水稻热休克转录因子OsHSF13的克隆与生物信息学的初步分析(简报)

环境刺激的信号转导是植物信号转导的一个重要研究方向。热激反应(heat-shockresponse,HSR)是动植物细胞或器官在遇到外界热刺激时所产生的一种保护性反应,是正常的蛋白质合成受阻时产生热激蛋白(heat-shockprotein,HSP)的一种细胞生理活动,其表达通过热休克转录因子(heat-shock factor,HSF)来进行调控[1]。编码热激蛋白基因的启动子区域存在着一段保守的DNA序列,是热休克转录因子的结合位点(heat-shockelement,HSE)。当植物受到外界的热刺激时,HSF可以与HSE特异性结合,激活热激蛋白基因的表达,     

热休克因子1活性的调控机制

热休克因子1(HSF1)是调控热休克蛋白(HSPs)表达的核心转录因子,可被热应激、氧化应激、缺氧/血、pH下降等刺激因素激活,与靶基因的热休克元件特异性结合,增强HSPs表达,发挥内源性保护作用.HSF1活性的调控发生在HSF1三聚化、转位入核、结合DNA和调节转录等多个环节,受到分子伴侣蛋白、磷酸化作用、氧化-还原等机制共同调控,其复杂而精确的调控对于应激应答、生长发育等过程有重要意义.     

应用基因芯片技术研究白花蛇舌草豆甾醇抑制人肝癌细胞体外生长的靶基因调控

目的:应用基因芯片技术研究白花蛇舌草豆甾醇(Stigmasterol from Hedyotis diffusa willd.,SHD)抑制人肝癌细胞SMMC-7721生长的靶基因调控。方法:MTT法评价SHD在0、5、10、50、100mg/L浓度下,于24、48、72h对人肝癌细胞SMMC-7721的抑制率变化。分别提取人正常肝细胞、人肝癌SMMC-7721细胞和SHD作用后的SMMC-7721细胞的总RNA,逆转录合成单链、双链cDNA后,体外转录合成生物素标记的cRNA与人HO4基因表达谱芯片杂交,扫描杂交芯片图像,利用软件获得SHD抑制人肝癌的靶基因,对其进行生物信息学分析。结果:SHD对SMMC-7721具有体外抑制作用,且呈剂量依赖性和时间依赖性;SHD使癌基因fos、myc、ras、pim-1、met、rel下调至正常水平,使抑癌基因NF-2和磷酸激酶MAP2K6的表达上调至正常水平。结论:SHD对人肝癌细胞SMMC-7721具有显著的体外抑制作用;SHD抑制SMMC-7721细胞的作用由多条靶基因协同,并通过胞内外信号转导途径协调完成。     

人类不同类型细胞中X-盒结合蛋白1转录活性研究

人类X-盒结合蛋白1(X-box binding protein1,XBP1)作为一种重要的转录因子,在细胞中涉及了广泛的信号调控过程。为进一步研究XBP1的生物学功能,首先利用生物信息学技术确定XBP1基因的启动子区域和2个缺失突变体的基因序列,聚合酶链反应扩增XBP1启动子和2个缺失突变体的基因序列,分别克隆至真核报告载体pCAT3-Basic中,构建3个报告载体p1-XBP1p、p2-XBP1p和p3-XBP1p,确定启动子活性最强的序列,并以该序列分别转染正常人肝细胞L02、人肝母细胞瘤细胞HepG2、人肝癌细胞SMMC-7721、人类红白血病细胞K562、人皮肤成纤维细胞HSF和人贮脂细胞Lipocyte Ito Cell 6种不同类型的细胞后(FuGENE 6 transfection reagents),CAT-ELISA方法检测氯霉素乙酰转移酶(CAT)在不同细胞系中的表达活性。每一组CAT结果反应了XBP1启动子转录活性的大小,其中p3-XBP1p在HepG2细胞中活性最强,是pCAT3-Basic的12.4倍,其次是K562和SMMC-7721,分别是10.9倍和10.0倍;在L02细胞中CAT酶活性低于上述3种异常细胞,在HSF和Ito细胞中CAT酶活性低或没有活性。运用适时荧光PCR方法和免疫印迹分别从mRNA水平和蛋白水平检测了XBP1在不同细胞中的表达情况,结果均显示XBP1在HepG2、K562和SMMC-7721细胞中的转录和表达强于L02、HSF和Ito细胞,在HSF细胞和L02细胞中转录和表达较低,在Ito细胞中几乎检测不到XBP1的表达,与CAT-ELISA检测结果一致。因此,XBP1启动子的转录活性在不同细胞中是具有差异的,而XBP1启动子转录活性的大小直接调控下游基因XBP1的表达,导致不同细胞中XBP1的表达丰度也不相同,XBP1启动子的转录活性和表达与细胞类型、细胞周期和组织特异性密切相关。本研究发现XBP1启动子的ATG上游-227bp～66bp区域与XBP1的转录活性密切相关,属于XBP1启动子的核心区域;进一步比较XBP1基因核心启动子区在不同细胞中转录活性的差别和XBP1基因表达丰度的差异,为揭示真核细胞中XBP1的转录调控机制奠定基础。     

