Redox Regulation of Glycogen Biosynthesis in the Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803： Analysis of the AGP and Glycogen Synthases

Glycogen constitutes the major carbon storage source in cyanobacteria, as starch in algae and higher plants. Glycogen and starch synthesis is linked to active photosynthesis and both of them are degraded to glucose in the dark to maintain cell metabolism. Control of glycogen biosynthesis in cyanobacteria could be mediated by the regulation of the enzymes involved in this process, ADP-glucose pyrophosphorylase （AGP） and glycogen synthase, which were identified as putative thioredoxin targets. We have analyzed whether both enzymes were subjected to redox modification using purified recombinant enzymes or cell extracts in the model cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. Our results indicate that both AGP and glycogen synthases are sensitive to copper oxidation. However, only AGP exhibits a decrease in its enzymatic activity, which is recovered after reduction by DTT or reduced thioredoxin （TrxA）, suggesting a redox control of AGP. In order to elucidate the role in redox control of the cysteine residues present on the AGP sequence （C45, C185, C320, and C337）, they were replaced with serine. All AGP mutant proteins remained active when expressed in Synechocystis, although they showed different electrophoretic mobility profiles after copper oxidation, reflecting a complex pattern of cysteines interaction.     

番茄GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA的克隆、表达及定位

GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶催化GDP-D-甘露糖的合成,是植物抗坏血酸生物合成途径中上游的关键酶。以马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列为信息探针,在GenBank dbEST数据库中找到65条高度同源的番茄EST序列,通过序列拼接及RACE-PCR得到了番茄该基因的全长cDNA序列,命名为LeGMP。LeGMP与马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列一致率为96％,推导的氨基酸序列与马铃薯、烟草、紫苜蓿、拟南芥的GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的一致率分别为99％、97％、91％、89％。经Northern杂交分析,LeGMP在番茄根、茎、叶、花、果实中都有表达,但表达水平有差异。利用75个番茄远缘杂交重组系（IL系）将LeGMP定位在番茄第3染色体上的D区段（3-D）。     

ggpps 5'-侧翼序列的克隆及其启动子功能验证

目的:研究牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl diphosphate synthase,GGPPs)基因启动子的活性;方法:从曼地亚红豆杉细胞中克隆ggpps基因5'-侧翼序列,并将该侧翼序列代替pBI121质粒上的CaMV35S启动子,以Gus基因作为报告基因构建植物表达载体,并进一步导入农杆菌LBA4404中获得阳性转化子,然后用叶盘转化法验证该侧翼序列的启动子活性;结果:本研究从曼地亚红豆杉细胞中成功克隆了ggpps基因的5'-侧翼序列,并且验证了该侧翼序列具有启动子活性;结论:ggpps基因的5'-侧翼序列的测序结果表明本实验成功克隆了该侧翼序列,启动子功能验证结果表明ggpps 5'-侧翼序列具有启动子活性,这些结果为进一步的通过缺失法进行ggpps基因启动子功能研究奠定了基础.     

应用焦磷酸测序技术快速检测猪流感病毒金刚烷胺耐药性的分子标签

【目的】本研究旨在通过焦磷酸测序技术对我国分离的H1N1、H3N2、H9N2等3种基因型的10株猪流感病毒分离株进行金刚烷胺耐药性鉴定。【方法】流感病毒M2蛋白5个关键位点氨基酸残基(第26、27、30、31和34位)中的任何一个发生突变会导致抗流感病毒药物中金刚烷胺抗药性的产生。本研究利用焦磷酸测序技术对2004-2008年国内分离的10株猪流感病毒M基因金刚烷胺耐药性分子决定区进行了鉴定,并进行抗药性分析。【结果】基于M2蛋白基因保守区序列建立的焦磷酸测序技术能用于国内猪流感病毒的快速检测,且具有较好的特异性和重复性。抗药性分析表明10株猪流感病毒国内分离株中5株H1N1分离株全部耐药,主要存在M2蛋白的V27T、V27I或S31N位点的突变,而4株H3N2和1株H9N2猪流感病毒分离株在M2蛋白5个关键位点上均未出现变异,表明其对金刚烷胺敏感。【结论】基于M基因的焦磷酸测序技术可以用于我国猪流感病毒金刚烷胺耐药性快速鉴定。     

