沙丁胺醇对黑腹果蝇基因组稳定性、细胞凋亡和蛋白表达的影响

【目的】已有研究表明,食用了饲喂以沙丁胺醇为主要成分的瘦肉精的动物肉类后,瘦肉精成分会在人体内富集,摄入过量沙丁胺醇会对生物体造成不良影响,但是,其具体毒性作用机理目前尚不明确。作为一种模式生物,黑腹果蝇Drosophila melanogaster与哺乳动物的基因具有较高的同源性,且具有繁殖周期短、方便进行遗传操作等优势。因此,我们通过研究过量沙丁胺醇对黑腹果蝇基因组稳定性、细胞凋亡和蛋白表达的影响,来探究它对生物体毒性作用的机理。【方法】将野生型黑腹果蝇3龄幼虫用含沙丁胺醇（120 μg/mL）的饲料饲喂2 h后,对幼虫翅成虫盘进行H2Av抗体免疫染色。选取rpr-lacZ转基因黑腹果蝇1龄幼虫用含沙丁胺醇（40 和120 μg/mL）的饲料饲喂,对幼虫翅成虫盘进行lacZ活性测定。提取沙丁胺醇处理后的野生型3龄幼虫总蛋白,采用SDS-PAGE比较对照组和实验组蛋白表达的差异,并通过质谱分析差异蛋白的氨基酸序列。【结果】沙丁胺醇处理后,经免疫荧光染色发现野生型黑腹果蝇幼虫翅成虫盘部分细胞中组蛋白H2Av的量有显著增加。随着沙丁胺醇浓度的增加,转rpr-lacZ报告基因黑腹果蝇成虫盘细胞lacZ活性增强。采用SDS-PAGE和质谱分析表明,沙丁胺醇处理后黑腹果蝇肌动蛋白（Actin-87E）和异柠檬酸脱氢酶表达量上升。【结论】沙丁胺醇处理会引起黑腹果蝇细胞核DNA损伤,对基因稳定性有显著影响,并且会促进细胞凋亡和蛋白表达的改变。沙丁胺醇可能通过促进肌肉收缩和加速生物体能量代谢这两方面来减少脂肪积蓄。     

禽传染性支气管炎病毒Nsp2蛋白与宿主蛋白eIF2α的互作鉴定

Nsp2蛋白是冠状病毒的非结构蛋白,在病毒早期感染中具有重要作用。【目的】为初步筛选可能与禽传染性支气管炎病毒(avian infectious bronchitis virus,IBV) Nsp2蛋白互作的宿主蛋白,鉴定Nsp2蛋白与真核翻译起始因子2α亚基(eIF2α)的相互作用。【方法】以pCAGGs-Flag-Nsp2和pCAGGs-Flag载体转染后的鸡胚肾(CEK)细胞为研究对象,利用免疫共沉淀(Co-IP)和液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术筛选出可能与IBVNsp2蛋白发生互作的宿主蛋白eIF2α,通过免疫共沉淀和间接免疫荧光试验进一步验证二者相互作用。【结果】经免疫共沉淀与质谱分析后筛选到97个可能与Nsp2蛋白互作的宿主蛋白,其中宿主抗病毒反应的关键蛋白eIF2α与Nsp2蛋白的相互作用通过免疫共沉淀和间接免疫荧光试验,表明二者存在直接互作关系,并共定位于细胞质中;此外,Nsp2蛋白表达和IBV感染都能显著提高宿主内源性eIF2α的转录水平。【结论】利用免疫共沉淀联合质谱技术筛选到CEK细胞中存在的97种可能与IBV Nsp2互作的候选蛋白,利用免疫共沉淀与...     

敲低piwi基因对黑腹果蝇血细胞增殖及分化的影响

【目的】探究敲低piwi基因对黑腹果蝇Drosophila melanogaster血细胞增殖及分化的影响。【方法】利用黑腹果蝇e33C-Gal4和Hml-Gal4-UAS-2×EGFP品系分别与野生型w¹¹¹⁸和UAS-piwi RNAi品系杂交,实现在黑腹果蝇游离血细胞或淋巴腺中降低piwi基因的表达;采用免疫荧光染色方法检测Piwi蛋白在血细胞中的定位及其对黑腹果蝇血细胞增殖与分化的影响。【结果】Piwi蛋白在黑腹果蝇游离血细胞及整个淋巴腺中都表达,且主要定位在细胞质;敲低piwi基因导致游离血细胞数量明显增加,处于有丝分裂M期的细胞数量增加,但未影响游离血细胞中浆细胞及薄层细胞的分化;敲低piwi基因对淋巴腺血细胞增殖无影响,但导致浆细胞过度分化及薄层细胞的产生。【结论】piwi基因在果蝇游离血细胞中的缺失可引起血细胞过度增殖,而在淋巴腺中敲低可引起血细胞的异常分化。     

