热休克蛋白的生物医学功能

热休克蛋白（Ｈｓｐ）是真核细胞和原核细胞在应激条件下产生的一种蛋白质,在正常状态的细胞中也广泛存在。Ｈｓｐ是生物种系发育中最保守的蛋白质之一,其主要功能是促进新生多肽的正确折叠并维持折叠状态,从而发挥调节细胞生长、分化、生存的功能。Ｈｓｐ还有调节免疫功能、参与疾病发生的作用。     

柞蚕热休克蛋白70基因的克隆和序列分析

HSP70蛋白是受热等因素刺激后而诱导产生的蛋白质,是热休克蛋白家族中最重要的一员。采用RT-PCR方法克隆了柞蚕(Antheraea pernyi)热休克蛋白70基因(HSP70)的ORF序列(GenBank登录号:GU945199),该片段的序列长度为1905bp。生物信息学分析表明,该序列共编码634个氨基酸,预测蛋白的等电点和分子量大小分别为5.62kD和69.5kD。具有HSP70的保守性结构特征,与天蚕(Antheraea yamamai)、家蚕(Bombyx mor)、甘蓝夜蛾(Mamestra brassicae)、棉铃虫(Heliothis viriplaca)、甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)、烟草夜蛾(Manduca sexta1)、膜翅目寄生蜂(Cotesia rubecula)的同源性分别为95.7%、78.5%、76.1%、77.3%、76.6%、74.7%、65.9%。根据它们的一级结构构建了系统进化树,进一步确立了它们之间的亲缘关系。     

小热休克蛋白的结构和功能

小热休克蛋白（small heat shock protein,sHSP）几乎存在于所有生物体中,其主要结构是一个保守的α晶体蛋白(α-crystallin)结构域,由约90个氨基酸残基组成,与其相邻的是可变的N端域. N端域能够调节低聚体形成、亚单位动力学及其与底物的结合.sHSP能够与细胞内各组分（蛋白质、细胞核、细胞骨架元件、膜）进行相互作用,以维持细胞的稳定.小热休克蛋白家族成员的共同特点是特殊丝氨酸残基上的磷酸化,磷酸化作用对于受到胁迫时的细胞非常重要.由MAPKAP激酶 2/3和p38参与的级联反应能够诱导sHSP发生磷酸化,从而调节sHSP的低聚体状态,而低聚体状态和sHSP的生物学功能密切相关.本文介绍sHSP的结构特征和细胞内的作用底物,并讨论sHSP被不同的蛋白激酶磷酸化及磷酸化作用对低聚体状态和伴侣活性的影响.     

小菜蛾热休克蛋白基因的鉴定及其表达模式分析

热休克蛋白(heat shock protein, HSP)在昆虫应对外界胁迫刺激时起着重要作用。为了系统研究小菜蛾Plutella xylostella HSP基因家族, 根据家蚕的HSP蛋白序列, 采用本地Blast程序对小菜蛾全基因组数据库进行同源序列检索, 从小菜蛾基因组数据库中鉴定了25个HSP基因, 包括2个HSP90、 8个HSP70和15个sHSP（small heat shock protein, sHSP）基因。小菜蛾、 家蚕Bombyx mori、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster和赤拟谷盗Tribolium castaneum的HSP系统进化分析显示, 昆虫的小分子量热休克蛋白sHSP具有很强的种属特异性, HSP70家族的保守性比sHSP强。小菜蛾HSP基因表达模式分析显示, 与敏感品系对比, 抗性品系（抗毒死蜱和抗氟虫氰品系）中HSP基因具有不同的表达模式。小菜蛾1, 2和3龄幼虫HSP基因表达模式较为接近, 而与4龄幼虫中的表达模式相差较大; 4龄幼虫和蛹中的表达模式相近; 雌成虫和雄成虫中的表达模式显著不同, 与果蝇精子形成有关的两个热休克蛋白HSP23和HSP27基因［分别为CCG003980.1 (Px23.5)和CCG005412.2 (Px27.5)］, 在小菜蛾雄成虫中的表达量显著高于雌成虫。研究结果表明小菜蛾HSP基因不仅在杀虫剂抗性、 发育分化, 甚至在生殖上均可能起着重要的作用。本研究为深入研究小菜蛾HSP与生长发育、 抗逆行为的相互关系奠定了基础。     

