AtGRIP蛋白在拟南芥根冠细胞高尔基体反面网络分泌囊泡的定位

动物与真菌细胞的GRIP蛋白定位于高尔基体反面网络, 并对高尔基体的结构与功能有重要作用. 通过RT-PCR方法从拟南芥植株RNA中扩增得到AtGRIP的cDNA; 利用原核表达和亲和层析的方法, 获得AtGRIP部分片段的GST融合蛋白, 进而得到相应蛋白的多克隆抗体. 利用纯化的AtGRIP抗体进行免疫印迹, 确认拟南芥AtGRIP蛋白的分子量为92 kD, 并发现其在拟南芥根、茎、叶和花中均有表达; 免疫荧光标记AtGRIP和Nag-GFP的共定位说明, AtGRIP蛋白分布于拟南芥细胞高尔基体; 免疫金标结合电子显微镜观察发现, AtGRIP蛋白主要定位于拟南芥根冠细胞高尔基体反面网络的囊泡膜. 以上结果说明, 动植物细胞间GRIP蛋白在高尔基体上的定位是保守的; 同时也说明AtGRIP蛋白可能参与了对植物细胞高尔基体反面网络结构与功能的调控.     

花粉及花粉管中的膜骨架蛋白红膜肽

用免疫印迹,免疫荧光定位及免疫金标方法对百合花粉与花粉管内膜骨架蛋白红膜肽的存在和分布进行了研究。结果表明,百合花粉及花粉管内存在类红膜肽,其主要分布于高尔基体附近的囊泡膜上。     

铝抑制拟南芥根尖PIN2循环和囊泡运输

铝对植物毒害作用最明显的症状是迅速抑制根尖生长. 然而, 铝抑制根尖生长的机制并不清楚. 本文研究了铝对生长素和生长素运输载体(PIN2)囊泡运输的影响. 结果表明, 铝抑制拟南芥根尖生长素运输, 其中过渡区生长素抑制率最高, 达66%. 布雷菲尔德菌素(Brefeldin A, BFA, 一种囊泡运输抑制剂)明显诱导PIN2囊泡在细胞内形成点状结构, 铝处理降低点状结构的大小, 表明铝抑制PIN2囊泡在细胞内的运输. 实时定量PCR和蛋白印迹反应发现, 铝增加PIN2基因的转录表达, 促进PIN2蛋白在细胞膜水平方向累积. 细胞骨架解聚药物处理表明, 铝抑制PIN2囊泡的运输, 主要通过破坏肌球蛋白微丝来完成. 铝处理下, 拟南芥根尖伸长区细胞比过渡区具有较少的铝吸收和较低的囊泡运输频率. 上述结果表明, 通过调节生长素运输载体(PIN2)在质膜与胞内移动, 阻碍生长素的运输, 铝抑制了拟南芥根尖的生长.     

川百合花粉管类血影蛋白的分离鉴定及功能分析

花粉管伸长是高等植物完成有性生殖的一个重要过程. 研究表明, 细胞骨架对花粉管的伸长有重要的调控作用, 但是目前还不清楚细胞膜骨架是否也参与花粉管伸长的过程. 血影蛋白是膜骨架的一个重要组分, 通过双向电泳和免疫印迹等方法证明, 川百合花粉管总蛋白在硝酸纤维素杂交膜上存在2个血影蛋白印迹点, 分子量分别为150和105 kD, 等电点分别为4.54和4.39. 通过提取花粉管质膜总蛋白进行SDS-PAGE和免疫印迹, 发现150 kD类血影蛋白位于花粉管的质膜上; 通过活性电泳发现105 kD类血影蛋白以210 kD形式存在于花粉管胞质中, 且很可能是以二聚体形式存在. 通过显微注射的方法将抗人红细胞血影蛋白的抗体注入正在生长的花粉管中, 花粉管的伸长明显受到抑制, 表明类血影蛋白调控川百合花粉管的伸长过程.     

