基因组步移技术克隆思茅松α-蒎烯合成酶基因及表达分析

蒎烯合成酶(α-pinene synthase, APS)是α-蒎烯生物合成的关键酶。本研究利用同源克隆及基因组步移法从思茅松中克隆得到一个α-蒎烯合成酶基因,命名为PkAPS (GenBank登录号为KX394684),基因全长3 523 bp,含有10个内含子,其c DNA全长1 956 bp,编码651个氨基酸残基。生物信息学分析显示PkAPS属于萜烯合成酶家族蛋白;系统进化树分析显示PkAPS与马尾松α-蒎烯合成酶亲缘关系最近。基因表达分析显示:PkAPS在高产脂思茅松个体各组织的表达量均高于低产产脂思茅松个体;而在高产脂思茅松不同组织中的表达比较中,PkAPS在小枝中的表达量最高。本研究将有利于进一步研究思茅松α-蒎烯合成酶调控机理及培育高产α-蒎烯思茅松新品种的研究。     

钠氢交换蛋白1与肿瘤耐药

化疗药物耐药逐渐成为肿瘤治疗的主要障碍。肿瘤耐药的发生机制主要包括药物的外排增加、DNA修复增强、凋亡受抑、上皮-间质转化以及肿瘤干细胞的存在。因此,迫切需要寻找新的生物标志物,通过逆转肿瘤的耐药性,从而增加化疗药物的疗效,以提高患者的总体生存率。钠氢交换蛋白(sodium-hydrogen exchanger 1, NHE1)在调控肿瘤细胞的增殖、凋亡和耐药中发挥重要作用,被认为是肿瘤治疗中调控耐药性的潜在靶标。本文简要介绍钠氢交换蛋白的结构和主要功能,重点阐述钠氢交换蛋白对肿瘤耐药的影响和调控机制,以及在肿瘤的发展、转移中的作用的研究进展。     

非核糖体肽合成酶基因腺苷酰化结构域序列克隆及分析

微生物许多非核糖体肽类次生代谢产物主要是由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化合成。参考Gontang发布的非核糖体肽合成酶(NRPS)通用引物设计扩增NRPS腺苷酰化结构域基因序列的特异引物,从海洋链霉菌L1的基因组DNA中扩增获得一个715 bp的NRPS基因序列。测序结果及比对分析表明该片段属于NRPS腺苷酰化结构域部分序列。对其拟翻译的氨基酸序列组成成分、理化性质进行分析,显示其包含AFD class I超基因家族核心结合区,为NRPS腺苷酰化结构域(A结构域)所在区域。对氨基酸序列的二级结构预测和三级结构模拟,发现与数据库中肠菌素合酶F组分的结构相似。为后续研究A结构域的特异性及完整NRPS基因簇克隆提供了参考。     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

Oxylipin Pathway in Rice and Arabidopsis

Plants have evolved complex signaling pathways to coordinate responses to developmental and environmental Information. The oxylipin pathway Is one pivotal lipid-based signaling network, composed of several competing branch pathways, that determines the plant＇s ability to adapt to various stimuli. Activation of the oxyllpln pathway Induces the de novo synthesis of biologically active metabolltes called ＂oxyllplns＂. The relative levels of these metabolltes are a distinct indicator of each plant species and determine the ability of plants to adapt to different stimuli. The two major branches of the oxyllpln pathway, allene oxide synthase （AOS） and hydroperoxlde lyase （HPL） are responsible for production of the signaling compounds, jasmonates and aldehydes respectively. Here, we compare and contrast the regulation of AOS and HPL branch pathways In rice and Arabidopsis as model monocotyledonous and dicotyledonous systems. These analyses provide new Insights Into the evolution of JAs and aldehydes signaling pathways, and the complex network of processes responsible for stress adaptations In monocots and dicots.     

绵羊肌肉中FAS基因和HSL基因的发育性变化及其对肌内脂肪含量的影响

选取不同日龄的雄性哈萨克羊和新疆细毛羊共54只,屠宰后取背最长肌,用索氏抽提法检测肌内脂肪(intramuscular fat,IMF)含量,用荧光实时定量PCR法检测肌肉脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)和激素敏感脂肪酶(hormone-sensitive lipase,HSL)基因表达的发育性变化,并分析基因表达对肌内脂肪沉积的影响。结果表明:1)随着日龄的增加,雄性哈萨克羊的IMF含量持续上升,各生长时期差异显著(P<0.05),而新疆细毛羊的IMF含量在各生长时期无显著差异(P>0.05)。雄性哈萨克羊的IMF含量30~90日龄期间极显著高于新疆细毛羊(P<0.01)。2)FAS基因mRNA水平在哈萨克羊肌肉中初生时最高(P<0.05),然后随日龄的增加呈下降趋势;在新疆细毛羊肌肉中,FAS mRNA水平表现出"下降-上升-下降-上升"的发育模式,其中60日龄显著高于90日龄(P<0.05),其余日龄之间差异不显著。HSL基因在2品种绵羊肌肉中的表达模式基本类似,在哈萨克羊肌肉中随年龄的增加而下降,初生时的水平显著高于60~90日龄(P<0.05);在新疆细毛羊中30日龄时达到最高(P<0.01),到60日龄时下降到最低(P<0.05),随后保持这种低表达水平。3)FAS和HSL基因mRNA的表达量均与哈萨克羊IMF含量呈负相关,相关系数分别为:r=-0.485(P=0.02),r=-0.423(P=0.05);在哈萨克羊中两基因表达量水平比值(FAS:HSL)与IMF呈极显著负相关r=-0.552(P=0.01)。在新疆细毛羊中两基因的表达水平及比值均与IMF无显著相关性(P>0.05)。     

