“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的“绿色革命”极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。“绿色革命”主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa)NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2,NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代“绿色革命”育种实践具有重要启示。     

绿色木霉组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3在木霉生物防治作用中的功能分析

【目的】本文借助基因编辑技术在具有生物防治潜力的绿色木霉(Trichoderma viride)中敲除组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3,来研究TvRpd3基因及其编码蛋白在提高木霉病原菌拮抗能力中的作用。【方法】利用融合PCR和同源重组策略构建了TvRpd3基因缺失的突变菌株,通过对峙培养、表型观察、免疫组化检测、代谢组学分析等系统比较TvRpd3基因敲除前后菌株的组蛋白乙酰化修饰水平、次级代谢产物合成、病原菌拮抗能力以及田间防治效果等。【结果】与野生型菌株相比,缺失TvRpd3基因的木霉工程菌(?TvRpd3)对多种病原菌表现出了更强的对峙抑制效果,其所产的发酵液对小麦白粉病、烟草黑胫病和番茄枯萎病的防治效果分别提高了62.27%、57.45%和70.71%。同时,敲除TvRpd3基因也显著改变了木霉工程菌所产次级代谢产物的种类和产量,抗生性物质的产量大幅提高。【结论】绿色木霉TvRpd3基因及其介导的组蛋白乙酰化修饰在提高绿色木霉生物防治中起着重要作用。     

靶向调控SIRT1与阿尔茨海默病治疗

沉默信息调节因子1 (silent information regulator 1, SIRT1)是哺乳动物NAD+依赖的去乙酰化酶沉默信息调节因子(sirtuin)家族的七种蛋白质之一。SIRT1具有神经保护作用,且研究揭示SIRT1在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)中具有潜在神经保护作用。SIRT1调节许多AD相关病理过程,包括调节淀粉样蛋白前体蛋白(amyloid-β precursor protein, APP)剪切、神经炎症、神经退行性变和线粒体功能障碍等。SIRT1在AD中受到了特别的关注,药理学或遗传学手段激活sirtuin通路在AD实验模型中显示出治疗作用。本综述阐述了SIRT1在AD中的病理作用机制最新研究进展,并对SIRT1诱导剂及其在AD中的治疗潜力进行了概述。     

非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能研究进展

赖氨酸巴豆酰化是一种新近发现的蛋白质翻译后修饰类型,在基因表达、细胞代谢及疾病治疗等许多病理生理过程中都具有重要的调节意义,可能是潜在的药物新靶标。目前研究多关注于组蛋白巴豆酰化修饰,而非组蛋白巴豆酰化修饰的研究逐渐被重视。本文简要介绍非组蛋白巴豆酰化修饰的生物学功能及其在疾病中的作用,将有助于了解非组蛋白巴豆酰化修饰的功能和机制。     

血清SIRT1水平与射血分数保留的心力衰竭患者炎性因子、氧化应激的相关性分析及对预后的影响研究

摘要 目的：探讨血清去乙酰化酶1（SIRT1） 水平与射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）患者炎性因子、氧化应激的相关性,分析SIRT1预测HFpEF患者预后的价值。方法：选择2019年10月至2021年6月青岛阜外心血管病医院收治的190例HFpEF患者为HFpEF组,92例心功能正常的健康体检志愿者为对照组。HFpEF患者出院后随访12个月,统计随访期间不良心血管事件发生情况,多因素Logistic回归分析HFpEF患者预后不良的影响因素。结果：HFpEF组血清SIRT1水平低于对照组（P＜0.05）,白细胞介素（IL）-6、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、C反应蛋白（CRP）、丙二醛（MDA）、晚期氧化蛋白产物（AOPP）水平高于对照组（P＜0.05）。HFpEF患者血清SIRT1水平与IL-6、TNF-α、CRP、MDA、AOPP呈负相关（r=-0.496、-0.502、-0.419、-0.533、-0.542,P＜0.05）。190例患者2例失访,余188例HFpEF患者中41例预后不良,147例预后良好。预后不良组美国纽约心脏病协会（NYHA）Ⅳ级比例、IL-6、TNF-α、CRP、MDA、AOPP、N末端B型利钠肽前体（NT-proBNP）水平、左室收缩末期内径（LVEDS）、左室舒张末期内径（LVEDD）、二尖瓣舒张早期血流峰值（E）与舒张晚期血流峰值（A）（E/A）高于预后良好组（P＜0.05）,血清SIRT1水平、左心室射血分数（LVEF）低于预后良好组（P＜0.05）。高IL-6、高MDA、高NT-proBNP是HFpEF患者预后不良的危险因素（P＜0.05）,SIRT1是HFpEF患者预后不良的保护因素（P＜0.05）。结论：HFpEF患者血清SIRT1水平降低,与HFpEF患者炎症反应、氧化应激以及预后不良的发生有关,可作为HFpEF患者预后评估的辅助指标。     

对果蝇S期细胞内组蛋白基因的原位定量分析

利用微型计算机控制的荧光显微镜、荧光强度检测仪和图像记录装置并结合荧光原位杂交法对果蝇细胞核内组蛋白基因的复制时期进行了研究,从而建立了一套细胞内直接定量分析的方法。根据果蝇胚胎原代培养细胞核的ＤＡＰＩＩ杂色强度确定处于Ｓ期的细胞。用杂交信号的荧光强度与细胞核荧光强度的相关关系来反映组蛋白基因的复制时期。结果表明果蝇组蛋白基因的复制是在ＤＮＡ合成早期进行的。这套方法至少可直接在细胞上对每套基因组１     

