鼠伤寒沙门氏菌嘌呤生物合成调控研究IX.PUR box的突变分析2

为研究１６ｂｐ ＰＵＲｂｏｘ 中８ 个完全保守的碱基中的２ 个碱基在与ｐｕｒＲ＋ 阻遏蛋白结合中的功能,对它们分别作了定点突变,使其分别从Ｃ,Ｇ 突变为Ｇ,Ａ。凝胶阻滞实验结果表明,含上述保守碱基突变的ＰＵＲｂｏｘ 均不能与ｐｕｒＲ＋ 阻遏蛋白结合。证明这２ 个保守碱基对维持ＰＵＲｂｏｘ 的功能是必须的,其中任一改变都导致ＰＵＲｂｏｘ 功能的丧失。     

鼠伤寒沙门氏菌嘌呤生物合成调控研究：Ⅸ.PURbox的突变分析2

为研究１６ｂｐ ＰＵＲｂｏｓ中８个完全保守的碱基中的２个碱基与ｐｕｒＲ＾＋阻遏蛋白结合中的功能,对它们分别作了定点突变,使其分别从Ｃ,Ｇ突变为Ｇ,Ａ。凝胶阻滞实验结果表明,含上述保守碱基突变的ＰＵＲ ｂｏｘ均不能与ｐｕｒＲ＾＋阻遏蛋白结合。证明这２个保守碱基对维持ＰＵＲｂｏｘ的功能是必须的,其中任一改变都导致ＰＵＲｂｏｘ功能的丧失。     

研究适应突变的一个新的实验系统

以鼠伤寒沙门菌嘌呤生物合成途径中一个反式调节基因purR的超阻遏突变体(purRS)为材料,利用该突变体在补加限量腺嘌呤和以乳糖为惟一碳源的NCE培养基上生长非常缓慢(不能形成菌落)的特性,观察到了编码阻遏蛋白的调节基因purR可在上述非致死选择条件下产生迟后突变现象.迟后突变体重建实验证明,此类突变体为非缓慢生长突变体;统计分析显示,迟后突变体呈Poisson分布,表明突变发生在选择平板上;共转导分析初步证明,迟后突变发生在被选择基因purR或purD 结构基因的cis元件16 bp PUR box.以上结果暗示,利用此实验系统观察到的迟后突变现象是与随机突变不同的适应突变的结果.将适应突变基因从碳代谢和氨基酸合成的结构基因扩大到编码阻遏蛋白的调节基因,既为适应突变的普遍性提供了新的证据,也为适应突变研究提供了一个新的实验系统.     

鼠伤寒沙门氏菌嘌呤生物合成调控研究XI.PUR box的突变分析

为研究１６ｂｐ ＰＵＲ ｂｏｘ中除第３位的Ｇ与第１４位的Ｃ外,余下６个完全保守碱基的４个在与ＰｕｒＲ阻遏蛋白结合中的功能,对它们分别做了定点突变,使其分别从Ｃ、Ａ、Ａ和Ｔ突变为Ｇ、Ｇ、Ｇ和Ｃ。凝胶阻滞实验结果表明,含上述指定突变的：ＰＵＲｂｏｘ均不能与ＰｒｕＲ阻遏蛋白结合。由此证明,这４个保守碱基对维持ＰＵＲ ｂｏｘ的功能是必须的,其中任一改变都导致ＰＵＲｂｏｘ功能的夹失。     

嘌呤生物合成调控——Ⅳ.purG OC突变位点及其与调节蛋白的结合功能研究

以野生型O⁺purG⁺和组成型O^C purG⁺为材料,通过体内克隆获得了初级克隆pLBG-1(O⁺)和pLBG-2(O^C),并对它们进行了亚克隆,得到可直接测定其5’调控区序列的亚克隆pLB1933(O⁺)和pLB1927(O^C).测序结果表明,O^C突变发生在purG5’端调控区的16bp PUR box上,使第3位的G变成了A.调节蛋白与PURbox的结合分析表明,调节蛋白能上O⁺purG⁺的PUR box结合,而不能和O⁺purG⁺的PUR box结合.这有力地证明了PUR box是调节蛋白的结合区,而PUR box的第3碱基是相对保守的,它的改变将直接导致PUR box功能的丧失.     

