蕨类植物问荆DEAD-box RNA解旋酶基因的克隆与分析

DEAD-box RNA解旋酶参与RNA多方面的代谢,在植物生长发育和逆境反应中起重要作用。本研究从蕨类植物问荆（Equisetum arvense）中克隆到一条DEAD-box RNA解旋酶c DNA全长序列,命名为EaRH1,并在Gen Bank注册登记（KJ734026）。序列分析显示：该c DNA全长3 230 bp,包含一个从487 bp到2 799 bp编码770个氨基酸的开放读码框,其对应的蛋白序列包含9个保守模块结构。EaRH1与其它物种DEAD-box RNA解旋酶蛋白序列比对结果显示：模块Ⅰa、Ⅱ和Ⅲ序列几乎完全相同,模块Q、Ⅰ和Ⅳ序列存在一些差异。EaRH1与江南卷柏（Selaginella moellendorffii）基因组一条假定序列相似度高达69%,其中相似度最高的区域集中在包含9个保守模块的结构域。系统进化树分析显示：EaRH1与拟南芥（Arabidopsis thaliana）DEAD-box RNA解旋酶At3g22320在氨基酸序列上有相对较高的同源性。序列结构比较和进化分析可推测出EaRH1可能参与植物体生长发育、miRNA生物合成、与RNA结合蛋白的相互作用和非生物胁迫应答。本文的研究为探索问荆DEAD-box RNA解旋酶的进一步功能提供参考。     

DEAD-box基因家族在拟南芥生长发育中的作用

在RNA代谢过程中,需要许多蛋白和核酸的参与,其中一类蛋白就是RNA解旋酶。RNA解旋酶通过水解ATP获得能量来参与RNA代谢的多个方面,包括核内转录、pre-mRNA的剪切、核糖体发生、核质运输、蛋白质翻译、RNA降解、细胞器内基因的表达。DEAD-box蛋白家族是RNA解旋酶中最大的亚家族,它具有9个保守结构域,因motifyⅡ的保守氨基酸序列Asp-Glu-Ala-Asp(DEAD)而命名。该家族在酵母、拟南芥(Arabidopsis thaliana Heynh.)和人类基因组中都有较多的家庭成员。近年来,研究者对拟南芥DEAD-box蛋白家族的结构和功能进行了一些研究,本文着重总结DEAD-box基因家族对拟南芥生长发育的影响。     

番茄DEAD-box RNA解旋酶基因SlDEAH1的克隆及表达分析

DEAD-box RNA解旋酶是一种特殊的RNA分子伴侣,参与了RNA代谢,包括前体RNA剪接、核糖体合成、RNA降解以及基因表达,并对植物的发育和抗性等也具有重要作用。根据已报道的拟南芥DEAD-box蛋白,通过同源比对,在NCBI据库中筛选得到一个DEAD-box RNA解旋酶同源蛋白,命名为SlDEAH1,并根据其基因序列设计特异引物,应用RT-PCR方法从野生型番茄(Solanum lycopersicum)AC++中克隆得到了该基因的全长编码区序列。利用生物学网站、软件及实时荧光定量PCR方法,对其进行生物信息学、表达模式、胁迫及激素处理分析。结果表明:SlDEAH1包括2 073 bp的开放阅读框,编码690个氨基酸残基,其编码蛋白有9个保守结构基序,其所涉及到的ATP结合、ATP水解及RNA结合等功能对于解旋酶活性是至关重要的;表达模式分析表明SlDEAH1基因可能在野生型番茄萼片、叶片发育及果实成熟方面起到重要作用;高温、低温、脱水、伤害、盐胁迫不同程度的诱导了SlDEAH1的表达,但在根中该基因的表达受盐胁迫抑制;ABA、ACC、IAA、GA3、MeJA和ZT均不同程度诱导了SlDEAH1的表达,其中ABA诱导效应最为明显。这些结果为进一步研究SlDEAH1在番茄发育和胁迫响应中的功能奠定了基础。     

RNA 解旋酶调控rRNA内稳态: 水稻耐热 新机制、分子育种新资源

高温热害是影响水稻(Oryza sativa)产量形成的重要限制因子。DEAD-box RNA解旋酶在核糖体RNA前体加工及植物抗逆中扮演着重要角色。最近, 中国科学家在DEAD-box RNA解旋酶调控水稻耐热性分子机理研究方面取得了突破性进展。     

