Prolonged Alzheimer-like tau hyperphosphorylation induced by simultaneous inhibition of phosphoinositol-3 kinase and protein kinase C in N2a cells

Co-injection of wortmannin (inhibitor of phosphatidylinositol-3 kinase, PI3K) and GF109203X(inhibitor of protein kinase C, PKC) into the rat brain was found to induce spatial memory deficiency and enhance tau hyperphosphorylation in the hippocampus of rat brain. To establish a cell model with durative Alzheimer-like tau hyperphosphorylation in this study, we treated N2a neuroblastoma cells with wortmannin and GF109203X separately and simultaneously, and measured the glycogen synthase kinase 3 (GSK-3)activity by y-32p-labeling and the level of tau phosphorylation by Western blotting. It was found that the application of wortmannin alone only transitorily increased the activity of GSK-3 (about 1 h) and the level of tau hyperphosphorylation at Ser^396/Ser^404 and Ser^199/Ser^202 sites (no longer than 3 h); however, a prolonged and intense activation of GSK-3 (over 12 h) and enhanced tau hyperphosphorylation (about 24 h) were observed when these two selective kinase inhibitors were applied together. We conclude that the simultaneous inhibition of PI3K and PKC can induce GSK-3 overactivation, and further strengthen and prolong the Alzheimerlike tau hyperphosphorylation in N2a cells, suggesting the establishment of a cell model with early pathological events of Alzheimer‘s disease.     

一个新的高温产氢菌及产氢特性的研究

利用Hungate滚管技术从西藏山南地区热泉淤泥中分离到一株高温产氢的厌氧发酵细菌T42。菌株T42革兰氏染色反应为阴性,但KOH裂解试验证实其为革兰氏阳性杆菌。菌体大小为0.7μm~0.9μm×3.2μm~7μm,不运动,不产芽孢。其生长温度范围为32℃~69℃,最适生长温度为60℃~62℃,生长pH范围为5.0~8.8,最适生长pH为7.0~7.5,代时30min。有机氮源是T42菌株的必需生长因子。菌株T42利用淀粉、纤维二糖、蔗糖、麦芽糖、糊精、果糖、糖原和海藻糖等底物生长并发酵产氢,发酵葡萄糖的终产物为乙酸、乙醇、H2和CO2。G C含量为31.2mol%。系统发育分析表明菌株T42与Thermobrachium celere和Caloramator indicus位于同一分支,生理生化特征也表明菌株T42应是Thermobrachium属的一个新菌株,在中国普通微生物菌种保藏中心的保藏号为AS1.5039。菌株T42的最佳产氢初始pH为7.2,最佳产氢温度为62℃,其氢转化率为1.06mol H2/mol葡萄糖,最大产氢速率为24.0mmol H2/gDW/h。20mmol/L的Mg2 和2mmol/L的Fe2 可分别提高菌株T42的产氢量20%和23.3%,而Ni2 对其产氢无明显的作用。当菌株T42和热自养甲烷热杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)Z245共培养时,由于降低了氢分压,使其葡萄糖利用率和氢产量分别提高1倍和2.8倍,发酵产物乙酸和乙醇的比例也从1提高到1.7。     

1型糖尿病葡萄糖代谢与胰岛素信号传导途径异常导致大鼠海马Alzheimer样tau蛋白过度磷酸化修饰

Tau蛋白过度磷酸化是Alzheimer病(Alzheimer disease, AD)的一个重要病理特征.采用 I 型糖尿病大鼠模型,研究胰岛素信号传导途径及葡萄糖代谢失调对tau蛋白过度磷酸化的形成机制进行探讨.以同龄Wistar大鼠做对照（CTL）,胰腺大部分切除造低胰岛素组（PX）,STZ较大剂量一次性注射造1型糖尿病模型即低胰岛素高血糖组（T1DM）.葡萄糖氧化酶法检测血浆血糖,放免法检测血浆胰岛素,蛋白质印迹分析海马内总tau蛋白及tau蛋白上部分位点（Ser199、Thr212、Ser214、Ser396及Ser422）的磷酸化及神经细胞膜上葡萄糖转运子3（Glucose transport 3,GLUT3）水平.γ-32P-ATP和特异性底物肽检测海马内胰岛素信号传导系统中的关键酶糖原合成酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）活性.发现3组大鼠海马回总tau蛋白水平无显著差异,但以高血糖、低胰岛素血症为特征的T1DM组在tau蛋白Ser199、Thr212、Ser214、Ser396及Ser422位点上,呈现过度磷酸化状态,以低胰岛素血症为特征而血糖正常的PX组在位点Ser199、Thr212及Ser396上磷酸化程度比CTL组显著上升, 在位点Ser214及 Ser422上的磷酸化程度的改变不显著;T1DM及PX组大鼠海马 GSK-3β活性显著高于CTL组, 而GLUT3水平在T1DM和PX组均降低, 尤以T1DM组降低更显著.研究结果显示,胰岛素水平低下可能通过激活GSK-3β和下调细胞内葡萄糖代谢的双重作用引起脑内tau蛋白过度磷酸化.     