植物乳杆菌促进黑腹果蝇生长发育

【目的】检测乳酸菌对果蝇发育历期的影响,进一步探讨其对果蝇促生长的分子机制。【方法】利用选择性培养基MRS从黑腹果蝇Drosophila melanogaster体内分离乳酸菌,利用革兰氏染色、生化方法及16S rRNA基因进行鉴定;通过体内定植和世代传递实验验证该菌是黑腹果蝇的共生菌;采用悉生模型检测乳酸菌对黑腹果蝇发育的促生长作用;利用实时定量PCR技术检测黑腹果蝇体内促前胸腺激素基因PTTH和胰岛素通路相关基因InR的表达水平;利用葡萄糖试剂盒检测血淋巴液葡萄糖浓度。【结果】从黑腹果蝇中分离到的菌株鉴定为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum FY1菌株(Gen Bank登录号:KY038178),可在黑腹果蝇肠道内定植,每个肠道定植量约为104CFU,并能在世代间稳定传递。FY1菌株体外发酵可降低p H值至5.2,可诱导无菌果蝇卵至蛹发育时间由20.0 d缩短至6.9 d,卵至成虫发育时间由30.0 d缩短至10.7 d,其生长速率是无菌果蝇的约2倍。实时定量PCR结果表明,FY1菌株显著地提前了PTTH表达高峰期,同时降低果蝇中InR表达水平,血淋巴液葡萄糖浓度从5.1 mg/mL降低至2.7 mg/mL。【结论】植物乳杆菌是黑腹果蝇的一种益生菌,推测能通过胰岛素信号通路促进宿主黑腹果蝇的生长和发育。     

异位表达Dichaete对果蝇足部发育的影响及其作用机制

【目的】果蝇Dichaete基因是Sox家族B亚家族基因,其表达贯穿整个胚胎发育阶段,在个体发育过程中发挥重要作用。Dichaete在野生型果蝇幼虫足芽上也有微弱表达,然而其在足发育过程中的作用少有报道。本研究旨在研究异位表达Dichaete对果蝇足部形态构成的影响,探索相关的作用机制。【方法】黑腹果蝇Drosophila melanogaster en-Gal4品系雄性成虫与UAS-Dichaete转基因品系处女蝇杂交,驱动Dichaete异位表达,解剖子一代成虫足,在显微镜下观察异位表达的Dichaete对成虫足形态结构的影响;同时采用免疫组化技术检测异位表达Dichaete对果蝇足芽细胞凋亡和Distal-less(Dll)表达的影响。【结果】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,引起3龄幼虫足芽细胞凋亡增加,上调了Distal-less基因的表达,但对Wg和Dpp信号均无影响;抑制细胞凋亡也无法拯救该缺陷。【结论】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,Dichaete可能通过上调Distal-less基因影响足部发育。     

缺失Df(3R)Espl3/TM6C基因片段影响黑腹果蝇的睡眠时间

【目的】果蝇的睡眠活动具有生物节律性, 可受到基因的调控。为了寻找影响果蝇睡眠时间的基因, 本研究对与果蝇睡眠时间相关的基因型进行了筛选。【方法】选择黑腹果蝇Drosophila melanogaster基因缺失系5601, 8904, 7061, 7146, 27327, 669, 8103, 691, 9697, 24416, 26525, 5411, 3096, 5877和7682的7日龄成虫和野生CS品系7日龄成虫为研究对象, 利用果蝇活动监测器系统（Drosophila Activity Monitoring System, DAMS）, 记录果蝇的睡眠时间, 累计计算24 h内果蝇睡眠时间, 将测得的各品系果蝇睡眠时间进行对比分析。【结果】与野生型CS品系7日龄成虫相比, 缺失Df(3R)Espl3/TM6C基因片段的 5601品系7日龄成虫睡眠时间明显缩短（P<0.001）。【结论】缺失Df(3R)Espl3/TM6C基因片段与果蝇睡眠有关。本研究结果为揭示影响果蝇睡眠时间的基因提供数据支持, 进而为研究人类睡眠提供线索。     

