巴西固氮螺菌NifA与PⅡ蛋白之间的相互作用

利用酵母双杂合系统研究了巴西固氮螺菌（Azospirillum brasielense）NifA与PⅡ蛋白之间的相互作用。结果表明：PⅡ蛋白能和完整NifA蛋白自身或其N－端结构域特异结合，不能与NifA的中间或C－端结构域相互作用；与PⅡ蛋白高度同源的Pz蛋白（即GlnK）也不能与NifA结合。将编码PⅡ蛋白的glnB基因进行移码突变后，突变的PⅡ蛋白失去了与NifA蛋白结合的功能。这说明NifA确实可与PⅡ蛋白特异地结合，但它们之间相互作用的机制尚待进一步研究分析。     

巴西固氮螺菌NifA与PⅡ蛋白之间的相互作用

利用酵母双杂合系统研究了巴西固氮螺菌(Azospirillum brasielense)NifA与P_Ⅱ蛋白之间的相互作用. 结果表明: P_Ⅱ蛋白能和完整NifA蛋白自身或其N-端结构域特异结合, 不能与NifA的中间或C-端结构域相互作用; 与P_Ⅱ 蛋白高度同源的Pz蛋白(即GlnK)也不能与NifA结合. 将编码P_Ⅱ蛋白的glnB基因进行移码突变后, 突变的P_Ⅱ蛋白失去了与NifA蛋白结合的功能. 这说明NifA确实可与P_Ⅱ蛋白特异地结合, 但它们之间相互作用的机制尚待进一步研究分析.     

PAS结构域介导Org35蛋白与NifA之间相互作用

在巴西固氮螺菌中, 氧和铵是调节固氮基因表达的主要环境因子, 即高浓度的氧和铵抑制固氮作用. NifA蛋白(nifA基因的产物)是所有固氮基因(nif基因)的转录激活蛋白. 目前, 在该菌中, 氧和铵对NifA蛋白的表达和活性的调节机制仍然不清楚. 本研究从巴西固氮螺菌中克隆到编码含有PAS结构域蛋白的org35全基因, 将根据org35的核苷酸序列推测的Org35蛋白氨基酸序列在NCBI网上进行同源性比较, 结果表明, Org35蛋白属于杂合双组分调节系统, 包括3个结构域, 即N-端PAS结构、中间组氨酸激酶结构域(HPK)和C-端响应调节蛋白结构域(RR). 并通过酵母双杂交系统证明了Org35蛋白与NifA蛋白之间的相互作用是由PAS结构域介导的.     

用酵母双杂交系统筛选与NifA相互作用的蛋白质

利用酵母双杂合系统从巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Sp中筛选与NifA有直接相互作用的蛋白质因子. 首先将nifA基因克隆到pGBD-C2载体上, 构建成诱饵质粒pGBD-nifA, 接着将巴西固氮螺菌的染色体DNA构建在pGAD-C1, pGAD-C2和pGAD-C3质粒载体上, 形成3个质粒文库YSPC1, YSPC2和YSPC3. 然后以pGBD-nifA为诱饵, 对YSPC1, YSPC2和YSPC3这3个文库进行了筛选, 得到11个阳性克隆. DNA序列分析表明, 这11个阳性克隆分为4类, 包含4个1~1.3 kb不同的基因片段. 对这4个基因片段进行同源性比较发现, 其中2个编码的蛋白质含有与信号传递有关的PAS结构域, 另外1个基因片段含有与吸收铁有关的fhuE基因, 另一个是未知蛋白. 将这4个基因片段从原来的pGAD载体转移到pGBD载体, 即互换换载体后, 它们仍然与NifA有相互作用; 对这4个基因片段进行移码突变则不再与NifA有相互作用, 说明了它们与NifA相互作用的特异性.     

