枯草杆菌噬菌体φ105在依赖链霉素突变体中的增殖和大分子合成

自从Jacob和Monod提出操纵子模型以来,关于基因表达在转录水平的调节,已经积累了大量的资料;但在翻译水平的调节所得的证据要少得多。其中主要有RNA噬菌体基因和细菌核糖体蛋白质基因的表达。前者由RNA基因组高级结构和基因产物的相互作用来控制(评论见文献[1]),后者通过翻译反馈来控制各种核糖体蛋白质的量,使它们保持平衡。 核糖体蛋白质突变会影响翻译的准确性。S12、S17和L6突变提高翻译的准确性,     

大肠杆菌核糖体蛋白质S12突变对λ噬菌体N基因表达的影响

本实验室以前报道枯草杆菌核糖体蛋白质S12发生依赖链霉素突变以后,φ105噬菌体裂解量大大下降,蛋白质合成严重受阻,而RNA和DNA合成正常。本实验室还测定了噬菌体φ29在枯草杆菌28种核糖体蛋     

植物NAD-IDH基因克隆及体外表达酶活力分析

植物NAD⁺-依赖型异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)是一多功能酶. 以拟南芥生态型“Columbia gl1”及甘蓝型油菜三系“陕2A”, “陕2B”和“垦C1”的叶片为材料, 采用RT-PCR方法成功地从每种植物材料中分别克隆了3种NAD-IDH不同亚基基因. 同源性搜索发现, 来源于油菜的克隆基因是新基因. 将克隆基因的功能蛋白编码区整合到pMID1多克隆位点, 构建表达重组体, 均能在体外翻译系统中高效地表达出特异目的蛋白. 亚基0, 亚基1和亚基2基因转录本加入到含终浓度为36 μg/mL的二硫键异构酶的体外翻译系统, 体外表达产物中检测到NAD-IDH酶活力. 不同基因种类及转录本分子比的体外表达产物的酶比活力比较表明, NAD-IDH由3种亚基组成, 缺一不可, 缺少亚基0是致命的, 缺少亚基1或2中的任何一个对酶活力的损伤是严重的. 同时发现, 来源于陕2A和陕2B的亚基1基因转录本中存在碱基缺失现象, 从而发生移框突变或无义突变, 使突变亚基不表现正常亚基1功能, 导致油菜品系间叶片NAD-IDH酶比活力存在差异.     

大肠杆菌依赖链霉素突变对λN和λQ基因表达的影响

核糖体是一切生物蛋白质合成的唯一场所,所以核糖体对生命活动十分重要。目前,核糖体各组分(包括3种rRNA和50多种核糖体蛋白质)的结构已经研究清楚,但对各组分的确切功能却“仍然几乎一无所知”。本实验室多年来分离了大肠杆菌和枯草杆菌大量的核糖体蛋白质突变体,研究了这些突变对其它基因表达的影响,证明不同的核糖体蛋白质突变对同一基因表达的影响不同;同一核糖体蛋白质突变对不同基因表达的影响也不同。     

枯草杆菌噬菌体φ29在不同核糖体蛋白质突变体上的成斑率

核糖体是合成蛋白质的场所。但核糖体是否参与蛋白质合成的调节,并未经过仔细的研究。Hummel和B(?)ck证明依赖链霉素突变体(Str~DA)在去掉链霉素的条件下所合成的核糖体,其蛋白质合成的图象不同:有些蛋白质合成的数量发生变化;另一些蛋白质不再合成;还合成了一些新的蛋白质。说明Str~DA在有、无链霉素条件下合成的核糖体对mRNA的选择性不同。Duvall等报道枯草杆菌核糖体蛋白质BL12a发生突变,则质粒基因cat-86不     