热休克蛋白的生物学功能

热休克蛋白是所有原核细胞和真核细胞遭受高温或其他应激所产生一组非常保守的蛋白分子家族。它们介导其他蛋白质的跨膜运和正确装配,起着分子伴侣的重要的作用;参与甾体激素受体等的功能发挥,与细胞的许多重要生理过程相关;在肿瘤细胞中,参与癌基因蛋白ＰＰ６０＾ｓｒｃ及抗癌基因蛋白Ｐ５３的作用,并结合核内蛋白改变其功能作用。     

热休克蛋白的产生,分布及功能

生物体在各种应激条件下,诸如高温、缺氧、机体损伤、接触某些重金属离子和其它化学物质时,都可能引起的一种生理效应,称之为“热休克反应”(heat shock response)。在热休克反应过程中,细胞内正常蛋白质合成关闭,热休克基因(heat shock gene)的转录被激活,并诱导产生一组特殊蛋白质——热休克蛋白(heat shock proteins,HSP)。     

棉花粉蚧热休克蛋白基因的鉴定

热休克蛋白(heat shock proteins,Hsps)是生物体或细胞受到热胁迫后新合成的一类遗传上高度保守的蛋白,在昆虫应对外界环境因子胁迫时起着重要作用。为了系统研究棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis Hsp基因家族,对棉花粉蚧转录组基因注释信息进行分析、获得目标序列,并应用NCBI上Blast X等软件进行比对、共鉴定出24条热激蛋白(Hsp)基因,包括3个Hsp90、8个Hsp70、2个Hsp60和11个s Hsp(small heat shock protein,s Hsp)基因。对棉花粉蚧与模式昆虫家蚕Bombyx mori、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、赤拟谷盗Tribolium castaneum系统进化关系分析显示,昆虫的小分子量热休克蛋白s Hsp具有很强的种属特异性,Hsp70家族的保守性比s Hsp强。棉花粉蚧热激蛋白基因的鉴定为深入研究该虫Hsp与生长发育、抗逆境的相互关系奠定了基础。     

基于热休克蛋白65的抗动脉粥样硬化蛋白疫苗的免疫效果

选取了HSP65上对自身免疫性炎症疾病有防治作用的两段功能表位P1(179-190)、P2(31-46),分别以HSP65和CTB为载体蛋白构建高效表达载体pET28a-HSP65-P1P2P1与pET28a-CTB-P1P2P1,以硫酸铵分级沉淀和包涵体洗涤、经DEAE阴离子交换柱层析分离纯化得到HSP65-P1P2P1与CTB-P1P2P1融合蛋白,并用戊二醛一步偶联法将两者偶联形成HpCp复合物。以小剂量滴鼻粘膜免疫高胆固醇膳食诱发产生动脉粥样硬化的新西兰大白兔,结果显示两组融合蛋白均表现出一定的减斑功效,与PBS对照组相比较,主动脉病斑面积分别减少了34.9%和27.9%,为进一步开发能用于临床的抗AS疫苗提供了良好的设计思路,可经进一步优化设计提高其免疫原性,研发为抗动脉粥样硬化疫苗。     

柞蚕14-3-3基因的鉴定及表达分析

14-3-3蛋白是一种可以改变其结合蛋白构象的酸性蛋白质.柞蚕14-3-3 cDNA序列全长1 220 bp,包括一个126 bp的5'非编码区和一个350 bp的3'非编码区.该基因的开放读码框长度为744 bp,编码247个氨基酸.序列比对结果表明,柞蚕14-3-3蛋白与家蚕的14-3-3蛋白具有高度同源性.此外对柞蚕14-3-3基因进行了原核表达和重组蛋白纯化.SDS-PAGE和免疫印迹结果表明,分子量大小约32 kD的重组蛋白在大肠杆菌中得到了成功表达.     

不同诱导源对柞蚕蛹血淋巴及生殖腺中抗菌物质产生的影响

比较了不同诱导源对诱导柞蚕蛹血淋巴中抗菌活力的动力学变化。各种化学试剂包括生理盐水都能诱导产生抗菌物质。在不引起死亡的刺激量下,刺激量愈大,诱导的抗菌活力愈高。不同金属络合剂所诱导产生的抗菌物质组份可有很大区别。如二氮杂菲使P_(9E)及P_(9A)的组份比例增高,而EDTA则可提高P_(9B)及P_(9D)组份的比例。P_(9E)和P_(9A),P_(9D)和P_(9B)的产生分别有对应关系,讨论了是否由两个不同基因所控制。 大肠杆菌诱导后的柞蚕蛹,除在血淋巴中测得抗菌活力,在雌雄的生殖腺内含物中也能测得。摘除生殖腺后虽然在血淋巴中仍能诱导出抗菌物质,但应答较慢,活力也较小,也可能由于手术创伤较大,同样的刺激量容易引起死亡。     