异源nifA基因对苜蓿中华根瘤菌nifA突变体的互补分析

为深入研究苜蓿中华根瘤菌NifA的特性, 分别用组成型表达的慢生型大豆根瘤菌和紫云英根瘤菌的nifA 基因互补苜蓿中华根瘤菌nifA 突变体, 观察其共生表型. 结果表明, 慢生型大豆根瘤菌和紫云英根瘤菌nifA 基因不能互补苜蓿中华根瘤菌nifA 突变体的共生表型. 以苜蓿中华根瘤菌 nifA 突变体为遗传背景, 利用全基因组微阵列实验比较分析引入异源nifA 基因后产生的基因表达谱的变化. 结果显示, 苜蓿中华根瘤菌自身NifA蛋白引起238个基因的表达发生变化. 这些表达差异的基因分属共生、能量和中心代谢、持家、细胞结构与运输等生物学功能组. 慢生型大豆根瘤菌、紫云英根瘤菌和阴沟肠杆菌的NifA蛋白分别引起了20, 7和9个基因的表达发生变化. 这些基因主要是固氮相关基因, 但差异不及苜蓿中华根瘤菌NifA互补菌明显. 以苜蓿中华根瘤菌nifH启动子与lacZ融合基因为报道基因, 研究nifH的表达. 结果指出, 慢生型大豆根瘤菌和紫云英根瘤菌的NifA蛋白只能部分激活苜蓿中华根瘤菌nifH的表达, 激活水平分别为苜蓿中华根瘤菌NifA蛋白激活率的70%和50%, 与微阵列实验结果相符.     

SGK和14-3-3蛋白与TPO/MPL信号传导的丝氨酸/苏氨酸磷酸化机制有关

血小板生成素(thrombopoietin, TPO)是调节血小板生成最主要的细胞因子, 它的生物学效应由其受体c-Mpl介导. 用酵母双杂合系统(two-hybrid system)筛选了与c-Mpl膜内部分相互作用的蛋白质. 在5×106个转化子中, 得到48个阳性克隆. 测序结果表明, 其中一个是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SGK (serum and glucocorticoid-inducible kinase)的部分编码序列(编码第246位氨基酸至C末端, 包括3′端非编码区); 另一个为14-3-3 theta亚型蛋白的部分编码序列(编码第67位氨基酸至C末端, 包括3′端非编码区). 体外GST-Pulldown分析和免疫共沉淀进一步证实了c-Mpl与它们的相互作用. 通过系列缺失研究发现两个蛋白与c-Mpl相互作用的区域都在523~554 aa范围内. 用酵母双杂合系统进一步研究SGK和14-3-3蛋白之间的关系, 发现两者可能直接相互作用. SGK和14-3-3蛋白可能与TPO/MPL信号传导过程中的丝氨酸/苏氨酸磷酸化有关.     

水疱性口炎病毒L蛋白N端存在新的定位信号

水疱性口炎病毒(vesicular stomatitis virus, VSV) L蛋白是该病毒复制酶的主要成分, 分子量约为241 kD. 通过构建L蛋白缺失突变体与绿色荧光蛋白(GFP)融合基因的方式, 将融合蛋白置于T7启动子或CMV启动子下游, 在多种动物细胞中瞬时表达了重组的融合蛋白. 荧光显微镜观察结果显示, 仅保留N端96个氨基酸残基或缺失N端120个以上残基时, 融合蛋白均匀分布于整个细胞质中, 而含有N端120个以上残基时, 融合蛋白呈点状或局部分布于核周围部位. 截取L蛋白96～120氨基酸片段, 连接到GFP蛋白氨基端, 同样融合蛋白亦特异性地分布到核周围局部区域. 进一步研究含定位信号的25个残基片段发现, 仅13个残基的肽段QGYSFLHEVDKEA(108 ~ 120)就具有定位功能, 缺失D或V均导致定位信号完全丧失. 含有这13个残基的GFP融合蛋白, 在多种细胞和不同表达模式下均显示了同样的分布规律, 表明L蛋白N端这种定位信号具有独立的定位功能, 并且在不同细胞中是保守的.     