核糖体蛋白质突变对翻译延伸的影响

首次同时从核糖体翻译持持续合成能力,翻译精确性及翻译延伸速率几方面探讨了大肠杆菌Ｔ８３菌株的ｒｐｓＬ,ｒｐｌＸ,ｒｐｍＡ３种核糖体蛋白质突变对翻译延伸的影响。     

分泌改善的重链促进基于蛋白内含子的双载体共转全长FVⅢ基因

在甲型血友病基因治疗中, 其疗效受FVⅢ的低分泌性和较大的FVⅢ基因难以为腺相关病毒(AAV)载体运载等因素的不利影响. 研究表明, 重链的分泌低下是导致FVⅢ分泌低效性的主要原因. 我们最近的研究表明, 应用蛋白质剪接技术的双载体转B区缺失型FVⅢ(BDD-FVⅢ)基因, 通过表达后重链和轻链的共价连接, 轻链可顺式促进剪接BDD-FVⅢ的分泌, 但重链分泌的低下影响分泌的水平. 本文将具有促进FVⅢ分泌作用的L303E/F309S点突变引入FVⅢ的重链, 通过蛋白质剪接的双载体共转断裂全长FVⅢ基因, 观察了重链和剪接全长FVⅢ的分泌和生物活性的变化. 构建了一对融合Ssp DnaB蛋白内含子(intein)的突变重链和轻链真核表达载体, 瞬时共转染培养的COS-7细胞, Western blotting结果表明转基因细胞有明显的剪接FVⅢ蛋白表达; 突变重链单独转基因后的分泌量为(39±11) ng/mL, 明显高于野生型重链的分泌量; 与轻链共转基因的重链分泌量增加到(123±13) ng/mL, 培养上清中分泌的剪接FVⅢ量和活性分别为(86±14) ng/mL和(0.61±0.08) IU/mL, 明显高于断裂的野生型FVⅢ共转基因. 另外, 转突变重链和轻链基因细胞的合并培养上清中亦检测到剪接的FVⅢ蛋白和生物活性, 且高于转野生型重链和轻链基因细胞的合并培养上清. 结果表明, 重链分泌性的改善可提高运用蛋白质剪接技术的双载体转断裂的全长FVⅢ基因的功效, 为动物体内进一步运用双AAV载体转全长FVⅢ基因提供了实验依据.     

导致恶性肿瘤的途径

基因功能失常是癌细胞得以摆脱对细胞行为的正常约束的根本原因。因为基因可产生作为细胞构造的基石、信号和其他基因调节器的蛋白质,一个基因的突变,会     

ras-onc蛋白P21片段(56—66)抗血清与某些人癌组织的反应

c-ras癌基因及其产物蛋白P21与恶性肿瘤的发生、发展起着重要的作用。c-ras-onc的激活一般有两种机制:(1)基因中第12位或第61位密码子发生点突变,使相应的编码蛋白P21中的氨基酸发生改变;(2)P21的过量表达。C-ras-onc家族的成员均编码分子量为21,000的蛋白质(P21),它们与细胞膜结合具有GTP结合及GTP酶的活性,它们还参与正常细胞的增殖,还可能与信号传递有关。例如在Harvey鼠肉瘤病毒转化的细胞中胰岛素     

转烟酰胺合酶基因甘蓝型油菜盐碱胁迫下叶片蛋白质差异的研究

盐胁迫是危害农作物的主要非生物胁迫之一. 为了能从蛋白质水平揭示盐胁迫下油菜耐盐的分子遗传机制, 采用IEF/SDS-PAGE 双向凝胶电泳技术对转OsNAS1 基因的甘蓝型油菜在碱性盐胁迫下(20 mmol/L Na₂CO₃)的幼叶蛋白进行了分离. 通过银染显色, 获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱, PDQuest 软件在分子量20~75 kD, 等电点4~7 范围内,发现表达量变化2 倍以上的点有12 个. 对这12 个蛋白质点采用MALDI-TOF-MS 进行肽质谱指纹图分析, 有11 个蛋白点得到了可靠的鉴定, 其中有5 个差异蛋白可能与耐盐性有关,分别是二氢硫辛酸脱氢酶、谷胱甘肽-S-转移酶、过氧化物酶、20S 蛋白酶体?亚基以及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶, 它们参与了物质能量代谢、蛋白质降解以及细胞防卫等过程,推测转OsNAS1 基因的甘蓝型油菜的耐盐性可能与这些生理生化代谢有关. 研究结果为揭示转基因油菜耐盐机理提供了理论依据.     

