猪链球菌2型强毒株05ZYH33转录调控因子Rgg基因敲除突变体与野生株的基因表达差异分析

目的:为了解猪链球菌2型强毒株05Z33转录调控因子Rgg的调控作用,用基因芯片方法分析野生株与rgg基因敲除突变体之间的差异表达基因。方法:用猪链球菌2型全基因组序列点样制备芯片,将芯片运用于rgg敲除株与野生株的基因表达差异研究,采用定量real-time PCR(qRT-PCR)验证表达谱结果。结果:在突变体中共发现45个基因表达量变化在2倍以上,其中19个基因表达上调,26个基因表达下调。这些基因在细菌毒力、免疫抗原、DNA合成和修复、基础代谢和ABC转运系统等方面起着重要作用。结论:转录调控因子Rgg是一个全局调控因子,但rgg敲除后并不影响猪链球菌的毒力。     

C.elegans中clk-1基因对寿命的影响

clk-1[clock(biological timing)abnormality-1]是泛醌合成所必需的,参与电子传递过程,从而影响线粒体呼吸功能,其突变是已发现的第一个寿命延长的线粒体基因突变。该文通过对线虫表型、线粒体功能的相关检测来研究clk-1突变和clk-1 RNAi(RNA interference)对线虫寿命的影响。结果表明,clk-1突变线虫MQ130寿命延长,线粒体中活性氧类(reactive oxygen species,ROS)水平升高而胞质中ROS水平下降,总ATP含量升高;clk-1 RNAi线虫寿命缩短,线粒体中ROS水平下降而胞质中ROS水平升高,总ATP含量下降。ROS作为细胞的一种信号分子,与线虫的衰老密切相关;ATP是能量代谢的一个重要指标,其含量的升高代表着能量代谢缓慢。由此可见,clk-1突变线虫和clk-1RNAi线虫寿命的差异可能与线粒体和胞质中ROS的不同功能以及能量代谢速率的不同有关。     

果生刺盘孢CfHAC1调控应答二硫苏糖醇胁迫的转录组分析

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病优势病原菌。前期研究发现bZIP转录因子CfHac1参与调控该菌的生长发育和致病性。为了揭示转录因子CfHac1调控果生刺盘孢响应内质网压力和致病机理,本研究测定了ΔCfhac1突变体对内质网压力胁迫剂的敏感性,发现突变体对二硫苏糖醇（dithiothreitol,DTT）的耐受性下降,说明CfHAC1基因可能参与调控果生刺盘孢响应内质网压力胁迫过程。进一步利用高通量RNA-seq技术对该病菌野生型菌株和CfHAC1敲除突变体菌株在DTT胁迫下的转录组进行了比较分析,结果表明差异表达基因共有2 680个,其中上调表达基因有1 181个,下调表达基因有1 499个。Gene Ontology 功能分析结果显示,差异表达基因主要参与催化活性、结合、代谢过程、细胞过程、细胞成分合成、生物过程调控和应激反应等生物学过程。KEGG功能富集分析表明,上调表达基因主要被富集到核糖体、真核细胞的核糖体生物合成、RNA转运和氰基氨基酸代谢通路中;下调表达基因显著富集在内质网蛋白质加工、N-聚糖生物合成、类固醇合成和蛋白质分泌等通路中。分析发现转录因子CfHac1调控内质网胁迫应答和致病相关基因的表达。本研究提供了在全基因组水平上对CfHAC1基因与内质网压力胁迫应答之间关联的新认识,为阐明果生刺盘孢响应内质网压力胁迫和致病机制奠定了基础。     