鼠伤寒沙门氏菌PurR阻遏蛋白Trp-147, Gln-218和Gln-292氨基酸残基的功能分析

对从purR超阻遏突变体(purR^s)出发分离的purR(am)突变体进行了purR编码区DNA片段的克隆和测序,确定了6个purR(am)突变体的am突变位点,其中3个位于C⁹³³(Gln-218),2个位于G⁷²¹(Trp-147),1个位于C¹¹⁵⁵(Gln-292).进而对位于PurR辅阻遏物结合区的这3个不同am位点,通过引入tRNA抑制基因(sup),进行了5种不同氨基酸取代,并测定了对PurR阻遏蛋白功能的影响.结果显示,Cys,Glu,Gly,His和Arg5种氨基酸分别取代Trp-147,都不能明显恢复purR阻遏蛋白的调节功能,证实了Trp-147是影响PurR调节功能的重要氨基酸残基.Cys等5种氨基酸对Gln-292的取代也不能恢复PurR阻遏蛋白的调节功能,证明了Gln-292也是影响PurR阻遏蛋白调节功能的重要氨基酸.     

PURA基因的结构与功能研究进展

富含嘌呤元件结合蛋白α(purine-rich element binding protein alpha,PURα)基因编码富含嘌呤的DNA和RNA结合蛋白。PURα在进化过程中高度保守。PURα蛋白既能直接或间接与DNA结合发挥转录因子的作用,促进或抑制下游基因的转录,也能通过与m RNA结合并影响其转运和翻译。PURα的结构变异与神经系统发育和HIV感染等多种疾病相关。近年发现PURα的结构和功能变异也与肿瘤发生发展相关。PURα通过影响DNA损伤修复而影响肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。作为转录因子,PURα影响肿瘤相关基因的表达。PURA基因突变和PURα蛋白结构变异与肿瘤发生及肿瘤耐药性相关。     

鼠伤寒沙门氏菌嘌呤生物合成基因表达的调控研究——Ⅱ.O~c突变体的分离和遗传鉴定

已有研究证明,编码阻遏蛋白的调节基因purR能调节嘌呤从头合成途径中除purB外所有结构基因的表达。但迄今还缺乏阻遏蛋白与这些基因的操纵基因相结合的直接证据。本文报道以嘌呤结构基因purD和purG的MudJ(lacZ,Kan~5)插入物为出发株,在外加过量腺嘌呤核苷(2mmol/L)的MacConkey平板上通过选择红色菌落分离O~c突变体的结果。从上述两株出发株分别获得了8株和9株独立的消阻遏突变体。共转导分析和顺反试验证明,两组突变体中各有1株顺式作用突变体(O~c)。这是在鼠伤寒沙门氏菌中首次获得的嘌呤O~c突变体,为研究阻遏蛋白与操纵基因相互作用提供了重要材料。     

拟南芥RabD2b蛋白氨基酸突变对定位和功能的影响

Rab蛋白4个保守的鸟嘌呤核苷酸结合结构域G1、G3、G4和G5共同参与了与GTP的结合及水解过程。将拟南芥(Arabidopsis thaliana)RabD2b(AtRabD2b)G4结构域的重要氨基酸位点天冬酰胺(asparagine, N)突变为异亮氨酸(isoleucine, I)(AtRabD2b^[N121I]), 并研究了N121I突变对AtRabD2b亚细胞定位和功能的影响。结果表明, N121I突变使AtRabD2b由原来的高尔基体点状定位转变为高尔基体和细胞质弥散定位。AtRabD2b能够互补酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)同源蛋白Ypt1突变产生的功能缺陷, 而AtRabD2b^[N121I]仅能部分互补Ypt1的功能。AtRabD2b^[N121I]转基因植株表现出矮化、丛生、不育和茎顶端坏死等多效性异常表型, 与AtRabD2b转基因植株出现的主茎异常抽出表型不同。上述结果表明, N121I突变不仅引起了AtRabD2b亚细胞定位的改变, 而且影响了其正常功能。     

