邻近标记在蛋白质组学中的发展及应用

人体内各种复杂的生命活动离不开蛋白质之间的相互作用。这种相互作用具有瞬时性和结合力弱等特点,并受到多种动态调节,特别是蛋白质翻译后修饰（post-translation modifications, PTM）。传统的亲和质谱检测方法存在蛋白纯化的局限性,在高效检测到动态变化方面存在不足。邻近标记是一种能够给与靶蛋白质瞬时靠近,或者互作（邻近）的蛋白质加上生物素的技术,它与质谱检测技术的联合使用能检测细胞过程中弱的、瞬时的蛋白质相互作用,有效解决上述问题。本文综述了基于生物素的邻近标记方法的发展现状,从依赖于融合序列的生物素标记开始,依次介绍有关生物素连接酶、过氧化物酶及其进化后的2代标记方法等经典生物素标记的方法和原理,比较各个方法间的差异和优缺点;也列举了一些近年来新出现的标记方法,如将生物素连接酶进行拆分、鉴定蛋白质在不同复合物中功能的方法、抗体靶向的标记方法,以及其他来源的生物素连接酶突变体,例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的C端氨基酸突变的生物素连接酶,能够应用在苍蝇和蠕虫中的生物素连接酶突变体。本文对这些方法进行归纳总结,旨在为初步接触该领域的科研工作者提供参考,同时也希望能够提供一些新的思路,推动蛋白质相互作用组学的发展。     

叶面喷施茉莉酸甲酯对马铃薯微型薯生长及产量的影响

以‘云薯505’马铃薯(Solanum tuberosum ‘Yunshu 505’)为材料,测定马铃薯块茎发育初期四个阶段茉莉酸含量,并以叶面喷施方式,研究茉莉酸甲酯对马铃薯生长和块茎产量的影响。结果表明,马铃薯块茎膨大过程中,茉莉酸的积累水平不断升高。在微型薯生产中,使用100 μmol·L^-1茉莉酸甲酯在结薯期以不同频率喷施叶面,测量并统计植株、块茎性状及产量变化。结果表明,与对照(CK)相比,1次·d^-1处理茎粗增加36.1%,2次·d^-1处理的叶绿素含量降低20.1%。此外,植株的叶色、茎色、花色、株型等生长性状及块茎大小整齐度、薯形、皮色、肉色、薯皮类型、芽眼深浅、裂薯率、大薯空心率等块茎性状在各组间没有显著差异。2次·d^-1、1次·d^-1、1次·2d^-1、CK四种处理的植株存活率分别为45.57%、100.00%、100.00%、87.29%;前三种喷施频率处理折合产量较CK分别增加-15.61%、8.77%、12.11%。综合分析,马铃薯在块茎形成初期茉莉酸积累水平不断升高,以1次·2d^-1频率叶面喷施100 μmol·L^-1茉莉酸甲酯,马铃薯微型薯的产量增加最大且不影响生长。     

生菜种子低温处理后耐冻性和脂肪酸合成代谢的关系研究

以生菜(Lactuca sativa)种子为研究对象,通过不同时间的吸水处理分析其含水量变化,再通过程序降温处理,分析不同含水量种子发芽率的差异,以及脂肪酸合成有关基因(FAD2、FAD3、PPT、ELOVL)和冷调节基因ICE1的表达。结果表明,种子含水量随吸水时间增加而升高。程序降温至同样的低温冷冻条件下(-20℃、-22℃),吸水时间小于6 h的种子发芽率较高,而吸水8 h以上的种子发芽率显著降低。种子吸水8 h含水量处于饱和状态,在此状态下种子对低温较为敏感,说明含水量对种子耐冻性有影响。冷冻处理后生菜种子基因表达检测结果表明,脂肪酸去饱和酶基因(FAD2、FAD3)、蛋白质棕榈酰基硫脂酶相关基因(PPT）、长链脂肪酸延伸酶相关基因(ELOVL)的表达水平均随着种子含水量增加呈上升趋势,吸胀10 h的种子表达量最高,此时种子由于高含水量所受冷冻伤害最大。基因ICE1在冷冻处理种子中的表达也随着吸水时间增加而升高,在吸水10 h时种子中表达量到最高水平。综上,种子含水量越高,所受冷冻伤害越大。但种子在低温条件下具有一定的抗冷反应,可通过相关基因的过表达调控合成更多不饱和脂肪酸、抗冻蛋白等提高含水种子耐冻性。     

