油菜素甾醇信号通路中BKI1互作蛋白ERD7的筛选与鉴定

油菜素甾醇(Brassinosteroid,BR)是一类重要的调控植物生长发育的激素,BKI1在BR信号转导通路中具有正负调控的双重功能.为了深入研究BK11正/负调控BR信号通路的分子机制,本研究使用BKI1作为诱饵蛋白对拟南芥cDNA文库进行酵母双杂交筛选,获得了一段新的与BR信号通路组分BKI1相互作用的肽段,BLAST搜索显示该肽段与拟南芥ERD7的N端序列一致.生物信息学分析表明ERD7是一个植物特异表达基因,在单子叶、双子叶、以及低等植物中保持很高的一致性.酵母双杂交方法证实全长ERD7与BKI1能够相互作用,Pull-down分析证实这两个基因在植物体内直接相互作用,烟草细胞瞬时表达显示ERD7和BKI1能够共定位于细胞质和细胞膜.BKI1和ERD7相互作用的发现为进一步研究BKI1的调控机制奠定了基础.     

BKI1通过其22个氨基酸区域与BRI1的互作来调控油菜素甾醇信号

油菜素甾醇(Brassinosteroids，BRs)是一种广泛存在于植物中的类固醇激素，在植物的生长发育过程中起重要作用.植物通过位于细胞膜上的富含丝/苏氨酸的类受体蛋白激酶BRI1感知BR信号.当感受到BR信号后，BRI1的负调控蛋白BKI1就会从细胞膜上解离，解除对BRI1的抑制，使BR信号向下传递.但是BKI1...     

抑制bri1表型的ABI突变体的筛选

油菜素甾醇(BR)是一类重要的调控植物生长发育的激素.脱落酸(ABA)是一类重要的帮助植物适应逆境的激素.之前的研究表明BR和ABA信号对萌发率的调控存在拮抗作用,BR合成或信号缺失的突变体在萌发率上对ABA更加敏感.为了进一步研究BR与ABA信号通路互作的分子机制,采用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变bri1-301(BR受体BRI1的一个弱突变体),0.75μmol/L ABA的培养基上筛选对ABA不敏感的突变体.经过多次连续世代筛选,获得了大约40个稳定的株系,发现其中8个株系与abi1、abi5 ABA不敏感突变体的萌发率相似.通过利用PCR扩增ABI1、ABI2、ABI3、ABI4和ABI5基因并测序,鉴定到bri1-301背景下的4个ABA不敏感突变体abi2-8、hab2-1、abi3-21和abi4-13,表明ABA与BR信号的互作可以不依赖BR受体调控种子的萌发,为ABA与BR信号互作提供了遗传的证据.     

拟南芥RabA2b互作蛋白的筛选与鉴定

Rab蛋白家族在调控细胞囊泡的运输过程中发挥着重要作用.拟南芥中存在数量庞大的RabA亚族成员,它们参与调控植物不同阶段的生长发育过程.为了寻找拟南芥RabA亚族下游的调节蛋白或效应蛋白,进而阐明RabA在细胞活动中的角色,本研究选取RabA2b蛋白进行了深入研究.本研究首先构建过表达RabA2b的拟南芥植株,同时结合免疫共沉淀方法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)检测到多个Hsp70蛋白家族成员与RabA2b蛋白共沉淀.为了进一步研究Hsp70成员与RabA2b的相互关系,将5个细胞质和细胞核定位的Hsp70s蛋白分别构建于植物表达载体,通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达Hsp70s和RabA2b发现它们共定位于细胞质膜、细胞质以及细胞核周围的丝状结构.同时,体外pull-down实验证明了5个Hsp70s蛋白都能与RabA2b蛋白直接相互作用.此外,双分子荧光互补实验(BiFC)进一步证实了Hsp70s与RabA2b在烟草叶表皮细胞中的相互作用,说明拟南芥中细胞质和细胞核定位的Hsp70s可以作为RabA2b的调节蛋白或效应蛋白一同调控植物的生长发育过程.     