温度对拟南芥STN7激酶表达及LHCⅡ蛋白磷酸化的影响

拟南芥STN7蛋白激酶参与了LHCⅡ蛋白的磷酸化和状态转换过程. 本研究根据STN7激酶的蛋白序列, 合成了一段含11个氨基酸的亲水肽段, 与牛血清蛋白BSA偶联后, 免疫家兔制备得到合成多肽的抗体, 免疫双扩散和Western blot检测表明该多肽抗体效价和特异性较高. 借助该多肽抗体、磷酸化抗体和低温(77 K)荧光, 研究了温度对拟南芥LHCⅡ蛋白的磷酸化、状态转换和STN7激酶表达的影响. 结果表明, 温度不仅调节LHCⅡ蛋白的磷酸化水平, 而且还调节STN7激酶的表达水平. 另外, LHCⅡ蛋白的磷酸化随温度的变化趋势与STN7激酶表达量的变化趋势相对一致, 并且与状态转换密切相关, 为LHCⅡ蛋白磷酸化及STN7激酶表达调控机理研究提供了有用的信息.     

植物细胞50 ku类角蛋白与β微管蛋白共存

用选择性抽提法从悬浮培养的烟草原生质体中得到类中间纤维蛋白,免疫印迹反应显示其主要成分是分子量分别为64,58,55,54,50,45 ku的6种类角蛋白,其中50 ku蛋白与微管蛋白多抗亦有免疫交叉反应. 双向电泳显示50 ku蛋白包含两种多肽成分. 对分离纯化得到的50 ku蛋白进行部分序列测定,结果表明两种多肽成分分别为新的未知序列蛋白和β微管蛋白. 结合以往的实验结果,证明在植物中间纤维成分中,50 ku 类角蛋白与β微管蛋白相结合,可能由此介导了植物中间纤维与微管共分布.     

大豆根瘤中增强表达的WIP小多肽基因家族的分子鉴定

小肽分子是植物细胞分化、器官形成和生物防御的重要信号分子.通过分析大豆全基因组DNA序列,发现大量的基因编码小肽前体即小多肽分子.到目前为止,对这些小多肽分子的特征以及功能知之甚少.本文系统地分析了公共数据库中的大豆转录组数据,鉴定了212个在根瘤中增强表达的小多肽基因.其中79个基因属于38个多基因家族,而另外133个基因不属于任何基因家族.在38个基因家族中,有10个基因家族只出现在豆科植物中,另外28个也出现在模式植物拟南芥中.在大豆中,最大的一个基因家族是伤流诱导的小多肽(wound-induced small protein,WIP)基因家族,由38个成员组成,其中一半左右的基因在大豆固氮根瘤中增强表达.我们进一步分析了蒺藜苜蓿、百脉根、拟南芥和水稻中的WIP同源基因,发现部分基因也在根瘤中增强表达或者受病原菌诱导表达.二级结构分析显示,WIP小多肽前体均含有一个DUF3774结构域,其中包含2个跨膜疏水区域,多数分子具有N-端信号肽序列.我们选取了2个大豆WIP基因进行亚细胞定位分析,发现WIP小多肽定位于细胞膜上.有趣的是,34个大豆WIP基因成簇分布在3条染色体上,与目前发现的其他小多肽基因家族的分散分布(如CLE)完全不同.在6,12和13号染色体上分别分布有11,12和11个WIP基因.而在12号染色体上的WIP同源基因则位于13号染色体上,二者呈对应关系.而6号染色体上的WIP基因相互之间同源性最高,且只与12号染色体上的基因具有较高的同源性.因此,可以推测,在大豆基因组中WIP基因可能起源13号染色体,通过染色体复制扩散至12号染色体,再扩散到6号染色体.而在拟南芥和水稻基因组中,半数以上的WIP基因也分布在一条染色体上,且与大豆12和13号染色体上的WIP基因具有较高的同源性.因此,植物中WIP基因可能来源一个共同的祖先.     

