Molecular mechanism of dehydrin in response to environmental stress in plant

Dehydrins, known as the D-11 subgroup of late embryogenesis abundant (LEA) protein, are an immunologically distinct family of proteins, which typically accumulate in desiccation-tolerant seed embryo or in vegetative tissues in response to various environmental stresses such as drought, salinity and freezing. The existence of conservative sequences designated as K, S, and Y segments is a structural feature of dehydrins, and the K segment found in all dehydrins represents a highly conserved 15 amino acid motif (EKKGIMDKIKEKLPG) and forms an amphiphilicα-helix. According to the arrangement of these domains and clustering analysis, dehydrins are subdivided into 5 subtypes: YnSK, Kn, KnS, SKn and YnK. Different types of dehydrins are induced by different environmental stress in plants. Study results showed that dehydrins might play important protective roles under abiotic stress via a number of different mechanisms, including improving or protecting enzyme activities by the cryoprotective activity in responding to freeze/thaw or dehydration; stabilizing vesicles or other endomembrane structures by function as the membrane stabilizer during freeze induced dehydration, and preventing the membrane system from the oxidative damage induced by reactive oxygen radicals as the radical scavenger. Here, the gene expression and molecular mechanisms of dehydrin in response to stress in plants are discussed.     

Molecular mechanism of dehydrin in response to environmental stress in plant

Dehydrins， known as the D-11 subgroup of late embryogenesis abundant (LEA) protein, are an immunologically distinct family of proteins, which typically accumulate in desiccation-tolerant seed embryo or in vegetative tissues in response to various environmental stresses such as drought, salinity and freezing. The existence of conservative sequences designated as K, S, and Y segments is a structural feature of dehydrins, and the K segment found in all dehydrins represents a highly conserved 15 amino acid motif (EKKGIMDKIKEKLPG) and forms an amphiphilic α-helix. According to the arrangement of these domains and clustering analysis, dehydrins are subdivided into 5 subtypes: YnSK, Kn, KnS, SKn and YnK. Different types of dehydrins are induced by different environmental stress in plants. Study results showed that dehydrins might play important protective roles under abiotic stress via a number of different mechanisms, including improving or protecting enzyme activities by the cryoprotective activity in responding to freeze/thaw or dehydration; stabilizing vesicles or other endomembrane structures by function as the membrane stabilizer during freeze induced dehydration, and preventing the membrane system from the oxidative damage induced by reactive oxygen radicals as the radical scavenger. Here, the gene expression and molecular mechanisms of dehydrin in response to stress in plants are discussed.     

陡脉冲诱导在体瘤细胞凋亡的实验及分析

检测陡脉冲电场作用下Wistar大鼠在体瘤细胞的Bcl-2和Bax基因编码蛋白表达,探讨陡脉冲诱导在体瘤细胞凋亡的机理.用免疫组织化学法和原位缺口末端标记(TUNEL)法分别检测18例荷有Walker-256瘤株的Wistar大鼠瘤细胞中Bcl-2和Bax蛋白表达阳性率和凋亡细胞百分率.结果表明:1)陡脉冲电场对在体瘤细胞有显著的治疗作用,治疗组可见大量肿瘤坏死组织,对照组瘤细胞呈弥漫性密集分布,浸润性生长;2)TUNEL检测结果:治疗组的细胞凋亡率明显高于对照组;3)Bcl-2、Bax蛋白表达:陡脉冲电场作用后,Bcl-2蛋白表达减弱,Bax蛋白表达增强.陡脉冲电场能诱导瘤细胞凋亡,其分子机制是下调Bcl-2蛋白表达,增强Bax蛋白表达.     

一氧化氮可能参与细胞外钙调素诱导蚕豆气孔关闭的过程

细胞外钙调素(CaM)被发现能够调节蚕豆及拟南芥气孔运动,而且G蛋白、H_2O_2及Ca~(2 )参与这一过程．从接受刺激到引起气孔关闭保卫细胞要经历复杂的信号转导,因此细胞外CaM调控气孔运动的信号转导途径还需要深入探讨．研究中以蚕豆下表皮条为材料,用表皮条生物分析和荧光显微技术研究了一氧化氮(NO)在细胞外CaM促进气孔关闭过程中的作用．结果表明:细胞外CaM能诱导保卫细胞内NO升高,一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N~G-氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)和NO清除剂2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(PTIO)抑制了这一过程,而硝酸还原酶(NR)抑制剂NaN_3则没有抑制作用;L-NAME和PTIO也抑制细胞外CaM诱导的气孔关闭过程,而NaN_3不能抑制这一过程．说明细胞外CaM主要通过NOS途径诱导NO合成,从而诱导气孔关闭．质膜Ca~(2 )通道抑制剂及Ca~(2 )螯合剂处理实验结果表明,细胞外CaM对保卫细胞内NO的诱导过程依赖Ca~(2 )内流．文中结果为NO参与细胞外CaM调节气孔运动的过程提供了直接证据．     