葡萄糖和木糖双底物生物转化生产2,3-丁二醇和氢气的代谢计量分析

以Klebsiella pneumoniae利用葡萄糖和木糖双底物生物转化生产2,3-丁二醇和氢气过程为研究对象,对其进行代谢计量分析。分析结果显示:2,3-丁二醇和氢气相对于底物葡萄糖和木糖的质量收率依赖于还原能力NADH2氧化磷酸化的分率(δ)。当δ=27时,即在总还原能力NADH2中有27mol NADH2被氧化磷酸化,剩余部分用来产生氢气,呼吸商为14时,2,3-丁二醇和氢气的最优质量收率分别为50%和0.8%;而当δ=1,即还原能力NADH2全部被氧化磷酸化、不产生氢气,呼吸商为4时,2,3-丁二醇的质量收率为37.5%;2,3-丁二醇和氢气的质量收率与底物中葡萄糖和木糖的比值无关。而氢气的摩尔收率与底物中葡萄糖和木糖的比值相关,当底物全部是葡萄糖或木糖时,其最优摩尔收率分别为71%和60%。该分析结果为葡萄糖和木糖双底物生物转化生产2,3-丁二醇过程的实验研究奠定了理论基础。     

闽南-粤东近海上升流区花水母亚纲一新属二新种记述(丝螅水母目,原帽水母科;头螅水母目,棒状水母科)

记述了闽南-粤东近海上升流区花水母亚纲原帽水母科Protiaridae Haeckel,1879裸球拟海帽水母1新种Halitiarella nudibulbus Xu,Huang et Guo,sp.nov.与棒状水母科Corymorphidae Allman,1872张氏八辐端粗水母1新属1新种Octovannuccia zhangjinbiaoi Xu,Huang et Lin,gen.nov.,sp.nov.。模式标本保存在国家海洋局第三海洋研究所。裸球拟海帽水母,新种Halitiarella nudibulbus Xu,Huang et Guo,sp.nov.(图1～2)鉴别特征水母伞无顶突,外伞有分散刺胞;伞缘有4条主辐位触手和4个间辐位缘基球,所有触手和缘基球有背轴眼点;主辐位触手与间辐位缘基球间具2～3条短的实心缘丝。正模(TS045)和副模(TS046-049),闽南-粤东上升流区A25站(22.8°N,118.1°E),水深32m,2009-06-11,项鹏采(第三海洋研究所)。词源:新种以拉丁词nudibulbus为种名,意为裸球,指该种间辐位缘基球无触手。八辐端粗水母,新属Octova...     

抑制GSK-3β活性促进NF-κB诱导的儿童急性淋巴细胞白血病细胞凋亡

核转录因子-κB(NF-κB)是维持急性淋巴细胞白血病(ALL)细胞生存的关键因子.近年来发现,糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)可以正性调控NF-κB的活性.本研究通过抑制GSK-3β活性初步探讨ALL细胞中GSK-3β在NF-κB诱导细胞凋亡中的作用机制.收集ALL患儿骨髓单个核细胞,采用免疫荧光细胞化学方法检测到ALL细胞核内GSK-3β有明显聚集.体外培养ALL细胞后经GSK-3β抑制剂氯化锂(LiCl)和SB216763处理,采用Western印迹和EMSA检测发现,ALL细胞核内GSK-3β表达下降,而NF-κBP65蛋白无明显变化,但是其活性明显降低.同时RT-PCR结果显示,NF-κB下游抗凋亡基因存活素(survivin)的表达随之下降,AnnexinV-PE/7-AAD双染流式细胞仪检测结果证实,ALL细胞凋亡明显增加(P0.01).该结果表明,抑制GSK-3β活性可以下调NF-κB的转录活性,并通过下调抗凋亡基因存活素的表达而促进ALL细胞的凋亡.     

