酶活性结构域,研究发现SERKs在植物生命活动中承担着多个角色。文章简述了SERKs的典型结构域特征,重点介绍该类蛋白在体细胞胚发生、生殖发育、激素感应和病理反应方面发挥的功能,同时对该蛋白激酶的研究价值和应用前景进行了探讨。     

植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶的生物学功能

体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases, SERKs)属于膜富亮氨酸重复序列受体类蛋白激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase, LRR-RLK)家族的第二亚类。SERK具有典型的胞外信号受体结构域、跨膜结构域和胞内激酶活性结构域, 研究发现SERKs在植物生命活动中承担着多个角色。文章简述了SERKs的典型结构域特征, 重点介绍该类蛋白在体细胞胚发生、生殖发育、激素感应和病理反应方面发挥的功能, 同时对该蛋白激酶的研究价值和应用前景进行了探讨。     

大豆类受体蛋白激酶基因GmRLCK的克隆及初步分析

植物类受体蛋白激酶(receptor-likeproteinkinase,RLK)在高等植物生长发育和环境刺激的信号传导中起着重要的作用。本文报告了一个新的大豆类受体蛋白激酶基因的全长cDNA克隆及对其基因结构和功能的初步分析。研究表明该基因序列编码的蛋白包含一个跨膜域、一个具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的胞内域和一个缺少N-末端信号肽的胞外域。采用生物信息学方法分析表明,该基因与一些拟南芥菜类受体蛋白激酶基因具有很高的相似性,这些激酶N-末端都缺少信号序列,属于植物胞质类受体激酶(receptor-likecytoplasmickinase,RLCK)亚家族。因此命名该大豆基因为GmRLCK(GenBankAccessionNo.AY687390)。对GmRLCK激酶域中磷酸化可能性较高的位点进行了预测。RT-PCR的结果表明,GmRLCK在大豆子叶、根、花以及豆荚中都有较高的表达,而在胚根、茎和成熟叶片中的表达相对较弱。进化分析表明GmRLCK与一些衰老相关的植物类受体蛋白激酶具有较近的亲缘关系。     

球孢白僵菌热休克蛋白基因Bbhsp70的cDNA及上游序列克隆与分析

运用SMART RACE RT-PCR技术与DNA步移技术,首次从球孢白僵菌中克隆出完整的热休克蛋白基因Bbhsp70编码区序列及上游序列。该基因cDNA全长2405bp,5′端非翻译区171bp,3′端非翻译区263bp,开放阅读框(ORF)1971bp,编码656个氨基酸。成熟蛋白理论分子量为71.3kDa,理论等电点为4.92。上游序列长度3559bp,其中有305bp序列与cDNA序列重叠。分析表明,上游序列中没有明显的TATA-盒和CAAT-盒,但含有CCAAT-bindingfactor、GC-box等重要的转录因子结合位点,以及热激应答元件(HSE)和GATA元件等启动子顺式调控元件。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的分离与鉴定

利用抗病基因的保守结构设计引物,从抗叶锈病近等基因系材料TcLr24中扩增出一条703bp的条带RGAl,通过与GenBank比对,选取与RGAI高度同源的若干条带,在它们共有的保守序列位置设计引物,利用cDNA末端快速扩增(RACE):ffL术扩增抗病同源基因cDNA全长.扩增到3条全长cDNA,经BLASTp比较,这些序列都舍有NBS保守结构域和多个LRR结构域.与很多已知植物抗病基因的功能相应区域一致.对FRGA-1,、FRGA-2和FRGA-3实时定量PCR分析,表明这3个基因在小麦叶片中都是组成型表达.本研究在小麦材料TcLr24中得到3条抗病基因同源cDNA全长,为研究小麦抗病基因奠定了基础.     

大熊猫苦味受体T2R2 基因的克隆与序列分析

Based on bitter taste receptor T2R2 gene sequence of domesticated dog(AB249685), one pair of primers were designed and used to amplify an approximately 1.1 kb DNA fragment from genomic DNA sample of giant panda by using PCR. The PCR products were ligated into the pMD-18T vector, and then transformed into competent cells of E.coli DH5α. The identified positive clone was sequenced. The result showed that the T2R2 gene of giant panda was 1 008 bp in length, and contained complete exon, and 915 bp, encoding 304...     

