中间纤维的功能和研究进展

中间纤维(intermediate filaments, IFs)与微丝、微管共同组成细胞骨架的纤维网络体系。除了结构支撑作用,中间纤维在诸多信号转导通路中发挥了重要调控功能。此外,中间纤维还参与调控细胞运动、增殖、分化和凋亡等过程,相关基因突变或翻译后修饰会导致癌症、创伤、炎症、病原体感染及自身免疫等多种疾病。该综述将简要介绍中间纤维参与的细胞功能调控,并重点介绍与其他骨架体系的协同互作及参与相关疾病的调控。中间纤维作为参与多种生物功能和组织特异调控的重要元素,对其深入全面的研究将会对相关生理过程、病理机制和临床治疗具有重要意义。     

棉纤维发育及其相关基因表达调控研究进展

棉纤维的强度和长度是评价棉花品质优劣的重要标准。棉纤维发育是一个高度程序化的调控过程。在纤维发育的各个时期,均有大量基因参与纤维细胞发育的调控。本文介绍棉纤维细胞发育各个时期的形态结构和生理生化特征以及一些纤维特异性基因表达调控等方面的研究概况和最新进展,以期能够在细胞和分子水平上了解棉纤维发育的基本生物学过程及其调控机制。     

棉纤维发育及其相关基因表达调控研究进展

棉纤维的强度和长度是评价棉花品质优劣的重要标准。棉纤维发育是一个高度程序化的调控过程。在纤维发育的各个时期, 均有大量基因参与纤维细胞发育的调控。本文介绍棉纤维细胞发育各个时期的形态结构和生理生化特征以及一些纤维特异性基因表达调控等方面的研究概况和最新进展, 以期能够在细胞和分子水平上了解棉纤维发育的基本生物学过程及其调控机制。     

微生物代谢工程的研究进展和展望

代谢工程技术是构建微生物细胞工厂的重要方法,其主要目标是通过基因工程等手段将目标代谢产物产量最大化。然而基因工程等操作往往会影响细胞生长速率,导致其生产强度降低。随着合成生物学及相关技术的发展,多种调控策略被应用于代谢工程领域以解决上述问题。通过这些调控可以有效地解决细胞生长与产物合成之间的竞争关系,平衡代谢途径,避免中间代谢产物的过量积累。对这些策略的研究及应用进行了概述和展望。     

高等植物赤霉素生物合成关键组分GA20-oxidase氧化酶基因的研究进展北大核心CSCD

GA-20氧化酶(GA-20 oxidase)是重要的GA生物合成和调控酶,直接催化生成有生物活性的GAs,是一种多功能酶,最显著的特点就是负反馈调节。GA20-氧化酶在植物发育和生理过程中起着重要的调控作用。综述了高等植物体内GA20氧化酶基因的克隆及表达调控研究及其对株高、纤维、开花、产量性状等影响,重点阐述了GA20氧化酶基因与激素、光周期、抗性等之间的相互作用,以便更好地揭示GA-20氧化酶信号网络系统及其作用机制。     

卡西霉素生物合成基因簇中调控基因calR1的功能

【背景】卡西霉素(calcimycin)是重要的离子载体抗生素,其生物合成基因簇已从教酒链霉菌NRRL3882的基因组DNA中成功克隆,但基因簇内的部分生物合成基因及调控基因的功能有待研究。【目的】研究卡西霉素产生菌教酒链霉菌NRRL3882中编码TylR家族同源转录调控蛋白的calR1基因的功能。【方法】通过PCR-targeting的方法,构建calR1基因敲除突变株及回补菌株,对突变菌株及回补菌株进行发酵,通过HPLC分析其代谢产物。利用荧光定量PCR检测ΔcalR1突变菌株和野生菌株的生物合成基因转录水平。【结果】calR1基因敲除突变株丧失产生卡西霉素的能力,但仍有中间产物噻唑霉素的积累,回补菌株中卡西霉素的产量有一定程度的恢复。RT-qPCR结果表明,卡西霉素合成相关的一些重要基因calC、calG、calU3等基因的表达量明显改变。【结论】TylR家族转录调控基因calR1是卡西霉素生物合成的调控基因。     