小麦中期染色体银染蛋白的分析

对小麦中期染色体中银染蛋白的大小、形状和分布频率进行图像分析,看到：染色体顺的银染蛋白以颗粒状的形式存在,其大小不同,分布不均匀,数量差异也较大;从形状来看,大的银粒为点状,小的银粒有的为点状,有的实际为短纤维状,结果表明：染色体骨架在小麦中是真实存在的,骨架蛋白以颗粒和纤维状的形式分布于整个染色体中。     

龙眼组蛋白去乙酰化酶基因DlHDT1的克隆与特性分析

组蛋白去乙酰化是植物表观遗传调控的重要组成部分,对染色体结构修饰和基因表达调控发挥着重要的作用。为深入探究组蛋白去乙酰化酶基因(histone deacetylase 1,HDT1)在龙眼体胚发生过程中的功能,该研究结合龙眼基因组数据,采用RT-PCR方法克隆得到龙眼组蛋白去乙酰化酶基因(DlHDT1),对其进行生物信息学分析及亚细胞定位观察,同时结合转录组数据分析DlHDT1在体胚发生过程中的FPKM值,并利用qRT-PCR技术检测PEG6000和NaCl处理下DlHDT1的表达模式。结果表明:(1)DlHDT1基因CDS序列全长918 bp,编码305个氨基酸,该蛋白为不稳定亲水性蛋白,不含信号肽和跨膜结构,共含43个磷酸化位点,相对分子量为32 585.54 Da,等电点为4.65;进化树分析显示龙眼DlHDT1与漾濞槭亲缘关系最近(78.76%)。(2)亚细胞定位显示,DlHDT1蛋白定位于细胞核中;顺式作用元件分析发现DlHDT1基因含有大量光响应元件和脱落酸、茉莉酸甲酯等激素及逆境胁迫响应元件;转录组数据显示,DlHDT1在龙眼体胚发生不同时期均有表达,在胚性愈伤组织(EC)阶段表达最低,在球形胚(GE)阶段表达最高。(3)qRT-PCR显示,在PEG6000和NaCl处理下DlHDT1基因,呈下调表达趋势,推测DlHDT1可能参与调控龙眼对干旱及盐胁迫的响应,并存在负调控关系。研究认为,DlHDT1为核定位基因,可能参与龙眼体胚形态建成并在龙眼响应非生物逆境胁迫过程中发挥重要作用。     

运动与阿尔茨海默病：基于Tau蛋白翻译后修饰视角的研究述评

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是一种与年龄有关的神经退行性疾病,严重危害老年人的身心健康,给社会带来巨大的经济压力。但目前其发病机制尚不完全明确,临床仍无根治的有效方法。Tau蛋白是一种微管相关蛋白质,能够参与维持微管相关结构稳定,具有可溶性且不会聚集。在AD病理状态下,病人脑内Tau蛋白结构和功能异常。异常的Tau蛋白聚集成不可溶的神经纤维缠结,损害微管运输能力,导致病人认知功能障碍。Tau蛋白结构和功能的改变是由多种翻译后修饰过程来调控的,即将特定的化学修饰基团与Tau蛋白N-端或C-端结合,直接改变蛋白质的性质和功能。AD病人脑内Tau蛋白的磷酸化、糖基化、乙酰化及SUMO化等多种翻译后修饰异常,与Tau蛋白的降解和毒性物质的聚集密切相关。本文综述近年来的研究后发现,运动可以通过改善Tau蛋白翻译后的某些异常修饰来预防和改善AD,主要作用方式如下：(1）运动可通过抑制GSK 3β和MAPK等蛋白激酶活性来抑制Tau蛋白的过度磷酸化,可能通过上调PP2A活性来促进Tau蛋白去磷酸化;(2）运动可通过提高GLUT1和GLUT3蛋白质水平,可能通过调节OGA和OGT活性平衡,提高蛋白质O-GlcNAc糖基化水平;(3）运动可能通过AMPK/mTORC1途径抑制p300以及激活SIRT1,降低Tau蛋白乙酰化水平;同时运动还可能通过抑制HDAC6,改善Tau蛋白KXGS基序异常乙酰化程度;(4）运动可能通过调节磷酸化与SUMO化共定位点,改善Tau蛋白异常SUMO化水平。     

Myostatin基因突变激发骨骼肌发育机制研究进展

肌肉生长抑制素基因（myostatin,MSTN）是骨骼肌发育的负调节因子,在不同物种中具有高度保守性。自然突变或通过基因编辑技术对该基因进行操作,均可以获得肌肉异常发达的动物个体。研究表明,MSTN基因突变可以通过多种调控途径影响肌肉发育过程。因此,从成肌细胞增殖、分化、蛋白质合成分解代谢、组蛋白修饰以及巨噬细胞极化等5个方面对MSTN突变促进肌肉发育的机理进行综述,以期为农业动物育种新材料生产及重大恶病质的治疗提供借鉴。