植物远红光受体——光敏色素A的研究进展#br#

光敏色素是植物中感受红光和远红光的光受体,而光敏色素A(phyA)是植物中唯一感受并响应远红光信号的光受体。phyA以Pr形式在细胞质中合成,接受光照后被激活,转换为具有生物活性的Pfr形式。Pfr形式的phyA与穿梭蛋白FHY1/FHL结合并被转运进入细胞核,在细胞核中与FHY1/FHL分离;FHY1/FHL出核,进行下一个转运phyA进入细胞核的循环。近年发展的phyA数学模型指出,phyA受体Pr与Pfr形式间的转换,以及特异性依赖FHY1/FHL转运进入细胞核,决定其成为植物远红光的光受体。在细胞核中,激活形式的phyA与COP1和SPA蛋白直接相互作用,抑制其形成有功能的E3泛素连接酶复合体;从而使转录因子HY5等蛋白能够积累,促进光形态建成的发生。Pfr形式的phyA也可以与转录因子PIFs相互作用,并介导PIFs的快速磷酸化和降解,从而解除PIFs对光形态建成的抑制作用。FHY3和FAR1是转座酶衍生的一类转录因子,能够在远红光下直接激活FHY1/FHL的基因表达;而HY5能够负反馈调控FHY3/FAR1对于FHY1/FHL的转录激活作用,从而维持远红光信号的动态平衡。Pfr形式的phyA在细胞核内能够被磷酸化,磷酸化的phyA是COP1/SPA的E3泛素连接酶复合体优先降解的底物;而最新的研究表明,磷酸化的phyA可能是一种活性更强的形式,在诱导植物远红光信号响应中扮演重要的角色。     

植物光信号转导

植物的生长发育受到多种环境因素的影响,而光信号是其中最重要的环境信号之一。从植物的种子萌发开始到完成整个生命周期,光参与调控其中几乎每一个生长和生理发育过程。植物自身进化了一整套复杂而精细的光信号转导系统,以应对自然界中时刻变化的光环境。经过30多年的研究,植物光生物学家确定了光受体-E3泛素化连接酶复合体-转录因子为主要调控途径的光信号转导体系。这一信号转导网络控制了植物体内将近1/3基因的表达,从而在分子层面上确保植物的正常生长发育。     

蛋白激酶A(PKA)介导的信号通路:正调节还是负调节?

蛋白激酶A是由 2个调节亚基与 2个催化亚基构成的异四聚体 .在不同的组织中 ,PKA可以起着不同的调节作用 ,如生长、分化和特定基因的表达 .在免疫系统中 ,PKA介导了一个普遍性的抑制性信号 ,对维持免疫系统的稳定起着重要的作用 .PKA通过对Raf 1的磷酸化抑制了Raf 1的激活 ,从而阻断了Ras/Raf 1 /MEK/MAPK信号通路的激活 ,抑制细胞的增殖 .在转录因子的调节方面 ,PKA可以激活CREB而促进了含CRE基因的转录 ;但它同时却抑制了NF kB的活性而介导了细胞因子等表达的抑制 .     

视黄酸通过促进磷酸化的Smad1 降解抑制骨形态发生信号的持续

骨形态发生蛋白(BMP)信号通路在胚胎发育和器官形成中发挥正常功能需要其与其他信号通路的交互作用.不同于FGF/MAPK 和Wnt/GSK3 信号通路对BMP 信号通路的调节已经得到阐释, BMP/Smad 和视黄酸受体(RAR)间的交互作用还没有被很好地理解. 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与分子生物学研究所景乃禾研究小组研究发现, 视黄酸可通过降低磷酸化的Smad1(pSmad1)的表达水平抑制BMP 信号持续. 视黄酸通过其核受体介导的转录作用, 可强化pSmad1 与其泛素E3 连接酶的相互作用, 促使pSmad1 泛素化和蛋白酶体降解. 该调节过程依赖于视黄酸导致的Gadd45 表达增加和MAPK 活性增强.在鸡胚胎神经发育期间, 视黄酸/视黄酸受体通路也可抑制BMP 信号以拮抗BMP 介导的神经前体细胞的增殖和分化. 而且, 视黄酸和BMP 信号间的交互作用参与了鸡胚背部神经管的正常发育. 上述研究结果揭示了视黄酸通过调节pSmad1 稳定性进而抑制BMP 信号的分子机制. 相关研究论文发表在2010 年11 月2 日Proc Natl Acad Sci USA, 107(44): 18886—18891 上.     