人参皂苷Rg1拮抗D-半乳糖致睾丸间质细胞雄激素分泌障碍的机制研究

该文重点探讨人参皂苷Rg1拮抗D-半乳糖(D-gal)致小鼠睾丸间质细胞分泌雄激素障碍的机制。采用D-gal构建小鼠衰老模型,体内注射Rg1干预衰老过程,观察睾丸组织细胞衰老的病理学改变;体外构建D-gal致睾丸间质细胞(TM3细胞株)衰老模型,在培养体系加入Rg1拮抗D-gal的致衰老作用。衰老相关半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色观察小鼠睾丸组织细胞和体外培养TM3细胞的衰老情况;ELISA法检测TM3细胞分泌睾酮水平和细胞氧化应激损伤水平;荧光探针DCFH-DA检测细胞活性氧(ROS)水平;Western blot检测TM3细胞合成睾酮的关键酶和Nrf2/ARE抗氧化通路相关蛋白表达;qRT-PCR法检测相关炎症因子及睾酮合成关键酶基因的mRNA表达。结果显示,注射Rg1拮抗D-gal致小鼠衰老过程,衰老的睾丸间质细胞数量明显减少。Rg1体外拮抗D-gal致TM3细胞衰老作用后,细胞分泌睾酮水平无显著降低;IL-1、IL-6、IL-8等炎症因子的基因表达受到抑制;细胞内GSH-Px和CAT表达活性提高同时细胞产生丙二醛(MDA)与活性氧(ROS)能力受到抑制;StAR、3β-HSD及P450scc等睾酮合成关键酶基因及蛋白表达上调;Nrf2、HO-1等抗氧化蛋白表达上调,Keap1蛋白表达下调。研究提示,Rg1可能通过激活Nrf2/ARE抗氧化信号通路,拮抗D-gal对睾丸间质细胞的氧化应激损伤,进而调控睾丸雄激素的分泌功能。     

里氏木霉Set2通过调控转录因子Ypr1的表达进而控制sorbicillinoids的生物合成

【目的】Sorbicillinoids是里氏木霉合成的一类重要的天然活性物质,具有抗肿瘤、抗氧化及抗病毒等多种生物活性。本研究主要是为了阐明TrSet2在里氏木霉sorbicillinoids合成调控过程中的生物学功能及其作用机制。【方法】基于生物信息分析技术鉴定里氏木霉TrSet2编码基因。采用基因敲除和过表达手段,分别构建Trset2基因敲除和过表达菌株并评估其sorbicillinoids合成能力。同时在Trset2基因敲除菌株中,过表达转录激活因子Ypr1,明确TrSet2和Ypr1之间的调控关系。【结果】Trset2基因敲除菌株完全丧失了合成sorbicillinoids的能力。相反,过表达Trset2导致sorbicillinoids合成的水平显著增加。进一步研究发现,在Trset2基因敲除菌株中过表达转录激活因子Ypr1逆转了其不能合成sorbicillinoids的表型。【结论】本研究明确了TrSet2在里氏木霉合成sorbicillinoids过程中的正向调控作用,其作用机制是通过控制转录因子Ypr1的表达水平实现的。这为基于调控机理控制里氏木霉发酵过程中sorbic...     

斑马鱼tbx2b调控心脏房室间隔发育的功能研究*

tbx2是早期心脏发育的关键基因。为进一步探究其对房室间隔(AVC)发育的影响,研究利用CRISPR/Cas9介导的基因敲除技术,成功构建了斑马鱼tbx2b突变体。通过T7E1酶切对其F₀进行敲除效率检测,结果显示平均敲除效率约为57.5%。F₁进一步筛选获得tbx2b杂合突变体,测序结果显示突变类型为11 bp碱基缺失的移码突变。tbx2b杂合子内交获得纯合子,tbx2b纯合突变体在5 dpf死亡并出现早期心脏环化异常表型。斑马鱼整胚原位杂交实验显示在3 dpf tbx2b纯合突变体中, 心脏腔室分化特异性标志基因nppa、nppb表达上调并异位表达在AVC,而AVC发育关键基因has2的表达消失。高效构建tbx2b突变体并初探其对下游基因的影响,为后续深入研究tbx2b对心脏AVC发育的作用奠定了基础,同时加深了人们对早期心脏调控网络的认识。     