即早基因c-fos在THP-1单核巨噬细胞亚型极化中的差异表达*

目的:探讨即早基因c-fos在THP-1巨噬细胞亚型极化过程中的表达变化。方法:运用PMA刺激诱导THP-1单核细胞极化为巨噬细胞,观察c-fos在单核细胞极化过程中的表达变化;在PMA刺激的基础上,分别运用LPS和IL-4诱导THP-1巨噬细胞向M1及M2亚型极化,实时定量PCR及Western blot技术分析刺激24 h时,细胞亚型标记物CD274、CD86和CD163的表达变化,并动态观察诱导极化过程中,c-fos的表达情况。结果:c-fos在PMA刺激THP-1单核细胞分化为巨噬细胞过程中蛋白和mRNA水平显示上调;LPS诱导THP-1巨噬细胞极化为M1型过程中,c-fos蛋白和mRNA水平表达降低,其特异性标记物在24 h呈现出M1型极化的特点(CD86蛋白表达升高,CD274、CD163蛋白表达降低);IL-4诱导THP-1巨噬细胞极化为M2型过程中,c-fos蛋白和mRNA水平表达升高,其特异性标记物在24 h表现出M2型极化的特点(CD86蛋白表达降低,CD274、CD163蛋白表达升高)。结论:c-fos参与了THP-1单核细胞向巨噬细胞极化的过程,并且可能通过抑制巨噬细胞M1亚型形成,促进巨噬细胞向M2亚型极化的作用参与巨噬细胞的亚型极化及其功能调节中。     

金鱼草AmPDS基因克隆及调节类胡萝卜素合成功能分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)是类胡萝卜素进行生物合成途径中的关键酶。为了深入探究金鱼草PDS基因的功能,该研究以‘马里兰’金鱼草(Antirrhinum majus‘Maryland True Pink’)为材料,对其PDS基因(AmPDS)全长序列及蛋白结构进行分析,并克隆了AmPDS基因片段;采用qRT-PCR技术检测AmPDS基因在不同时期及部位的相对表达水平,利用VIGS技术验证AmPDS基因功能,用紫外分光法测定叶片中各类色素含量。结果显示:(1)成功克隆AmPDS基因片段(500 bp);AmPDS基因cDNA全长1743 bp,编码580个氨基酸;其蛋白分子量为64.75 kD,理论等电点6.66;同源比对分析显示AmPDS基因与芝麻(Sesamum indicum)的序列相似性最高。(2)qRT-PCR分析表明,AmPDS基因在全株均有表达,且在全盛期花朵的上瓣和叶片中表达量最高。(3)构建pTRV2-AmPDS载体,建立了金鱼草的VIGS沉默体系,AmPDS基因沉默效率约为53%,与阴性对照相比叶片中各类色素含量均显著降低。研究认为,AmPDS基因是金鱼草类胡萝卜素生物合成途径中的关键基因,可作为金鱼草VIGS沉默体系的指示基因,为后续研究金鱼草其他基因功能奠定基础。     

甲状腺素对动脉瘤性蛛网膜下腔出血大鼠脑缺氧诱导因子-1α表达的影响及其机制*

目的:探讨甲状腺素(T4)对动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)表达的调节及其机制。方法:72只雄性成年SD大鼠随机分为以下4组:蛛网膜下腔出血模型组(SAH)(n=18)、蛛网膜下腔出血+甲状腺素组(SAH+T4)(n=18)、蛛网膜下腔出血+溶剂组(SAH+溶剂组)(n=18)、假手术组(n=18)。颈内动脉穿刺法建立蛛网膜下腔出血的模型,术后行颅脑CT平扫,建模后立即开始给药,按3 μg/100 g腹腔注射,每隔24 h一次,连续3 d,SAH+T4组予甲状腺素干预,SAH+溶剂组予等体积溶剂干预,均在建模后72 h处死;各组6只大鼠经多聚甲醛灌注处死后石蜡包埋切片行免疫组化染色检测HIF-1α及p-Akt蛋白、6只用TUNEL法检测凋亡,6只用干湿重法做脑水肿含量检测。结果:建模成功后SAH组及SAH+T4组、SAH+溶剂组大鼠的脑组织肿胀明显,蛛网膜下腔可见暗红色血凝块。SAH组神经行为学评分、脑含水量、凋亡率、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较假手术组明显增高(P＜0.05);SAH+T4组神经行为学评分、HIF-1α蛋白、p-Akt蛋白均较SAH组明显增高,其脑含水量、凋亡均较SAH组明显减少(P＜0.05)。结论:使用T4替代治疗可以上调动脉瘤性蛛网膜下腔出血后大鼠脑HIF-1α蛋白表达水平,可能是通过激活三磷酸肌醇激酶／蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路,使凋亡率减小,最终大鼠行为学得以改善,对大鼠脑产生保护作用。     

