模式植物二穗短柄草研究进展与展望

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)是一种温带禾本科植物,其植株矮小,自花授粉,生活周期短,生长条件简单,基因组小,易于进行遗传转化,与小麦、柳枝稷同属禾本科早熟禾亚科,是研究小麦、大麦等经济作物以及柳枝稷等能源植物的比较适合的模式植物。最近,二穗短柄草基因组测序及注释正式完成,有必要对其研究进展进行全面的总结。综述了二穗短柄草的基因组特征、基因表达模式、遗传转化等方面的最新研究进展,并对今后的研究方向作了展望,以促进对禾谷类经济作物和能源植物的深入研究。     

β-谷甾醇烟酸酯的制备

采用酯化反应,将烟酰氯和β-谷甾醇合成了β-谷甾醇烟酸酯,并用红外光谱和质谱对其进行了分析。结果表明,酯化反应的最优工艺条件为mol(β-甾醇):mol(烟酰氯):mol(吡啶)= 1:3:5;反应温度91℃;反应时间6 h;用95%的乙醇进行重结晶,产率可达到75%以上;红外光谱和质谱分析表明合成产物为β-谷甾醇烟酸酯。     

重组人骨形成蛋白—3成熟肽的表达,纯化及诱骨活性的研究

推测人骨形成蛋白３羧基端的１２７氨基酸的肽段为其成熟肽（ｈＢＭＰ３ｍ）。将编码此成熟肽的ｃＤＮＡ插入含ＰＬ启动子的表达质粒ｐＤＨ中,构建表达质粒ｐＤＨＢ３ｍ,转化大肠杆菌ＤＨ５α。４２℃热诱导６ｈ后表达量达到最高水平,约占菌体总蛋白２８％;表达产物以包涵体形式存在。包涵体经分离和洗涤后,溶解于尿素,在变性溶解状态下经阳离子交换层析,目的蛋白纯度至少在９５％以上。再经稀释复性。然后将纯化、复性的重组人骨形成蛋白３成熟肽（ｒｈＢＭＰ３ｍ）植入小鼠肌肉间隙,于不同时间取材观察,在局部可见典型的软骨形成、软骨内成骨以及骨组织形成的过程,证实所制备的ｒｈＢＭＰ３ｍ具有明显的异位诱骨活性。     

铁皮石斛茎段诱导丛生芽的研究

以铁皮石斛Dendrobium candidum Wall.ex Lindl.的茎段作外植体,比较不同的培养基、激素等因素对茎段分化丛生芽的影响,以及不同浓度的香蕉汁和活性炭对试管苗生根的影响。结果表明：1／2MS较好,BA作用优于KT、ZT,最适浓度为2．0mg/L;丛生芽培养于1／2MS 10％香蕉汁 0．5％AC的培养基上,生根效果最好。     

玉米对二氧化硫胁迫响应的相关cDNA克隆与分析

应用mRNA差异显示技术,对高耐SO2玉米自交系Q9进行了SO2胁迫下的基因差异表达分析.结果显示,30对引物组合进行的PCR扩增中,获得了13条差异表达的cDNA片段,其中3条诱导表达,2条增强表达,6条减量表达,2条抑制表达.序列分析和数据库比对表明,GenBank中只搜寻到5条cDNA序列,其中2条增强表达的cDNA片段D1和D5分别与氨基酸结合蛋白ABP、锌指结构转录因子蛋白DOF部分序列高度同源,其他诱导表达的3条cDNA(D3、D6、D11)功能未知,可能是新的cDNA片段.经半定量RT-PCR分析验证,D1和D5转录水平受SO2胁迫表达显著增强,推测D1和D5可能参与了玉米对SO2胁迫的抗性反应.     

角蛋白酶基因gm2886在密旋链霉菌ACT12中的表达及鉴定

通过生物信息学分析,在本实验室分离得到的1株羽毛高效降解菌微白黄链霉菌Fea-10基因组中发现基因gm2886(GenBank Accession Number:KY368946)可能编码一新的角蛋白酶,通过在该基因5'端和3'端分别连接红霉素抗性基因启动子(PermE)和组氨酸标签编码序列并构建在大肠杆菌-链霉菌穿梭质粒pSET152上,接合转入密旋链霉菌Streptomyces pactum ACT12,从而实现了异源表达,蛋白纯化后对其酶学性质进行了研究。实验结果表明,带有组氨酸标签编码序列的gm2886在密旋链霉菌ACT12中可以表达分泌得到1个大小约为36 kDa的蛋白。多种底物检测表明异源表达得到的重组蛋白GM2886-His6具有蛋白酶活性,可以降解水不溶性的天青角蛋白和羽毛粉;其最适温度和pH分别为50℃和pH 10.0。PMSF可抑制GM2886-His6的酶活,而EDTA不能,说明该酶为丝氨酸蛋白酶。本研究为从分子水平上解析羽毛高效降解菌Fea-10的活性机理,从而进一步开发其应用潜力提供了基础,同时可为该类蛋白酶的研究提供借鉴。     