血管内皮生长因子反义核酸增强HL60和K562细胞对As2O3的敏感性细胞对As2O3的敏感性

目的:探讨血管内皮生长因子(VEGF)反义核酸能否提高HL60和K562细胞对三氧化二砷(As2O3)的敏感性.方法:采用经筛选所得的最优反义核酸(A7),20个碱基经过全硫代修饰;以脂质体介导转染细胞,反义核酸和As2O3联合作用72 h以后,用MTT法检测细胞生长情况,求IC50值;用ELISA法检测培养液中VEGF蛋白的浓度,用流式细胞仪检测细胞凋亡百分数.结果:VEGF反义核酸可显著降低HL60、K562细胞对As2O3的IC50值,下调VEGF蛋白的表达,增加As2O3诱导的HL60、K562细胞凋亡作用.结论:VEGF反义核酸具有增强HL60和K562细胞对As2O3的敏感性,增强As2O3诱导的HL60和K562细胞凋亡作用;提示内源性VEGF蛋白具有使细胞产生耐药性的作用.     

血管内皮生长因子反义核酸增强HL60和K562细胞对As_2O_3的敏感性

目的:探讨血管内皮生长因子(VEGF)反义核酸能否提高HL60和K562细胞对三氧化二砷(As2O3)的敏感性。方法:采用经筛选所得的最优反义核酸(A7),20个碱基经过全硫代修饰;以脂质体介导转染细胞,反义核酸和As2O3联合作用72h以后,用MTT法检测细胞生长情况,求IC50值;用ELISA法检测培养液中VEGF蛋白的浓度,用流式细胞仪检测细胞凋亡百分数。结果:VEGF反义核酸可显著降低HL60、K562细胞对As2O3的IC50值,下调VEGF蛋白的表达,增加As2O3诱导的HL60、K562细胞凋亡作用。结论:VEGF反义核酸具有增强HL60和K562细胞对As2O3的敏感性,增强As2O3诱导的HL60和K562细胞凋亡作用;提示内源性VEGF蛋白具有使细胞产生耐药性的作用。     

植物寒冻抗性的分子机理研究进展

概述了植物冷激蛋白的生理作用及其基因表达的调控，阐释了植物寒冻损伤和寒冻抗性的分子机理．植物冷激蛋白的生理作用有：1．具有生物膜系统的保护作用；2．有蛋白质、酶和RNA分子伴侣的作用；3．具有抗冻和抗脱水活性．冷激蛋白基因是一类调节基因，可感受低温、脱水、ABA等多种不同的信号刺激．冷激蛋白基因的表达存在着信号转导、转录和转录后等多个不同层次的调控．     

青枯菌胞外多糖和酶对花生细胞POD及CYT的影响

用野生型青枯菌(fy7)及其胞外多糖缺失型(APT)和胞外蛋白缺失型(DF7)分别作用于青枯菌易感花生品种鄂花4号和抗性品种中花2号的悬浮培养细胞,等电聚焦分析处理后的花生细胞的过氧化物酶(POD)、酯酶(FAST)和细胞色素氧化酶(CYT)的变化．与对照组相比,fy7诱导12h时鄂花4号的3种酶都有变化,24h时只有中花2号有新POD带出现．APT诱导12h时只有FAST有变化,24h时POD和cYT均有较显著变化．DP7诱导12h时只有FAST有变化,24h时只有抗性细胞有新POD带出现．     

隐丹参酮诱导人肝癌HepG-2细胞凋亡作用研究

目的:探讨隐丹参酮诱导人肝癌细胞HepG-2细胞凋亡作用及机制。方法:采用MTT法测定隐丹参酮对人肝癌HepG-2细胞生长率的影响,流式细胞仪测定隐丹参酮诱导人肝癌细胞HepG-2细胞DNA的影响,蛋白印记测定隐丹参酮对人肝癌细胞HepG-2、caspase-3、PARP、bcl-2以及bax蛋白表达的影响。结果:隐丹参酮12.0μM-100μM对HepG-2细胞生长率的抑制与对照组比较具有显著性差异;隐丹参酮作用12h、24h和48h后,细胞凋亡率分别为1.95%、5.84%和9.05%;隐丹参酮(12μM)孵育24h和48h可显著促进caspse-3和PARP的裂解;隐丹参酮(12μM)孵育24h和48h可显著抑制bcl-2促进bax的蛋白表达。结论:隐丹参酮诱导人肝癌细胞HepG-2细胞凋亡,机制可能是通过抑制bcl-2,促进bax表达,通过调控bcl-2/bax比值,最终激活下游效应因子cas-pase-3,从而诱导细胞凋亡。     