苹果树腐烂病菌细胞色素P450基因Vmcyp5的功能

【目的】研究表明,细胞色素P450(CYP)在死体营养型真菌的毒素合成代谢中发挥重要作用,预测可能与病原菌致病相关。论文对苹果树腐烂病菌(Valsa mali)毒素合成基因簇中的1个上调表达的CYP基因Vmcyp5进行生物学功能研究,明确CYP基因对病原菌致病力影响,为细胞色素P450基因家族对苹果树腐烂病菌致病机理的进一步研究提供依据。【方法】通过Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化技术获得具有G418抗性的突变体,并对突变体进行PCR检测及Southern blotting验证得到单拷贝敲除突变体。将目的基因片段重新导入敲除突变体,筛选获得互补突变体。最终对野生型菌株及敲除突变体、互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,利用SPSS软件对数据进行差异显著性分析,并利用q RT-PCR技术分析突变体黑色素基因簇的表达水平。【结果】通过基因敲除技术获得1个Vmcyp5基因的敲除突变体。与野生型菌株相比,Vmcyp5基因的敲除突变体菌落呈白色,产孢量减少51.3%。q RT-PCR分析发现敲除突变体黑色素基因簇基因表达量降低。重要的是,敲除突变体致病力较野生型菌株降低24.5%。互补突变体菌落颜色、产孢及致病力近似恢复至野生型菌株水平。【结论】Vmcyp5基因与病原菌黑色素合成、子实体的产生和致病力相关。     

ECT 6和ECT 7调控拟南芥开花时间的研究北大核心CSCD

m^(6)A修饰是mRNA上含量最丰富的一种修饰,调控mRNA的命运决定。YT521-B同源性(YTH)结构域蛋白是一类典型的m^(6)A“阅读器”,能识别并结合m^(6)A,完成基因的转录后调控。为了探究拟南芥YTH结构域蛋白ECT6和ECT7的功能及其分子机制,该研究对ect 6、ect 7和ect 6 ect 7双突变体进行基因型和半定量PCR鉴定及开花表型观察,通过细胞学观察分析ECT6和ECT7的亚细胞定位,并采用qRT-PCR检测开花关键基因的表达量。结果显示:(1)ECT 6基因组包含5个外显子和4个内含子,ect 6突变体分别插入在ECT 6基因的第3和第5外显子;ECT 7基因组包含6个外显子和5个内含子,ect 7突变体分别插入在ECT 7基因的第4和第6外显子。(2)突变体ect 6和ect 7均为完全敲除的功能缺失突变体,在长日照下二者均表现出开花提前和叶片数减少。(3)在长日照和短日照下ect6 ect7双突变体均表现出开花提前和叶片数减少。(4)开花抑制基因FLC和成花素基因FT是关键的开花调控因子,qRT-PCR分析结果显示,在ect 6 ect 7双突变体中,FLC的表达水平降低,FT的表达水平升高,且春化通路基因VIN 3、VRN 2、VRN 5和自主通路基因FVE的表达水平也显著升高。(5)ECT6和ECT7均定位于细胞核和细胞质中。     

拟南芥金属蛋白酶FtSH4通过生长素与活性氧调控叶片衰老

植物金属蛋白酶Ft SH基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中有12个成员,目前各基因的功能还不清楚。该文利用细胞生物学和遗传学方法初步分析了拟南芥FtSH4在叶片衰老中的功能。ftsh4-4突变体叶片中H_2O_2含量及细胞死亡率增加,叶绿素含量降低;此外,突变体中过氧化物酶基因表达上调,过氧化物酶活性增加,出现早衰表型。外源抗氧化剂As A、内源和外源生长素能够通过降低ftsh4-4体内H_2O_2含量、过氧化物酶基因的表达及过氧化物酶活性,恢复ftsh4-4叶片的衰老表型。ftsh4-4突变体中生长素响应因子基因ARF2和ARF7上调表达,外源生长素和抗氧化剂能够降低ARF2和ARF7的表达,并且ARF2突变能够降低ftsh4-4的H_2O_2含量并恢复其早衰表型。以上结果表明,FtSH4基因通过生长素与活性氧在调控植物叶片衰老中起重要作用。     