黄河三角洲高潮滩芦苇植被区天津厚蟹的食源食性

通过稳定同位素方法,研究植物在大型底栖动物的食源占比,可以为滨海湿地下行效应提供直接证据。本文研究了黄河三角洲高潮滩芦苇区天津厚蟹的食性和食源。结果表明: 该植被区蟹类密度为(5.5±1.5) ind·m^-2,存在夜间攀爬芦苇取食的行为。在室内试验条件下,天津厚蟹具有明显的食物偏好,偏好取食芦苇新鲜叶片。通过稳定同位素食源分析发现,在野外自然环境下,芦苇叶片是天津厚蟹的重要食源之一。鲜叶[5月:(6.4±4.9)%;7月:(5.8±4.9)%;9月:(12.5±8.8)%]和枯叶[5月:(12.4±7.8)%;7月:(15.5±9.9)%;9月:(15.1±9.4)%]的食源占比均具有时间异质性。天津厚蟹不仅可能通过取食抑制芦苇生长,还可能通过取食的扰动行为影响该植被区的枯落物分解。     

优良单株家系辣木叶的表型性状分析

为挖掘辣木(Moranga oleifera)优良种质资源,对30个优良单株家系的叶片表型性状进行研究。结果表明,除叶形外,辣木不同家系间的叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽均存在不同程度的差异。复叶数与复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽呈极显著正相关;主成分分析表明,叶长、叶宽、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶柄和叶片颜色是区分辣木不同家系最主要的叶片性状指标。聚类分析结果表明,30个辣木家系可分为3大类,叶片表型性状存在显著差异的家系的遗传距离较远。因此,叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽将为直观区分辣木家系提供参考。     

大熊猫与同域动物在海拔分布上的生态位分化

大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）是中国的特有物种,其成功放归可能受放归地气候、栖息地、同域动物等多种因素的影响。本研究在野外调查的基础上,基于生态位理论等方法,探讨了栗子坪国家级自然保护区大熊猫与其大中型同域动物的空间关系。调查结果表明,该保护区内大熊猫同域动物共20种,分别属于2纲5目,其中东洋型分布物种占优势（30%）。大熊猫同域动物分布海拔显著低于大熊猫的分布海拔（P＜0.05）,大熊猫分别与灵长目等5个目的动物在海拔分布上均存在显著的生态位分化（P＜0.001）。灵长目动物在空间分布上与大熊猫分布相异,而其他目的动物与大熊猫空间分布类似。偶蹄目动物痕迹数量占比最高（54.14 %）,而食肉目的小熊猫与大熊猫样线共同遇见率达到了43.75%。本研究结果表明,该地大熊猫同域动物较为丰富,在海拔分布上与大熊猫存在生态位分化。该研究可为圈养大熊猫的放归提供参考依据。     

微花蛛毛苣苔在中国云南的发现及其补充描述

中越边境喀斯特地区是全球生物多样性热点地区,也是生物多样性保护的关键区域,近年来在该地区发现了多个蛛毛苣苔属植物的新种。微花蛛毛苣苔于2001年在越南北部喀斯特地区首次采集到标本,直到2018年才被发表出来,由于发表时仅基于一号花发育未成熟的标本,所以该物种的诸多形态特征仍不清楚。作者开展中越边境喀斯特地区植物多样性调查时,在我国云南东南部发现了微花蛛毛苣苔,并采集到花发育成熟的植株,对其进行了解剖观察和测量,现对该物种进行补充描述,并提供墨线图和野外生态照片以资辨认。微花蛛毛苣苔与腺花蛛毛苣苔在光滑无毛而反折的花萼以及被腺毛的花冠等形态上最相似,但不同之处在于微花蛛毛苣苔的叶上面幼时被褐色蛛丝状绵毛,后变近无毛,花序顶生,花冠长9～12 mm,蒴果直,不旋扭,长1.2～2.8 cm。微花蛛毛苣苔在滇东南的发现,说明中国南部喀斯特地区和越南北部喀斯特地区构成了一个完整的植物区系地理单元。