高山离子芥铁转运蛋白基因编码序列的克隆及其抗逆性表达的实时定量分析

铁转运蛋白 (iron transport protein,IRT)是具有跨膜运输离子功能的特殊蛋白质,属于金属离子转运家族的成员．本研究运用RACE方法从高山离子芥（Chorispora bungeana）中克隆得到完整的铁转运蛋白cDNA,命名为CbIRT（基因登录号为EU330924）．该基因全长1 290 bp,包含1个1 035 bp的开放阅读框（ORF）,编码344个氨基酸的蛋白．系统进化树分析显示,该基因与拟南芥AtIRT1和遏蓝菜TcIRT-G的亲缘关系最近,同源性分别达到了87.4%和86.5%,而在氨基酸序列水平与拟南芥AtIRT1的同源性达到了89%,表明克隆得到的CbIRT属于金属离子转运体家族成员．实时荧光定量方法对高山离子芥CbIRT基因在不同温度和铁营养水平条件下的表达情况进行分析表明,CbIRT对零下低温和零上低温的表达水平呈截然不同的反应;正常铁营养状态下,CbIRT是微量表达的,而缺铁及低温处理都可以大幅度地促进该基因的表达,富铁可以抑制该基因的表达．显示了该蛋白在转运Fe离子方面的重要作用．     

植物ZIP基因家族铁载体蛋白基因研究进展

主要概述了植物ZIP基因家族铁载体蛋白基因研究的最新进展。从结构和功能上介绍了铁载体蛋白基因IRT1、IRT2、LeIRT1、LeIRT2、P5RIT1和O5IRT1。应用Clustal X序列分析软件,对6个铁载体蛋白基因在蛋白质水平上比较后发现,与IRT1基因蛋白质序列有较高的同源性。植物ZIP基因家族铁载体蛋白基因主要受缺铁胁迫条件的诱导,在根部表达。表达的量与环境中的铁含量、时间、温度、光照等因素有关。铁载体蛋白基因在转录和转录后水平上被环境中的铁含量和植物体内的铁营养水平综合调控。转铁载体蛋白基因植物表现出较强的抗缺铁能力,预示其在农业生产上有广阔的应用前景。     

大熊猫RPS15 cDNA的克隆及序列分析

本研究运用RT-PCR技术,首次从大熊猫 Ailuropoda melanoleuca的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白S15 (RPS15)基因的表达序列,并对其进行了初步分析.结果 表明:大熊猫RPS15基因的表达序列全长为442 bp,开放阅读框(ORF)为438 bp,编码145个氨基酸,该蛋白的分子量为17.0401 KDa, 等电点为10.3,含有2个依赖于cAMP和cGMP的蛋白激酶磷酸化位点, 5个蛋白激酶C磷酸化位点,4个N-酰基化位点及1个RPS19蛋白signature位点.进一步分析发现,大熊猫RPS15基因的表达序列及其编码的氨基酸序列与已报道的部分哺乳动物具有很高的相似性.     

大熊猫核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)cDNA的克隆及序列分析

RPS11是核糖体小亚基40S的组成部分,由RPS11基因所编码,属于核糖体蛋白S17p家族,主要存在于真核生物中.为了解大熊猫核糖体蛋白亚基RPS11基因的结构特点及其与已报道的人和其他哺乳动物核糖体蛋白亚基RPS11 基因的异同,本研究根据已报道的部分哺乳动物核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)的相关信息设计引物,运用RT-PCR 技术从大熊猫的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白亚基RPS11基因,并进行了测序和序列分析.结果表明:大熊猫RPS11亚基基因的开放阅读框(ORF)长为477 bp,编码158 个氨基酸的蛋白质,该蛋白的相对分子量为18.4275 kDa,pI为10.96.拓扑预测显示该蛋白含有14个功能位点:即2 个N-糖基化位点,6个蛋白激酶C磷酸化位点,4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个核糖体蛋白S17 signature位点.进一步分析发现,大熊猫RPS11基因与已报道的部分哺乳动物的表达序列及其编码的氨基酸序列都具有很高的相似性.本研究结果为丰富和完善哺乳动物RPS11基因资源库提供了基础资料.     