拟南芥钙依赖蛋白激酶CPK11与ABA响应元件结合因子ABF4相互作用的研究

为研究钙依赖蛋白激酶CPK11参与ABA信号通路的方式,本文利用体外酵母双杂实验(Y2H)以及体内双分子荧光互补实验(BiFC)分析CPK11与ABA响应元件结合因子(ABA-responsive element binding factors, ABFs)ABF4之间的关系.酵母双杂交实验表明CPK11与ABF4存在体外相互作用,双分子荧光互补实验表明CPK11与ABF4存在体内相互作用.以上实验共同证明CPK11与ABF4存在直接相互作用.作为CPK11的同源蛋白CPK4与转录因子ABF4在植物体内也存在相互作用.以上实验表明CPK11及其同源蛋白CPK4可能通过与转录因子ABF4相互作用从而参与钙离子介导的ABA信号通路.     

基于Hsp90 ATPase活性的抑制剂筛选模型研究

热休克蛋白90(Heat shock protein,Hsp90)作为分子伴侣,参与调控肿瘤细胞多条信号通路,对肿瘤细胞生长有重要作用.以pGEX-4T-1为载体,构建了Hsp90表达载体于宿主大肠杆菌中表达.通过孔雀绿磷钼酸铵-无机磷检测法,测定异源表达的Hsp90 ATPase活性.实验得出Hsp90对ATP的米氏常数(Km)为369.1 μmol/L,在Hsp90和ATP浓度分别为0.18,1 mmol/L时转换效率常数(kcat)为1.6 min-1,最大反应速率(Vmax)为1.0 μmol/(L·min).基于该方法,建立Hsp90 ATPase活性抑制剂筛选模型,以Geldanamycin和Radicicol为阳性对照,发现Rifamycin、Rugulosin及MycoE也有较强的Hsp90 ATPase抑制活性.该方法可用于筛选抗肿瘤候选化合物的研究,同时也可为具有ATPase活性蛋白的抑制剂筛选提供参考.     

免疫共沉淀与质谱联用检测拟南芥SIK1/Hippo互作蛋白

Hippo通路是迄今为止发现的最重要的负调控动物器官大小的信号通路之一,其核心由两对级联的激酶-脚手架蛋白复合物构成.本实验室在前期工作中首次发现了拟南芥Hippo(Hpo)的同功能基因SIK1,并建立了与Hpo-Mats对应的SIK1-MOB1模块,发现其通过促进退出细胞分裂与细胞延展,参与植物侧生器官大小的调控.为进一步探究SIK1调控器官大小的分子机制,构建了SIK1-GFP转基因株系,用GFP-Trap免疫共沉淀方法捕获与SIK1内源互作的蛋白,并进行质谱分析,获得了SIK1的候选互作蛋白.研究结果将为后续建立完整的植物Hippo信号通路打下基础.     

一氧化氮：植物细胞次生代谢信号转导网络可能的关键节点

细胞内部的信号转导系统是介导真菌诱导子等外界因子诱发植物次生代谢产物合成的桥梁和纽带.一氧化氮是近年来发现的一种新型植物信号分子.近年来的研究表明,一氧化氮(NO)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、活性氧(ROS)等植物体内的主要信号分子(途径)不仅参与植物细胞次生代谢的信号调控,而且不同信号途径之间可以通过共催化、互抑制、共协调等作用相互交叉形成复杂的信号调控网络.文中简要介绍了国内外有关研究进展,重点结合本实验室的研究结果提出了以NO为关键节点的植物细胞次生代谢产物合成信号调控网络模型,提示了NO在植物细胞次生代谢信号调控网络中的潜在分子开关作用.     

拟南芥AtDWD与DDB1相互作用研究

本文通过酵母双杂交实验(Y2H)和双荧光互补实验(BIFC)分别从体外和体内条件下检测了AtDWD与CUL4型E3连接酶的底物识别蛋白结合蛋白DDB1a和DDB1b的相互作用,发现AtDWD与DDB1b有较强的相互作用,而与DDB1a的相互作用较弱,相互作用区域位于AtDWD的C末端部位.说明了AtDWD是潜在的CUL4型E3连接酶的底物识别亚基.此外,本文中还发现AtDWD过表达植株对冷冻胁迫更加敏感.AtDWD可能参与冷胁迫信号通路.     