人类β珠蛋白基因HBB及其突变体的mRNA-蛋白质二级结构分析

SNPs能改变基因表达,导致编码氨基酸突变,影响蛋白质功能,这是目前被密切关注的问题.对此,普遍认为蛋白质结构的变化源自氨基酸取代,很少有人注意mRNA结构变化的影响.选取人类??珠蛋白基因HBB及其4个突变体样本,用动态延伸折叠方法构建mRNA二级结构,从有关数据库获得它们的表达产物的二级结构.分别对成熟mRNA和蛋白质做突变前后的结构对比,并进行mRNA-蛋白质相应结构变化的对照.结果发现,蛋白质中规则构象一般为mRNA中的稳定区域编码,而不规则构象(?/?转角、卷曲)为mRNA中的不稳定区域编码.不稳定区域内的碱基突变引起mRNA二级结构的变化,将会在蛋白质结构中留下"变化印迹".这种mRNA二级结构和编码蛋白质二级结构的相关性可能作为探寻蛋白质功能变化的一种谋略.     

衣藻细胞色素b559 α 亚基Ser24残基定点突变影响PSⅡ光合放氧活性

为研究细胞色素b₅₅₉ (Cyt b₅₅₉)在光合系统中的功能, 采用大引物定点突变技术, 将衣藻叶绿体Cyt b₅₅₉ α亚基(psbE基因编码)中与组氨酸(His²³)相邻的氨基酸残基丝氨酸(Ser²⁴)定点突变为苯丙氨酸(Phe), 获得突变体S24F. 对突变体的生理生化分析表明, S24F既能进行光合自养也能进行光合异养, 但是在自养和异养条件下, 其生长速率比对照慢; S24F的PSⅡ放氧活性约为野生衣藻细胞的71%, S24F的光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学效率F_v/F_m比野生型对照低约0.23. 此外, 相比野生型对照, 突变体S24F对强光更加敏感; SDS-PAGE和Western杂交的结果表明, 对Cyt b₅₅₉ α亚基中Ser²⁴的定点突变影响了Cyt b₅₅₉ α亚基及其他膜蛋白, 如LHCⅡ和PsbO等的表达. 上述结果说明, 虽然Ser²⁴残基并不参与血红素配位, 但其对维持PSⅡ的活性具有重要作用.     

核糖体的调控

核糖体是制造蛋白质的分子工厂。最近,《科学》杂志上报道了有关核糖体调 控的一些新的研究成果,有助于进一步了解蛋白质的合成机制——     

cp基因的修饰引起转基因的沉默及其介导的PVX抗性

将马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)外壳蛋白(coat protein, CP)基因(cp)编码序列中植物偏爱密码子替换成稀有同义密码子, 并将此修饰的外壳蛋白基因(cpm)及未修饰外壳蛋白基因(cp)分别置于CaMV 35S启动子后, 构建植物表达载体, 并用农杆菌介导转化烟草.Northern杂交及Run on实验结果表明, 转cpm基因烟草比转cp基因烟草发生转录后基因沉默(PTGS)的频率明显增高(从6.25%增至35%), 并且对人工接种的PVX病毒抗性显著提高.以上结果表明, 基因中密码子的替换可以明显提高转基因植株的病毒抗性.     