类肠膜魏斯氏菌通过调节蜕皮激素和胰岛素通路促进黑腹果蝇生长发育（英文）

【目的】本研究旨在揭示果蝇乳酸菌类肠膜魏斯氏菌Weisellas paramesenteroides对黑腹果蝇Drosophila melanogaster生长发育的影响。【方法】利用选择性培养基分离黑腹果蝇成虫肠道乳酸菌,通过16S rRNA基因序列比对鉴定菌株。通过统计从卵至蛹化和羽化的时间检测果蝇发育历期,并以幼虫体表面积为指标检测果蝇生长速率。利用qPCR检测产卵后不同时间生长激素信号通路基因(dib,E74B和PTTH)及胰岛素信号通路基因(DILP2,DILP3和InR)的表达。通过葡萄糖氧化酶法检测3龄幼虫血淋巴中的葡萄糖水平。【结果】从黑腹果蝇成虫肠道内分离到类肠膜魏斯氏菌,并可以在果蝇肠道内有效定殖。类肠膜魏斯氏菌通过提高果蝇生长速率缩短果蝇卵至蛹化和羽化的时间。qPCR结果显示,类肠膜魏斯氏菌增加了dib,E74B和PTTH的表达量,同时增加了DILP2和DILP3的表达量,降低了InR表达量和幼虫血淋巴中的葡萄糖水平。【结论】类肠膜魏斯氏菌是黑腹果蝇的一种共生菌,通过激活蜕皮激素和胰岛素信号通路,促进生长发育。     

双酚A(BPA)与黑腹果蝇雌激素相关受体(dERR)的结合模式及对其基因表达的影响

【目的】雌激素相关受体(estrogen-related receptors, ERRs)属于核受体(nuclear receptor, NR)超家族,在昆虫新陈代谢和能量转换调节中发挥重要作用。双酚A(bisphenol A, BPA)与昆虫生殖和神经系统疾病有关。本研究旨在探究BPA影响黑腹果蝇Drosophila melanogaster ERR(dERR)的作用机理。【方法】通过AutoDock Vina模拟小分子BPA与Modeller 9.25构建的dERR蛋白的分子对接,使用Gromacs 5.1.9进行分子动力学模拟,并结合自由能的计算探究BPA与dERR的结合模式。利用qRT-PCR方法检测3种浓度(0.1, 1和10 μg/L) BPA处理6, 12和24 h对黑腹果蝇成虫和2龄幼虫中dERR基因转录水平的影响。【结果】通过分子对接和极性溶剂化能发现,Phe370及Leu334等侧链氨基酸是BPA与dERR结合的关键氨基酸。qRT-PCR分析显示,不同浓度的BPA处理6和12 h时黑腹果蝇成虫和2龄幼虫中dERR基因转录水平均发生显著变化,而0.1 μg/L BPA处理24 h时的几乎接近对照。【结论】BPA能够影响黑腹果蝇体内dERR的表达,作用机理可能跟BPA与dERR的潜在特异性结合有关。     

与猪流行性腹泻病毒M蛋白互作的宿主蛋白的鉴定

【背景】猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)膜蛋白(M)在病毒粒子的组装、膜融合和病毒复制等方面具有重要的作用,但M蛋白与宿主细胞的互作机制尚不清楚。【目的】利用免疫沉淀技术和液质联用技术筛选细胞内与PEDVM蛋白相互作用的蛋白,为揭示M蛋白在病毒增殖过程中发挥的功能提供研究基础。【方法】将MOI=0.1的PEDV DR13疫苗株接种于长成单层的Vero细胞,感染36 h后,收集细胞并进行裂解。利用抗M的单克隆抗体沉淀与M相互作用蛋白复合物,通过液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)进行鉴定并利用细胞功能富集分析(Gene ontology,GO)对感染组鉴定到的细胞蛋白进行分析,确定两个细胞内源性蛋白为候选蛋白,进行免疫共沉淀(Co-IP)验证和共定位分析。【结果】基于鉴定蛋白的肽段数的方法分析显示,感染组与对照组相比,鉴定了218个与M蛋白相互作用的细胞内源性蛋白,分别与蛋白质合成、代谢、细胞信号通路转导等密切相关,选择细胞分裂周期蛋白42 (Cell division cycle 42,CDC42)、真核翻译起始因子3亚基L蛋白(eIF3L)为候选蛋白进行Co-IP(Co-immunoprecipitation)验证和共定位分析,结果证实CDC42、eIF3L蛋白分别与M蛋白在细胞内存在相互作用。【结论】鉴定出PEDV M蛋白能够与宿主细胞CDC42和eIF3L蛋白相互作用,并鉴定出其他可能与M蛋白发生相互作用的宿主蛋白60个,为开展PEDV与宿主细胞蛋白相互作用研究提供了重要理论依据。     