粉纹夜蛾颗粒体病毒增强蛋白锌离子结合域定点突变

粉纹夜蛾颗粒体病毒（Trichoplusia ni granulovirus, TnGV）增强蛋白（enhancin）具有增强病毒感染力的作用。该蛋白包含一个多种杆状病毒增强蛋白都具有的保守结构域HELGH,是典型的金属蛋白酶锌离子结合域,但该结构域对增强蛋白生物活性的重要性尚未得到研究。本研究通过定点突变构建了该结构域的5个氨基酸分别突变为2种不同氨基酸的共10种增强蛋白突变体基因,并用杆状病毒载体进行了重组表达。活性测定发现,10种突变型增强蛋白大部分都丧失了野生型增强蛋白所具有的降解粉纹夜蛾幼虫围食膜粘蛋白的生物学功能,只有1种（第4位G突变为A）保留该生物学活性。这一结果表明锌离子结合域对增强蛋白生物活性具有重要作用,也提示增强蛋白确是一种金属蛋白酶。     

线粒体tRNAGlu A14693G可能是与Leber遗传性视神经病变相关的基因突变

收集了3个具有典型临床特征的中国汉族Leber遗传性视神经病变(Leber's hereditary optic neuropathy, LHON)家系。通过对先证者和家系其他成员进行眼科临床(如视力损害程度和发病年龄)检查, 发现这些家系成员中视力损害的外显率很低, 经mtDNA测序分析, 在tRNA^Glu 上发现了A14693G同质性突变位点, 多态性位点分别属于东亚单体型Y1b、Y1和Y1, 没有发现其他高度保守和有功能意义的突变位点。A14693G突变位于线粒体tRNAGlu高度保守区(通用位点为54位), 可能导致tRNA空间结构和稳定性发生改变, 继而影响tRNA的代谢, 导致线粒体蛋白合成功能受损和ATP障碍, 最终导致视力损害。所以, tRNAGlu A14693G突变可能是与视神经病变相关的致病性线粒体突变位点。     

SEMA3C/SEMA3D基因错义突变对蛋白稳定性和受体亲合力的影响

目的:明确先天性巨结肠患者携带的5个SEMA3C/SEMA3D基因错义突变对Semaphorin 3(Sema3)蛋白自身稳定性和受体亲合力的影响作用。方法:构建Sema3-Neuropilin-Plexin配体-受体复合物蛋白质模型,对全部5个错义突变进行定位,通过计算标准能量功能赋值(△△G)和复合物界面值(△I_sc)预测突变对Sema3的影响作用。将野生型和突变型AP-tagged Sema3质粒分别转染HEK293T细胞,72 h后收集含有融合蛋白的细胞培养液上清并与分别表达Neuropilin 1(Nrp-1)或Neuropilin 2(Nrp-2)的COS-7细胞孵育,洗脱未结合的蛋白后加入碱性磷酸酶底物显色拍片,或提取细胞总蛋白,利用融合蛋白N-末端含有的碱性磷酸酶在底物PNPP存在时可以发生颜色变化的特性,对与受体结合的野生型和突变型AP-Sema3蛋白进行定量。结果:5个错义突变中的4个都会不同程度地影响相应Semaphorin 3蛋白与其受体Neuropilin的结合(与Nrp-1的结合:SEMA3C S329G,V337M,SEMA3D H424Q,V457I,P615T分别与野生型相比:1.12±0.15,0.37±0.03,0.56±0.07,0.51±0.05,0.66±0.05;与Nrp-2的结合:SEMA3C S329G,V337M,SEMA3D H424Q,V457I,P615T分别与野生型相比:1.18±0.09,0.37±0.03,0.76±0.01,0.65±0.06,0.85±0.03,n=3,单因素方差分析,差异有统计学意义),说明它们可能通过严重影响分子通路的信号转导而妨碍蛋白功能的正常行使。结论:先天性巨结肠患者携带的SEMA3C/SEMA3D基因错义突变可不同程度影响蛋白与其受体的结合,提示Semaphorin 3这类经典的神经元轴突导向因子在功能失常的情况下可能参与先天性巨结肠的发生。     