番茄SlWRKY1转录因子在植物生物和非生物胁迫中的调控

克隆番茄SlWRKY1基因,构建植物过量表达载体pBI121-35S∷SlWRKY1并通过农杆菌介导的遗传转化法转化番茄,成功获得3株过量表达的转基因植株.研究发现:转基因植株对丁香假单胞菌番茄变种(Pst DC3000)的感染表现出敏感性,表明SlWRKY1基因可以减弱由Pst DC3000引起的植物防御反应,在相关信号通路中起到负调控作用.同时SlWRKY1转基因植株对盐胁迫表现出抗逆性,在胁迫条件下转基因植物中积累了大量的脯氨酸.推测SlWRKY1基因可能参与番茄脯氨酸代谢调控.     

PDIA3对人Jurkat T细胞TCR信号通路的调控

为了研究蛋白质二硫键异构酶A3前体(protein disulfide isomerase A3 precursor, PDIA3)在T细胞受体(T cell receptor, TCR)信号通路中的具体功能,利用电穿孔法将T 细胞内的PDIA3蛋白水平敲低,通过Western blotting检测ζ-链相关蛋白70(zeta-chain associated protein 70, ZAP70)的磷酸化修饰水平, 酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)实验检测细胞因子IL-2的分泌情况,流式细胞术分析分化抗原簇69(cluster of differentiation 69, CD69)表达水平及荧光素酶报告基因检测NF-κB信号通路.结果显示:T细胞中PDIA3蛋白下调后导致ZAP70蛋白的磷酸化水平、CD69表达和IL-2的分泌都明显降低,并且影响了NF-κB信号通路,表明PDIA3蛋白对T细胞的活化有促进作用,参与T细胞TCR信号通路的调控,为进一步深入研究PDIA3与TCR下游一些功能蛋白的相互作用打下了基础.     

油菜素甾族化合物对植物干旱适应性的影响及调控机理

总结了油菜素甾族化合物对植物渗透系统、保水性、抗氧化系统及生长和发育的生理效应的最新进展,并概括了这些现象的生理和分子调控机制.综述了BR调节植物干旱适应性的基因应答路径,这些路径与其他主要干旱胁迫激素(如脱落酸)之间存在复杂的"信号交互"效应,共同对植物生长发育起到系统调控作用.该方面的创新研究将是BR在生产应用上取得突破的理论基础.     

HBP21抑制胰岛素诱导的PI3K/AKT 信号通路机制

磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路在肝细胞癌中处于异常激活的状态,并且促进癌症的发生发展.在肝细胞癌中,热休克蛋白HSP70结合蛋白21(Hsp70 binding protein 21,HBP21)处于低表达状态,过表达HBP21显著诱发癌细胞发生凋亡.利用qRT-PCR技术检测肝癌组织中HBP21的mRNA水平,发现癌组织中HBP21的mRNA水平要低于癌旁组织.用胰岛素处理肝癌细胞Huh7以激活细胞内PI3K/AKT信号通路,采用qRT-PCR技术和蛋白免疫印迹实验检测细胞内HBP21的转录和翻译水平,随着胰岛素处理时间的延长,HBP21的mRNA水平和蛋白水平都呈现下降趋势.在Huh7内过表达HBP21显著抑制胰岛素诱导的AKT和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的磷酸化;通过泛素化实验和蛋白免疫印迹实验发现,HBP21不影响AKT的K48及K63位泛素化及人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)的蛋白水平.利用抑制剂LY294002处理Huh7细胞,确定HBP21作用于PI3K/AKT信号通路.进一步研究发现,HBP21不影响IRS1和IRS2的mRNA水平,而是抑制胰岛素受体β亚基(insulin receptor beta,IRβ)的磷酸化进而影响PI3K/AKT信号通路的活化.在Huh7细胞中,HBP21抑制肝癌细胞中异常活化的PI3K/AKT发挥着重要作用.HBP21在肝细胞癌中的缺失表达,以及其抑制PI3K/AKT信号通路使其有可能成为潜在治疗癌症的靶点.     

