甜菜夜蛾谷氧还蛋白SeGrx原核表达、纯化及酶学性质分析

【目的】谷氧还蛋白(glutaredoxin, Grx)是生物体内依赖硫醇的抗氧化酶,在生物氧化胁迫和细胞凋亡等许多重要的生命活动中发挥作用。本研究旨在测定甜菜夜蛾Spodoptera exigua谷氧还蛋白家族成员SeGrx1的基因序列以及酶催化反应特性,为揭示其在昆虫体内功能奠定基础。【方法】以前期获得的甜菜夜蛾转录组数据为基础,采用RACE-PCR技术克隆甜菜夜蛾Grx1基因cDNA全长序列。将甜菜夜蛾Grx1基因的ORF序列连接至pET-16b原核表达载体,转化至大肠杆菌Escherichia coli BL21菌株中,IPTG诱导融合蛋白表达后用镍柱和Superdex75/200分子筛纯化;采用荧光酶标仪测定纯化的SeGrx1的活性及酶促反应动力学参数。【结果】甜菜夜蛾SeGrx1基因(GenBank登录号: MK318813) cDNA全长738 bp,其中5′非编码区长40 bp,3′非编码区长347 bp,开放阅读框(ORF)全长351 bp,编码116个氨基酸,预测蛋白的相对分子量为12.57 kD,活性位点为CPYC,为双巯基谷氧还蛋白。SeGrx1中心由4个平行和反向平行的β-strand混合组成,外围被5个α螺旋包围。成功构建pET-16b-SeGrx1重组质粒并在大肠杆菌中高表达,经过诱导和纯化条件的优化,获得纯度在95%以上的SeGrx1目的蛋白。以人类谷氧还蛋白hGrx1为标准,SeGrx1比活力为0.577 U/mg pro,最大反应速度V_max为20.5 U/mg pro,米氏常数Km为14.3 nmol/L。【结论】本研究成功地在体外大量表达了甜菜夜蛾谷氧还蛋白SeGrx1,并且获得了它的酶促动力学参数,为进一步挖掘谷氧还蛋白的生物学功能,探索其在害虫防治中的应用提供了基础。     

缺氧条件下GC-1细胞凋亡的作用机制研究

以小鼠精原细胞系GC-1细胞为研究对象,探讨缺氧条件下GC-1细胞凋亡潜在的分子机制。首先,采用CCK-8 (Cell Counting Kit-8)法检测不同缺氧时间处理下的细胞活力,以确定细胞缺氧损伤的时间;然后,通过化学荧光法检测GC-1细胞中活性氧(reactive oxygen species, ROS)的含量,采用JC-1法检测线粒体的膜电位,采用比色法检测ATP的含量,采用线粒体荧光探针法检测线粒体的数量与分布,并采用透射电镜观察细胞的超微结构;最后,利用实时荧光定量PCR检测线粒体信号通路相关基因胱天蛋白酶(caspase)-3、caspase-9、细胞色素c (cytochrome c, Cyt-c)、Bax和Bcl-2的m RNA表达水平。结果显示,缺氧36 h后,细胞活力为(60.36±5.40)%,符合后续实验需求;在缺氧条件下, GC-1细胞中的ROS含量显著增加, ATP含量显著下降,线粒体膜电位下降、数量减少,同时细胞中促凋亡相关基因的表达水平上调,抗凋亡因子Bcl-2的基因表达水平下调。实验结果初步表明,缺氧可导致GC-1细胞线粒体功能障碍, ROS/线...     

开花期土壤短期干旱和复水对大豆光合作用和产量的影响

以大豆(Glycine max)为材料, 研究开花期土壤水分变动对叶片光合生理以及产量形成的影响, 以期为大豆的节水栽培和水分高效利用提供理论依据。研究发现, 大豆叶片气孔导度(Gs)对土壤水分的匮缺更加敏感。干旱胁迫降低了叶片的净光合速率(Pn), 但复水后, 叶片水势和净光合速率等在实验过程中都可以得到迅速恢复, 并且蒸腾速率(Tr)、气孔导度和胞间CO₂浓度(Ci)在复水后的第3 天与对照相比显著提高, 表现出一定的超补偿效应。研究发现, 在开花期即使短期的土壤干旱, 也会对大豆后期的生物量及其分配产生较大的影响, 开花期干旱和复水, 显著降低了大豆叶片和茎的生物量, 使根茎比提高16.7% (P<0.05), 收获指数增加26.3%(P<0.05)。     