NF-κB激活的调节机理

NF-κB是广泛存在于各种类型细胞中的一种转录因子. 它调节大量与细胞应急反应, 如免疫应答、炎症反应和细胞抗凋亡作用相关的基因的转录. NF-κB活化的失调与许多人类病症如类风湿性关节炎、癌症等直接相关, 因此NF-κB激活的调节机制一直是细胞生物学及免疫学领域的研究热点. NF-κB通常与抑制因子IκBs相结合, 以非活性形式存在于细胞质中, 当细胞受到上游刺激因子, 如肿瘤坏死因子、白介素-1、细菌脂多糖等的作用时, IκB在激酶复合物IKK的作用下被磷酸化, 进而被泛素连接酶复合物E3RSIκB/β-TrCP识别并泛素化, 然后被26S蛋白酶体识别并迅速降解. IκB的降解使NF-κB的核定位序列暴露出来, 进入核内起始转录. IKK的活化是NF-κB激活信号通路中的关键步骤, 同时NF-κB的磷酸化、NF-κB前体的降解等也在其中发挥重要作用. 本文重点介绍NF-κB激活调节的经典途径及最新研究进展.     

在拟南芥中OsRAA1异位表达促进开花及下胚轴伸长

OsRAA1 (Oryza sativa root architecture associated 1)是拟南芥AtFPF1在水稻中的同源基因, 参与水稻根发育的调控. 将OsRAA1在拟南芥中异源超表达, 发现转基因拟南芥的开花时间提前, 同时发现在光照条件下转基因拟南芥的下胚轴长度增加. 进一步分析表明, 在蓝光、远红光和黑暗条件下转OsRAA1拟南芥下胚轴长度和野生型没有明显区别, 但在红光条件下, 转基因拟南芥的下胚轴长度是野生型的两倍. 转AtFPF1拟南芥也表现出类似的表型, 说明OsRAA1/AtFPF1蛋白不但可以调控拟南芥开花时间, 而且参与红光对下胚轴的光抑制过程, 它们在进化过程中保留了这两方面的功能.     

集落刺激因子-1受体介导的信号转导途径

集落刺激因子-1(CSF-1)主要在G1期调节细胞的极早期和迟早期反应 ,是细胞增殖、分化所必需的生长因子 .CSF-1与其受体 (CSF-1R)的结合导致后者的磷酸化从而激活其内部酪氨酸激酶的活性 ,激活的受体直接与细胞浆内的效应蛋白联系 ,诱导多条信号转导途径 .CSF-1可以通过Ras和Ets相关蛋白诱导c-myc基因的表达 ,也可以激活c-fos/jun家族基因的表达 ;CSF-1R激活STAT1和STAT3参与信号转导 ,但JAKs似乎不能在CSF-1R介导的信号传递中发挥作用 ;CSF-1R激活PI3-K ,PI3-K可通过一条独立于Ras/Raf的MAPKK相关途径作用于下游蛋白 ;CSF-1R可以使PC-PLC发挥增强信号传递的效应 .此外 ,CSF-1R还可介导信号传递的负调节 ,CSF-1R的自身转化 (turnover)及磷酸酶SHPTP1的脱磷酸化作用是信号传递负调节的主要机制.     