突触结合蛋白Ⅰ的C2A结构域的两种膜结合状态及Ca2+引发的插膜

突触结合蛋白(synaptotagmin)Ⅰ是神经细胞突触囊泡上的一个膜整合蛋白, C2A是它的具有重要功能的近膜胞质片段. 近年来的研究表明, 突触结合蛋白Ⅰ在Ca2+引发的神经递质快速释放过程中起到Ca2+感受器的作用, 而C2A结构域与神经细胞的突触前膜的相互作用与其 Ca2+感受器的功能密切相关, 但是其作用机制还不清楚. 利用气/液单层膜技术结合表面密度的测量, 发现C2A存在两种膜结合状态: 无 Ca2+时, 以静电作用力为主的表面吸附状态; 有 Ca2+时, 静电力起部分作用的插膜状态. 两种状态时C2A都倾向于与带负电荷, 如磷脂酰丝氨酸的磷脂膜结合. 将C2A转染表达在PC12和HEK-293细胞中, 利用免疫染色和Western blot检测也表明, C2A在有无Ca2+存在的情况下都主要存在于膜附近. 实验结果提示, 突触结合蛋白Ⅰ作为Ca2+感受器的可能分子机制: 突触结合蛋白Ⅰ的C2A的表面吸附功能在囊泡锚定或活化时协助囊泡附着在活化区, 当细胞内Ca2+浓度迅速增加, C2A Ca2+依赖的插入负电荷膜的特点可以将囊泡拉近突触前膜, 加之同时和其他蛋白, 如SNARE复合物的作用引发膜的融合.     

植物膜蛋白的囊泡转运及调控机制的研究进展

膜蛋白的囊泡转运对维持植物的生长发育、细胞内外的物质交换、细胞识别、免疫应答、信号转导等生物学过程具有重要的生理学意义.近年来,随着超分辨显微技术和蛋白标记方法的更新和进步,对膜蛋白转运相关机制的研究也取得了很大进展.尽管当前对囊泡转运机制的研究手段或技术方法有很多,但关于膜蛋白囊泡转运途径及其研究技术方法缺少系统的总结.本综述首先介绍了膜蛋白囊泡转运所涉及的相关细胞器,全面总结了植物膜蛋白的不同囊泡转运途径,并在此基础上,系统概括了研究植物囊泡转运所使用的化学方法和突变体;最后,展望了植物膜蛋白囊泡转运途径中的研究前景,以期为了解和阐明植物体如何感知及适应环境的调控机制提供一定的思路和见解.     

异源表达一个大豆Na+/H+逆向转运蛋白基因GmNHX2提高拟南芥的耐盐性

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白调节细胞内的离子内平衡, 在植物耐盐性起重要的作用. 本研究克隆一个大豆Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源基因GmNHX2, 编码一条长534氨基酸的多肽并预测有10个可能的跨膜结构域. GmNHX2在大豆的根、茎和叶中表达, 但在根中的丰度最高, 受NaCl和PEG (polyethylene glycol)处理的诱导表达. GmNHX2与LeNHX2和AtNHX2的序列相似性高于AtNHX1和AtSOS1. 尽管系统发育分析将GmNHX2与细胞器(液泡和囊泡)逆向转运蛋白聚成一类, 但亚细胞定位的结果表明GmNHX2-EGFP (enhanced green flurescent protein)融合蛋白可能位于植物细胞的质膜或细胞器膜上. 与野生型植株相比, 异源表达GmNHX2的拟南芥植株在萌发和幼苗期都更加耐高浓度的NaCl. 这些结果暗示, GmNHX2是一个Na+/H+逆向转运蛋白同源物, 可能在盐胁迫下执行调节离子内平衡的功能.     