锌转运体Zip2对心肌缺血再灌注小鼠心肌线粒体呼吸的调控作用

本研究旨在探讨锌转运体Zip2 (SLC39A2)在心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)过程中对线粒体呼吸的调控作用及其机制。通过冠状动脉左前降支结扎建立小鼠在体心肌I/R损伤模型,用电感耦合离子发射光谱仪(inductively coupled plasma-optical emission spectrometer, ICP-OES)测量心肌组织的锌含量,用高分辨呼吸测定系统(Oxygraph-2K)检测小鼠心肌线粒体呼吸功能和氧化磷酸化水平,采用Western blot技术检测小鼠心肌组织STAT3和ERK的磷酸化水平。结果显示:(1)与假手术组相比,野生型小鼠I/R心肌组织的锌含量明显降低,Zip2基因敲除小鼠I/R心肌组织的锌含量进一步降低;(2)与野生对照组相比,Zip2基因敲除组小鼠心肌线粒体呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR)和氧化磷酸化水平降低,I/R后上述指标进一步降低;(3)与野生对照组相比,I/R后Zip2基因敲除组小鼠心肌组织STAT3 (Ser~(727))和ERK的蛋白磷酸化水平均明显降低;(4)与空载体感染组相比,I/R后STAT3感染组心肌线粒体呼吸功能明显提高,而STAT3负突变体感染组心肌线粒体呼吸功能则降低。STAT3过表达可逆转Zip2基因敲除对线粒体呼吸的抑制作用。以上结果提示,心肌I/R时Zip2通过STAT3来调控线粒体呼吸,其机制可能与STAT3 (Ser~(727))的磷酸化有关,这可能是Zip2保护心肌的分子机制之一。     

大豆茸毛突变体的鉴定及相关基因表达分析

茸毛是大豆的重要形态性状,对其自身的生长发育有着重要作用,也与百粒重等诸多农艺性状相关,因此对大豆茸毛的研究显得尤为重要。本研究从大豆EMS突变体库中筛选到4个茸毛发育异常的突变体,分别是短茸毛突变体ddsp1,无茸毛突变体ddsp2,茸毛部分空瘪突变体ddsp3和茸毛完全空瘪突变体ddsp4。扫描电镜观察结果表明这些突变体中茸毛的长度或形态等都发生了明显的变化,同时突变体的籽粒大小、百粒重等也发生了明显的改变。选取了10个可能与大豆茸毛发育相关的同源基因,分别是参与正调控茸毛发育起始的基因GL1、GL2、GL3和TCL1,参与核内复制负调控的基因RBR1、SIM、KAK和SPY以及参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL,通过qRT-PCR分析了这10个基因在4个茸毛突变体和野生型中的表达情况。结果表明,控制茸毛发育起始的基因除了GL1和GL2分别在突变体ddsp2和ddsp4中显著下调表达之外,其余控制茸毛发育起始的基因均显著上调或无显著变化。参与核内复制负调控的基因中,除了RBR1基因只在突变体ddsp1中显著上调表达之外,SIM、KAK和SPY在这4个突变体中的表达水平均显著升高。而参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL在4个突变体中的相对表达量均显著增加。本研究通过对茸毛相关基因的表达分析,为进一步挖掘控制大豆茸毛发育的基因以及研究基因的作用机理和调控模式奠定了基础。     

拟南芥类受体蛋白激酶基因CRK45对外源钙离子的响应

以拟南芥野生型和类受体蛋白激酶基因CRK45的T-DNA插入突变体crk45为材料,采用差异基因表达筛选技术检测ABA处理后野生型和crk45中基因表达的差异。结果显示:(1)crk45突变体中有1个基因的表达比野生型高约4倍。(2)NCBI数据库检索表明,该基因编码的蛋白具有EF手型结构,蛋白序列全长为130个氨基酸,是典型的Ca2+结合蛋白,故命名为CRK45抑制的钙离子结合蛋白(CICBP)。(3)Northern blotting分析结果显示,ABA处理后crk45突变体中CICBP的表达明显升高,证明CICBP基因的确受ABA诱导,且其表达受CRK45的抑制。(4)外源75mmol/L的Ca2+处理后,crk45突变体的萌发率(30.8%)显著高于野生型(17.16%),说明在Ca2+介导下CRK45的功能是抑制种子萌发。(5)qRT-PCR检测显示,野生型中CRK45的表达受Ca2+诱导明显升高,而crk45突变体中的表达一直保持很低,说明crk45突变体是一个基因敲除突变体;Ca2+处理后crk45突变体中CICBP基因表达上调,而野生型中CICBP的表达反而降低,说明Ca2+处理下CRK45抑制CICBP基因的表达。研究表明,ABA或Ca2+处理后,CRK45通过负调控CICBP基因的表达,从而抑制拟南芥种子萌发。     