Characterization and functional study of a Cecropin‐like peptide from the Chinese oak silkworm,Antheraea pernyi

In present study, a Cecropin‐like peptide from Antheraea pernyi (ApCec) was cloned and characterized. The full‐length ApCec cDNA encoded a protein with 64 amino acids including a putative 22‐amino‐acid signal peptide, a 4‐amino‐acid propeptide, and a 38‐amino‐acid mature peptide. ApCec gene was highly expressed in Malpighian tubules of A. pernyi after induction for 24 h by Escherichia coli in PBS. Pro‐ApCec (including propeptide and mature peptide) and M‐ApCec (just mature peptide) were synthesized chemically and analyzed by HPLC and mass spectroscopy. The antibacterial activity of M‐ApCec is more potent than pro‐ApCec against E. coli K12 or B. subtilus in both minimum inhibitory concentration and inhibition zone assays. Hemolytic assay results showed M‐ApCec possessed a low cytotoxicity to mammalian cells. The secondary structure of M‐ApCec forms α‐helical structure, shown by circular dichroism spectroscopy. Transmission electron microscopy analysis suggested that M‐ApCec killed bacteria by disrupting bacterial cell membrane integrity. Our results indicate ApCec may play an important role in defending from pathogenic bacteria in A. pernyi, and it may be as a potential candidate for applications in antibacterial drug development and agriculture.     

热激蛋白70研究进展

热激蛋白70（HSP70）是广泛存在且高度保守的蛋白,作为伴侣分子能够促进蛋白折叠;HSP70可以通过阻止细胞色素c从线粒体释放,与凋亡诱导因子结合使其不能入核,或者抑制JNK激酶活性调节细胞凋亡;HSP70可以调节细胞周期进程,促进细胞生长,阻止细胞衰老;免疫功能研究表明HSP70是有效的免疫佐剂,可激发抗原特异性的CTL反应,同时细胞外HSP70和膜结合HSP70可激发非特异性免疫反应。     

A novel hexamerin with an unexpected contribution to the prophenoloxidase activation system of the Chinese oak silkworm,Antheraea pernyi

Hexamerin was originally identified as a storage protein but later confirmed to be involved in many physiological processes. In the present study, we cloned and characterized a novel hexamerin complementary DNA sequence from the Chinese oak silkworm, Antheraea pernyi (Ap-hexamerin), which shows high homology with reported insect methionine-rich hexamerins. The tissue distribution and time course of expression demonstrated that Ap-hexamerin was predominantly synthesized in the fat body and the expression level was significantly increased in response to the microbial challenge, suggesting the relevance of Ap-hexamerin to immune responses. In further immune functional studies, Ap-hexamerin was confirmed to take part in the upregulation of prophenoloxidase (PPO) activation in A. pernyi haemolymph triggered by pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). Additional molecular interaction analysis revealed that Ap-hexamerin is capable of binding the PAMPs used in the phenoloxidase assay, suggesting hexamerin in A. pernyi may positively regulate haemolymph PPO activation, acting as a pattern recognition protein.     

The complete mitochondrial genome of the Chinese oak silkmoth, Antheraea pernyi (Lepidoptera: Saturniidae)

We determined the complete nucleotide sequence of the mitogenome from Chinese oak silkmoth, Antheraea pernyi (Lepidoptera: Saturniidae). The 15,566 bp circular genome contains atypical gene organization and order for lepidopteran mitogenomes. The mitogenome contains the lowest A+T content (80.16%) among the known lepidopteran mitogenome sequences. An unusual feature is the occurrence of more Ts than As, with a slightly negative AT skewness (−0.021), in the composition of the major genome strand. All protein-coding genes are initiated by ATN codons, except for cytochrome oxidase subunit I, which is proposed by the TTAG sequence as observed in other lepidopterans. All transfer RNAs (tRNAs) have a typical clover-leaf structure of mitochondrial tRNA, except for tRNA ^Ser (AGN) , the DHU arm of which could not form a stable stem-loop structure. Two aligned sequence blocks with a length of more than 50 bp and 90% of the sequence identity were identified in the A+T-rich region of the Saturniidae and Bombycoidae species.     