绵羊BTG1基因的半定量RT-PCR及生物信息学分析

B细胞易位基因1(BTG1基因)是BTG/TOB基因家族的成员之一,在动物细胞的增殖和分化中起重要的作用．利用牛BTG1基因的mRNA序列与绵羊的EST数据库进行Blast检索,并通过序列拼接和逆转录RT-PCR方法首次获得绵羊BTG1基因的部分cDNA序列（GenBank登录号FJ444829）,其片段长度为1 358 bp,包括完整的开放阅读框516 bp,编码171个氨基酸．半定量PCR研究结果表明：BTG1基因在小尾寒羊和陶赛特羊的10种组织中均表达,并具有一致的表达趋势．同源分析结果表明,绵羊BTG1蛋白的氨基酸序列中存在BTG/TOB的保守结构域,并且该蛋白在不同物种间具有很高的保守性．通过生物信息学预测BTG1蛋白功能,发现绵羊BTG1蛋白存在1个跨膜结构域、8个磷酸化位点和1个特异性蛋白激酶磷酸化位点．蛋白质结构同源建模分析表明,绵羊BTG1蛋白具有BTG/TOB蛋白家族的典型空间结构．     

植物锌铁转运蛋白ZIP基因家族的研究进展

金属离子对植物的正常发育至关重要,但过量又会中毒.植物体内的自动调节平衡机制会调节金属离子的吸收和运输,从而控制金属离子的含量.锌铁调控蛋白ZIP( ZRT,IRT-like protein)家族是广泛存在于植物中的转运蛋白,具有Ca2+、Fe2+、Mn2+及Zn2+等多种金属元素的转运功能.了解ZIP转运体在植物中如何发挥离子转运功能,从分子水平认识金属离子缺乏或过量积累的机理有重要意义.综述拟南芥、水稻、大麦、苜蓿和玉米ZIP家族成员及其研究进展.     

大熊猫LSM3c DNA序列的克隆及序列分析

运用RT-PCR技术首次从大熊猫Ailuropoda melanoleuca的肌肉组织总RNA中成功克隆了LSM3的表达序列,并对其进行了测序及初步分析.结果 表明:大熊猫LSM3基因的表达序列含有一个完整的开放阅读框,长度为306 bp,编码102个氨基酸的蛋白质,分子量为11.845 kDa,pI为4.58,含有1个蛋白激酶C磷酸化位点、4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个细胞附着序列.进一步分析发现,大熊猫LSM3基因的表达序列与已报道的部分哺乳动物具有很高的相似性,其编码的氨基酸序列与其他哺乳动物完全一致.     

新生小鼠兴奋性氨基酸转运蛋白家族成员cDNA的克隆和分析

兴奋性氨基酸转运蛋白家族包含几种结构相似的膜蛋白,它们在终止谷氨酸的突触传递作用,维持神经系统正常的递质水平起重要作用.为了在同一物种中研究这些蛋白和基因的功能,本工作对新生小鼠脑的兴奋性氨基酸转运蛋白家族成员进行了克隆,获得了3个谷氨酸转运蛋白亚型(mGLAST-1,mGLT-1,mEAAC1)和一个中性氨基酸转运蛋白(mASCT1)的cDNA,其中在小鼠中mASCT1序列为首次发表.序列分析表明,mASCT1cDNA的长度为3787bp,编码一个532个氨基酸箴基的蛋白,和人的ASCT1蛋白序列有89.3%的同源性,用非洲爪蟾卵母细胞表达系统证实了它具有转运丝氨酸的活性.同时,我们的研究表明,兴奋性氨基酸转运蛋白mRNA的5'UTR和3'UTR普遍存在组成和长度的不均一性,这种现象可能提示该家族成员的基因表达具有转录后调控机制.     

阜豆GmABC基因的克隆及表达分析

利用RACE技术从大豆品种‘阜豆11号’中克隆到1个ABC转运蛋白基因,该基因cDNA全长为4 693bp,其中开放读码框4 341bp,编码1 447个氨基酸,分子量162.5kD,具有高度保守的ATP结合位点,命名为GmABC。蛋白序列比对结果显示,该基因编码蛋白属于PDR(pleiotropic drug resistance)多向耐药性蛋白家族成员。系统进化树分析显示,GmABC与苜蓿PDR亲缘关系最近,相似性达84%。基因表达分析显示,GmABC受镉诱导表达,当Cd2+浓度达到100mg.L-1时,其表达量最高。研究表明,GmABC可能对阜豆镉胁迫抗性发挥重要作用。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌RND家族转运蛋白基因(rnd-1)的克隆及生物信息学分析