集落刺激因子-1受体介导的信号转导途径

集落刺激因子_1(CSF_1)主要在G1期调节细胞的极早期和迟早期反应 ,是细胞增殖、分化所必需的生长因子 .CSF_1与其受体 (CSF_1R)的结合导致后者的磷酸化从而激活其内部酪氨酸激酶的活性 ,激活的受体直接与细胞浆内的效应蛋白联系 ,诱导多条信号转导途径 .CSF_1可以通过Ras和Ets相关蛋白诱导c_myc基因的表达 ,也可以激活c_fos/jun家族基因的表达 ;CSF_1R激活STAT1和STAT3参与信号转导 ,但JAKs似乎不能在CSF_1R介导的信号传递中发挥作用 ;CSF_1R激活PI3_K ,PI3_K可通过一条独立于Ras/Raf的MAPKK相关途径作用于下游蛋白 ;CSF_1R可以使PC_PLC发挥增强信号传递的效应 .此外 ,CSF_1R还可介导信号传递的负调节 ,CSF_1R的自身转化 (turnover)及磷酸酶SHPTP1的脱磷酸化作用是信号传递负调节的主要机制 .     

植物染色质重塑复合体的保守性和特异性

真核生物基因组DNA及其所包绕的组蛋白形成的核小体是染色质的基本单位。染色质的形成一方面有助于将基因组DNA组装到细胞核中,另一方面也对基因表达具有重要影响。染色质重塑因子能够利用水解ATP产生的能量调控染色质上核小体的组装、移除、滑动及组蛋白变体的置换等,从而调控基因转录和其他多种生物学过程。真核生物中的染色质重塑因子主要包括SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四类,这些染色质重塑因子往往以多亚基复合体的形式存在。最近的研究工作系统鉴定了植物染色质重塑复合体的亚基组成和功能,揭示了植物染色质重塑复合体相对于酵母及动物染色质重塑复合体的保守性和特异性。对于这些复合体调控基因转录分子机制的认识也在不断深入。这些发现为深入研究染色质重塑在植物生长发育和胁迫应答中的作用奠定了基础。     

过氧化氢抑制蓝光诱导的14-3-3蛋白与向光素的结合

向光素(phototropins)是继光敏色素(phytochro- mes)[1,2]、隐花色素(cryptochromes)[3,4]之后发现的一种蓝光受体. 该受体蛋白含有2个重要的功能区: (ⅰ) 具有能与FMN结合的位于N端的2个LOV(light, oxygen, voltage), 即LOV1和LOV2, 该功能区与对光照、氧气及电压差敏感的一大类蛋白在序列上相似[5]; (ⅱ) 位于C末端的Ser/Thr蛋白激酶区域[6]. 目前, 愈来愈多的研究表明, 向光素在植物气孔开放[7]、向光性反应[6,8]、叶绿体移动反应[9,10]和弱光下植物生长[11]等过程中起重要的调节作用. 向光素作为一个自身磷酸化的Ser/Thr蛋白激酶受体, 可被蓝光诱导磷酸化, 继而和14-3-3蛋白结合, 启动一系列蓝光介导的信号转导过程[12]. 但其具体的信号转导细节及调节机制还很不清楚........     

水稻乙烯信号转导

乙烯在植物生长发育过程中以及在应对多种环境胁迫的防御反应中起着重要的调控作用.其发挥作用的分子机制在以拟南芥为主的双子叶植物中得到了系统研究,已建立了一个线性信号转导模型.与拟南芥相比,人们对水稻等单子叶植物中乙烯作用机制还了解较少.本文介绍了水稻乙烯信号转导目前取得的研究进展,并与拟南芥及其他植物进行了比较.拟南芥乙烯信号转导通路中的大多数组分在水稻中已找到了同源序列,包括5个乙烯受体,OsCTR1,OsEIN2,OsEIL1和OsERFs等.与拟南芥的同源组分相比,水稻乙烯受体家族各成员在功能上可能更具有特异性.但是OsEIN2和OsEIL1对水稻乙烯反应只表现了有限的调控作用.ERF类转录因子OsERF1和OsEBP-89可能也参与水稻乙烯反应,但它们是否被OsEIN2-OsEIL1介导的信号途径激活并不清楚.鉴于水稻的乙烯反应在多方面与拟南芥不同,推测水稻中或许存在着新的信号传递组分或新机制.筛选水稻乙烯反应突变体并鉴定相应基因将可能初步揭示水稻乙烯信号转导的新机制。     