ERK信号通路调控Spink3在肝癌中的表达

目的探究Spink3在小鼠肝癌组织中的表达调控机制。方法采用RT-qPCR方法检测SPINK1在人肝癌及Spink3在H-ras12V转基因肝癌中的mRNA表达水平。采用Western blot和RT-q PCR法检测原代培养小鼠肝癌组织和肝癌旁组织中的ERK和mTOR信号通路的变化及Spink3的mRNA表达水平。体内抑制ERK和mTOR信号分子活性,检测其对Spink3 mRNA表达水平的影响。结果与肝癌旁组织相比,SPINK1和Spink3的mRNA水平分别在人肝癌组织和小鼠肝癌组织中显著升高(P0.05)。在原代培养的小鼠肝癌和肝癌旁组织中,与0 h相比,随着体外培养时间的延长(6、12、24、48 h),p-ERK和p-mTOR信号分子水平明显下降;与此相一致,Spink3的mRNA的表达水平也显著降低(P0.01)。体内抑制ERK信号分子的活性,显著下调了Spink3的mRNA表达水平(P0.05)。但体内抑制mTOR信号分子的活性,对Spink3的mRNA表达没有显著影响。结论 SPINK1/Spink3在肝癌组织中过表达,有望成为肝癌的临床诊断指标。ERK通路可能是上调Spink3表达的主要信号通路。     

黄脸油葫芦精巢TeHsc70和TeHsp90敲低对20E相关基因表达的影响

为了研究Hsc70和Hsp90与ERR和20E下游初、次级应答基因的关联性,明确Hsc70和Hsp90如何参与20E信号通路进而调控雄性生殖,以雄性成体黄脸油葫芦(Teleogryllus emma OhmachiMatsuura)为实验对象,设实验组、阴性对照组和Control组。实验组注射ds TeHsc70和ds TeHsp90;阴性对照组注射EGFP-dsRNA,干扰48、72和96h后qPCR检测RNA干扰(RNA interference,RNAi)效率和20E相关基因的表达。结果显示,TeEcR、TeERR和TeUsp在空白组成体精巢中高表达,并且TeERR mRNA的表达显著高于TeEcR和TeUsp(P0.05)。ds TeHsc70+ds TeHsp90干扰96h后,TeHsc70和TeHsp90 mRNA的表达显著下调(P0.05),并且TeERR和20E初、次级应答基因TeEcR、TeUsp、TeE75B和TeHR3mRNA的表达也随之极显著下调(P0.01)。据此推测,TeHsc70、TeHsp90和TeERR均参与20E信号通路,并且TeHsc70、TeHsp90和TeERR对于20E信号通路维持精巢的发育和形态建成方面必不可少。     

系统药理学研究重楼皂苷Ⅰ对黑色素瘤增殖凋亡的作用及潜在机制

重楼皂苷Ⅰ治疗黑色素瘤的作用机制尚未完全阐明,仍需进一步研究.采用网络药理学联合细胞实验系统揭示重楼皂苷Ⅰ对黑色素瘤的作用及机制.结果显示重楼皂苷Ⅰ有104个治疗黑色素瘤的潜在作用靶点.PPI网络分析发现,TP53,AKT1,STAT3,MAPK8,MAPK14,JUN,MAPK3,MAPK1,CTNNB1,MYC,RELA,PIK3CA,NFKB1,CCND1,EGFR,VEGFA,TNF,FOS,RB1,IL6为重楼皂苷Ⅰ治疗黑色素瘤的重要靶点.重楼皂苷Ⅰ的潜在作用靶点富集到生物过程251条,涉及负调控细胞凋亡、正调控基因表达、药物反应、正调控基因转录、细胞对缺氧的反应、RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、应激反应、肽丝氨酸磷酸化、细胞增殖调控、激活MAPK等;富集到细胞组成27条,涉及核质、胞质溶胶、线粒体、细胞质、细胞核、蛋白质复合体、核染色质、细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶全酶复合物、线粒体外膜、细胞表面等;富集到分子功能40条,涉及蛋白结合、MAP激酶活性、蛋白激酶活性、转录因子结合、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性、酶结合、激酶活性、染色质结合等;富集到KEGG通路106条,如癌症通路、FOXO信号通路、TOLL样受体信号通路、TNF信号通路、NOD样受体信号通路、T细胞受体信号通路等.进一步的KEGG通路网络发现,MAPK信号通路,PⅠ3K-Akt通路,凋亡,细胞周期,p53信号通路,Jak-STAT信号通路,TOLL样受体信号通路,mTOR信号通路,NF-kappa B信号通路,癌症通路连接度较高.细胞实验证实重楼皂苷Ⅰ能抑制A375细胞增殖,并且能促进细胞凋亡.文献证实重楼皂苷Ⅰ治疗黑色素瘤的分子机制与PⅠ3K-Akt信号通路有关.研究发现重楼皂苷Ⅰ通过多靶点、多通路调控细胞的增殖、凋亡、细胞周期,从而发挥治疗黑色素瘤的作用.     