低温胁迫对高山离子芥试管苗渗透调节物质及保护酶系的影响

本研究以高山离子芥试管苗为材料,研究了渗透调节物质和保护酶系对其低温胁迫的响应机制.结果表明:渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白分别以各自不同的响应方式在冷冻胁迫下增强高山离子芥的抗寒性.保护酶系中,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在减轻低温胁迫下高山离子芥试管苗膜脂过氧化伤害作用中协同互补作用;过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化酶(APX)在低温胁迫下高山离子芥试管苗清除过氧化氢机制中发挥主要作用,且CAT对低温胁迫的响应强度远高于APX,说明保护酶系在抵制低温胁迫和保护高山离子芥免受低温伤害方面具有重要的生物学功能.     

沙棘籽渣黄酮类化合物诱导人乳腺癌Bcap-37细胞凋亡的研究

探讨了沙棘籽渣黄酮类化合物(flavonoids from seed residues of Hippophae rhamnoidesL.FHR)对人乳腺癌Bcap-37细胞凋亡的影响和其作用机制.采用MTT法、Wright染色法、流式细胞术及免疫细胞化学等方法,观察在不同浓度和作用时间时,FHR对Bcap-37细胞生长抑制和细胞凋亡效应.结果显示FHR在10~1 000μg／mL等浓度范围内可以诱导人乳腺癌细胞Bcap-37产生典型的凋亡形态学变化;1 000 μg／mL FHR处理24 h、48 h和72 h后使Beap-37细胞周期S期减少,G0／G1期增加;FHR处理实验组p53蛋白表达较对照组明显增加,bcl-2蛋白表达较对照组降低.提示FHR对人乳腺癌Bcap-37细胞的生长抑制主要通过诱导细胞凋亡,且p53蛋白的增加和bcl-2蛋白的减少是其诱导细胞凋亡的机制之一.     

垂盆草乙醇提取物诱导HEK 293T细胞凋亡及作用机制

目的:探讨垂盆草乙醇提取物(EESS)对HEK293T细胞凋亡的诱导作用和机制.方法:利用CCK-8法检测垂盆草乙醇提取物对细胞增殖影响,用Hoechst33342染色法及Annexin V-FITC染色流式细胞检测其对细胞凋亡的影响,以Western blot检测其对NF-κB信号通路蛋白及凋亡相关通路蛋白Bcl-2, Bax, Bcl-xL等表达的影响.结果:EESS对细胞增殖具有抑制作用,能促进其凋亡呈剂量依赖性,并显著上调NF-κΒ磷酸化水平及凋亡启动蛋白线粒体细胞色素C(Cyc)蛋白和促凋亡蛋白Bax的表达(P<0.05).结论:垂盆草乙醇提取物能诱导HEK 293T细胞的凋亡,其作用机制与NF-κΒ信号途径及其介导的凋亡启动蛋白Cyt c和促凋亡蛋白Bax的表达上调有关.     

凋亡素融合蛋白在HeLa细胞中的转导及体外活性分析

研究胞外超氧化物歧化酶(EC-SOD)的肝素结合域(HBD)在HeLa细胞中的转导活性,并证实HBD具有运载药物蛋白(凋亡素)进入细胞并诱导肿瘤细胞凋亡的能力。通过克隆表达的HBD-EGFP融合蛋白经Ni2+-NTA纯化后,观察其转导活性;并利用HBD-凋亡素融合蛋白表达纯化后,用噻唑蓝(MTT法)检测肿瘤细胞的凋亡。结果表明:用荧光显微镜可观察到HeLa细胞内有绿色荧光;MTT法检测表明凋亡素融合蛋白能诱导HeLa细胞的凋亡;HBD具有转导活性,能携带药物蛋白(凋亡素)进入细胞并能诱导HeLa细胞的凋亡。     