黑腹果蝇保幼激素反应区(JHRR)与核蛋白结合能力调控的分子机制

【目的】保幼激素反应区(juvenile hormone response region,JHRR)是在黑腹果蝇Drosophila melanogaster Krüppel homolog 1(Kr-h1)启动子转录调控区中鉴定获得的长120 bp的核苷酸序列。本研究旨在检测果蝇JHRR中3个类E-box序列(2个B box和1个C box)对JHRR核蛋白结合能力的影响,以及保幼激素(juvenile hormone,JH)、JH受体Met(Methoprene-tolerant)和热激蛋白Hsp83对JHRR核蛋白结合能力的调控。【方法】利用凝胶迁移阻滞(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)技术分析果蝇JHRR中2个B box或1个C box突变后JHRR与Kc细胞中核蛋白的结合情况;提取游走早期JH滴度较高时期JH缺失果蝇(Aug21-GAL4UAS-Grim)、Met/Gce双缺失果蝇(Met~(27)gce~(2.5k))、Met超表达果蝇(Lsp2-GAL4UAS-Met-V5)以及Hsp83纯合突变果蝇(Hsp8308445)脂肪体组织中的核蛋白,利用EMSA技术分析它们对JHRR核蛋白结合能力的调控情况。【结果】EMSA检测结果表明,B box或C box突变后均可降低JH促进的JHRR与Kc细胞中核蛋白的结合,且C box的效果更强;JH缺失果蝇、Met/Gce双缺失果蝇脂肪体组织中核蛋白与JHRR的结合几乎检测不到,而在Hsp83纯合突变果蝇脂肪体组织中核蛋白与JHRR的结合显著下降。相反,JHRR与核蛋白的结合在Met超表达果蝇中显著增强。【结论】B box和C box对JHRR与核蛋白结合是必需的,且JHRR与核蛋白的结合依赖于JH和Met,并且受Hsp83的调控。     

十字花科黑腐病菌Ⅲ型效应物基因avrAC_(Xcc8004)推测的启动子区

【目的】十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc),能侵染所有十字花科植物,引起黑腐病。Xcc通过III型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)将III型效应物(T3SS effector,T3SE)蛋白直接转运到植物细胞内,T3SEs对于病原菌致病性至关重要。许多已鉴定的T3SEs基因的启动子区都存在植物诱导启动子盒(Plant-inducible promoter,PIP-box)和-10 box,但PIP-box及-10 box与经典的启动子-10区及-35区之间的关系如何未见报道,-10 box的序列保守性如何也未见报道。本研究旨在对T3SE基因avrAC Xcc8004推测的启动子区进行研究。【方法】首先,通过5'RACE确定其转录起始位点,接着用Fusion PCR对-10 box TACGTT序列中倒数第二个碱基T进行点突变为A/C/G,即:TACGAT、TACGCT和TACGGT,构建GUS融合报告菌株,定量测定GUS酶活。【结果】5'RACE结果显示avrAC Xcc8004的转录起始位点为A,对比分析得到启动子的-35区位于PIP-box之后8 bp处,而-10区与-10 box重叠;avrAC Xcc8004启动子区的PIP-box和-35区、-10 box的整个模体为:TTCAC-N15-TTCGC-N8-TTGATG-N18-TACGTT。最后,GUS定量测定结果表明,突变为C时(TACGCT)的菌株的GUS酶活最高,突变为G时(TACGGT)的酶活增高最少。在ΔhrpX和ΔhrpG中的GUS酶活均比在Xcc 8004中有显著的降低。【结论】Xcc的T3SE基因PIP-box与-35区前后相衔,-10 box即-10区,-10 box对于avrAC Xcc8004的转录活性有较大的影响,-10 box突变前后avrAC Xcc8004均受HrpG和HrpX正向调控。     