玉米DEAD-box RNA解旋酶基因的克隆及分析

DEAD-box RNA解旋酶参与RNA转录、前体mRNA剪切、核糖体发生、核质运输、蛋白质翻译、RNA降解等重要的生命活动.根据本室在S-Mo17Rf3Rf3cDNA芯片研究中,检测到花粉发育后期RNA解旋酶上调表达的结果,应用RACE技术从S-Mo17Rf3Rf3花粉中克隆得到该RNA解旋酶基因全长cDNA,命名为ZmRH2并在GenBank注册登记 (DQ327709).序列分析表明：该cDNA全长1 652bp,从第163 bp开始到1 386bp含有一个开放阅读框,编码407个氨基酸.其编码的蛋白质具有DEAD-box RNA解旋酶特有的9个保守模体,与水稻、拟南芥和豌豆中的DEAD-box RNA解旋酶的氨基酸序列存在着很高的同源性.RT-PCR分析表明,该基因在近等基因系S-Mo17Rf3Rf3和S-Mo17rf3rf3的叶、根、和雌穗中的表达没有差异,但在花丝和花粉中有明显差异.     

番茄 DEAD-box RNA 解旋酶基因 SlDEAH1 的克隆及表达分析简

DEAD-box RNA解旋酶是一种特殊的RNA分子伴侣,参与了RNA代谢,包括前体RNA剪接、核糖体合成、RNA降解以及基因表达,并对植物的发育和抗性等也具有重要作用。根据已报道的拟南芥DEAD-box蛋白,通过同源比对,在NCBI据库中筛选得到一个DEAD-box RNA解旋酶同源蛋白,命名为SlDEAH1,并根据其基因序列设计特异引物,应用RT-PCR方法从野生型番茄（Solanum lycopersicum）AC⁺⁺中克隆得到了该基因的全长编码区序列。利用生物学网站、软件及实时荧光定量PCR方法,对其进行生物信息学、表达模式、胁迫及激素处理分析。结果表明：SlDEAH1包括2 073 bp的开放阅读框,编码690个氨基酸残基,其编码蛋白有9个保守结构基序,其所涉及到的ATP结合、ATP水解及RNA结合等功能对于解旋酶活性是至关重要的;表达模式分析表明SlDEAH1基因可能在野生型番茄萼片、叶片发育及果实成熟方面起到重要作用;高温、低温、脱水、伤害、盐胁迫不同程度的诱导了SlDEAH1的表达,但在根中该基因的表达受盐胁迫抑制;ABA、ACC、IAA、GA₃、MeJA和ZT均不同程度诱导了SlDEAH1的表达,其中ABA诱导效应最为明显。这些结果为进一步研究SlDEAH1在番茄发育和胁迫响应中的功能奠定了基础。     

UvrD解旋酶通过牵动RNA聚合酶反向运动促进DNA修复

<正>以往的研究表明,UvrD解旋酶与核苷酸的切除修复功能相关,但其机制并不明确。美国纽约大学的Epshtein等人在近期的研究中揭示了大肠杆菌UvrD解旋酶在核苷酸切除与修复中所扮演的具体角色。大肠杆菌UvrD解旋酶与RNA聚合酶在转录延长过程相结合,利用其解旋/延长活性,强制使RNA聚合酶沿DNA链反向滑动。通过诱导RNA聚合酶的反向运动,UvrD使DNA原先被遮盖住的损伤区域暴露,从而使核苷酸切除修复的相关酶能够     

蕨类植物问荆DEAD box RNA解旋酶基因的克隆与分析

DEAD box RNA解旋酶参与RNA多方面的代谢,在植物生长发育和逆境反应中起重要作用。本研究从蕨类植物问荆(Equisetum arvense)中克隆到一条DEAD box RNA解旋酶cDNA全长序列,命名为EaRH1,并在GenBank注册登记（KJ734026）。序列分析显示：该cDNA全长3230bp,包含一个从487bp到2799bp编码770个氨基酸的开放读码框,其对应的蛋白序列包含9个保守模块结构。EaRH1与其它物种DEAD box RNA 解旋酶蛋白序列比对结果显示：模块Ⅰa、Ⅱ和Ⅲ序列几乎完全相同,模块Q、Ⅰ和 Ⅳ序列存在一些差异。EaRH1与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)基因组一条假定序列相似度高达69%,其中相似度最高的区域集中在包含9个保守模块的结构域。系统进化树分析显示：EaRH1与拟南芥(Arabidopsis thaliana)DEAD box RNA解旋酶At3g22320在氨基酸序列上有相对较高的同源性。序列结构比较和进化分析可推测出EaRH1可能参与植物体生长发育、miRNA生物合成、与RNA结合蛋白的相互作用和非生物胁迫应答。本文的研究为探索问荆DEAD box RNA解旋酶的进一步功能提供参考。     