桃小食心虫发育过程中蜕皮激素滴度动态及甲氧虫酰肼干扰滞育的作用

【目的】 经历了长光照和短光照条件,桃小食心虫Carposina sasakii脱果老熟幼虫分别进行非滞育和滞育发育。本研究旨在通过使用蜕皮激素类似物甲氧虫酰肼对桃小食心虫滞育进行干扰,以期达到干扰桃小食心虫滞育的目的,为开发桃小食心虫防治新方法奠定基础。【方法】 利用ELISA法测定了桃小食心虫幼虫滞育和非滞育过程中的20E滴度动态;以清水为对照,测定了不同浓度(0.05, 0.1, 1,2, 5, 7.5和10 mg/mL)甲氧虫酰肼以及0.5和1 mg/mL 20E喷沙处理对桃小食心虫结茧的影响;测定了5mg/mL甲氧虫酰肼和1 mg/mL 20E喷沙处理中桃小食心虫20E滴度,并跟踪调查了0.1和5 mg/mL甲氧虫酰肼喷沙处理对桃小食心虫滞育的干扰效果。【结果】两种光周期(15L∶9D和12L∶12D)下桃小食心虫滞育和非滞育幼虫生长过程中20E滴度没有差异,均是从幼龄到老龄逐渐降低,脱果时达到最低;但脱果时,长光照非滞育发育幼虫体内20E滴度(0.473 ng/g)显著高于短光照注定滞育幼虫体内的(0.254 ng/g)。非滞育发育幼虫脱果后进入长茧化蛹,虫体20E的滴度显著升高,在蛹期保持较高滴度区间(0.652~1.217ng/g)。滞育发育幼虫脱果后进入圆茧滞育,20E滴度缓慢上升,第4天达到第一个峰值(0.656 ng/g),随后降低,在第8天达到第2个峰值(0.790 ng/g);随着进入滞育稳定期,20E滴度逐渐降低;70 d后达到滞育解除状态,20E滴度持续保持在低滴度水平;第90天达到滞育期间最低滴度(0.424 ng/g),随后20E滴度开始上升。0.05 mg/mL甲氧虫酰肼点滴短光照桃小食心虫脱果幼虫,即可干扰部分滞育圆茧的形成,对桃小食心虫脱果幼虫的LD₅₀为7.039 μg/头。0.05 mg/mL以上浓度甲氧虫酰肼和20E喷沙处理均可有效干扰滞育圆茧的形成,1 mg/mL相同浓度的20E比甲氧虫酰肼表现出的干扰活性更高,两者均能使注定滞育的幼虫出现结长茧、畸形茧以及无法结茧的表型;在结畸形茧和无法结茧幼虫中20E滴度显著升高,5 mg/mL甲氧虫酰肼和1 mg/mL 20E喷沙处理不能结圆茧的比例分别为70.0%和66.7%,其中结畸形茧的幼虫体内20E滴度分别显著升高16.3%和143.0%,异常不能结茧的幼虫体内20E滴度分别显著升高149.3%和278.6%。部分幼虫接触甲氧虫酰肼后虽能够结圆茧,但能够完成滞育成功羽化的比例减少,甲氧虫酰肼0.1 mg/mL喷沙处理组羽化率仅为20.8%。【结论】 桃小食心虫幼虫在滞育过程中20E保持较低滴度,在生殖发育阶段需要较高滴度。外源甲氧虫酰肼和20E均能够干扰其结圆茧滞育,虫体结茧表型与20E滴度增加幅度具有相关性,相同浓度的20E比甲氧虫酰肼表现出更高的干扰活性;甲氧虫酰肼处理减少了桃小食心虫幼虫成功完成滞育的比例。     

体重和时间节律对俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedti Brandt)幼鱼耗氧率和窒息点的影响

采用流水法研究了在温度(20.7±0.55)℃下体重和时间节律对俄罗斯鲟(Acipenser gueldenstaedti Brandt)幼鱼耗氧率和窒息点的影响。结果表明,俄罗斯鲟的耗氧率、窒息点与体重负相关,耗氧量与体重正相关。俄罗斯鲟体重(1.39±0.24)g时平均耗氧率为(0.51±0.06)mg/h.g,平均耗氧量为(0.68±0.03)mg/h.ind;体重(3.16±0.22)g时,平均耗氧率为(0.35±0.04)mg/h.g,平均耗氧量为(0.97±0.10)mg/h.ind;体重(6.20±0.36)g时平均耗氧率为(0.28±0.04)mg/h.g,平均耗氧量为(1.46±0.33)mg/h.ind。3种规格俄罗斯鲟的窒息点分别为2.38、2.35和1.98 mg/L。     

红花黄色素对新生鼠缺氧后一氧化氮合酶表达的影响

目的:观察红花黄色素对缺氧后脑内诱生型一氧化氮合酶(iNOS)、神经原型一氧化氮合酶(nNOS)及内皮型一氧化氮合酶(eNOS)基因表达的影响,探讨红花黄色素抗缺氧脑损伤的作用.方法:采用SD新生鼠缺氧模型,于缺氧前30 min腹腔注射红花黄色素生药7g/kg,缺氧40 min后复氧48 h,提取脑组织总RNA,应用RT-PCR技术检测三种NOS mRNA的表达量.结果:新生鼠缺氧再复氧48 h,脑内iNOS、nNOS基因表达上升(P＜0.05),预先给予红花黄色素能抑制iNOS、nNOS基因的表达(P＜0.05),但eNOS基因表达不受影响.结论:红花黄色素对缺氧脑损伤的保护作用与NOS基因表达有关.     