17β-雌二醇抑制高同型半胱氨酸诱导破骨细胞Raw 264.7激活的作用研究

 探讨17-β雌二醇(17β-Estradiol,17β-E₂)对高同型半胱氨酸(High Homocystine,HHcy)诱导的破骨前体细胞株Raw 264.7炎性因子释放的抑制作用.用同型半胱氨酸(Homocystine,Hcy)刺激Raw264.7细胞构建炎症模型,采用四甲基偶氮唑蓝比色法(MTT)检测17β-E₂对Raw 264.7细胞的活力影响,免疫荧光双标和RT-PCR方法检测不同浓度17β-E₂(1,10 nmol/L和1μmol/L)对环氧合酶-2(COX-2)和细胞炎性蛋白酶诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、细胞炎性因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-1β(IL-1β)、炎性信号蛋白核因子-κB(NF-κB)蛋白与mRNA的表达变化.结果发现:不同浓度的17β-E₂在翻译水平和转录水平上明显抑制了Hcy诱导的细胞炎性蛋白酶COX-2和iNOS,细胞炎性因子TNF-α和IL-1β与炎性信号蛋白NF-κB的上调,并且COX-2和IL-1β蛋白和mRNA的表达呈剂量依赖性.上述结果表明17β-E₂可通过调控Hcy诱导的破骨前体细胞株Raw264.7细胞炎性因子释放从而抑制破骨激活,发挥抗骨质疏松的作用.     

糖氧剥夺对大鼠脂肪干细胞自噬和成脂的影响

目的 研究大鼠脂肪干细胞( adipose derived stem cells,ADSC)及糖氧剥夺下,细胞自噬和对诱导分化成脂的影响。 方法常规制备 ADSC, 设 置 对 照 组 ( G 组 ) 、 少 糖 组 ( SG 组 ) 、 缺 氧 组 ( G + CoCl2 组 ) 、 缺氧少糖组( SG+CoCl2 组)和自噬阳性对照组( EBSS 组) 。 设置不同培养时间,MTT 检测各组 ADSC 存活情况;Western blot 分析细胞自噬及成脂诱导油红“ O”染色与比色。 结果 不同培养时间,ADSC 细胞均可增殖。 培养 24 h,各组细胞之间无差别( P>0. 05) ,但培养 48 h 和 72 h,G 组细胞增殖明显高于其它三组( SG 组、G + CoCl2 组和 SG+CoCl2 组) ,P<0.05;Western blot 分 析, EBSS 组、G 组 和 SG 组 的自噬相关蛋白 Ⅰ 型 ( LC3-Ⅰ ) 明显弱于自噬相关蛋白Ⅱ 型( LC3-Ⅱ ) ,且 G+CoCl2 组和 SG+CoCl2 组的 LC3-Ⅰ 明显高于 EBSS 组;成脂诱导实验中,G 组油红“ O” 比色值最高,与其它组比较均有统计学差异( P<0. 05) 。 结论 ADSC 具有较强的细胞自噬作用,推测在缺糖缺氧条件下,通过抑制细胞自噬,降低 ADSC 存活率以及诱导分化成脂率。     

水提三七达玛烷20(S)-原人参二醇型皂苷诱导A549细胞凋亡机制的研究

 三七总甙对多种肿瘤细胞的生长均有抑制作用,但从三七茎叶、花梗、果梗提取到的达玛烷20(S)-原人参二醇型皂苷（20(S)-PPDS）对肺癌A549细胞的作用及机理尚不清楚.本研究采用噻唑蓝（MTT）, Hoechst33258 染色,免疫组化以及Western blot法研究20(S)-PPDS对肺癌A549细胞的作用.结果显示20(S)-PPDS对A549细胞的具有抑制作用,125,250,500μg·mL^-1的20(S)-PPDS与A549细胞作用72h后,细胞抑制率依次为28.67%,41.97%,73.02%;20(S)-PPDS对A549细胞作用24,72h的IC50分别为398.94,315.96μg·mL^-1;20(S)-PPDS通过活化Caspase-3, 上调Bax蛋白表达,下调Pro-Caspase-3、Bcl-2蛋白表达诱导A549细胞凋亡.这些研究结果表明20(S)-PPDS对A549细胞具有抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的作用.     