我国三地区黑腹果蝇中Wolbachia的系统发育关系及其对宿主生殖的影响

【目的】Wolbachia 是广泛存在于节肢动物和丝状线虫体内的一类共生菌, 能够以多种方式对宿主产生影响。精卵细胞质不亲和（CI）是其引起的最普遍的表型, 即感染Wolbachia的雄性宿主与未感染或感染不同品系的雌性宿主交配后, 不能产生后代或后代极少, 而感染同品系Wolbachia的雌雄宿主交配后则能正常产生后代。我们前期研究发现, 湖北武汉、 云南六库和天津3个地区黑腹果蝇Drosophila melanogaster被Wolbachia感染。本研究旨在明确这3个地区黑腹果蝇中Wolbachia的系统发育关系及其对宿主生殖的影响。【方法】利用Clustal X软件对Wolbachia的wsp基因序列进行比对, 利用MEGA软件构建系统发育树。采用多位点序列分型（MLST）的方法对Wolbachia进行分型。通过区内交配和区之间杂交的方式研究不同地区黑腹果蝇体内Wolbachia 的关系及其对果蝇生殖的影响。【结果】湖北武汉、 云南六库和天津3个地区黑腹果蝇中感染的Wolbachia都是属于A大组的Mel亚群。这3个地区果蝇感染的Wolbachia的序列类型（ST）不同, Wolbachia之间存在一定的差异。湖北武汉和天津果蝇中的Wolbachia能引起强烈的CI表型, 而云南六库果蝇中的Wolbachia引起的CI强度相对较弱。武汉果蝇中Wolbachia不能完全挽救天津果蝇中Wolbachia引起的CI表型, 而天津果蝇中Wolbachia也不能完全挽救武汉果蝇中Wolbachia引起的CI表型。【结论】武汉和天津地区黑腹果蝇中的Wolbachia可能距离较远。Wolbachia的长期共生可能对黑腹果蝇的进化产生了一定的影响, 湖北武汉与云南六库的黑腹果蝇中感染的Wolbachia属于不同的序列类型, 这2个地区的黑腹果蝇已发生了一定的分歧, 产生了一定的生殖隔离。     

Function of RRM domains of Drosophila melanogaster ELAV: Rnp1 mutations and rrm domain replacements with ELAV family proteins and SXL

Members of the ELAV family of proteins contain three RNA recognition motifs (RRMs), which are highly conserved. ELAV, a Drosophila melanogaster member of this family, provides a vital function and exhibits a predominantly nuclear localization. To investigate if the RNA-binding property of each of the ELAV RRMs is required for ELAV's in vivo function, amino acid residues critical in RNA binding for each RRM were individually mutated. A stringent genetic complementation test revealed that when the mutant protein was the sole source of ELAV, RNA-binding ability of each RRM was essential to ELAV function. To assess the degree to which each domain was specific for ELAV function and which domains perhaps performed a function common to related ELAV proteins, we substituted an ELAV RRM with the corresponding RRM from RBP9, the D. melanogaster protein most homologous to ELAV; HuD, a human ELAV family protein; and SXL, which, although evolutionarily related, is not an ELAV family member. This analysis revealed that RRM3 replacements were fully functional, but RRM1 and RRM2 replacements were largely nonfunctional. Under less stringent conditions RRM1 and RRM2 replacements from SXL and RRM1 replacement from RBP9 were able to provide supplemental function in the presence of a mutant hypomorphic ELAV protein.     

Concentration and Localization of Coexpressed ELAV/Hu Proteins Control Specificity of mRNA Processing

Neuronally coexpressed ELAV/Hu proteins comprise a family of highly related RNA binding proteins which bind to very similar cognate sequences. How this redundancy is linked to in vivo function and how gene-specific regulation is achieved have not been clear. Analysis of mutants in Drosophila ELAV/Hu family proteins ELAV, FNE, and RBP9 and of genetic interactions among them indicates that they have mostly independent roles in neuronal development and function but have converging roles in the regulation of synaptic plasticity. Conversely, ELAV, FNE, RBP9, and human HuR bind ELAV target RNA in vitro with similar affinities. Likewise, all can regulate alternative splicing of ELAV target genes in nonneuronal wing disc cells and substitute for ELAV in eye development upon artificially increased expression; they can also substantially restore ELAV''s biological functions when expressed under the control of the elav gene. Furthermore, ELAV-related Sex-lethal can regulate ELAV targets, and ELAV/Hu proteins can interfere with sexual differentiation. An ancient relationship to Sex-lethal is revealed by gonadal expression of RBP9, providing a maternal fail-safe for dosage compensation. Our results indicate that highly related ELAV/Hu RNA binding proteins select targets for mRNA processing through alteration of their expression levels and subcellular localization but only minimally by altered RNA binding specificity.     

