Plk1 Self-Organization and Priming Phosphorylation of HsCYK-4 at the Spindle Midzone Regulate the Onset of Division in Human Cells

Animal cells initiate cytokinesis in parallel with anaphase onset, when an actomyosin ring assembles and constricts through localized activation of the small GTPase RhoA, giving rise to a cleavage furrow. Furrow formation relies on positional cues provided by anaphase spindle microtubules (MTs), but how such cues are generated remains unclear. Using chemical genetics to achieve both temporal and spatial control, we show that the self-organized delivery of Polo-like kinase 1 (Plk1) to the midzone and its local phosphorylation of a MT-bound substrate are critical for generating this furrow-inducing signal. When Plk1 was active but unable to target itself to this equatorial landmark, both cortical RhoA recruitment and furrow induction failed to occur, thus recapitulating the effects of anaphase-specific Plk1 inhibition. Using tandem mass spectrometry and phosphospecific antibodies, we found that Plk1 binds and directly phosphorylates the HsCYK-4 subunit of centralspindlin (also known as MgcRacGAP) at the midzone. At serine 157, this modification creates a major docking site for the tandem BRCT repeats of the Rho GTP exchange factor Ect2. Cells expressing only a nonphosphorylatable form of HsCYK-4 failed to localize Ect2 at the midzone and were severely impaired in cleavage furrow formation, implying that HsCYK-4 is Plk1's rate-limiting target upstream of RhoA. Conversely, tethering an inhibitor-resistant allele of Plk1 to HsCYK-4 allowed furrows to form despite global inhibition of all other Plk1 molecules in the cell. Our findings illuminate two key mechanisms governing the initiation of cytokinesis in human cells and illustrate the power of chemical genetics to probe such regulation both in time and space.     

MicroRNA对不完全变态昆虫变态及生殖调控作用的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中由内源基因编码的小分子RNA,参与昆虫变态、生殖发育、细胞分化等多种重要生物学过程,在转录水平上发挥重要作用.在完全变态昆虫中,大量调控其变态及生殖的miRNA被广泛报道且进行了深入的研究,但miRNA调控不完全变态昆虫的变态及生殖发育的研究仍比较少,对其具体的调控机制也需要进一步阐明.为此,本文综述了近年来miRNA在调控不完全变态昆虫(以直翅目飞蝗Locusta migratoria、半翅目褐飞虱Nilaparvata lugens和蚜虫以及部分蜚蠊目昆虫为代表)的变态及生殖方面的研究进展,以期深化理解miRNA对不完全变态昆虫变态和生殖发育方面的机制,为害虫生态治理和综合防控提供科学依据.     

丙酮酸磷酸双激酶及其基因结构

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）在植物C4光合途径中催化CO2原初受体磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的形成。本文介绍PPDK的类型、分布、生理功能、活性调节、基因结构和C4植物的PPDK基因转化C3植物及其与转基因植株光合作用之间关系的研究进展。     

基于生物信息学的致病菌特有基因预测及分析

目的:利用生物信息学方法对致病菌特有基因进行大规模预测,同时探讨致病菌特有基因与致病菌毒力之间的关系。方法:构建致病性细菌蛋白质序列数据库和非致病性细菌蛋白质序列数据库,利用同源性比对的方法(BlastP工具)对致病菌特有基因进行预测;同时从文献中提取与致病菌毒力紧密相关的毒力因子,构建具有代表性的毒力因子分析库,对预测的致病菌特有基因进行比较分析。结果:在致病菌780310个基因中,预测了致病菌特有基因79166个,约占致病菌总基因的10.15%;预测的致病菌特有基因包含了构建的毒力因子分析库中的大部分毒力基因。结论:预测的致病菌特有基因与致病菌毒力紧密相关,大大减少了进一步在致病菌基因组中鉴定毒力基因时整个基因组的数据量。     