RND(resistance-nodulation-division)家族转运蛋白广泛分布于革兰氏阴性细菌中,具有催化胞内活性物质(胆酸盐,脂肪酸等)和外排金属离子(Cu~+,Ag~+)的作用。为探究嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobaeillus ferrooxidans,A.ferrooxidans)RND transporter的功能特性,以本实验室分离鉴定的A.ferrooxidans GB2为材料,采用PCR扩增技术克隆了rnd-1基因。运用生物信息学在线分析软件对该基因编码的氨基酸序列的理化性质、结构特征、功能结构域、系统发育以及可能参与的代谢通路等进行了预测。数据表明:该基因cDNA序列全长1 320 bp,编码439个氨基酸,分子式为C_(2100)H_(3330)N_(610)O_(604)S_(13),相对分子质量为47.204 kD,为亲水性蛋白;无信号肽,富含延伸链和无规则卷曲结构,三维结构预测表明其符合4KKU结构生物学特点;采用最大似然法构建系统发生树发现RND transporter蛋白在嗜酸氧化亚铁硫杆菌与嗜酸氧化硫硫杆菌中亲缘关系比较近;肽链含有10处磷酸化位点,10处糖基化位点,可能参与细胞质中磷酸化反应,从而对重金属胁迫进行感知和表达。本研究推测该基因在微生物抗重金属过程中有重要的作用。     

IRT1, an Arabidopsis transporter essential for iron uptake from the soil and for plant growth

Plants are the principal source of iron in most diets, yet iron availability often limits plant growth. In response to iron deficiency, Arabidopsis roots induce the expression of the divalent cation transporter IRT1. Here, we present genetic evidence that IRT1 is essential for the uptake of iron from the soil. An Arabidopsis knockout mutant in IRT1 is chlorotic and has a severe growth defect in soil, leading to death. This defect is rescued by the exogenous application of iron. The mutant plants do not take up iron and fail to accumulate other divalent cations in low-iron conditions. IRT1-green fluorescent protein fusion, transiently expressed in culture cells, localized to the plasma membrane. We also show, through promoter::beta-glucuronidase analysis and in situ hybridization, that IRT1 is expressed in the external cell layers of the root, specifically in response to iron starvation. These results clearly demonstrate that IRT1 is the major transporter responsible for high-affinity metal uptake under iron deficiency.     

Research note: Identification of a cDNA homologous to the cell-cycle-controlling cdc2 gene in Acroslphonia duriuscula (Acrosiphoniales, Chlorophyta)

Cyclin‐dependent kinases, the most notable of which is cdc2, are key regulators of the cell cycle and are highly conserved in evolution. We have cloned and analyzed one cDNA containing an open reading frame of 337 amino acids from a multinucleate, multicellular green alga, Acrosiphonia duriuscula (Ruprecht) Collins. The deduced protein, named Adcdc2‐1, showed 51% and 54% amino acid sequence identity to yeast cdc2/cdc28 and human cdc2, respectively. Several domains that characterize the cdc2‐related kinases were identified from this sequence, although the PSTAIRE motif was replaced with PPTTIRE. Furthermore, this protein has conserved Tyr and Thr residues that are sites of phosphorylation in cdc2‐related kinases and are important for regulating kinase activity. The present results suggest that the universal cdc2 is conserved in algae with unique structural characteristics.     

Comparative Analysis and Molecular Characterization of a Gene BANF1 Encoded a DNA-Binding Protein During Mitosis from the Giant Panda and Black Bear

Barrier to autointegration factor 1 (BANF1) is a DNA-binding protein found in the nucleus and cytoplasm of eukaryotic cells that functions to establish nuclear architecture during mitosis. The cDNA and the genomic sequence of BANF1 were cloned from the Giant Panda (Ailuropoda melanoleuca) and Black Bear (Ursus thibetanus mupinensis) using RT-PCR technology and Touchdown-PCR, respectively. The cDNA of the BANF1 cloned from Giant Panda and Black Bear is 297 bp in size, containing an open reading frame of 270 bp encoding 89 amino acids. The length of the genomic sequence from Giant Panda is 521 bp, from Black Bear is 536 bp, which were found both to possess 2 exons. Alignment analysis indicated that the nucleotide sequence and the deduced amino acid sequence are highly conserved to some mammalian species studied. Topology prediction showed there is one Protein kinase C phosphorylation site, one Casein kinase II phosphorylation site, one Tyrosine kinase phosphorylation site, one N-myristoylation site, and one Amidation site in the BANF1 protein of the Giant Panda, and there is one Protein kinase C phosphorylation site, one Tyrosine kinase phosphorylation site, one N-myristoylation site, and one Amidation site in the BANF1 protein of the Black Bear. The BANF1 gene can be readily expressed in E. coli. Results showed that the protein BANF1 fusion with the N-terminally His-tagged form gave rise to the accumulation of an expected 14 kD polypeptide that formed inclusion bodies. The expression products obtained could be used to purify the proteins and study their function further.     