2, 3, 7, 8-四氯代二苯并二噁英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(b-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二(口恶)英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化,建立了一种类雌激素体外实验模型.实验结果表明,Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系,Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物.TCDD,B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和VtgmRNA的表达,呈明显的抗雌激素效应,并同时激活了CYP1A1基因的表达;但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用,表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下,可能呈现出相反的毒性效应;β-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达,并可激活CYP1A1基因的表达;Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达,但不能诱导CYP1A1基因的表达;而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制;上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系,这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

表皮生长因子受体在DNA 损伤修复中的作用机制新进展

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)在许多人类恶性肿瘤中存在过表达或突变, 近期大量的研究表明EGFR 和/或其下游成分可以进入细胞核, 在核内发挥转录调节和信号转导功能, 其中一个重要的功能是促进DNA 双链断裂(doublestrands breaks, DSBs)的修复. EGFR 主要通过核移位及PI3K-Akt 通路、Ras-Raf-MAPK 通路与DNA 修复的关键成分如DNA-PK, ATM, Rad51 和BRCA1 等作用促进DSBs 的修复.放化疗诱导的肿瘤细胞DNA 损伤后的修复目前正成为一个越来越有吸引力的靶点, 靶向EGFR 或其下游信号抑制DNA 损伤修复的治疗具有重要的临床意义和应用前景.     

一种新的红细胞源降压因子对大鼠心脏的保护作用

研究一种新的红细胞源降压因子(EDDF)对自发性高血压大鼠(SHR)、钙超载大鼠(CaO)及Wistar大鼠心功能的影响及其作用机制. 用八导生理记录仪观察EDDF对SHR平均动脉压(MAP)、心率(HR)及左心室收缩和舒张最大变化速率(LVdp/dtmax)的影响; 用无机磷法及⁴⁵Ca²⁺放射性同位素法分别测定EDDF对CaO大鼠心肌肌浆网(SR) Ca²⁺-ATPase活性及对CaO大鼠心肌SR Ca²⁺转运的影响; 用Western blot方法检测EDDF对SHR及CaO大鼠心肌组织细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinase, ERK)磷酸化水平的影响; 用透射电子显微镜观察EDDF对SHR心肌细胞超微结构的影响. 结果表明, EDDF呈剂量依赖性地明显降低MAP, HR和LVdp/dtmax(P < 0.05). 其作用机制可能与激活心肌SR Ca²⁺-ATPase活性, 提高SR对Ca²⁺的摄取与释放(P < 0.05), 降低心肌组织ERK-1/2磷酸化水平(P < 0.01)和改善心肌细胞超微结构的异常密切相关. EDDF可明显保护心脏的结构和功能, 其作用机制可能与改善心肌Ca²⁺转运, 抑制MAPK信号转导通路密切相关.     

豌豆肌动蛋白异型体(PEAc1)与绿色荧光蛋白融合基因的原核表达与特性分析

肌动蛋白普遍存在于真核生物细胞中, 并在细胞生命活动中发挥重要作用. 在细胞中, 肌动蛋白多以异型体(isoform)形式存在. 植物肌动蛋白异型体的大量获得和理化特性分析一直是一个难题. 对豌豆肌动蛋白异型体PEAc1与组氨酸标签(His-tag)、绿色荧光蛋白(GFP)进行了基因融合和原核表达. 通过脲变性、梯度脲透析复性、镍柱亲和层析的方法从包涵体中纯化出大量、高纯度的PEAc1-GFP融合蛋白(> 2 mg/L培养物). 理化特性分析表明, 它同鸡骨骼肌肌动蛋白一样, 单体PEAc1-GFP能与DNaseⅠ结合并显著抑制后者酶活性; 单体PEAc1-GFP能聚合成带有绿色荧光的丝状结构; 聚合的PEAc1- GFP能被微丝的特异标记物鬼笔环肽(phalloidin)标记; PEAc1-GFP与鸡骨骼肌肌动蛋白的聚合曲线趋势基本一致, 聚合临界浓度为0.24 μmol/L; 聚合的PEAc1-GFP能激活肌球蛋白Mg-ATPase活性, 其激活比率随浓度的增加而增加, 在1 mg/mL浓度下, 能激活4倍以上. 上述结果表明, 带有组氨酸标签和GFP标记的PEAc1表现出和天然肌动蛋白相似的理化特性; 基因融合、原核表达、变性、复性及亲和纯化是获得大量高纯度植物肌动蛋白异型体的有效方法.     