十字花科黑腐病菌III型效应物基因avrACXcc8004推测的启动子区

摘要:【目的】十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv．campestris,Xcc),能侵染所有十字花科植物,引起黑腐病。Xcc通过III型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)将III型效应物(T3SS effector,T3SE)蛋白直接转运到植物细胞内,T3SEs对于病原菌致病性至关重要。许多已鉴定的T3SEs基因的启动子区都 存在植物诱导启动子盒(Plant-inducible promoter,PIP-box)和－10box,但PIP-box及－10 box与经典的启动子－10区及－35区之间的关系如何未见报道,－10 box的序列保守性如何也未见报道。本研究旨在对T3SE基因avrACXcc8004推测的启动子区进行研究。【方法】首先,通过5'RACE 确定其转录起始位点,接着用Fusion PCR对－10 box TACGTT序列中倒数第二个碱基T进行点突变为A/C/G,即:TACGAT、TACGCT和TACGGT,构建GUS融合报告菌株,定量测定GUS酶活。【结果】5'RACE结果显示avrACXcc8004的转录起始位点为A,对比分析得到启动子的－35区位于PIP-box之后8bp处,而－10区与－10 box重叠;avrACXcc8004启动子区的PIP-box和－35区、－ 10 box的整个模体为:TTCAC-N15 -TTCGC-N8 -TTGATG-N18 -TACGTT。最后,GUS定量测定结果表明,突变为C 时( TACGCT)的菌株的GUS 酶活最高,突变为G 时(TACGGT)的酶活增高最 少。在ΔhrpX 和ΔhrpG 中的GUS 酶活均比在Xcc 8004 中有显著的降低。【结论】Xcc 的T3SE 基因PIP-box与－35区前后相衔,－10 box即－10区,－10 box对于avrACXcc8004的转录活性有较大的影响,－ 10 box突变前后avrACXcc8004均受HrpG 和HrpX 正向调控。     

中国汉族两个马凡综合征家系FBN1基因的一个新插入突变和一个复发点突变

目的:明确两个中国北方汉族马凡综合征(Marfan syndrome,MFS)家系的临床特点,并对其进行基因诊断。方法:对两个家系进行家系调查和系谱分析,应用聚合酶链式反应-DNA测序方法对原纤维蛋白1基因(Fibrillin-1,FBN1)的所有外显子进行测序。应用Swiss-model、Polyphen-2和SIFT软件对发现的变异位点进行功能预测。结果:两个家系均呈常染色显性遗传特点,在家系1患者中发现一个新的插入突变,即第13外显子1691位碱基处插入碱基A(1691 ins A),导致蛋白在第571位氨基酸处翻译提前终止。此外,在家系2患者中发现一个已知的点突变,即第27外显子第3463位碱基由G变为A(3463 GA),导致第1155位氨基酸由天冬氨酸变为天冬酰胺。这两个变异位点在家系的健康人及50例健康对照中均未出现。功能预测发现这两个变异位点均可能会影响FBN1蛋白的结构或功能。结论:在两个MFS家系中发现一个新插入突变位点(1691 ins A)和一个已知点突变位点(3463 GA),为扩大FBN1基因的突变谱及进一步阐明FBN1基因突变在MFS中的作用提供理论依据。     

寡聚核苷酸诱导突变法改造φ×174噬菌体A基因蛋白的DNA识别序列

 为了进一步研究φX174噬菌体A基因蛋白的复制功能与其所识别的30核苷酸保守序列的关系,我们采用寡聚核苷酸诱导的定点突变法成功地改造了这30核苷酸保守序列。将此保守序列重组到M_(13)mp9噬菌体后,以其单链为模板,在14或16寡聚核苷酸的诱导下,合成共价闭环DNA。经转化到E.coli JM103菌株,用点印迹(Dot blot)杂交法筛选,得到两种重组突变株。一种突变株其30核苷酸保守序列正链的第22碱基由A改为G。另一突变株为其第10碱基A改为C,第11碱基T改为A。突变效率约为5％。制备了此突变株单链及双链DNA,分别做了双脱氧末端终止法及Maxam和Gilbert法序列分析鉴定。     

nisZ启动子结构与功能的研究

应用βGlucuronidase基因(gusA)作为报告基因,通过定点突变方法分别缺失nisZ编码区上游两个启动子结构(promoter1和promoter2)中的一个,发现只有靠近编码区的promoter2是nisZ启动子诱导表达所必需。将promoter2中10区及其上游的一个碱基突变为乳酸菌中典型的组成型启动子的10区结构,该改变使nisZ启动子诱导功能下降;将promoter2的10区和35区的间隔区由20个碱基缺失突变为17个碱基,则nisZ启动子失去诱导功能。据此认为该间隔区的结构与nisZ启动子的诱导表达密切相关。     