棉铃虫中HSF1的分子克隆、选择性剪接及亚细胞定位研究

昆虫滞育过程中热休克蛋白的表达调节机制尚不明确,一个重要的原因是缺乏对其转录调控因子(热休克因子HSF1)的研究。因此,本文重点研究HSF1以期为阐明滞育昆虫中的热休克蛋白的调控机制打下基础,进而为开发新型的棉铃虫防治策略提供依据。首先,从棉铃虫中克隆了HSF1基因,对棉铃虫HSF1基因序列分析及进化树构建。随后在棉铃虫不同组织中发现了HSF1的7个选择性剪接体。最后,鉴定并分析棉铃虫中的7个HSF1的选择性剪接体,并对它们的亚细胞定位进行了研究。结果表明:棉铃虫HSF1基因的全长c DNA序列全长2 275 bp,编码一个655 aa的蛋白质,预测其分子量为72. 26 k Da,命名为Har-HSF1 (Gen Bank登录号为KP307027)。根据预测的蛋白质序列进行分析,表明棉铃虫HSF1蛋白包含4个经典的功能域:DNA结合域DBD,疏水性的七肽重复域HR-A/B,疏水性的七肽重复域HR-C以及C末端反式激活结构域CTAD。这些说明HSF1蛋白是一个在生物进化上非常保守的蛋白质。此外,发现了HSF1的7个选择性剪接体,命名为HSF1-A到HSF1-G。亚细胞定位研究表明所有的选择性剪接体都定位在细胞核中,这为它们调节靶基因提供了便利。本研究可以为进一步研究滞育昆虫中热休克蛋白的分子调控机制打下了基础。     

肝癌细胞HepG2中增强子的识别及生物信息学分析

目的:整合增强子特征识别肝癌细胞HepG2增强子,并对其保守性、GC含量、转录因子调控、靶基因功能等进行分析,以期解析肝癌细胞增强子参与的调控网络。方法:通过整合H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3组蛋白修饰及DNaseⅠ高敏位点的Chip-seq数据预测HepG2中的增强子,计算每个增强子的平均Phast Cons分数和GC含量,评估整体增强子的保守性与GC含量,整合ENCODE转录因子结合位点数据寻找转录因子-增强子调控,使用GREAT和DAVID分别对增强子和增强子的靶基因进行GO与KEGG通路功能富集分析。结果:共识别2254个肝细胞癌增强子,1432个增强子靶基因,135个转录因子的9983个增强子结合位点;比较随机位点靶基因,发现增强子显著正调控靶基因的表达;保守性与GC含量分析表明增强子具有显著高的保守性与GC含量,并存在C-T/C-T/C-T-G模式的motif;增强子功能分析显示增强子显著富集于蛋白结合、酶结合、转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ结合等已知增强子功能,增强子GO与KEGG通路功能富集分析表明增强子靶基因显著参与细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期调控和细胞迁移等肿瘤相关的生物进程与信号通路。结论:识别的肝细胞癌增强子具有显著高的保守性与GC含量,受多种转录因子调控,对其靶基因起正调控作用并且显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

热休克蛋白的产生,分布及功能

生物体在各种应激条件下,诸如高温、缺氧、机体损伤、接触某些重金属离子和其它化学物质时,都可能引起的一种生理效应,称之为“热休克反应”(heat shock response)。在热休克反应过程中,细胞内正常蛋白质合成关闭,热休克基因(heat shock gene)的转录被激活,并诱导产生一组特殊蛋白质——热休克蛋白(heat shock proteins,HSP)。     