表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。     

参与DNA损伤应答的长链非编码RNA

长链非编码RNA (long noncoding RNA, lncRNA)曾被看成是转录"噪声",事实上它在多种生命过程中发挥重要作用,其中就包括DNA损伤应答(DNA damage response, DDR)。DDR是细胞维持基因组稳定性的基石,它的缺陷会导致包括癌症在内的多种疾病的发生与发展。近年有关lncRNA在DDR中作用的研究发现,lncRNA不仅参与DDR,而且在DDR多个环节中发挥重要作用。DNA损伤发生后,细胞内许多lncRNA的转录发生显著变化,其中一些lncRNA的转录变化就是DDR调控的结果,如lincRNA-p21等。现有研究显示,这些由DNA损伤胁迫引起转录变化的lncRNA,可以通过调控DDR功能因子转录、参与DDR信号传导和直接参与DNA损伤修复这3种方式参与DDR,另有一些可受激转录的lncRNA则参与维护染色体整倍性和完整的基因组稳定机制,如NORAD和TERRA。     

植物miR390的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是真核生物中一类非编码内源小分子RNA,它通过对靶m RNA的剪切或抑制靶m RNA的翻译来调控基因的表达,从而对靶基因实施转录后水平调控,在植物器官形成、生长发育、信号转导及非生物胁迫应答等过程起重要作用。MicroRNA390(miR390)家族是一个古老的高度保守的家族,其主要的靶基因AGO7是RNA沉默复合体的重要组成成分,广泛参与对靶miRNA的剪切,可能在植物的生长发育、侧生器官极性形成、花器官形成及胁迫等方面有重要作用,但是目前对miR390的研究主要集中在植物生长发育方面,在非生物逆境胁迫应答方面鲜有报道。综述了miR390的发现及其在植物中的类型、miR390家族的形成过程及miR390参与植物的生长发育过程和响应重金属、干旱、盐、低温等非生物胁迫的作用,同时对miRNAs功能研究手段作了展望,有利于进一步综合了解miR390的研究概况及对miR390参与非生物胁迫的研究。     

R-loop的调控及其生理功能

R环（R-loop）是一种DNA∶RNA杂合链（DNA∶RNA hybrids）,由一条RNA单链侵入双链DNA,与其中一条DNA模板链结合,从而释放出一条DNA单链而产生。R-loop在细胞生命活动中扮演着重要角色,与基因组稳定性、转录调控,以及表观修饰等重要生物学过程有着密不可分的关系。很多因素参与对R-loop的调控,例如RNA转录和加工、染色体的修饰、DNA损伤反应等;同时,许多酶蛋白,如核糖核酸酶、解旋酶和拓扑异构酶等也参与调节细胞内的R-loop水平。了解R-loop的调控机制及其生物学功能有助于更好地理解基因组稳定性的维持机制,为治疗骨髓增生异常综合征、白血病、乳腺癌、前列腺癌等疾病开拓新思路。     

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。     

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。     

miR398在植物逆境胁迫应答中的作用

MicroRNA (miRNA)是一类新型的调控基因表达的小分子RNA, 它作为基因表达的负调控因子, 在转录后水平调节靶基因的表达。miRNA参与调控植物的生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。miR398是第一个被报道的受氧化胁迫负调控的miRNA。它通过负调控其靶基因Cu/Zn过氧化物歧化酶(Cu/Zn-superoxide dismutase, CSD)的表达, 在多种逆境胁迫响应中扮演重要角色, 如调节铜代谢平衡, 应答重金属、蔗糖、臭氧等非生物胁迫, 以及参与应答生物胁迫等。文章综述了miR398在多种逆境胁迫响应中重要的调节作用及miR398自身的转录调控。     

RECQL5基因的结构及其生物学功能的研究进展

RECQL5(Rec Q protein-like 5)是Rec Q DNA解旋酶家族的一个成员,同属于DEXH-box DNA/RNA解旋酶家族。Rec Q家族中的三成员(WRN、BLM、RECQL4)基因突变与人类一些遗传疾病相关,而RECQL5基因至今未发现与人类疾病相关。近年来研究发现,RECQL5对维持DNA的稳定以及在DNA的复制、修复、重组和转录等过程中发挥着非常重要的作用。该文主要对RECQL5基因的结构及其在DNA复制、修复和转录等方面的作用进行综述。     