利用焦磷酸测序技术检测H7N9禽流感病毒NA基因分子标签

本研究旨在建立H7N9亚型禽流感病毒NA基因分子标签的焦磷酸测序检测方法,用于H7N9型禽流感病毒的快速检测和鉴定。通过对公开发表的H7N9亚型禽流感病毒NA基因序列进行比对,发现分离株在NA基因特定区域缺失的15个核苷酸可作为H7N9亚型禽流感病毒NA基因特异性的分子标签。通过设计覆盖此区域的特异性扩增引物和测序引物,建立了H7N9型禽流感病毒NA基因焦磷酸测序检测方法。基于NA基因特定缺失区域建立的焦磷酸测序技术能用于H7N9亚型禽流感病毒国内分离株NA基因的快速检测和鉴定,且具有较好的特异性和重复性。通过对3株H7N9亚型禽流感病毒分离株的检测,表明3株H7N9亚型禽流感病毒的NA基因均存在15个核苷酸缺失的分子标签。本研究建立的H7N9亚型禽流感病毒NA焦磷酸测序检测方法,可用于H7N9禽流感病毒的检测和鉴定。     

小麦腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶同工酶类型及时空表达分析

以9个小麦品种为材料,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Native-PAGE)和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)同工酶类型、表达数量及亚基组成,分析AGP同工酶空间分布特点和器官表达特异性。结果表明:(1)小麦植株中共表达6种AGP同工酶,即AGPp、AGPs、AGPe1、AGPe2、AGPe3和AGPe4。(2)AGPp分布在种皮中,AGPs分布在种皮与叶片中,而AGPe1、AGPe2、AGPe3和AGPe4专一在胚乳中表达;在小麦籽粒灌浆过程中,AGPe1首先表达,AGPe2和AGPe3紧随其后,AGPe4最后表达。(3)AGP各同工酶均由大、小2个亚基组成,小亚基分子量为50kD左右,大亚基分子量在51~54kD之间。(4)AGP同工酶空间分布具有器官特异性,并在籽粒发育进程中顺序表达;AGPe3、AGPe1和AGPe2是占主导地位的AGP同工酶,且可能是决定AGP总酶活性的主效应酶,在灌浆后期籽粒淀粉合成中起关键作用。     

小檗碱对大鼠肠道菌群结构的体外影响

目的研究小檗碱在体外对高脂饮食诱导的肥胖、胰岛素抵抗大鼠(HFD)肠道菌群和正常饮食对照大鼠(NCD)肠道菌群结构的体外影响。方法采用体外厌氧培养、PCR-DGGE和454焦磷酸测序技术研究小檗碱对肠道菌群结构和多样性的影响。结果 DGGE指纹图谱和454焦磷酸测序结果都表明,小檗碱可以改变肠道菌群的结构,高剂量的小檗碱可以减少肠道微生物的多样性。应用偏最小二乘法判别模型分析(PLS-DA)挑选与小檗碱相关的细菌类群(OTU),在HFD组中挑选了55个关键OTUs,其中53个被明显抑制或消除,剩余2个分别属于Proteus和Escherichia/Shigella属的OTUs则被小檗碱富集。在NCD组中挑选的51个关键OTUs中,32个被小檗碱抑制,17个被小檗碱富集。被富集的除了属于Klebsielal属的OTU外,还包括可以产生短链脂肪酸的Lactobacillus、Blautia属的OTUs。结论小檗碱可以直接调节肠道菌群的结构,对不同结构的肠道菌群其作用也不相同,不同浓度的小檗碱对肠道菌群的影响有较大差异。高浓度的小檗碱可以抑制大部分细菌的生长(其中有很多为肠道条件致病菌),减少肠道微生物的多样性,富集Enterobacteriaceae科的细菌(Proteus、Escherichia/Shigella、Klebsielal)。相较于HFD组,小檗碱可以显著富集NCD组大鼠肠道菌群中的短链脂肪酸产生菌。     