肺纤维化初期肺动脉高压大鼠肺动脉反应性的变化

目的：观察肺纤维化初期肺动脉高压大鼠肺动脉血管反应性的变化。方法：66只雄性SD大鼠,随机分为博莱霉素（BLM）组和手术对照（Sham）组。BLM组为气管内一次性滴注BLM（5 mg/kg）;Sham组为气管内滴注等容量的生理盐水（NS）。应用离体血管张力检测技术测定大鼠肺动脉血管反应性变化;用HE显示肺动脉壁病理形态学变化;Masson染色检测肺纤维化程度;右心漂浮导管技术测定大鼠平均肺动脉压。结果：①BLM组大鼠的肺动脉血管（保留内皮和去内皮）对苯肾上腺素（PE）的收缩反应均弱于Sham组（P均〈0.05）。②BLM组大鼠肺动脉血管（保留内皮）对氯化乙酰胆碱（Ach）的舒张反应明显弱于Sham组（P〈0.01）。③Sham组有内皮的肺动脉血管对L-NAME和PE联合作用的收缩反应明显强于PE单独作用（P〈0.01）,而BLM组有内皮肺动脉血管对L-NAME和PE联合作用的收缩反应与对PE单独作用比,其差异无统计学意义（P〉0.05）。④BLM组肺动脉内皮细胞脱落。⑤BLM组大鼠肺组织呈现纤维增生初期的病理特征,且大鼠的平均肺动脉压明显高于Sham组（P〈0.05）。结论：肺纤维化形成初期肺动脉高压大鼠肺动脉血管反应性出现异常。     

应用iTRAQ定量蛋白质组学研究海分枝杆菌mkl的基因功能

【目的】通过分离海分枝杆菌野生株和mkl突变株的全菌蛋白,并进行差异蛋白质组分析,以期为探索分枝杆菌重要毒力基因mkl的功能提供新思路。【方法】以海分枝杆菌野生株和mkl突变株为研究材料,提取全菌蛋白,i TRAQ试剂标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库对差异蛋白进行生物信息学分析。【结果】共鉴定出在野生株和mkl突变株中差异表达蛋白566个,其中在突变株中上调表达蛋白232个(比值≥1.4),下调表达蛋白334个(比值≤0.7)。生物信息学预测这些蛋白主要参与细菌脂质代谢、细胞壁和细胞进程、中间代谢、呼吸作用等生物学功能。其中Des A3下调最显著,其功能为脂肪酸去饱和酶,与油酸合成相关,进一步验证发现mkl突变株在不含油酸的固体培养基中生长受限,提示mkl可能在油酸的生物合成通路中发挥功能。【结论】通过i TRAQ分析了海分枝杆菌mkl突变株和野生株的差异表达蛋白谱,发现可能影响分枝杆菌油酸、脂质等合成代谢通路,为进一步研究mkl基因在分枝杆菌致病中发挥作用的相关机制奠定了基础。     

基于方证相关探讨茵陈蒿汤调控库普弗细胞功能及MAPK通路抗肝纤维化的作用机制

目的：基于前期茵陈蒿汤类方抗肝硬化的方证病理基础结果,围绕“方-证相关”的学术内涵,提出了“方证相关时,方剂对机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”的假说;并探讨茵陈蒿汤对DMN诱导大鼠肝纤维化形成阶段肝组织库普弗细胞（Kupffer Cells,KCs）相关基因表达及对丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的影响。方法：采用wistar大鼠,于每周前3天连续腹腔注射0．5％二甲基亚硝胺（Dimethylnitrosamine,DMN）制备大鼠肝纤维化模型,2周末取模型组6只做动态观察。第3周初开始,在持续造模的同时给予茵陈蒿汤干预治疗到4周末,正常组与模型对照组给予等量生理盐水。4周末在3％戊巴比妥钠腹腔注射麻醉情况下,杀鼠取材,检测肝功能、肝组织病理、肝组织羟脯氨酸含量、胶原半定量,并采用基因芯片检测分析茵陈蒿汤对模型大鼠肝组织基因表达谱的影响。结果：与正常组比较,造模4周大鼠血清肝功能水平明显升高（P＜0．01）;病理观察肝组织炎细胞显著浸润,胶原显著沉积（P＜0．01）,肝组织白介素1（IL-1 b）、Cd68、肿瘤坏死因子受体超家族成员14（Tnfrsf14）、肿瘤坏死因子受体超家族成员9（Tnfrsf9）、TNF受体超家族成员6（Fas）、Cd14、结缔组织生长因子（Ctgf）、Ⅰ型胶原α2（Col1 a2）、胰岛素样生长因子结合蛋白（Igfals）、胰岛素样生长因子1（Igf1）、胰岛素样生长因子结合蛋白1（Igfbp1）、基质金属蛋白酶12（Mmp12）、基质金属蛋白酶2（Mmp2）、基质金属蛋白酶23（Mmp23）、趋化因子配体21（Ccl21）、蛋白激酶Cβ（Prkcb）基因表达明显上调,MAPK通路被激活。经2周治疗后茵陈蒿汤能显著降低DMN诱导的大鼠血清肝功能水平,抑制组织炎细胞的浸润与坏死,胶原沉积,并下调了肝组织IL-1 b、Cd68、Tnfrsf14、Tn-frsf9、Fas、Cd14、Ctgf、Col1 a2、Igfals、Igf1、Igfbp1、Mmp12、Mmp2、Mmp23、Ccl21、Prkcb 基因的表达,抑制了MAPK通路的活化。通过全基因芯片的分析,在茵陈蒿汤干预治疗后基因表达得到了不同程度的修复。结论：验证了“方证相关时,方剂对机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”的假说;茵陈蒿汤显著抑制DMN 诱导肝纤维化形成,其机制可能是调控了KCs,抑制相关炎症因子的释放,同时可能参与调控MAPK通路,从而达到抗肝纤维化的作用。     