热休克转录因子1的抗炎症作用

热休克转录因子1(heat shock factor 1, HSF1)是调节细胞保护性应激蛋白--热休克蛋白表达的主要转录因子,可被热应激、氧化应激等多种理化因素激活.近年研究表明,HSF1具有抗炎症作用:HSF1可抑制TNFα、IL-1β、M-CSF等致炎因子表达,促进IL-10等抗炎因子表达,并降低NF-κB、AP-1等致炎转录因子的活性.HSF1上调热休克蛋白和抑制炎症的双重活性,提示其很可能是联系应激反应和炎症反应的重要因子.     

Ikaros调控FUT4转录活性及其机制的初步分析

岩藻糖基转移酶IV(fucosyltransferase IV,FUT4)是催化蛋白质岩藻糖基化的关键酶,参与肿瘤细胞的增殖、迁移和浸润,但关于FUT4的转录调控机制目前尚不清楚。该文通过对人FUT4基因近端启动子序列进行分析,构建不同长度启动子删减体的荧光素酶报告基因表达载体,分析其转录活性。转录因子结合位点在线网站ALGGEN预测FUT4近端启动子序列,发现转录因子Ikaros在FUT4的启动子区有潜在的结合位点。该研究旨在初步探讨Ikaros调控FUT4转录活性,进一步完善FUT4的调控机制。荧光素酶活性分析FUT4基因启动子删减体的转录活性和Ikaros对FUT4转录活性的影响。结果显示,FUT4转录起始位点上游1.2 Kb(FUT4-1.2 Kb)在293T细胞中转录活性最高;Ikaros抑制FUT4的转录活性,且呈现剂量依赖效应;当Ikaros的DNA结合位点发生缺失性突变时,能够解除Ikaros对FUT4转录活性的抑制作用。     

热休克蛋白的生物学作用和转录水平调控研究进展

热休克蛋白（HSP）具有广泛的生物学功能,其表达方式有两种：一种是诱导性表达,即当生物细胞受到刺激时才进行表达,另一种是组成性表达,即在生物,细胞的正常生活,代谢过程中表达。HSP的这两种表达式意味着HSP基因表达的调控方式和机理不同。本文简要介绍了热休克因子（HSF）的种类,结构及调控HSP基因表达的机理,HSF通过以下4个步骤调节HSP基因：（1）HSF由单体形式变成磷酸化的三聚体形式被激活;（2）三聚体形成式的HSF与HSP基因的热休克元件（HSE）上相邻排列的3个5′－GAA－3′结合,（3）与HSF结合后,HSE的活化域暴露,HSP基因转录;（4）HSP的mRNA5′端前导芪的特异结构适合于核糖体快速结合和高效翻译,不同生物体内的HSF作用有一定差异,功能较为明确的有：（1）对应激信号敏感的HSF1;（2）对应激信号不敏感,对生长,发育,分化信号敏感的HSF2;（3）起抑制HSP基因转录作用的HSF4。还有一些HSF（如HSF3）的作用机制较复杂,有待深入研究。此外,本文也简单介绍了HSP在衰老,免疫应答,细胞生存和凋亡平衡等中的作用,对了解和认识生物生长,发育,衰老,保护,免疫应答及细胞生存和凋亡平衡的分子机制有一定帮助。     

基因本体论的蟾蜍bHLH转录因子功能富集分布

基因本体论是国际上标准的基因和蛋白质功能知识词汇.利用基因本体论的功能富集分布比较和分析了两种蟾蜍bHLH基因分子功能分布特点.结果发现,两种蟾蜍的bHLH基因均有显著富集分布的GO注释语句,其中转录调控活性( GO:0030528)、转录调控(GO:0045449)、DNA结合(GO:0003677)、RNA代谢过程调控(G0:0051252)、DNA依赖的转录调控(GO:0006355)、转录(G0:0006350)和转录因子活性(GO:0003700)等频率很高,表明这些GO注释是蟾蜍bHLH基因常见的功能;此外,蟾蜍bHLH基因在肌肉器官发育、神经管和眼发育等一些重要的发育或生理过程的基因表达调控中发挥着重要的作用.