雌激素Beta受体在大鼠脑内表达的免疫组化定位研究

为了探讨雌激素作用于神经系统的机理,采用硫酸镍铵增强显色的免疫组化SP法研究了新的雌激素受体(ER-β)在成年雌雄大鼠脑内的分布。研究证实ER-β免疫阳性物质主要位于神经元的细胞核内,但在个别脑区也可在胞浆甚至突起内检测到。最强的ER-β免疫阳性信号见于前嗅核、大脑皮质、小脑浦肯野细胞、斜角带垂直部、蓝斑和三叉神经运动核等部位;中等强度的染色见于隔内侧核、杏仁外侧核、黑质、中央灰质等部位;较弱的阳性反应见于下丘脑与杏仁复合体的部分核团。在一些部位还存在表达水平甚至细胞内定位模式的性别差异,如前庭上核内的表达只见于雌性;雄性大鼠三叉神经运动核内ER-β蛋白主要表达于胞浆内,细胞核为阴性;而在雌性大鼠该部位ER-β蛋白主要位于细胞核等。以上结果表明ER-β蛋白在大鼠脑内分布广泛并具有一定的性别差异,在与学习记忆有关的脑区如大脑皮质和基底前脑内有很高的表达,提示在脑组织内雌激素可能通过ER-β这一新的信号途径发挥多种重要的调控作用,如学习记忆等。     

The N-terminal tail of hERG contains an amphipathic α-helix that regulates channel deactivation

The cytoplasmic N-terminal domain of the human ether-a-go-go related gene (hERG) K+ channel is critical for the slow deactivation kinetics of the channel. However, the mechanism(s) by which the N-terminal domain regulates deactivation remains to be determined. Here we show that the solution NMR structure of the N-terminal 135 residues of hERG contains a previously described Per-Arnt-Sim (PAS) domain (residues 26-135) as well as an amphipathic α-helix (residues 13-23) and an initial unstructured segment (residues 2-9). Deletion of residues 2-25, only the unstructured segment (residues 2-9) or replacement of the α-helix with a flexible linker all result in enhanced rates of deactivation. Thus, both the initial flexible segment and the α-helix are required but neither is sufficient to confer slow deactivation kinetics. Alanine scanning mutagenesis identified R5 and G6 in the initial flexible segment as critical for slow deactivation. Alanine mutants in the helical region had less dramatic phenotypes. We propose that the PAS domain is bound close to the central core of the channel and that the N-terminal α-helix ensures that the flexible tail is correctly orientated for interaction with the activation gating machinery to stabilize the open state of the channel.     

大型绿藻浒苔转化表达系统选择标记的筛选

主要研究了条浒苔对抗生素氯霉素和除草剂Basta的敏感性,以确定适合的阳性选择标记基因。应用不同浓度氯霉素(0、25、50、75、100、125μg/ml)和Basta(0、5、12.5、25、37.5、50μg/ml)对不同发育时期条浒苔细胞存活率影响进行了测定。实验结果表明:不同发育时期条浒苔对氯霉素和Basta的敏感性不同。其中最大浓度125μg/ml浓度的氯霉素在15d内对条浒苔孢子和小苗两个不同发育时期的细胞均难以达到全部杀死效果,相对存活率仍分别为1%和20%;而Basta对条浒苔孢子和小苗均具有很强的杀生作用,其中5μg/ml浓度的Basta在3d内可将条浒苔孢子全部杀死,12.5μg/ml浓度下约一周时间可以将浒苔小苗全部致死。本实验结果提示bar基因有可能成为浒苔基因工程较理想的选择标记基因。     

Profile-based string kernels for remote homology detection and motif extraction

We introduce novel profile-based string kernels for use with support vector machines (SVMs) for the problems of protein classification and remote homology detection. These kernels use probabilistic profiles, such as those produced by the PSI-BLAST algorithm, to define position-dependent mutation neighborhoods along protein sequences for inexact matching of k-length subsequences ("k-mers") in the data. By use of an efficient data structure, the kernels are fast to compute once the profiles have been obtained. For example, the time needed to run PSI-BLAST in order to build the profiles is significantly longer than both the kernel computation time and the SVM training time. We present remote homology detection experiments based on the SCOP database where we show that profile-based string kernels used with SVM classifiers strongly outperform all recently presented supervised SVM methods. We further examine how to incorporate predicted secondary structure information into the profile kernel to obtain a small but significant performance improvement. We also show how we can use the learned SVM classifier to extract "discriminative sequence motifs"--short regions of the original profile that contribute almost all the weight of the SVM classification score--and show that these discriminative motifs correspond to meaningful structural features in the protein data. The use of PSI-BLAST profiles can be seen as a semi-supervised learning technique, since PSI-BLAST leverages unlabeled data from a large sequence database to build more informative profiles. Recently presented "cluster kernels" give general semi-supervised methods for improving SVM protein classification performance. We show that our profile kernel results also outperform cluster kernels while providing much better scalability to large datasets.