碳代谢总体调控蛋白CRP对肺炎克氏杆菌nif 启动子的抑制作用

在肠道细菌中，碳代谢总体调控蛋白CRP（也称为cAMP受体蛋白）通过PTS系统介导葡萄糖效应，调控σ70依赖型碳源分解代谢操纵子的转录活性，当自生（联合）固氮的肺炎克氏杆菌（Klebsiella pneumoniae)以不同的碳水化合物作为惟一碳源生长时，其固氮活性明显不同，且这种不同碳源对固氮活性的影响发生在基因表达调控水平上，在近缘的大肠植杆菌遗传背景下的进一步研究表明，在cAMP存在时，CRP对肺炎克氏杆菌所有的σ54依赖型nif启动子（nifB,nifE,nifF,nifH,NifJ,nifLA,nifU)都有抑制作用，序列分析结果表明，CRP的抑制作用与其在这些启动子上游的DNA顺式作用元件无直接相关性，对肺炎克氏杆菌crp基因的分离，测序结果显示，其编码的CRP蛋白与已知的大肠杆菌CRP蛋白在序列与功能上高度保守，因此认为不同碳源代谢对固氮基因的调控作用可能是由CRP－cAMP复合体介导的，这一研究工作将碳代谢调控系统和固氮调控系统通过CRP－cAMP耦联在一起，具有重要的生理学意义。σ     

拟南芥液泡膜水孔蛋白的互作蛋白AtSM34 参与种子萌发的渗透胁迫响应

水孔蛋白(aquaporin, AQP)广泛参与植物的各种生理活动, 但还有许多调控机制未被发现. 为进一步对其调控因子进行研究, 运用酵母双杂交筛选拟南芥液泡膜水孔蛋白TIP1;1(tonoplast intrinsic protein, TIP)的互作子, 这是拟南芥中第一个被发现的液泡膜上具有高度水转运活性的蛋白. 以AtTIP1;1 为诱饵, 筛选得到一个新的TIPs 结合蛋白, 并在酵母和植物细胞中验证了这种结合. 该蛋白被命名为AtSM34, 编码一个含309 个氨基酸的多肽, 预测分子量为34 kD, 具有1 个单独的MYB/SANT 样结构域. AtSM34 启动子融合GUS 组织化学染色分析显示, 其表达主要位于花、茎和叶中, 尤其是维管束组织, 并且响应渗透胁迫. AtSM34 定位于内质网, 截断分析显示其N 端(1~83 位氨基酸)对于其定位至关重要. 过表达AtSM34 导致转基因植物对外源甘露醇、山梨醇及脱落酸更加敏感, 表现为萌发延迟. 进一步研究发现,AtSM34 也可与AtTIP1;2 和AtTIP2;1 结合, 这2 个TIP 蛋白对液泡渗透调节发挥着重要作用,并在种子萌发阶段大量表达. 这暗示着AtSM34 可能通过影响水孔蛋白基因的表达, 参与种子萌发早期阶段的渗透胁迫响应.     

碳代谢总体调控蛋白CRP对nifU启动子的抑制作用不依赖于该启动子上游CRP与NifA竞争的靶位点

在大肠杆菌中，碳代谢总体调控蛋白CRP抑制肺炎克氏杆菌nifU启动子的表达，序列分析表明，nifU启动子上游有一个CRP靶位点，且该位点与已知的NifA靶位点重合，体外凝胶阻滞实验结果表明，CRP对该位点的亲和性与对乳糖操纵子的CRP靶位点相似，说明在生理条件下，CRP可与NifA激活蛋白竞争该靶位点，该位点突变的体外凝胶阻滞实验结果表明，CRP不再与突变的nifU启动子结合，体内活性检测结果显示，在组成性表达NifA的激活下，CRP对上游CRP靶位点突变的nifU启动子依然有抑制作用，其程度与野生型启动子无明显差异，因此，CRP对nifU启动子的抑制作用不依赖于该启动子上游特异的CRP靶位点，暗示CRP与Eσ^54RNA聚合酶间的直接相互作用在该抑制效应中起着主要作用。     