膜去极化激活的PKC抑制依赖生肌素的AChRγ基因启动子活性

烟碱样乙酰胆碱受体（Acetylcholine receptor,AChR）是由4种亚基组成的五聚体,其表达受神经电活动控制。胚胎期神经植入前,AChR弥散分布于肌细胞表面;突触发生后,突触外AChR表达受抑制,而集中于突触后膜表达。出生后去神经或用特异的Na~ 通道阻断剂阻断电活动可引起骨骼肌组织突触外AChR mRNA明显升高。电刺激去神经的肌肉又可使突触外AChR基因表达关闭。因此,有关膜去极化与AChR基因转录激活的偶联机制研究已成为当前愈发感兴趣的课题。Klarsfeld等利用特异的阻断剂证明,电活动抑制AChR的生物合成涉及Ca~（2 ）和PKC的作用。huang等发现,Ca~（2 ）通过去极化的膜由L型钙离子通道进入胞浆,可引起AChR基因快速失活;膜去极化可引起核内PKC活性升高,进而导致AChR基因表达所必需的1个因子磷酸化而失活。Neville等根据神经和电刺激后基因表达动力     

降低纳米毒性的途径及其机理研究进展

纳米材料广泛应用在光照疗法、光声成像、癌症的早期诊断、药物转运和组织工程学等领域,通过应用或无意释放的形式进入植物、动物、人体和生态环境,带来了潜在的环境和人类健康风险.在纳米材料广泛应用或释放到环境之前,亟需探索降低其生物毒性的方法和机理.本文通过对纳米颗粒的物理化学属性,包括尺寸、纯度、表面性质(表面电荷、亲疏水性和表面修饰)以及纳米材料与细胞相互作用的环境条件,包括暴露剂量、暴露时间、反应/作用介质等的调整来探讨降低纳米毒性的方法.同时从细胞及亚细胞结构的生理生化损伤、氧化应激、基因、蛋白质和代谢5个方面来阐述纳米颗粒产生毒性及降低其毒性的途径、机理,并对今后降低纳米毒性的相关研究进行展望.     

转大豆GmDREB基因增强小麦的耐旱及耐盐性

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子通过调控下游多个抗逆相关基因表达, 有效提高植物的抗逆性. 利用酵母单杂交技术从大豆(Glycine max)品种吉农27的cDNA表达文库中克隆了一个新的GmDREB基因. 该基因编码174个氨基酸, 具有一个由58个氨基酸组成的AP2/EREBP保守域, 其中第14与第19位保守氨基酸分别是缬氨酸(V)与谷氨酸(E), 在N末端和C末端分别有一个核定位信号区和转录激活区. 利用玉米组成型启动子Ubiquitin和拟南芥诱导型启动子rd29A构建了植物表达载体, 通过基因枪转化小麦品种鲁麦22号, 获得103株T₀代再生植株, 通过PCR检测, 分别获得含Ubi::GmDREB和rd29A::GmDREB的转基因植株13株和11株. T₁代经过PCR, Southern blot, RT-PCR检测, 证明GmDREB基因已经整合到小麦基因组中, 并在转录水平上表达. 携带Ubi::GmDREB或rd29A::GmDREB转基因株系的T₁代植株苗期耐旱或耐盐性鉴定表明, 转基因小麦植株的耐旱或耐盐能力明显提高, 说明GmDREB基因在2种不同启动子驱动下均能有效提高转基因小麦的耐盐、耐旱性.