稀有海洋放线菌Salinispora arenicola大片段DNA基因组文库的构建

目的：构建稀有海洋放线菌S.arenicola基因组文库。方法：以稀有海洋放线菌S.arenicola为实验材料,随机剪切提取的总DNA,5′-磷酸末端补平回收40kb左右的DNA片段,与pWEBTM载体连接,经包装蛋白包装成噬菌体后侵染宿主细胞E.coliEPI100,构建该菌株的基因组文库,并对该文库进行质量鉴定。结果：成功构建了稀有海洋放线菌S.arenicola的基因组文库,效价达6.5×104CFU/mL,得到3000个阳性克隆子,远远大于按覆盖率为99%计算至少所需的657个阳性克隆子数,且平均插入片段长度为36kb,重组率100%。阳性克隆子保存于96孔板中,-80℃保存。结论：所构建文库的各项指标均达到要求,为了进一步评估S.arenicola所能合成的所有潜在天然产物,还需要进一步检测该文库中包含有生物合成基因簇的大肠杆菌的表达情况。     

Polo-like kinase-1 is a pivotal regulator of microtubule assembly during mouse oocyte meiotic maturation,fertilization, and early embryonic mitosis

Polo-like kinases (Plks) are a family of serine/threonine protein kinases that have been activated through phosphorylation. The activity of these kinases has been shown to be required for regulating multiple stages of mitotic progression in somatic cells. In this experiment, the changes in Plk1 expression were detected in mouse oocytes through Western blotting. The subcellular localization of Plk1 during oocyte meiotic maturation, fertilization, and early cleavage as well as after antibody microinjection or microtubule assembly disturbance was studied by confocal microscopy. The quantity of Plk1 protein remained stable during meiotic maturation and decreased gradually after fertilization. Plk1 was localized to the spindle poles of both meiotic and mitotic spindles at the early M phase and then translocated to the middle region. At anaphase and telophase, Plk1 was concentrated at the midbody of cytoplasmic cleavages. Plk1 was concentrated between the male and female pronuclei after fertilization. Plk1 disappeared at the spindle region when microtubule formation was inhibited by colchicine or staurosporine, while it was concentrated as several dots in the cytoplasm after taxol treatment. Plk1 antibody injection decreased the germinal vesicle breakdown rate and distorted MI spindle organization. Our results indicate that Plk1 is a pivotal regulator of microtubule organization during mouse oocyte meiosis, fertilization, and cleavage and that its functions may be regulated by other kinases, such as staurosporine-sensitive kinases.     

多媒体教育技术在微生物教学中的应用

计算机多媒体辅助教学、网络化教学已逐渐成为目前教学的主要载体。多媒体教学过程中采用大量形态逼真的图片、图标等素材,克服了传统的微生物教学可视性差,形象不够直观等缺点。介绍了微生物教学方式的发展,阐述了采用多媒体教学的优势,指出了多媒体教学应该注意的问题,探讨了如何充分发挥多媒体的优势,合理运用多媒体技术,使其更好的为微生物教学服务。