层出镰刀菌乌头酸酶家族的功能研究

【目的】层出镰刀菌是引起苜蓿根腐病的主要病原菌之一,探究层出镰刀菌中乌头酸酶家族蛋白的功能特性,为深入认识层出镰刀菌基础生理代谢的分子机制提供依据。【方法】利用hmmsearch工具,对真菌中含有乌头酸酶结构域的蛋白进行检索,并进行系统进化分析;通过实时荧光定量PCR及SWISS MODEL建模技术分别分析FpACO基因的表达模式与蛋白结构;利用同源重组双交换方法构建层出镰刀菌乌头酸酶基因敲除突变体;分析ΔFpACO3、ΔFpACO4-1、ΔFpACO4-2敲除突变体的生长、产孢、孢子形态、环境胁迫响应及致病力等表型变化;进一步测定敲除突变体中线粒体代谢相关生理生化指标的变化情况。【结果】FpACO4-1与FpACO4-2在产孢及孢子形态发生中发挥作用;FpACO3、FpACO4-1、FpACO4-2参与调控层出镰刀菌对细胞壁胁迫及金属离子胁迫的敏感性;FpACO3、FpACO4-1、FpACO4-2影响线粒体代谢,包括总乌头酸酶活性、ATP含量、过氧化氢含量及三羧酸循环关键基因表达等。【结论】乌头酸酶家族参与调控层出镰刀菌产孢、孢子形态分化、细胞壁胁迫及金属离子胁迫响应和线粒体代谢等过程。     

油茶果生刺盘孢组蛋白乙酰化转移酶Rtt109生物学功能

炭疽病是油茶的主要病害,造成巨大经济损失。果生刺盘孢是油茶炭疽病优势致病菌。本研究旨在探讨果生刺盘孢中组蛋白乙酰化转移酶Rtt109的生物学功能,为油茶炭疽病防治提供理论依据。通过构建基因敲除载体,根据同源重组原理,敲除目标基因CfRTT109,进一步筛选获得突变体ΔCfrtt109;构建CfRTT109基因回补质粒,转化至突变体ΔCfrtt109,通过荧光筛选回补菌株。生物学表型测定结果显示：相比于野生型,突变体ΔCfrtt109生长速率下降了51.23%,分生孢子的形成率下降了71.89%;在含有5.0mmol/L内质网胁迫剂二硫苏糖醇的PDA培养基中,突变体ΔCfrtt109的生长抑制率为50.75%,显著高于野生型和回补菌株;荧光定量PCR结果表明,与野生型和回补菌株相比,内质网相关的基因HAC1、SCJ1与PDI1基因在突变体中显著上调表达;在含有DNA损伤试剂甲基磺酸甲酯的PDA培养基中,突变体ΔCfrtt109停止生长;进一步研究发现,在甲基磺酸甲酯胁迫下,突变体ΔCfrtt109中的DNA损伤修复基因RHM52、RHM54与REV1表达量上调幅度显著低于野生型;致病力测...     

粗糙脉孢菌转录因子LAH-3参与渗透压调控

【目的】通过构建转录因子lah-3基因缺失突变体,研究lah-3基因缺失突变体菌株的渗透压表型,进而探究lah-3基因在渗透压调控中的作用。【方法】采用同源基因重组敲除技术构建lah-3基因缺失突变体。用4%NaCl和1 mol/L Sorbitol进行渗透压处理。利用Northern blot检测渗透压应答基因的表达。利用Westhern blot检测LAH-3蛋白磷酸化修饰水平,OS-2蛋白的表达水平及其磷酸化修饰水平。【结果】在转录因子lah-3基因缺失突变体中,渗透压应答基因gcy-1、stl-1以及pck-1的表达水平都明显降低,而且在渗透压刺激下,LAH-3蛋白磷酸化修饰水平升高。LAH-3的磷酸化修饰不受OS-2调控。lah-3基因的缺失既不影响OS-2蛋白的表达水平,也不影响其在渗透压刺激后的磷酸化修饰。【结论】粗糙脉孢菌中转录因子LAH-3参与调控渗透压应答基因的转录,但其响应过程不依赖于OS-2 MAPK信号通路。     