高等植物赤霉素生物合成关键组分GA20-oxidase氧化酶基因的研究进展

GA-20氧化酶(GA-20 oxidase)是重要的GA生物合成和调控酶,直接催化生成有生物活性的GAs,是一种多功能酶,最显著的特点就是负反馈调节。GA20-氧化酶在植物发育和生理过程中起着重要的调控作用。综述了高等植物体内GA20氧化酶基因的克隆及表达调控研究及其对株高、纤维、开花、产量性状等影响,重点阐述了GA20氧化酶基因与激素、光周期、抗性等之间的相互作用,以便更好地揭示GA-20氧化酶信号网络系统及其作用机制。     

棉纤维蔗糖合酶基因SS3上游调控序列的克隆及其表达分析

棉纤维蔗糖合酶基因SS3在棉纤维发育过程中起着重要作用.采用YADE技术克隆了该基因5′上游1717bp的调控区,该调控区含有典型的启动子核心元件TATA box ,以及TATC box、G box、GCN4 -motif、Prolamin box、Skn 1 likemotif、TCA element、HSE和O2 site等各种顺式调控元件和其他一些反应元件.将此序列和报告基因GUS融合在烟草、棉花中表达.组织化学分析结果显示棉花SuSyR序列启动GUS基因在烟草的子房、胎座、种子以及在棉花花蕾与棉铃中表达.在棉花花蕾蕾长为3mm、6mm、9mm和15mm花蕾中表达主要存在于雄蕊及雄蕊管、胎座等器官;在棉铃中,1DPA棉铃的花柱、花药、子房及胚珠中出现了蓝色,6DPA棉铃的子房及胚珠被染成蓝色,在2 0DPA的棉铃中蓝色只出现在胚珠及其纤维中、在胚珠中只有珠心被染成蓝色,在4 0DPA胚珠中只有纤维呈蓝色.研究结果揭示,棉花的SuSyR调控序列启动GUS基因主要在子房、胚珠和纤维等器官和主叶脉、茎微管束等输导组织中表达,在棉花中尤为明显,表明棉纤维蔗糖合酶基因SS3除参与棉花蕾铃发育、纤维素的合成外,还参与了光合产物的运输与分配过程.     

兔网织红细胞与K_(562)细胞胞质杂交体(K-RRneo)核基质-中间纤维体系的研究

本文利用脂质体转基因技术与细胞融合相结合的方法所建立的杂交细胞为研究对象,采用选择性多步抽提配合整装电镜及Western 印迹分析等技术,系统观察了兔网织红细胞、人红白血病K_(562)细胞及两者融合形成的胞质杂交体K-RRneo 细胞的核基质-中间纤维体系结构,着重分析比较了它们之间的胞质波形蛋白纤维成分的变化。实验结果表明:K_(562)细胞的中间纤维为放射状分布,核纤层为网层状,兔网织红细胞胞质中间纤维为细网格状,其间存有不规则的致密物。胞质体杂交细胞(K-RRneo)的核纤层结构稀薄,核基质较亲代K_(562)细胞致密,中间纤维构型呈现与网织红细胞相似的网格状。中间纤维蛋白电泳及Western 印迹结果亦显示K-RRneo 细胞与网织红细胞的带型类似,即缺乏聚合型波形蛋白及聚合前体物波形蛋白单体,仅检测到解聚前、后而与细胞其它组分结合的波形蛋白复合物。这一生化和超微结构特征提示,红细胞排核可能与波形蛋白纤维的解聚及Vimentin 基因关闭有关。实验结果为排核前细胞内原已装配好的Vimentin 趋于解聚,引起中间纤维瓦解,造成核偏位、固缩而最终排出细胞外的排核机制提供了证据。     

不同条件对植物中间纤维体外装配的影响(简报)

细胞骨架的研究是当今细胞生物学中最为活跃的领域之一,而中间纤维是三种主要骨架纤维中研究较少的一种。从60年代发现至今,人们对动物细胞中间纤维的研究已经比较深入,近来又发现它在基因表达等重要生命活动中起一定的作用。中间纤维有一个显著的特征,就是能够在体外进行自我装配,不需要核苷酸和结合蛋白参加,也不依赖于蛋白质的浓度。植物细胞中是否存在中间纤维一直是未解决的问题。从80年代起,有一些研究发现在高等植物细胞中存在能与动物细胞中间纤维抗体进行     