柞蚕感染微孢子虫后血淋巴免疫应答蛋白质的分离与鉴定

了解柞蚕Antheraea pernyi感染微孢子虫初期血淋巴内免疫系统及刺激应答相关蛋白质种类, 本研究以柞蚕5龄雌幼虫的起蚕（结束4眠, 刚完成蜕皮的幼虫）添食柞蚕微孢子虫Nosema pernyi为材料, 对感染后血淋巴利用SDS-PAGE进行分离后, 利用LC-MS/MS质谱技术和蛋白质组学分析对差异蛋白质条带进行鉴定。结果显示： 感染微孢子虫144 h后, 血淋巴中分子量约为44 kD （AP44）和28 kD （AP28）的蛋白质条带表达量增高。质谱分析AP28和AP44蛋白质条带样品, 共鉴定117个不重复蛋白质, 其中2个样品共有蛋白质12个, AP28独有蛋白质52个, AP44独有蛋白质53个。对质谱数据利用COG数据库进行搜寻鉴定, 显示AP28和AP44的鉴定蛋白质中涉及柞蚕免疫系统及刺激应答生物过程的蛋白质共有29个, 其中AP28中包括热激蛋白、 泛素样蛋白、 泛素结合酶E2、 保幼激素环氧水解酶、 微管结合蛋白、 溶菌酶、 ADP-核糖基化因子、 防御蛋白、 肽聚糖识别蛋白等15个, AP44中包括DRK、 酚氧化酶原、 类免疫球蛋白等10个; 二者共有热激蛋白hsp21.4、 酚氧化酶原、 抗菌肽等4个。本研究结果可以为今后研究柞蚕对微孢子虫的免疫应答及防御机制提供参考。     

柞蚕微粒子病潜在生物标志物的挖掘

【目的】挖掘柞蚕Antheraea pernyi微粒子病的潜在生物标志物,为开发该病害检测方法及研究柞蚕被微孢子虫Nosema pernyi侵染后体内代谢产物的差异及功能奠定基础。【方法】利用高效液相色谱和高分辨率质谱进行非靶向代谢组学分析,调查健康和患微粒子病柞蚕雌成虫血淋巴中代谢物差异。【结果】正离子模式下从健康和患微粒子病柞蚕雌成虫血淋巴中共获得8 870个代谢物,注释代谢物5 390个,筛选到差异表达代谢物472个(上调260个,下调212个),其中二级鉴定差异表达代谢物12个(上调8个,下调4个);负离子模式下获得6 716个代谢物,注释代谢物3 848个,筛选到差异表达代谢物301个(上调207个,下调94个),其中二级鉴定差异表达代谢物9个(上调8个,下调1个)。正离子模式下二级鉴定的差异表达代谢物包括缬氨酸(valine)、苯并噻唑(benzothiazole)、3-脱羟基肉碱(3-dehydroxycarnitine)、1 甲基鸟嘌呤(1-methylguanine)、2-乙氧基萘(2-ethoxynaphthalene)、N6-乙酰基-L-赖氨酸(N6-acetyl-L-lysine)、生物素(biotin)、桑色素(morin)、噻吗洛尔(timolol)、酰基肉碱15∶0(acylcarnitine 15∶0)、酰基肉碱18∶4(acylcarnitine 18∶4)和异槲皮苷(isoquercitrin);负离子模式下二级鉴定的差异表达代谢物包括二甲基丙二酸(dimethylmalonic acid)、戊二酸(glutaric acid)、2,5-二羟基苯甲酸(2,5-dihydroxybenzoic acid)、1,3-二乙酰基丙烷(1,3-diacetylpropane)、3-(4-羟基苯基)乳酸(DL-p-hydroxyphenyllactic acid)、泛酸(pantothenate)、荧光素(fluorescein)、飞燕草素-3-O-beta-吡喃葡萄糖苷(delphinidin-3-O-beta-glucopyranoside)和溶血磷酯酰肌醇16∶1 (lysoPI 16∶1)。【结论】健康与患柞蚕微粒子病的柞蚕雌成虫血淋巴内代谢物具有显著差异,通过代谢组学挖掘出21个二级鉴定的差异表达代谢物,这些代谢物可作为潜在生物标志物用于开发柞蚕微粒子病的检测方法。