人副流感病毒3型HN糖蛋白N-糖链的功能研究

为了研究人副流感病毒3型(hPIV3)HN糖蛋白N-糖链的功能,采用基因定点突变技术构建糖基化位点突变体,然后检测各突变株的蛋白电泳速率、细胞表面表达量、受体结合活性、神经氨酸酶活性和促细胞融合活性。HN分子的G1、G2、G3和G4 4个糖基化位点分别和联合突变后发现G1、G2和G4及其联合突变株(G12、G14、G24和G124)电泳速率加快,而G3突变株电泳速率没有变化。各突变株的表达效率,神经氨酸酶活性与野毒株相比差别无统计学意义(P>0.05),但受体结合活性和促细胞融合活性均有不同程度的降低(P<0.05)。G1、G2和G4位点突变后受体结合活性分别为突变前的83.94%、76.45%和55.32%,而促细胞融合活性降为突变前的80.84%、77.83%和64.16%。联合突变株G12、G14、G24和G124血吸附活性进一步降低,为突变前的33.07%、20.67%、19.96%和15.11%,促细胞融合活性进一步降低为突变前的46.36%、12.04%、13.43%和4.05%。结果表明:hPIV3HN糖蛋白的糖链对HN糖蛋白的受体结合活性和促细胞融合活性有重要影响,推断糖链的丢失可能会引起HN糖蛋白头部结构(受体结合活性位点所在区域)或者方向的改变或者无法与宿主细胞膜表面的凝集素受体(一种与N-糖链结合的受体)结合,进而导致受体结合活性和促细胞融合活性的降低。     

EMA3C/SEMA3D基因错义突变对蛋白稳定性和受体亲合力的影响

目的：明确先天性巨结肠患者携带的5 个基因错义突变对Semaphorin 3（Sema3）蛋白自身稳定性和受 体亲合力的影响作用。方法：构建Sema3-Neuropilin-Plexin 配体-受体复合物蛋白质模型,对全部5个错义突变进行定位,通过计 算标准能量功能赋值（驻驻G）和复合物界面值（驻I_sc）预测突变对Sema3 的影响作用。将野生型和突变型AP-tagged Sema3 质粒分 别转染HEK293T 细胞,72 h后收集含有融合蛋白的细胞培养液上清并与分别表达Neuropilin 1（Nrp-1）或Neuropilin 2（Nrp-2）的 COS-7 细胞孵育,洗脱未结合的蛋白后加入碱性磷酸酶底物显色拍片,或提取细胞总蛋白,利用融合蛋白N- 末端含有的碱性磷 酸酶在底物PNPP 存在时可以发生颜色变化的特性,对与受体结合的野生型和突变型AP-Sema3 蛋白进行定量。结果：5 个错义突 变中的4 个都会不同程度地影响相应Semaphorin 3蛋白与其受体Neuropilin 的结合（与Nrp-1 的结合：SEMA3C S329G,V337M, SEMA3D H424Q,V457I,P615T 分别与野生型相比：1.12± 0.15,0.37± 0.03,0.56± 0.07,0.51± 0.05,0.66± 0.05;与Nrp-2 的结合： SEMA3C S329G,V337M,SEMA3D H424Q,V457I,P615T 分别与野生型相比：1.18 ± 0.09,0.37 ± 0.03,0.76 ± 0.01,0.65 ± 0.06,0.85± 0.03,n=3,单因素方差分析,差异有统计学意义),说明它们可能通过严重影响分子通路的信号转导而妨碍蛋白功能的 正常行使。结论：先天性巨结肠患者携带的基因错义突变可不同程度影响蛋白与其受体的结合,提示 Semaphorin 3这类经典的神经元轴突导向因子在功能失常的情况下可能参与先天性巨结肠的发生。