生物信息学在植物谷氨酰胺合成酶同工酶基因研究中的应用

介绍了生物信息学在植物谷氨酰胺合成酶同工酶基因研究中的应用进展。     

不同类型土壤上种植的小麦籽粒中与淀粉合成相关的酶活性变化

测定池栽条件下灰潮土、水稻土、砂姜黑土上种植的强筋小麦‘郑麦9023’籽粒灌浆过程中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UGPP）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、淀粉粒结合淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）5个与淀粉合成有关的酶活性变化的结果表明,不同类型土壤上种植的小麦籽粒中AGPP、UGPP、SSS、GBSS、SBE活性均呈单峰曲线变化,花后18d,AGPP、UGPP、SSS和SBE活性达到峰值,而GBSS则在花后24d达到峰值。AGPP、SSS、SBE活性峰值表现为灰潮土〉水稻土〉砂姜黑土,UGPP峰值表现为灰潮土〉砂姜黑土〉水稻土,GBSS峰值则表现为水稻土〉灰潮土〉砂姜黑土。     

一种新的抗菌药物靶标蛋白质(3，4-二羟基-2-丁酮-4-磷酸合成酶)的克隆、表达、纯化及酶活性鉴定

[目的]核黄素( vitamin B12,riboflavin)是辅因子黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)和黄素单核苷酸(flavin mononucleotide,FMN)的前体物,对生物体的生物合成至关重要.如果细菌不能够从外界摄取足够的黄素( flavin)就需要自身合成核黄素以维持菌体的生存与增殖.3,4-二羟基-2-丁酮-4-磷酸合成酶(3,4-Dihydroxy-2-butanone-4-phosphate synthase,DHBPs)为核黄素生物合成途径中关键酶之一.在镁离子存在的情况下,DHBPs将5-磷酸核酮糖(ribulose-5 -phosphate,Ru5P)转换成3,4-二羟基-2-丁酮4-磷酸(3,4-dihydroxy-2-Bu-tanone-4-Pho-sphate,DHBP)和甲酸盐(formate),生成的DHBP为核黄素合成的必需原料之一.人类没有合成核黄素的相关途径,因此细菌参与合成核黄素的DHBPs等相关酶就有望成为抗菌药物作用的靶位点.本课题通过对肺炎链球菌的DHBPs进行克隆表达纯化与酶学性质鉴定,为开展其三维结构的解析和抗菌药物设计提供重要的工作基础.[方法]利用PCR技术扩增DHBPs基因,构建重组表达载体pW28-DHBPs.将其转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21( DE3)中表达,用Ni离子亲和层析及离子交换(DEAE)纯化获得有活性的DHBPs后,进行酶学性质鉴定.[结果]酶切和测序证实成功构建了质粒pW28-DHBPs,在E.coli BL21中表达了可溶性DHBPs,纯化后获得了纯度为95％的靶蛋白质,经分子筛分析DHBPs在溶液中以二聚体形式存在.对DHBPs进行酶学性质分析表明,在25℃、pH为7.5和Mg2+存在的情况下,DHBPs具有将5-磷酸核酮糖转换成DHBP和甲酸盐的活性.[结论]第一次成功克隆并在E.coli BL21中表达了一种肺炎链球菌合成核黄素的相关酶—DHBPs,纯化后的重组DHBPs具有较好的5-磷酸核酮糖分解活性,这为解析其三维结构和基于结构进行的新一代抗菌药物设计提供重要的工作基础.     

八肋游仆虫大核基因组中组蛋白基因 H4A和H4B的克隆及分析

组蛋白作为核小体的基本组分,是染色质的结构和功能必需的。组蛋白的变体和修饰共同参与染色质修饰及基因的表达调控。真核生物细胞中的5种组蛋白在进化中高度保守,然而纤毛虫的组蛋白H4与其他真核生物相比有较大的差异。本实验应用PCR技术从八肋游仆虫(Euplotes octocarinatus)中获得了2种组蛋白H4基因,分别为H4A和H4B,GenBank登录号为:JN715068和JN715069。序列分析表明,H4A基因开放阅读框324 bp,预测编码107个氨基酸,分子量为11.6 ku,等电点为10.99。而H4B基因编码框384 bp,编码127个氨基酸,分子量为14.4 ku,等电点为9.93。Blast结果显示,H4A序列与其他生物中H4的一致性相对较高,达81%～94%,而H4B的一致性为36%～70%。H4A和H4B的一致性仅为44.7%。实时荧光定量PCR表明,H4A的转录本高于H4B。结果提示:在进化过程中八肋游仆虫可能进化出特殊的组蛋白H4基因,不同的组蛋白H4可能发挥不同的功能。