中国生物固氮研究现状和展望

生物固氮是生命科学中的重大基础研究课题之一, 它在生产实际中发挥着重要作用: 为植物特别是粮食作物提供氮素、提高产量、降低化肥用量和生产成本、减少水土污染和疾病、防治土地荒漠化、建立生态平衡和促进农业可持续发展. 本文在介绍国际生物固氮研究进展的同时, 着重叙述了生物固氮研究取得的重大进展和成果: 收集了根瘤菌资源, 建立了最大的数据库, 修正和发展了国际上对根瘤菌的分类; 发现了固氮基因, 证实了克氏杆菌固氮基因操纵子的连锁性及正调控基因的调节机制和对氧、温度的敏感性; 发现苜蓿根瘤菌结瘤调控基因nodD3的产物对结瘤基因表达的启动不受宿主类黄酮的作用; 发现苜蓿根瘤菌的碳利用基因和固氮生物氮代射和碳代谢基因表达及其调节的偶联作用; 化学合成了根瘤菌的结瘤因子; 在固氮基因表达调节基础上, 构建了固氮基因工程菌株, 并在生产中得到应用; 提出了化学模拟固氮酶的结构和功能, 固氮酶活性中心的模型和合成了模型化合物, 受到了国际高度评价. 根据国际上研究的趋势并结合国内的研究进展, 提出了生物固氮研究的发展方向, 建议在联合(内生)固氮菌固氮基因调控及其提供氮素的作用, 根瘤菌与豆科植物共生结瘤固氮的信号传递和分子相互作用, 氮、碳代谢和固氮与光合作用的偶联与共生结瘤固氮中功能基因组学等方面展开积极研究.     

稻瘟病菌坏死和乙烯诱导肽1样蛋白的原核表达、纯化与活性分析

坏死和乙烯诱导肽1(necrosis and ethylene-inducing peptide 1, Nep1)样蛋白(Nep1-like proteins, NLPs)是一类广泛存在于细菌、真菌及卵菌中的分泌型蛋白.本研究通过生物信息学分析了稻瘟病菌中的4个坏死和乙烯诱导肽1样蛋白的家族基因成员的相关信息,克隆了它们的编码区序列,分别将它们构建到了pGEX-6P-1载体中.通过优化诱导条件对它们进行了原核表达、纯化,获得了相应的可溶性目的蛋白,进一步将纯化的目的蛋白注射到烟草叶片中,发现N端融合GST标签的MoNLP1、MoNLP4蛋白仍具有生物学活性,可以明显诱发烟草叶片组织产生细胞坏死.该研究为进一步深入研究该基因家族在稻瘟病菌中的功能与作用以及开发更多潜在的植物蛋白激发子奠定基础.     

Mn(Ⅱ)-HSA和Mn(Ⅱ)-BSA金属中心的结构研究

我们曾研究了Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ),Hg(Ⅱ)与HSA(Human serum albumin,人血清白蛋白)和BSA(Bovin serum alburmin,牛血清白蛋白)的相互作用,鉴于锰酶和锰蛋白在生物无机化学上的重要性,且迄今未见有关Mn(Ⅱ)与HSA和BSA相互作用的研究报道,本文在紫外区观察LMCT谱带,研究了1:1 Mn(Ⅱ)-HSA和Mn(Ⅱ)-BSA在生理pH下金属中心的结构.结果表明:浓度较低时,金属中心具有五配位的四方锥构型,浓度较高时则转变为四配位的四方平面构型;结合位置最可能位于HSA和BSA的N-端三肽段上,涉及四个含氮基团,第五个配位原子是Asp~1上的羧基氧.本文还计算并讨论了Mn(Ⅱ)及有关配位原子的光学电负性.     

nifA突变的苜蓿根瘤菌在根瘤中的转录组学分析

用全基因组微阵列比较了根瘤中苜蓿根瘤菌1021的nifA突变菌和野生菌的基因表达谱. 分析结果表明, nifA的缺失引起601个基因的表达发生变化. 这些基因分别属于生物大分子的合成代谢、三羧酸循环及呼吸代谢以及结瘤固氮过程等多个功能组, 预示着根瘤中细菌的生长状态发生了显著的变化. 在根瘤中, fixK以及受其激活的基因在nifA突变菌中的表达量显著高于野生菌. 定量实时PCR分析表明, 根瘤中fixLJ的转录水平在nifA突变菌中显著高于野生菌. 通过统计学方法从13个表达发生显著变化的基因的上游调控序列中找到推测的NifA结合位点.     