MicroRNAs与疾病和发育

作为模式生物实验系统,线虫可用于研究控制动物发育和人类疾病遗传机制。研究发育缺陷的线虫突变体有助于在动物中发现对发育和生理过程有重要调控作用的基因。其中一些基因编码一类小RNA,如microRNA(miRNA),通过作用于特定基因信使RNA来调控其蛋白质表达。一些在线虫发育过程中有功能的miRNA在人体中也存在。它们参与调控与疾病相关的生物学过程,如癌症、糖尿病和神经退行性疾病。通过分析miRNA在临床样品、哺乳动物细胞和模式生物线虫中的表达,从而揭示miRNA调控途径在相关人类疾病中的功能。     

低氧运动对Nrf2基因敲除大鼠运动能力和氧化应激的影响

Nrf2可调节多种抗氧化酶的表达,Nrf2的缺失可能影响机体的运动能力,而低氧可提高机体的抗氧化能力并改善运动能力。为了考察低氧运动对Nrf2基因敲除大鼠运动能力和氧化应激的影响,本研究分别在常氧和低氧环境(12%氧浓度)中对野生型大鼠和Nrf2敲除大鼠进行4周的跑台运动。研究显示,低氧运动可提高野生型大鼠的跑台运动力竭时间,Nrf2敲除可缩短大鼠的力竭时间;低氧运动可上调大鼠的Nrf2 m RNA表达量;Nrf2敲除明显抑制HIF-1α蛋白表达,而低氧运动可上调野生型和Nrf2敲除大鼠的HIF-1α蛋白表达;Nrf2敲除大鼠的骨骼肌ROS水平明显升高,并且低氧均可降低野生型和Nrf2敲除大鼠骨骼肌ROS水平。低氧运动可上调Nrf2敲除大鼠的CAT和GSH-PX蛋白表达。苏木精和伊红(HE)染色显示,Nrf2敲除大鼠在力竭跑台运动完成后出现更严重的骨骼肌病理改变,而低氧运动可减轻骨骼肌损伤。本研究认为,Nrf2敲除导致了大鼠骨骼肌中抗氧化酶的抑制及ROS的过量累积,从而造成了骨骼肌损伤并降低了运动能力。此外,低氧可通过上调Nrf2的表达,进而激活HIF-1α及抗氧化酶活性,从而提高运动能力,并防止骨骼肌损伤。     

Ⅱ型猪链球菌二元信号转导系统2148hk/rr基因敲除突变体的构建

构建猪链球菌2型(Streptococcus suis type 2)强毒株05ZYH33二元信号转导系统2148hk/rr基因敲除突变体.构建中间为壮观霉素抗性基因,两侧为2148hk/rr编码基因上、下游同源序列的基因敲除质粒,通过同源重组筛选2148hk/rr编码基因敲除突变体.PCR分析和Southern杂交结果均显示2148hk/rr编码基因完全被壮观霉素抗性基因替代,基因敲除突变体构建成功.筛选获得05ZYH33二元信号转导系统2148hk/rr基因敲除突变体,为阐明该调控系统在猪链球菌致病过程中的作用奠定了基础.     

Sirtuin在热量限制延长寿命机制中的研究进展

热量限制(caloric restriction, CR)可以引起细胞、生物体寿命延长和降低衰老相关疾病的发生,其中Sirtuin起着关键作用．Sirtuin将机体能量代谢和基因表达调控相偶联,通过赖氨酸去乙酰化改变蛋白质的活性和稳定性,从而调节衰老进程．酵母中度CR影响其复制寿命和时序寿命,主要依赖于激活Sir2,增加细胞内NAD+/NADH的比例和调节尼克酰胺浓度来实现．类似的机制也存在于秀丽线虫和果蝇中．哺乳动物在CR条件下SIRT1蛋白表达应答性上升,细胞中NAM磷酸基转移酶能够直接影响NAM和NAD+浓度,并影响SIRT1活性．NO表达增加能导致SIRT1上调和线粒体合成增加．SIRT1可能通过改变组蛋白、p53、NES1、FOXO等底物蛋白的乙酰化影响到细胞和个体的衰老．表明不同生物体中的Sirtuin及其同源类似物在CR条件下对衰老进程和寿命都起着非常重要的作用．