大豆查尔酮合成酶(CHS)基因的克隆、表达及其在雪莲提取液中的代谢产物分析

以中国大豆为材料,利用PCR方法克隆查尔酮合成酶（Chalcone synthase,CHS）全基因,采用SOE法克隆得到去掉内含子的查尔酮合成酶基因,核酸序列分析表明,该基因编码区长1170bp,编码390个氨基酸,与已报道的CHS的cDNA序列同源率达到97%。构建pET-GMCHS工程表达质粒,通过大肠杆菌E.coli BL21（DE3）高效表达系统表达大豆CHS。 通过12% SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,获得了分子量在42.9KD的一条蛋白质特异表达带。液相色谱分析大肠杆菌E.coli BL21（DE3）高效表达系统在雪莲提取液中的代谢产物,样品和空白对照样对比,样品在273nm,3.0min出现新的吸收峰,质谱分析结果表明CHS利用雪莲提取液中代谢中间产物合成了新的黄酮类物质。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

长链脂酰辅酶A合成酶家族与恶性肿瘤

脂肪酸代谢紊乱容易导致癌症的发生。长链脂酰辅酶A合成酶家族(long chain acyl-coenzyme A synthetase family,ACSLs)负责激活长链脂肪酸,在脂肪酸代谢中发挥重要作用。但在癌细胞中,其调控作用经常被解除,细胞内脂肪酸的分布、种类和数量发生改变,进而导致癌症和其他代谢性疾病的发生。ACSLs 在哺乳动物中包括5种亚型,分别为ACSL1、3、4、5和6。ACSL1在甘油三脂的合成和分配中发挥重要作用;ACSL3有助于脂滴的形成,脂滴对维持脂质稳态具有重要作用;ACSL4的表达与类固醇激素相关,在铁死亡途径中发挥重要作用;ACSL5可以催化外源性脂肪酸的代谢,但不能催化从头合成脂肪酸的代谢;ACSL6在脑内的脂肪酸代谢及生殖器官中精子发生和卵巢功能维持等方面发挥重要作用。ACSLs的调控因子包括转录因子、共激活因子、激素受体、蛋白激酶和小的非编码RNA等。它们通过介导脂肪酸代谢,广泛参与线粒体介导的能量代谢,内质网应激和肿瘤炎性微环境等。此外,ACSLs还作为独立预后因素,成为各种癌症临床诊断和治疗的生物标志物和治疗靶点。近年来,越来越多的研究表明,ACSL家族在癌症的发生发展进程中发挥重要作用。本文从ACSL基因家族,ACSLs与恶性肿瘤及基于ACSLs脂代谢的肿瘤治疗方面进行阐述,为后续ACSL基因家族的研究及肿瘤的靶向治疗提供理论依据和候选分子靶标。     

蜕皮激素和有效霉素对粘虫几丁质合成酶B基因表达的影响

【目的】克隆粘虫Mythimnaseparata几丁质合成酶B基因的全长cDNA序列,研究该基因的时空表达特性,分析蜕皮激素(20-hydroxy ecdysone, 20 E)和有效霉素(Validamycin)对该基因表达水平的影响。【方法】本试验通过高通量测序法获得粘虫几丁质合成酶B基因的cDNA全长序列,利用RT-qPCR技术分析粘虫几丁质合成酶B基因在不同发育阶段和不同组织的特异性表达及蜕皮激素和有效霉素对其表达的影响。【结果】基因cDNA全长4 617 bp,包含一个完整开放阅读框,编码1个1 538个氨基酸组成的多肽,分子量为175.629 ku,理论等电点为5.96,包含17个跨膜螺旋,4个几丁质合成酶的标签序列CATMWHET,DGD,EDR和QRRRW及1个催化结构域。该基因命名为MsCHSB,GenBank登录号为KY348776。氨基酸序列比对表明,该基因与其他昆虫的几丁质合成酶B基因同源性高于52%,其中与蓓带夜蛾Mamestra configurata和棉铃虫Helicoverpa armigera的几丁质合成酶B基因同源性最高,分别为92%和83%。RT-qPCR技术表明粘虫在不同发育阶段和组织中均有mRNA的特异性表达,其中3龄第1天和中肠中MsCHSB基因相对表达量最高。注射10μg/μL浓度的蜕皮激素6 h和12 h后,表现为对该基因的诱导效应,与对照组差异显著;有效霉素处理后该基因相对表达量均被显著抑制,其中注射20μg/μL浓度的有效霉素48h后,抑制作用最为明显。【结论】本试验得到了一条新的粘虫几丁质合成酶B基因cDNA序列全长。蜕皮激素对MsCHSB基因的表达有一定的诱导作用,有效霉素对MsCHSB基因的表达有一定的抑制作用,该结果为进一步研究昆虫几丁质合成酶B打下了基础。