短小乳杆菌的代谢产物对黑腹果蝇产卵选择性的影响

【目的】研究黑腹果蝇Drosophila melanogaster对短小乳杆菌Lactobacillus brevis有氧与无氧代谢产物的产卵选择,并解析这些代谢产物影响果蝇产卵行为的机制和生物学意义。【方法】应用产卵双选择装置,检测成年雌果蝇产卵的选择行为;利用黑暗条件(暗盒)、嗅觉突变体和摘除前足味觉感受器的方式探究介导该行为的感觉系统;通过在不同浓度乳酸(0, 70, 280 mmol/L)的培养基上培养黑腹果蝇,探究乳酸对其后代的发育历期和存活率的影响;利用免疫荧光染色法检测乳酸对果蝇肠道上皮细胞增殖情况的影响。【结果】短小乳杆菌无氧代谢产物引起成年雌性黑腹果蝇产卵避性,产卵指数为-0.47;短小乳杆菌有氧代谢产物乳酸含量为0.4 mmol/L,无氧代谢产物乳酸含量为126.8 mmol/L;雌性果蝇对乳酸同样产生产卵避性反应,且产卵避性随乳酸浓度的增高而增强。切除前足的果蝇对乳酸的产卵避性显著降低。与对照相比, 70 mmol/L的乳酸使幼虫的成蛹时间和成虫羽化时间分别延长了1.42 d和1.17 d,存活率降低了36.0%。乳酸明显破坏肠道上皮的完整性,促进肠道上皮细胞的增殖。【结论】短小乳杆菌无氧代谢产物引起成年果蝇产卵避性。果蝇主要通过味觉感知短小乳杆菌无氧代谢产物乳酸,这引起果蝇产卵避性,从而提高后代的生长发育和幼虫的存活率。     

大蒜素调控黑腹果蝇产卵偏嗜性和适合度

[目的]研究果蝇对大蒜素的产卵选择,并解析果蝇产卵避性的机制和生物学意义.[方法]应用产卵双向选择装置,检测黑腹果蝇Drosophila melanogaster雌成虫对0.01％,0.015％和0.02％大蒜素的产卵选择性;利用产卵装置,检测黑腹果蝇对大蒜素的位置效应;通过毛细管摄食法检测黑腹果蝇摄食行为;利用黑暗(...     

Organizational analysis of elav gene and functional analysis of ELAV protein of Drosophila melanogaster and Drosophila virilis.

Drosophila virilis genomic DNA corresponding to the D. melanogaster embryonic lethal abnormal visual system (elav) locus was cloned. DNA sequence analysis of a 3.8-kb genomic piece allowed identification of (i) an open reading frame (ORF) with striking homology to the previously identified D. melanogaster ORF and (ii) conserved sequence elements of possible regulatory relevance within and flanking the second intron. Conceptual translation of the D. virilis ORF predicts a 519-amino-acid-long ribonucleoprotein consensus sequence-type protein. Similar to D. melanogaster ELAV protein, it contains three tandem RNA-binding domains and an alanine/glutamine-rich amino-terminal region. The sequence throughout the RNA-binding domains, comprising the carboxy-terminal 346 amino acids, shows an extraordinary 100% identity at the amino acid level, indicating a strong structural constraint for this functional domain. The amino-terminal region is 36 amino acids longer in D. virilis, and the conservation is 66%. In in vivo functional tests, the D. virilis ORF was indistinguishable from the D. melanogaster ORF. Furthermore, a D. melanogaster ORF encoding an ELAV protein with a 40-amino-acid deletion within the alanine/glutamine-rich region was also able to supply elav function in vivo. Thus, the divergence of the amino-terminal region of the ELAV protein reflects lowered functional constraint rather than species-specific functional specification.     

利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控

[目的]利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)信号传导的调控.[方法]通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转...