一碳代谢路径通路在癌症发生中作用研究进展

我国癌症发病群体不断年轻化,发病率不断增加。最近科学研究表明,细胞代谢相关调控基因已成为新的癌症诊断标记和治疗靶点。一碳代谢对于细胞代谢必不可少,一碳代谢需要叶酸、丝氨酸和蛋氨酸等细胞必需的生物代谢物质参与,同时也产生嘌呤、腺苷和胸苷酸等生物代谢物质。一碳代谢包括三类关键反应:叶酸循环、蛋氨酸循环、反硫化途径。在叶酸循环中,叶酸及叶酸循环中间产物可以通过产生嘌呤和胸苷酸调控癌症细胞的生长和增殖。在蛋氨酸循环中产生的多胺和甲基等中间产物也能调控癌症细胞的生长和增值。反硫化途径是谷胱甘肽合成的重要途径,谷胱甘肽能够生成与肿瘤细胞密切相关的活性氧。该研究将简要综述一碳代谢在癌症发生中的作用,概况了近年来一碳代谢通路重要因子及中间产物作为靶点对癌症治疗的意义。     

肝癌基因调控网络研究进展

肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是我国常见的恶性肿瘤之一。肝癌基因调控网络(HCC regulatory network,HCC GRN)是研究肝癌分子机制的重要途径之一,其节点包括肝癌相关的分子,如mi RNA、TF等,网络的边由节点间相互作用关系构成。基于不同类型的数据构建的肝癌基因调控网络其类型及特征各有不同。综合近年来肝癌基因调控网络研究发现,由TF与mi RNA构建的肝癌转录调控网络更能揭露肝癌关键基因,反映关键基因在调控网络中的扰动情况。整合基因变异信息与调控网络成为研究肝癌基因调控网络的趋势,但相应的研究几乎是空白的。本文从HCC GRN的数据来源、分类及特征,及各类型调控网络的近年研究情况等方面进行综述,并结合相关研究工作对肝癌基因调控网络研究现状进行分析与讨论,对前景进行展望,为这一领域研究工作提供参考。     

四吡咯代谢中间产物在植物质体向细胞核信号转导中的作用

在植物细胞内,除了顺向的信号转导通路,即核基因控制着质体基因的转录和翻译之外,还存在着逆向的信号转导通路,即质体的代谢状况作为一种信号去调控核基因的表达。过去对这条逆向的信号转导通路,亦称质体因子,研究得非常少。近几年来,随着对基因组解偶联突变体的深入研究,人们对这条通路的认识大大加深了。现着重介绍质体中的四吡咯代谢中间产物参与信号的产生,以及质体向细胞质搬运这些中间产物启动了对编码质体蛋白的核基因的表达调控。     

医学分子遗传学 第二讲人体基因的表达与调控

基因突变可以导致遗传性疾病，这是由于基因突 变后，基因的表达发生了改变或失去控制，从而产生了 一系列临床症状。因此，在研究遗传性疾病的分子病 理机制之前，必须对正常人体基因的表达及其调控机 制有很好的了解。但是，在相当长的一段时间里，人们 对人体基因的结构特征、表达过程及其调控机制，只能 根据从原核生物中获得的研究结果进行推测。1977 年，真核生物基因结构的揭示和mRNA剪接加工现 象的发现，使人们对人体基因结构与功能的认识向前 迈进了一大步。近十年来，随着真核生物基因的分子 遗传学研究不断深入，人们对真核生物基因的结构和 转录、转录后加工、翻译及翻译后修饰等过程有了较为 详细的了解，使得医学遗传学工作者有可能从基因表 达乌调控角度分析和研究遗传性疾病的分子病理机 制。     

CRISPR-dCas9调控基因转录的研究进展

CRISPR/Cas9系统已不仅仅是一种革命性的基因编辑工具,还能在各种原核和真核生物中调控基因转录。近年来,由CRISPR/Cas9衍生而来的CRISPR-dCas9系统已被用于基因成像、高通量筛选、基因调控、必需基因功能研究及表观遗传调控等多个方向。总结了近年来CRISPRdCas9系统在激活或抑制基因转录、降低脱靶效率、sgRNA与转录强度及特异性之间的联系等方面的研究进展,以期对CRISPR-dCas9系统定向调控基因转录的研究提供参考和帮助,并就其未来可能的改进进行了展望。     