重组大肠杆菌单链结合蛋白性质表征及其在提高焦磷酸测序准确性中的应用

利用基因工程手段表达了分子量约为24 kDa的重组大肠杆菌单链结合蛋白 (r-SSBP),通过凝胶阻滞电泳与DNA熔解温度 (Tm) 影响实验表征了r-SSBP与单链DNA (ssDNA) 结合的特性,结果表明,r-SSBP可以与ssDNA结合,并且能够降低DNA的Tm值,同时还能增大含有单个错配碱基的DNA与完全匹配的DNA的Tm值差异,这一特性在提高单核苷酸多态性检测的特异性方面具有潜在的应用价值。此外,将r-SSBP应用于本课题组开发的高灵敏度焦磷酸测序体系中测定已知序列ssDNA模板,结果表明,r     

乙肝治疗耐药基因突变的焦磷酸测序技术诊断

目的:建立焦磷酸测序技术检测拉米夫定和阿德福韦酯治疗乙肝所致乙肝病毒基因耐药突变的定量检测方法,为临床乙肝耐药诊断和治疗提供依据。方法:针对乙肝病毒DNA聚合酶基因序列上4个常见基因突变位点的6种突变形式,分别克隆构建野生型和突变型质粒作为标准品,应用生物信息学手段设计目标基因通用PCR引物和各突变点的焦磷酸测序引物,建立焦磷酸测序的突变检测方法。对接受拉米夫定、阿德福韦酯治疗的慢性乙型肝炎患者血清标本进行检测。结果:构建了乙肝病毒四种常见耐药性突变的标准株和变异株克隆,建立了分别或同时检测拉米夫定、阿德福韦酯耐药突变的焦磷酸测序方法,对68例临床耐药或疑似耐药的患者血清标本进行检测,双脱氧测序验证,检出拉米夫定耐药突变32例,阿德福韦酯耐药突变5例,其中焦磷酸测序检出20例为混合突变,而双脱氧测序显示为6例。结论:成功建立了焦磷酸测序定量检测拉米夫定、阿德福韦酯耐药基因突变的方法,构建了乙肝病毒耐药基因突变的标准质粒,为临床动态监测乙肝病毒变异病毒株、指导合理用药奠定了基础。     

菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析

为深入了解菊叶香藜法尼基焦磷酸合酶基因,该研究对菊叶香藜转录组数据库进行挖掘,获取了两条FPPS基因序列(DsFPPS1和DsFPPS2),并对DsFPPS1和DsFPPS2编码蛋白的理化性质、结构、功能、系统进化进行了分析。结果表明:DsFPPS1和DsFPPS2基因分别包含1 029 bp和969 bp的开放阅读框,分别编码342个(DsFPPS1)和322个(DsFPPS2)氨基酸。DsFPPS1和DsFPPS2位于线粒体内,未发现信号肽和跨膜结构,DsFPPS1为稳定蛋白,DsFPPS2为不稳定蛋白。氨基酸序列比对发现DsFPPS1和DsFPPS2序列相似性为60.53%,均含有5个保守结构域和2个天冬氨酸富集区域。DsFPPS1和DsFPPS2二级结构主要由α-螺旋构成,三级结构为由8个α-螺旋形成的α-螺旋束,但DsFPPS2的三级结构中缺少一个α-螺旋A。系统进化树中DsFPPS1与藜科植物聚为一枝,与藜科植物遗传距离较近,而DsFPPS2单独聚为一枝。通过对菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析,为菊叶香藜FPPS的功能研究及其倍半萜类化合物的生物合成研究奠定了一定的理论基础。