基于罗丹明b类的Fe~(3+)荧光探针的合成及其性能研究

以2,6-吡啶二羰酰氯与罗丹明酰胺缩合反应的产物(BR)为荧光"关—开"型探针,研究了探针BR选择性识别Fe~(3+)的各种影响因素,建立了BR荧光检测分析痕量Fe~(3+)的方法.Job's Plot实验证明BR与Fe~(3+)的络合比为1∶2.且Fe~(3+)浓度在0~20μmol/L范围内与BR呈良好的线性关系(R~2=0.998),检出限为1.8×10~(-8)mol/L.     

microRNA-260在秀丽隐杆线虫衰老进程中的作用研究

本文以秀丽隐杆线虫(C. elegans)为模式生物,通过测定microRNA-260(miR-260)编码基因敲除后(Deletion)突变株与野生株(N2)线虫寿命、生殖能力、进食能力和热刺激条件下的生存能力,研究miR-260在衰老进程中发挥的作用.利用线虫体内衰老相关关键基因表达量的分析,探讨miR-260干预衰老的可能分子机制.实验结果显示：miR-260突变株系相对于野生型线虫寿命缩短,子代数目减少,进食能力的衰弱速度减慢,热刺激条件下的生存条件能力降低.结论：miR-260敲除后总体上加快秀丽隐杆线虫突变体衰老的进程.其可能的分子机理为,miR-260主要通过影响饮食限制通路和TOR信号通路中共同关键基因eat-2以及JNK信号通路中的jnk-1基因等的表达来调控线虫的衰老进程.     

基于RNA-seq的HBSS诱导细胞自噬的组学分析及实验验证

为寻找Hank’s平衡盐溶液(HBSS)诱导细胞自噬的调控蛋白,对HBSS诱导大鼠肾上皮(NRK)细胞株的细胞自噬现象进行转录组分析和实验验证.用HBSS分别处理细胞不同时长,结合LC3B-Ⅱ蛋白表达量和细胞存活率确定最佳诱导时间.根据最佳诱导时间制作细胞样品,进行转录组测序(RNA-seq),原始数据质控过滤后进行注释和分析.选取表达差异变化排序靠前的基因进行敲降实验,筛选具有潜在调控功能的蛋白质,接着用荧光定量PCR实验对该蛋白质的上游基因表达情况进行辅助验证.结果发现,HBSS诱导细胞自噬的最佳诱导时间为3 h;在转录组结果中共鉴定到32 305个基因,477个差异表达基因,差异基因的GO和KEGG富集分析结果显示这些基因主要参与代谢底物分解、氨基酸转运以及蛋白质修饰调控等信号调控通路;免疫印迹结果表明干扰基因Sat1的表达可以降低细胞内LC3B-Ⅱ的表达水平.本研究围绕HBSS诱导细胞自噬进行转录组学测序分析,并通过实验发现了影响LC3B-Ⅱ表达的潜在功能调控基因Sat1.综合考虑所有实验结果,Sat1可能通过GO和KEGG显著富集的信号通路影响HBSS诱导的细胞自噬,这些发现...     

拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展

植物茎尖干细胞是位于植物顶端一团具有无限增殖能力的细胞,它是植物整个地上部分发育的源泉.干细胞分裂产生的子细胞一部分用来保持自我更替,另一部分形成器官原基,进而使其处于一种动态平衡状态,来维持植物甚至可长达千年的生长周期.现代分子生物学与遗传学表明这种动态平衡的维持受到来自干细胞微环境的各种因素的精确调控.其中起核心作用的是由WUSCHEL(WUS)基因与CLAVATA(CLV)基因之间形成的负反馈调节环,而其他生物学因素如细胞分裂素、可以移动的小RNAs和表观遗传作用等最终都作用于这一负反馈调节环,另外与WUS-CLV信号通路相平行的SHOOTMERISTEMLESS(STM)信号通路在干细胞维持中也发挥着积极的作用.在此主要综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)茎尖干细胞维持分子机制的最新研究进展.