血红素是红细胞中必要辅基及关键调控者

血红素不但能作为血红素蛋白的重要辅基参与细胞电子传递、送氧、酶作用等重要生理活动,而且是红细胞稳态及分化的关键调控者.本综述主要从3个方面小结了红细胞中血红素的研究进展.首先,在血红素生物合成方面,介绍了血红素生物合成过程、其起始及中间产物的跨膜运输及调控机制的研究现状.其次,重点阐述了血红素作为红细胞稳态及分化的调控者对红系特异基因的转录调控、mRNA稳定性及翻译、蛋白稳定性、miRNA加工合成等过程的调控机制.最后,简单总结了血红素的合成异常导致的疾病及可能的治疗策略.总之,红细胞稳态的维持需要协调平衡血红素合成,蛋白(尤其是珠蛋白)产生以及铁代谢等生物过程,对它们调控关系的阐明有助于深入了解红细胞分化的调控机制,同时也对红细胞相关疾病的研究及治疗有指导意义.     

衣藻(Chlamydomonas sp)中间纤维及核纤层存在的证实(简报)

衣藻(Chlamydomonas sp)是属于绿藻门的最低等单细胞植物,为典型的真核生物。迄今以衣藻为材料所作的有关细胞骨架方面的研究多集中在微管蛋白(tubulin)。C.J.Miller等曾以衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)全蛋白与几种中间纤维抗体进行免疫印迹实验有阳性反应,但是衣藻中是否存在中间纤维与核纤层是不清楚的问题。衣藻中间纤维与核纤层的形态研究更未见报道。目前认为中间纤维-核纤     

棉花SMALL AUXIN UP RNAs X (SAURX)克隆及表达模式分析

【目的】生长素是最重要的植物激素之一,调控了植物多种生物学过程。生长素上调的小RNA（SMALL AUXIN UP RNAs,SAURs）是一类生长素原初响应基因,在调控细胞伸长的过程中具有重要作用,但其在棉花纤维发育过程中的作用并不清楚。【方法】研究从陆地棉中克隆到1个编码SAUR蛋白的基因,命名为GhSAURX,通过表达模式分析、亚细胞定位、转基因拟南芥表型分析及生长素相关基因表达分析初步研究其功能。【结果】进化树分析表明,GhSAURX与拟南芥SAUR76、SAUR77和SAUR78关系较近,属于SAUR76亚家族。qPCR结果发现,GhSAURX基因在快速伸长的纤维中表达量较高,即开花后15,18,21 d。同时,GhSAURX在长纤维品种中的表达水平明显高于短纤维。亚细胞定位分析显示,GhSAURX定位在细胞膜和细胞核中。异源表达GhSAURX可以提高YUCCA6、ARF7及PIN4的表达,增加拟南芥的主根长度和黑暗条件下下胚轴的长度。【结论】GhSAURX可能在生长素调控细胞伸长的过程中具有重要作用。     

新型细胞骨架分隔丝的结构和功能研究进展

细胞骨架是细胞内的蛋白纤维网状结构,包括人们熟知的微管、微丝和中间纤维.目前研究表明分隔丝(septin filaments)是一类在真核生物中广泛分布的蛋白纤维,逐渐被认为是一种新型细胞骨架结构.分隔丝由可结合GTP的分隔丝蛋白单体(Septin)聚合形成异源复合体,进一步组装成纤维丝.分隔丝可形成纤维束,环状或笼状等结构,并与细胞膜或其他细胞骨架成分发生相互作用.在细胞内,分隔丝参与胞质分裂、细胞迁移、神经元发育和免疫等重要生理及病理过程.分隔丝结构或功能的异常与多种人类疾病如肿瘤等密切相关.本文将从分隔丝的结构、组装调控、功能及与人类疾病的关系等方面综述近年的研究进展.     

乙烯生物合成及信号转导途径中介导花衰老相关基因的研究进展

乙烯为植物重要内源激素,参与植物多项生命活动,在花发育及衰老进程中起重要调节作用。在花卉中,研究者可通过调控其乙烯生物合成及信号转导途径相关基因影响内源乙烯生成,继而影响其发育与衰老进程。目前,通过调控内源乙烯延长花期的研究主要应用于观赏花卉,对于药用等其他花类应用尚少。对乙烯生物合成和信号转导途径模型及其相关基因的互作模式、近年来乙烯反应中介导花发育与衰老相关基因克隆及调控的相关研究进行综述,以期将通过调控内源乙烯途径相关基因来延缓植物花期的研究应用于其他花期短的观赏切花、花类药材等,为从基因水平调控内源乙烯以获得花期延长的观赏、药用花类等优良育种提供参考。