普通野生稻(Oryza rufipogon)内生固氮菌多样性及高固氮酶活性

从广东博罗、惠来和海南陵水县普通野生稻中分离到37株内生固氮菌, 并测定其固氮酶活性. 经固氮酶基因(nifH)的PCR扩增检测, 37株内生固氮菌均能扩增出固氮酶基因(nifH)片段. 在80%相似性水平上, IS-PCR指纹图谱聚类分析得到8个类群(Ⅰ~Ⅷ). SDS-PAGE全细胞蛋白电泳聚类分析与IS-PCR的聚类结果相似. 对各类群相应代表菌株(Ls13, Ls8, BL1, BL12, HL6, Ls4)进行脂肪酸含量和成分比较, 结果表明, 这些菌株的脂肪酸成分和含量具有较大的差异. 16S rDNA序列分析表明, 类群Ⅰ~Ⅶ的菌株均属于肠杆菌科(γ-变形菌纲), 其中类群Ⅰ和Ⅱ的菌株属于克雷伯氏菌属不同种群; 类群Ⅲ菌株Ls8与成团泛菌(Pantoea agglomerans)的相似性为96%, 可能代表该属内的一个新种或一个新属; 类群Ⅳ和类群Ⅴ的菌株代表肠杆菌属的不同种群; 类群Ⅵ菌株Ls4和Ls9与无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)有98%的相似性; 类群Ⅶ菌株Ls15与成团泛菌关系最近, 有97%相似性, 属于泛菌属; 类群Ⅷ属于Ideonella属(β-变形菌纲). 这些表明普通野生稻内生固氮菌具有较大的多样性, 且部分菌株具高固氮酶活性, 达42.52 ?mol C2H4·mL^-1·h^-1. 水稻接种实验表明内生固氮菌能明显促进水稻生长.     

BICP0和其环指结构域具有E3泛素连接酶活性

1型牛疱疹病毒(BHV-1)早早期(immediate early, IE)基因所编码的调控蛋白BICP0可决定病毒的感染方式, 具有多种转录调控功能. 它能促进病毒自身IE基因、早期(early, E)基因和晚期(later, L)基因以及其他一系列细胞基因的表达. 为研究其作用机理, 在E. coli中表达纯化了BICP0及其各种缺失突变蛋白. 体外活性实验表明, BICP0全长蛋白和其具有环指(ring finger)结构域的N端蛋白可以催化多聚泛肽链的形成, 具有E3泛素连接酶的功能, 暗示BICP0的转录激活功能可能通过其泛素连接酶功能实现, 为阐明BICP0在病毒感染中的作用机理提供了新视角.     

逐步预测和统计学筛选人H5N1毒株神经氨酸酶蛋白B细胞表位

为了预测和筛选人禽流感H₅N₁毒株神经氨酸酶(NA)蛋白的B细胞表位, 检测了人禽流感H₅N₁毒株NA基因核苷酸序列. 采用Kyte-Doolittle的亲水性方案、Emini方案和Jameson-Wolf抗原指数方案, 辅以对NA蛋白的二级结构中的柔性区域的分析, 并用SPSS 13.0进行聚类和相关分析, 建立了一种统计学筛选程序, 预测了H₅N₁病毒NA蛋白的B细胞表位, 并对毒株GD-01-06的NA蛋白变异进行了分析. 预测结果通过吴氏抗原指数和SWISS-MODEL软件进行评价. 结果发现, 预测并筛选最有可能的B细胞表位位于NA蛋白N端第120~137, 81~84, 408~415, 273~282, 429~432, 356~368, 46~55, 146~155, 341~350, 198~209肽段, 提示它们是B细胞表位的优势区段; 含有糖基化位点NGT_126~128的120~137肽段为首选的NA蛋白抗原表位; H₅N₁毒株NA蛋白第53位(Ⅰ)位点缺失, 这有助于增加毒株GD-01-06的NA蛋白表面柔性, 而且抗原表位扩大(VEP_46~48→VEPISNTNFL_46~55). 采用SWISS-MODEL软件建立的N₁蛋白模型有助于评价抗原表位预测. 结果表明, 用多参数预测以及用统计学筛选H₅N₁毒株NA蛋白的B细胞表位, 可以为分子免疫学研究和药物筛选提供依据; 广东GD-01-06毒株NA蛋白53位(Ⅰ)位点缺失可能增强该抗原表位的抗原性.     