异色瓢虫热休克蛋白70基因的克隆与分析

本研究通过RT-PCR和RACE方法,首次克隆了异色瓢虫Harmonia axyridis(Pallas)热休克蛋白70(HSP70)cDNA全序列(GenBank登录号:EF668009).获得的cDNA全长2200 bp,其中开放阅读框1956 bp,编码一个651氨基酸的蛋白,计算分子量为70 kDa,等电点(PI)为5.32.同源序列比对结果表明,异色瓢虫HSP70与其它真核生物的HSP/HSC70有着较高的序列同源性(85%～93%).其中与赤拟谷盗Tribolium castaneum热休克蛋白70(HSP70)同源性最高,达到93%.与其它真核生物HSP70一样,该序列包含真核生物HSP70高度保守的全部三个家族标签以及ATP/GTP结合位点、一个Bipartive nuclear localization signal和细胞核定位信号.     

长穗偃麦草DREB类基因EeAP2.2 的克隆与序列分析

由于一些基因的特殊碱基序列限制,使得应用一种技术获得基因的全长cDNA序列比较困难。本研究结合RACE和Genome Walking技术从十倍体长穗偃麦草（Elytrigia elongata,2n=70）中克隆了AP2家族的一个全长cDNA序列,命名为EeAP2.2。序列分析表明,该基因具有一个837bp的开放阅读框,编码279个氨基酸残基,含有一个保守的AP2结构域,是AP2大家族的一个新成员。该基因编码的氨基酸序列与GenBank已有的普通小麦AP2家族两个同源基因编码蛋白TaDREB1和TaDREBW50（登录号分别为：AAL01124.1和AAY44605.1）具有98%的氨基酸序列一致性, 与大麦AP2蛋白HvDREB1-a（登录号AAY25517.1）,高羊茅AP2蛋白FaDREB2A （登录号CAG30547.1） 及水稻OsDREB2.2（登录号AY064403）的氨基酸序列一致性分别为 93%、86%、69%。说明该基因与小麦AP2家族基因的同源性最高。本研究除获得了长穗偃麦草一个重要抗逆转录因子基因EeAP2.2的全长cDNA序列外,也提供了一种快速、有效克隆功能基因的方法。     

家蚕基质金属蛋白酶基因Bm-MMP的克隆、序列分析及表达研究

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）家族是一类蛋白水解酶, 能够降解基底膜和细胞外基质中大部分蛋白质。为了研究MMPs对家蚕Bombyx mori基本生理功能的影响, 本文利用RACE和RT-PCR方法, 首次从家蚕蛹中克隆了一个MMP基因的全长cDNA, 命名为Bm-MMP。序列分析表明, Bm-MMP的mRNA存在两个选择性剪切变体, 分别命名为Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2。其中Bm-MMP-V1 cDNA全长为2 257 bp, 包含一个1 686 bp的开放阅读框, 编码561个氨基酸, 预测蛋白质分子量约为62.3 kD; Bm-MMP-V2 cDNA全长为2 188 bp。同源性分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2的氨基酸序列与蜡螟Galleria mellonella的Gm1-MMP的氨基酸序列同源性最高, 均为88.8%;与黑腹果蝇Drosophila melanogaster的Dm1-MMP的氨基酸序列同源性, 分别为61.2%和64.3%。将Bm-MMP-V1的编码区连接到表达载体pET28a(+)上, 并在大肠杆菌BL21中进行原核表达, SDS-PAGE和Western blot分析结果表明, 带有6×His标签的融合蛋白被成功表达。半定量RT-PCR分析表明, Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在4龄眠蚕、熟蚕、吐丝后36及48 h、预蛹中的表达量比5龄中食期与化蛹后的表达量高, 推测该基因与家蚕幼虫蜕皮变态有关;LPS诱导5龄3 d的幼虫, 其Bm-MMP-V1和Bm-MMP-V2在血液中的表达量升高, 推测Bm-MMP可能与免疫相关。本研究为进一步研究Bm-MMP在家蚕体内的作用机制奠定了基础。     