JUN和FOS基因增加水稻prolamin 4a基因的表达

水稻prolamin基因的表达具有发育(开花后种子成熟过程中)和组织(胚乳)的特异性,是研究基因表达调控的理想材料。目前,关于水稻prolamin cDNA和13,10kD prolamin的基因已经定序,而对其表达特异性在分子水平上的机理,尚未见报道. 周先锦、范云六报道了prolamin 4a基因启动子的序列并在转基因烟草植株中证实了该启动子的发育和组织特异性表达功能。该启动子属于13kD prolamin基因启动子,具有与     

哺乳动物驱动蛋白的计算基因组学分析与鉴定

提供了一种新颖的、基于比较基因组学方法的全长驱动蛋白预测方法(full-length kinesin prediction program, FKPP), 用于哺乳动物中驱动蛋白质组的鉴定与研究. 之前的预测认为, 哺乳动物共含94个驱动蛋白, 而用FKPP从哺乳动物的基因组中总共鉴定出134个可能的驱动蛋白基因. 基于数据库中存在的片段序列, 用FKPP鉴定出25个可能的全长驱动蛋白. 此外, 用FKPP方法发现人的动点马达蛋白CENP-E应包含2701个氨基酸, 而不是当初根据克隆预测的2663个氨基酸. 通过对CENP-E的cDNA进行重测序, 并同时采用特异性识别FKPP预测的CENP-E多肽抗体予以实验评估, 结果表明, FKPP预测的CENP-E氨基酸序列是正确的. 为此, 本研究利用FKPP对哺乳动物的驱动蛋白进行了重新分类. 鉴于目前公共数据库含有较多非全长序列的蛋白片段, FKPP可提供一个具有显著效率且准确新颖的全长序列预测手段, 用于驱动蛋白以及其他蛋白家族的分子鉴定.     

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.     

乳腺癌细胞靶向特异性多肽研究

通过噬菌体肽库技术, 研究能特异性结合并具有携带目的基因进入靶细胞能力的多肽. 以人乳腺癌细胞MDA-MB-231为靶细胞, 与pC89噬菌体肽库共培养筛选出能特异性进入靶细胞的小肽噬菌体. Subtilisin被用于灭活未进入细胞的噬菌体, 进入细胞的特异性小肽噬菌体经细胞裂解、转化E. coli XLI-Blue得到扩增. 经5轮反复共培养, 富集得到能特异性进入乳腺癌细胞的小肽噬菌体. 以RGD-integrin binding噬菌体为对照, 分别检测乳腺癌细胞特异性小肽噬菌体与MDA-MB-231、其他乳腺癌细胞株以及实体瘤细胞株的亲和性. 测序并合成无噬菌体外壳蛋白的特异性多肽(CASPSGALRSC)以标记FITC; 同时为了解氨基酸序列排列对特异性的影响, 合成了调整氨基酸序列排列次序的多肽(CGSLSRAPSAC), 并检测其与人乳腺癌细胞的特异性. 实验获得与MDA-MB-231细胞特异性结合的小肽噬菌体; 合成的无噬菌体外壳蛋白的多肽序列保持与MDA- MB-231细胞的特异性, 并且亲和性高于嵌合蛋白(RGD-integrin). 本研究建立了一种利用噬菌体肽库研究能结合或进入不同细胞的未知多肽的技术; 得到了一条能与MDA- MB-231高特异性结合的氨基酸多肽序列; 这种高特异性呈现氨基酸多肽序列高度依赖性; 该氨基酸多肽具有作为乳腺癌基因治疗高效靶向性载体的潜在临床应用价值.     

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.     

突触结合蛋白Ⅰ的C2A结构域的两种膜结合状态及Ca2+引发的插膜

突触结合蛋白(synaptotagmin)Ⅰ是神经细胞突触囊泡上的一个膜整合蛋白, C2A是它的具有重要功能的近膜胞质片段. 近年来的研究表明, 突触结合蛋白Ⅰ在Ca²⁺引发的神经递质快速释放过程中起到Ca²⁺感受器的作用, 而C2A结构域与神经细胞的突触前膜的相互作用与其 Ca²⁺感受器的功能密切相关, 但是其作用机制还不清楚. 利用气/液单层膜技术结合表面密度的测量, 发现C2A存在两种膜结合状态: 无 Ca²⁺时, 以静电作用力为主的表面吸附状态; 有 Ca²⁺时, 静电力起部分作用的插膜状态. 两种状态时C2A都倾向于与带负电荷, 如磷脂酰丝氨酸的磷脂膜结合. 将C2A转染表达在PC12和HEK-293细胞中, 利用免疫染色和Western blot检测也表明, C2A在有无Ca²⁺存在的情况下都主要存在于膜附近. 实验结果提示, 突触结合蛋白Ⅰ作为Ca²⁺感受器的可能分子机制: 突触结合蛋白Ⅰ的C2A的表面吸附功能在囊泡锚定或活化时协助囊泡附着在活化区, 当细胞内Ca²⁺浓度迅速增加, C2A Ca²⁺依赖的插入负电荷膜的特点可以将囊泡拉近突触前膜, 加之同时和其他蛋白, 如SNARE复合物的作用引发膜的融合.     