逐步预测和统计学筛选人H_5N_1毒株神经氨酸酶蛋白B细胞表位

为了预测和筛选人禽流感H5N1毒株神经氨酸酶(NA)蛋白的B细胞表位,检测了人禽流感H5N1毒株NA基因核苷酸序列.采用Kyte-Doolittle的亲水性方案、Emini方案和Jameson-Wolf抗原指数方案,辅以对NA蛋白的二级结构中的柔性区域的分析,并用SPSS13.0进行聚类和相关分析,建立了一种统计学筛选程序,预测了H5N1病毒NA蛋白的B细胞表位,并对毒株GD-01-06的NA蛋白变异进行了分析.预测结果通过吴氏抗原指数和SWISS-MODEL软件进行评价.结果发现,预测并筛选最有可能的B细胞表位位于NA蛋白N端第120～137,81～84,408～415,273～282,429～432,356～368,46～55,146～155,341～350,198～209肽段,提示它们是B细胞表位的优势区段;含有糖基化位点NGT126～128的120～137肽段为首选的NA蛋白抗原表位;H5N1毒株NA蛋白第53位(Ⅰ)位点缺失,这有助于增加毒株GD-01-06的NA蛋白表面柔性,而且抗原表位扩大(VEP46～48→VEPISNTNFL46～55).采用SWISS-MODEL软件建立的N1蛋白模型有助于...     

壳模型研究~(10)Be和~(12)Be中的转动带结构

基于WBP和YSOX两种核子-核子相互作用,用壳模型计算研究了~(10)Be和~(12)Be的激发能谱.为了解激发态的结构性质,用轨道角动量分解方法对~(10)Be和~(12)Be的激发态波函数进行了分析,预言了可能存在的转动带结构.研究了中子数N=8壳层下~(10)Be和~(12)Be中的跨壳效应与转动带之间的关系,比较了WBP和YSOX两种相互作用计算结果的异同.此外,还研究了~(10)Be和~(12)Be核的转动特性.研究结果可为今后相关实验提供有用信息.     

转移消失蛋白研究进展

转移消失蛋白(missing in metastasis,MIM)是一种重要的胞内膜调控蛋白,属于inverse BAR(I-BAR)家族成员,能结合细胞膜并在细胞极化、运动和内吞作用等过程中发挥调节功能,其表达异常与多种疾病尤其是肿瘤发生或转移相关,在神经系统、循环系统和生殖泌尿系统中也有一定作用.MIM蛋白的生物学功能包括调节肌动蛋白细胞骨架、与皮动蛋白等其他蛋白相互作用、参与细胞信号通路调控、改变细胞膜形态并促进细胞极化等,在结构上表现出典型I-BAR家族成员特征,借助其N端的I-BAR区域自聚合形成二聚体,促使细胞膜形成伪足状突起,甚至可以调控人造磷脂囊泡,但二聚体的形成也可被靶向的多肽等抑制剂阻断.除作用于蛋白I-BAR,RPTP结合域的特异性多肽外,MIM也可被RNAi干涉,在肿瘤生物治疗领域具有开发潜力.本文回顾了MIM蛋白相关医学研究进展,综述了MIM蛋白已知的生物功能,分析了MIM蛋白靶向治疗及其他应用前景,并提出了可能的研究新方向、新思路.