DDX21 RNA解旋酶不同结构域的功能特点解析

DEAD-box家族是在生物体内普遍存在的一类高度保守的RNA解旋酶,在RNA的合成和加工、细胞发育和细胞代谢等过程中都发挥着重要作用。DDX21 RNA解旋酶是DEAD-box家族成员之一,而目前为止DDX21的酶学功能及结构特征尚未被完全了解。本研究运用生物化学与生物物理学前沿技术,系统地研究了DDX21各结构域在不同功能中发挥的作用。首先重组构建并纯化了人的DDX21 RNA解旋酶及不同的截短蛋白质,利用动态激光散射和凝胶层析技术分析各蛋白质的寡聚形态,发现N-端的非功能区（N-端181aa）与C-端的4个FRGQR重复结构域对其结构有较大的影响;利用荧光偏振技术比较分析了各蛋白质与单链RNA的结合反应,结果显示,仅保留DEADc和HELICc结构域的截短蛋白质与单链RNA完全没有亲和性,缺失N-端181aa的截短蛋白质对ssRNA的结合能力与全长蛋白质基本一致,而仅缺失C-端的4个重复FRGQR结构域的截短蛋白质与单链RNA的亲和能力将显著下降;利用快速停流检测技术分析各截短蛋白质的解旋及退火活性,发现DEADc、HELICc及GUCT_RHII三个结构域共同参与DDX21的解旋功能,另一方面,缺失C-端4个FRGQR重复结构域的截短蛋白质导致退火能力的丧失。本研究揭示了DDX21的GUCT_RHII结构域及C-端4个FRGQR重复结构域在其结构及功能中发挥的重要作用,为今后研究DDX21的结构及其细胞功能提供了重要的理论依据。     

植物三螺旋Trihelix转录因子家族与环境相互作用的研究进展

植物中Trihelix转录因子的共同特征是DNA结合域含有3个连续的α-螺旋。该家族最早被发现能与光应答元件GT元件特异性结合,所以该家族也被称为GT因子家族。最新研究表明Trihelix转录因子家族不仅参与光反应应答,还广泛地参与植物对生物和非生物胁迫的应答。本研究主要介绍了植物Trihelix转录因子结构特征、家族分类,以特殊耐盐种质资源甜菜M14品系中Trihelix转录因子GT-1亚家族响应盐胁迫基因表达模式的分析为例,结合最新的研究进展,重点阐述了Trihelix转录因子与环境相互作用的功能。为今后深入探索Trihelix转录因子参与植物光响应、生物及非生物胁迫等方面的分子机理奠定良好的基础。     

植物衰老过程中的表观遗传学调控

植物衰老是由内外环境因子共同调节的,发生在细胞、组织、器官和个体等多个层面上的衰退和死亡过程,涉及基因表达、蛋白翻译和修饰水平变化以及多种细胞结构和代谢途径的变化,并与激素和生物/非生物胁迫的应答等过程形成复杂的调控网络。近年的研究表明,表观遗传修饰参与了对植物衰老过程的调节,是除经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能之外在非核酸序列改变的情况下导致可遗传的基因表达变化的机制。本文综述了植物衰老过程中表观遗传调控的机理,包括染色质构象变化、DNA甲基化、组蛋白修饰、ATP依赖的重构因子和非编码RNA介导的调控等,并对这一领域今后的发展方向进行了展望。     

解析植物冷信号转导途径: 植物如何感知低温

低温胁迫(冷害和冻害)严重影响植物的生长发育和地理分布, 是制约作物产量和品质的主要因素之一。在自然界, 植物通过感知低温信号并启动一系列响应机制来抵御冷冻伤害。MAP蛋白激酶家族在植物响应逆境胁迫信号过程中发挥重要作用, 但其是否参与冷冻胁迫信号传递仍不清楚。最近, 朱健康、杨淑华和种康研究团队先后报道了拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)通过MAPK级联反应途径参与冷冻胁迫应答反应, 通过磷酸化ICE1来调控其稳定性, 并阐明了ICE1提高植物抗冷冻能力的分子机制。他们的研究完善了ICE1介导的低温应答网络, 是植物低温应答研究领域的重要突破, 并为未来的作物分子设计育种提供了强有力的理论依据。