臭灵丹中HTMF诱导Hep-2细胞凋亡

目的:探讨中药臭灵丹中3,5-二羟基-6,7,3',4'-四甲氧基黄酮(HTMF)诱导人喉癌Hep-2细胞凋亡的机制.方法:倒置显微镜观察细胞形态变化,Hoechst 33258染色,观察对Hep-2细胞的致凋亡能力;流式细胞仪检测HTMF对Hep-2细胞的凋亡率和线粒体跨膜电位(Δφm)的改变;Western blotting法检测凋亡蛋白caspase-3和caspase-9的变化.结果:倒置显微镜下Hep-2细胞随HTMF浓度加大而变小变圆,细胞存活数随浓度增加而减少.Hoechst 33258染色后高浓度组Hep-2细胞核固缩并出现呈致密浓染蓝白色颗粒状荧光的凋亡小体.流式结果显示HTMF对Hep-2细胞有促凋亡作用并呈明显的量效关系,线粒体跨膜电位(Δφm)随HTMF浓度的增加而下降.Western blotting结果显示HTMF可诱导Hep-2细胞中caspase-3和caspase-9蛋白活化,并呈浓度依赖性关系.结论:HTMF可通过线粒体途径诱导人喉癌Hep-2细胞凋亡.     

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)联合低剂量顺铂诱导多药耐药人卵巢癌细胞凋亡的实验研究

为研究卵巢癌多药耐药机制和逆转耐药,探讨在低剂量顺铂存在下,人可溶性肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)对多药耐药人卵巢癌细胞的杀伤增效作用及其可能存在的分子病理机制。用顺铂为诱导剂,逐步建立多药耐药人卵巢癌细胞株SKOV3/cDDP。(此细胞株经免疫组化检测P-gp高表达)。TRAIL、顺铂或两药联用12h,24h,48h,采用MTT法测试细胞毒作用,Hochest33258染色荧光显微镜下观察细胞形态学改变,透射电镜下观察亚细胞结构形态,通过流式细胞术检测细胞凋亡比例,Western blot分别检测在联用TRAIL作用前后cFLIP蛋白的表达情况。结果显示:1)单用100ng/mL TRAIL只能杀伤4.67%±0.26%的SKOV3/cDDP细胞,IC50>1000ng/mL。顺铂对SKOV3/cDDP细胞的作用存在剂量依赖性细胞毒效应,这种效应主要通过诱导细胞凋亡实现;2)亚毒性浓度TRAIL(100ng/mL)与亚毒性浓度DDP(1.0μg/mL)联用可杀死52.12%±2.84%的SKOV3/cDDP细胞。呈现出高效协同作用;3)流式细胞术分析、透射电镜观察及荧光显微镜证实其协同性杀伤作用主要通过促进诱导细胞凋亡实现;4)亚毒性浓度TRAIL(100ng/mL)与亚毒性浓度DDP(1.0μg/mL)联用,可使细胞cFLIP蛋白的表达下调,促进了细胞凋亡的发生。结论:TRAIL与亚毒性浓度顺铂联用表现出对多药耐药人卵巢癌细胞的高效杀伤作用,这种作用可能主要由促进细胞凋亡介导实现,cFLIP蛋白的表达减少可能参与这一过程。     

融合蛋白TAT-p53-MTS的促细胞凋亡作用

本研究首先构建了融合蛋白 TAT-p53-MTS 的原核表达质粒 pET-22b(+)-TAT-p53-MTS,将表达纯化的融合蛋白与p53缺陷型人肺癌细胞NCI-H1299孵育,通过Western blot和免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,co-IP)检测融合蛋白的细胞穿膜以及与 Bcl-2蛋白的相互作用,并通过流式细胞术检测融合蛋白对 NCI-H1299细胞的促凋亡作用。结果显示,融合TAT和MTS的p53重组蛋白具有更强的细胞穿膜及线粒体定位能力;并且,融合蛋白能够通过与Bcl-2蛋白的结合显著诱导NCI-H 1299细胞的凋亡。     

元宝枫叶黄酮抑制脂多糖诱导的小胶质细胞激活的作用

 探讨枫叶黄酮对脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的小胶质细胞株BV-2细胞炎性因子释放的抑制作用.用LPS刺激BV-2细胞构建炎症模型,采用免疫荧光双标和RT-PCR方法检测不同浓度枫叶黄酮(5,10,15μmol/L)对细胞炎性蛋白酶诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和环氧合酶-2 (cyclooxygenase-2,COX-2)、细胞炎性因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白介素-1β (interleukin-1β,IL-1β)、炎性信号蛋白核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)蛋白与mRNA的表达变化.结果发现:不同浓度的枫叶黄酮在翻译水平和转录水平上明显抑制了LPS诱导的细胞炎性蛋白酶iNOS和COX-2,细胞炎性因子TNF-α和IL-1β与炎性信号蛋白NF-κB的上调.上述结果表明枫叶黄酮可通过调控LPS诱导的小胶质细胞株BV-2细胞炎性因子释放从而抑制小胶质细胞激活,发挥抗神经炎症的作用.