Nucleotide sequence of cDNA encoding the mitochondrial precursor protein of the ATPase inhibitor from the giant panda (Ailuropoda melanoleuca)

Mitochondrial ATP synthase (F1Fo-ATPase) is regulated by an intrinsic ATPase inhibitor protein. In the present study, using RT-PCR combined with in silico cloning, we isolated and sequenced the cDNA encoding the inhibitor protein of the giant panda (Ailuropoda melanoleuca). The deduced protein sequence showed that the protein is composed of 106 amino acids and the estimated molecular weight of the ATPIF(1) protein is 12.32 kDa with an isoelectric point (pI) of 10.17. Alignment analysis revealed that the deduced protein sequence shares 66%, 78.3%, 66%, 72.6%, 77.4%, and 78.3% homology with that of Mus musculus, Pan troglodytes, Rattus norvegicus, Bos taurus, Macaca mulatta, and Homo sapiens, respectively. Topology prediction showed that there are three protein kinase C phosphorylation sites, one amidation site, three N-myristoylation sites, one casein kinase II phosphorylation site, and one tyrosine kinase phosphorylation site in the ATPase inhibitor. In particular, amino acids in the region between 39 and 72, which is the minimum sequence showing ATPase inhibitory activity, were highly conserved in the protein.     

杜梨铵转运蛋白基因的克隆表达及在梨属植物中的SNP分析

利用EST并结合RACE方法从杜梨幼苗克隆获得1个AMT基因(PbAMT1;2).分析显示,PbAMT1;2cDNA全长1 811 bp,开放阅读框为1 515 bp,其对应基因组DNA序列不含内含子.PbAMT1;2编码的蛋白由504个氨基酸组成,具有11个跨膜域,1个N-糖基化位点、3个酪蛋白激酶磷酸化位点和8个蛋白激酶C磷酸化位点.同源性分析发现,PbAMT1;2与其他植物的AMT具有较高的一致性,其中与百脉根LjAMT1;2的一致性为80.23%,与拟南芥AtAMT1;2的一致性为78.68%,与番茄LeAMT1;2的一致性为77.80%.系统进化树分析表明,PbAMT1;2属于AMT1亚家族.半定量RT-PCR结果显示,PbAMT1;2主要在根部表达,而在茎和叶中几乎没有表达.以杜梨、豆梨、砂梨、白梨、秋子梨和西洋梨等6种梨属植物的DNA为模板,高保真Taq酶PCR扩增AMT1;2基因ORF区DNA序列,发现6种梨属植物的AMT1;2 ORF区DNA序列长度均为1 515 bp,相似性高达99.48%,但在44个核苷酸位点中存在SNPs,导致18个氨基酸位点发生变异,多态性频率为1SNP/34.43 bp,核苷酸变异度为2.9%,氨基酸变异度为3.57%.     

果蝇程序化死亡基因5(PDCD5)同源cDNA的克隆和序列分析

 为了解人类白血病细胞凋亡相关新基因 TFAR1 9(PDCD5,programmed cell death5)在不同种属间的序列同源性 ,利用 EST(expression sequence tag)拼接、RT- PCR、DNA序列测定技术及计算机分析技术 ,首次成功地进行了果蝇 PDCD5同源 c DNA编码区基因克隆和序列分析 .发现果蝇与小鼠及果蝇与人 PDCD5在核苷酸水平上分别有 57.5%和 57.1 %的同源性 ,在氨基酸水平上分别有 46.8%和 46.4%的同源性 .功能区分析发现 ,果蝇 PDCD5c DNA编码 1 33个氨基酸 ,计算机预测可能是一种核蛋白 ,含 5个可能的酪蛋白激酶 (casein kinase )磷酸化位点 ,2个可能的 PKC磷酸化位点 ,与人 PDCD5的功能区类似 .因而果蝇 PDCD5是与人 PDCD5同源的新基因 ,可能都与细胞程序化死亡相关 .     

繁缕核糖体失活蛋白基因克隆及序列分析

采用同源克隆结合RACE法,克隆了繁缕核糖体失活蛋白的全长cDNA,命名为q3(GenBank accession GQ870262)。序列分析结果表明,q3的开放阅读框(ORF)长780 bp,编码259个氨基酸。序列G+C含量为41.5%,与大部分Ⅰ型RIP基因相近。q3编码的蛋白质命名为Q3,理论分子量为28.16 kD,pI为9.44,均与Ⅰ型核糖体失活蛋白相近;包含由23个氨基酸组成的信号肽。功能结构域分析发现,该蛋白含有3个蛋白激酶磷酸化位点、4个络氨酸蛋白激酶磷酸化位点和7个N-肉豆蔻酰化位点。三级结构预测发现,有35.52%的氨基酸残基参与了α螺旋,24.32%的氨基酸残基组成延伸链,40.15%的氨基酸残基随机缠绕其中。基于繁缕及其近缘种核糖体失活蛋白的氨基酸序列构建的系统发育树显示,其结构与经典分类结果基本一致。