粗毛栓菌诱变菌株SAH-12漆酶基因的克隆与序列分析

粗毛栓菌Trametes gallica诱变菌株SAH-12是通过紫外诱变选育得到的漆酶高产菌株。为了对其漆酶基因进行研究和利用,采用cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术,从T.gallica诱变菌株SAH-12分离得到漆酶基因全长cDNA Lacc1(GenBank accession No.DQ431716)及其对应的结构基因Lac1(DQ431715)。该基因属于真菌漆酶基因家族,与来自出发菌T.gallica漆酶基因lacA(AY875867)在成熟肽编码区的同源性最高(一致性为98%)。Lacc1全长1891bp,由40bp的5'-UTR、1554bp的完整ORF和297bp的3'-UTR构成,具有polyA加尾信号AATACA和59bp的polyA结构;其完整ORF可编码21个氨基酸残基组成的信号肽和496个氨基酸残基组成的成熟蛋白。在Lacc1基因的推导氨基酸序列中有4个潜在的N-糖基化位点和4个参与二硫键形成的Cys残基,且含有真菌漆酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型铜离子结合区的4个高度保守序列。结构基因Lac1全长2338bp,含10个内含子和11个外显子,各内含子长度在51bp～76bp之间,且其序列均符合5'-gt……ag-3'规则。     

玉米大斑病菌钙调磷酸酶B亚基基因的克隆与生物信息学分析

[目的]克隆玉米大斑病菌CnB基因,并进行初步的生物信息学分析.[方法]采用cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术,扩增玉米大斑病菌CnB基因全长cDNA序列和DNA序列.运用相关生物信息学软件对该基因序列进行分析和预测其编码蛋白的结构功能.[结果]CnB基因含4个外显子和3个内含子,最大开放阅读框为525 bp(GenBank登录号EF 469732),编码174个氨基酸;预测蛋白含约59.77%的α螺旋,8.62%的β转角,6.32%的延伸串,25.29%的不规则卷曲;含有高度保守的4个"EF-hand"Ca2 结合区域,属于Ca2 结合蛋白家族成员,与小麦叶枯病菌(Phaeosphaeria nodorum)、灰葡萄孢(B.cinerea)、粗糙麦孢霉(Neurospora crassa)等病原真菌中CnB基因有90%以上的氨基酸同源性.[结论]首次在玉米大斑病菌中克隆得到CnB基因,为进一步研究该基因功能奠定基础.     

甜菜夜蛾围食膜肠粘蛋白基因SeM-8的克隆、序列分析及在不同组织中的表达检测

昆虫肠粘蛋白（invertebrate intestinal mucin, IIM）是围食膜（peritrophic membrane, PM）的重要蛋白组分之一,在保护昆虫免受微生物侵染方面起着非常重要的作用。本研究以甜菜夜蛾Spodoptera exigua 5龄幼虫中肠总RNA为模板,根据已知的甜菜夜蛾肠粘蛋白SeIIM-8基因的cDNA序列（GenBank登录号：ABW06596）设计引物,利用RT-PCR技术扩增得到甜菜夜蛾肠粘蛋白基因SeM-8,序列分析发现其开放阅读框（open reading frame, ORF）长2 703 bp,编码900个氨基酸残基,预测分子量为95.7 kDa。序列分析表明,其氨基酸序列（GenBank登录号：GU255994）与棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner）,粘虫Mamestra configurata和小菜蛾Plutella xylostella肠粘蛋白的一致性分别为48%,49% 和45%。Western blot分析结果表明,SeM-8粘蛋白在甜菜夜蛾即将孵化的卵和5龄幼虫的围食膜、中肠和粪便中都有存在,在5龄幼虫马氏管、脂肪体、唾腺、血淋巴等组织部位没有发现。本研究为进一步研究IIM结构和功能,寻找生物防治新靶标奠定了理论基础。