膜泡相关蛋白OsSEC27P增强缺铁转基因烟草根的H~+分泌

铁是植物必需的微量元素.除了铁的吸收机理Ⅰ和机理Ⅱ外,膜泡运输过程参与铁吸收及铁稳态的维持也有所报道.报道了一个新的膜泡(vesicle)相关基因OsSEC27P,并对其功能进行了分析.基因芯片和实时定量PCR证明,OsSEC27P受缺铁条件诱导上调表达.在转基因烟草悬浮细胞BY-2中表达的OsSEC27P-GFP融合蛋白和FM4-64共定位,证明OsSEC27P蛋白主要集中于细胞内的膜泡中.OsSEC27P过量表达的转基因烟草液体培养基的pH明显下降,通过离子选择性电极扫描技术(SIET),证明是小苗根部缺铁响应的质子分泌显著加强所致.综上认为,膜泡相关蛋白OsSEC27P在缺铁条件下,对增强根的H+释放起着重要的作用.     

受光抑制的大麦叶片特导Thionin的cDNA序列

Thionin(硫堇)是一类小分子量多肽.这种蛋白最早在小麦面粉中发现,随后在其它禾谷类作物和一些双子叶植物如十字花科的Crambe abyssinica的种子中也发现了类似的蛋白.1987年在大麦叶片、1993年在烟草花器中又发现了叶片和花特异的thionin.Thionin有以下几个特点:分子量小约500D,热稳定性高,带正电荷,巯基含量高.     

传染性喉气管炎病毒糖蛋白G基因的原核表达、细胞定位及功能研究

克隆测定了传染性喉气管炎病毒(ILTV)北京E3和Zhonghai毒株的糖蛋白G基因(gG)序列, 并与多种动物的Ⅰ型α-疱疹病毒gG基因序列作了比对. 通过克隆gG基因至原核表达载体pET30a(+)构建pET30a-gG质粒, IPTG诱导表达含pET30a-gG重组质粒的阳性宿主菌后, 分离纯化得到分子量约35 kD的His-GG融合蛋白. 利用该融合蛋白制备的纯化的抗His-GG大鼠多抗血清, 观测ILTV糖蛋白G的在细胞上的分布, 发现糖蛋白G主要存在于宿主细胞的细胞核外周及细胞膜上, 在散在细胞内的分布较为分散, 而在融合细胞的结合部位分布较为集中. 利用抗体中和病毒糖蛋白G的实验结果表明, 糖蛋白G可能参与病毒从细胞到细胞的直接感染(CTCS), 从而影响病毒复制和噬斑的形成.     

嵌段共聚多肽控制合成的复合空泡结构纳米孔二氧化硅

在温和条件下利用嵌段共聚多肽聚(L-苯丙氨酸)-聚(γ-谷氨酸苄酯)(Phe₂₀-b-PBLG₅₀)仿生合成了复合空泡结构纳米孔二氧化硅. 硅烷偶联剂氨苯基甲基三乙氧基硅烷(AMTS)作为中间媒介, 一方面通过其苯环与多肽链段上的苯环之间形成π-π相互作用; 另一方面通过硅氧烷与硅源发生共缩合, 从而把多肽在溶液中自组装形成的囊泡结构通过二氧化硅转录并固定, 微孔的形成归因于多肽的二级结构和有机胺小分子. 提出了一个在温和条件下, 通过嵌段多肽控制合成新颖结构多孔材料的新方法.