植物青枯菌M2细菌素及其亚基的研究

青枯菌(Pseudomonas solanacearum)是一种世界性的重要病原菌,可以引起33科200多种植物的青枯病。本文在文献[2,3]的基础上,对该细菌素的性质,尤其是它的两个亚基的生物活性做了进一步的研究,并测定了两个亚基的N端氨基酸序列,为该细菌素基因的分子克隆提供了理论依据和物质基础。     

枯草杆菌(Bucillus subtilis)细胞质中的二硫键蛋白质

二硫键是维持蛋白质二维和三维结构的重要因素之一,目前已知的二硫键蛋白质主要存在于细胞周质(Periplasm)或真核细胞的细胞器中,大多数是分泌蛋白质或是膜蛋白质,很少存在于细胞质内.一般认为细胞质的高还原势是其缺乏二硫键蛋白质的重要原因,但是,细胞环境不是影响二硫键形成的唯一因素,在细胞(Escherichia coli)的细胞周质内已发现3个能催化二硫键形成的蛋白质,它们是分泌蛋白质形成二硫键必需的.Derman等将细菌中硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin reductase)的基因缺失后,发现在细菌细胞质中合成的外源碱性磷酸酶及其他外源蛋白质能形成二硫键,认为细胞质有催化二硫键形成的机制,只是某些因素如硫氧还蛋白还原酶阻止了二硫键的形成.本文报道了枯草杆菌细胞质中的一个二硫键蛋白质,并讨论了细胞发育状态对该蛋白质合成的影响.     

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.     

大豆miR1511/1511~*共同切割GmRPL4a基因

microRNA1511(miR1511)是在多种植物中发现的一个未知功能的小分子RNA.本研究发现了miR1511序列,明确了miR1511与miR1511共同切割属于60S核糖体蛋白L4(RPL4)家族的靶基因GmRPL4a mRNA,其中miR1511的靶点位于GmRPL4a第一外显子,而miR1511的靶点位于第二外显子.表达分析结果表明,miR1511在叶片中表达量最高,茎中次之,根中最少;miR1511在不同组织的表达趋势与miR1511相似,其靶基因GmRPL4a的表达与miR1511/1511的表达呈负相关关系,即GmRPL4a表达量随mi1511/1511表达量的增加而减少.     

磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)氢酶基因功能分析及对细胞生长的影响

探讨了磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1)氢代谢与细胞生长、磁小体合成之间的关系. 分别构建了吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株L206和氢酶大亚基基因hyaB与hupL的双缺失突变株B206. 比较了野生型菌株与突变株在摇瓶培养条件下的吸氢量、放氢量、细胞生长曲线和铁的吸收, 并结合电子显微镜观察了细胞内磁小体合成情况. 结果表明, 磁螺菌HupSL为专一性的吸氢酶, HyaAB为专一性的放氢酶; L206在磁小体合成过程中的放氢量相对较高, 其生长速度、铁吸收速度明显快于MSR-1及B206. 推测磁螺菌可通过上述吸氢酶和放氢酶的作用适当调节细胞内还原力的平衡, 促进铁的吸收和磁小体合成.     

叶绿体ATP合酶ε亚基缺失突变对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度及其ATP合成能力的影响

在E. coli中表达菠菜叶绿体ATP合酶ε亚基及其N端或C端部分氨基酸残基缺失突变体的蛋白. 经初步纯化, 测定将它们加入到叶绿体悬浮液中后对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度及其循环和非循环光合磷酸化活力的影响, 以及它们与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力. 结果显示, 外加ε亚基或缺失突变的ε亚基蛋白于叶绿体悬浮液中对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力均有促进作用. N端缺失突变的ε亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加(从1→5个), 对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力的促进作用逐渐减弱, 且与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐减小; 但是C端缺失突变的ε亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加(从6→10个), 其促进作用反而逐渐增强, 且与缺失ε亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐增大, 但均仍不如野生型ε亚基的高. 这些结果表明, 叶绿体ATP合酶ε亚基的N端结构可通过调节ε亚基的堵塞跨膜质子泄漏能力影响合酶的ATP合成能力, 叶绿体ATP合酶ε亚基C端区域对于ATP的合成具有微妙的调节作用.