缺氧诱导因子与肺癌关系研究进展

缺氧诱导因子(Hypoxia-inducible factors,HIFs)是在缺氧条件下广泛存在于人和哺乳动物体内的一种转录因子,在细胞的增殖、存活、血管发生、新陈代谢、肿瘤侵袭和转移等过程中起着重要作用。缺氧是实体瘤的一个重要特征,缺氧诱导因子与肿瘤的发生、发展关系密切,通过分析缺氧诱导因子与肺癌的关系,为研发新靶点的肺癌药物奠定一定的理论基础。     

N末端亲和标签可增进人硫氧还蛋白-1对氧化剂的敏感性

人细胞质硫氧还蛋白(hTrx1)在抗氧化和氧化还原调控中起重要作用.如果静脉注射重组hTrx1,动物抗氧化能力将增高.近年来,随着人们对氧化还原调控的关注,hTrx1需求不断增加.为了快速获得高纯度重组hTrx1,N末端亲和标签,如组氨酸标签(His-tag)和谷胱甘肽S-转移酶标签(GST-tag),被用于hTrx1亲和纯化.带N末端标签的hTrx1融合蛋白在实验中用的越来越多.但N末端延长是否会影响hTrx1特性尚不清楚.我们构建与优化了hTrx1原核表达质粒,在大肠杆菌中高效表达了含天然N末端、带His-tag或带GST-tag的3种重组hTrx1.纯化蛋白在SDS-PAGE上呈现1条带,对应的分子量分别为12kD、17kD及38kD.在无氧化剂存在时,它们催化胰岛素还原的能力不分仲伯.当有H2O2存在时,天然N末端hTrx1通过形成可逆二聚体,对H2O2表现出较强的耐受性;而N末端亲和标签有干扰二聚体形成,使hTrx1对H2O2耐受性降低的作用,其中GST-tag干扰作用明显大于His-tag.此外,体内重要的氧化还原对GSH/GSSG,有增进hTrx1及其还原酶催化NADPH氧化的作用,N末端亲和标签可明显扩大GSH/GSSG的这种作用.我们分析了N末端亲和标签对hTrx1活性影响的可能机理.     

硫氧还蛋白的共价修饰

硫氧还蛋白是细胞中普遍存在的低分子量蛋白质,为生物体所必需。硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸组成硫氧还蛋白系统,调节细胞的氧化还原状态。硫氧还蛋白不仅维持细胞的氧化还原平衡,还具有抗凋亡及促进细胞增殖等功能。原核细胞的硫氧还蛋白仅含有两个半胱氨酸残基,真核细胞的硫氧还蛋白除了活性中心的两个半胱氨酸残基外,通常还有另外的半胱氨酸残基。这些半胱氨酸残基的共价修饰使硫氧还蛋白具有了更丰富的功能。硫氧还蛋白的共价修饰包括谷胱甘肽化、巯基氧化、亚硝基化和烷基化。     

Variations of thioredoxin system contributes to increased susceptibility to apoptosis in cardiomyocytes of type 2 diabetic rats

Cardiac complications are the leading cause of death in diabetes. However, the mechanism of diabetes in inducing myocardial injury and apoptosis, and whether the thioredoxin （Trx） system is involved remain unclear. In this study, male Sprague-Dawley rats were randomly divided into two groups： the control and the diabetes groups, and then were randomly divided into five different timepoints （the 1st, 2nd, 4th, 12th, and 24th week）. The results showed that diabetes-induced cardiac injury was enhanced in the type 2 diabetes rats, as evidenced by aggravated cardiac dysfunction, biochemical indicators, and increased myocardial apoptosis （TUNEL and caspase-3 activity）. The activity of myocardial Trx and Trx reductase （TR） in diabetic rats was significantly decreased from the second week and continually aggravated with the disease progression. In diabetic rats, the mRNA expression of Trxl, Trx2, TR1, and TR2 was decreased first and then increased after the fourth week. Meanwhile, the protein expression of these Trx system members was significantly increased at the 12th week. Trx nitration was cleared, the Trx/ASK1 interaction was significantly decreased, and the activity of p38 was significantly enhanced in cardiac tissues at the 12th week. These results demonstrated that diabetes may cause myocardial injury and apoptosis, and the extent of which was accompanied with the development of the disease. The mechanism is associated with the development of diabetes and the decreased activity of Trx and TR. The reasons for decreased Trx activity may include： decrease of Trx and TR protein expression; nitration modification of Trx; and up-regulation of TXNIP expression.