ROS介导γ-氨基丁酸调控拟南芥根毛发育机制研究

以拟南芥根特异性表达的γ-氨基丁酸(GABA)合成酶基因(GAD1)突变体(gad1)为材料,探讨了GABA在根毛发育中的调控机制.结果表明,gad1突变体中根毛的长度明显高于野生型,外源GABA的添加会抑制拟南芥野生型和gad1突变体根毛的长度.活性氧(ROS)染色证实了gad1突变体根尖和根毛区域ROS的水平高于野生型, qRT-PCR实验表明gad1突变体中参与ROS清除基因(CSD1、CSD2和MSD1)的表达受到了抑制.研究初步证实了GABA代谢参与了ROS介导的根毛生长调控, GABA作为一种负调控信号参与了根毛生长的调节.     

拟南芥开花基因FT对根毛生长的影响研究

为进一步研究成花素(FLOWERING LOCUS T,FT)基因对植物营养生长的影响,通过结合qRT-PCR和生理学实验的方式对FT过表达及突变体植株进行比对分析.研究发现,FT过表达植株与野生型相比,其根毛短且稀疏,且具有分叉型、膨大型、波浪型等极性生长缺陷表型;相反,突变体ft-10的根毛相对长且密集,略优于野生型,无极性生长缺陷表型.通过实时定量PCR分析与根毛起始伸长过程相关基因KOAJK、SCN1、RHD2、LRL3、RSL4、RHD6的表达量,FT过表达植株显著低于野生型,而突变体ft-10略高于野生型.结果表明,FT基因在根毛起始伸长过程中起负调控作用,影响根毛的极性生长及数量分布.本研究增加了对FT基因在营养生长过程中功能的认识,同时也为深入研究根系发育的分子机理奠定了基础.     

原位杂交检测pal-1 mRNA在C.elegans野生型和突变体早期胚胎中的分布

Caenorhabditis elegans是发育生物学中的重要模式生物,许多基因参与C.elegans的细胞命运决定和细胞谱系发育.par基因的活性影响C.elegans胚胎前后轴的极性,其功能缺失会使胚胎的第一次分裂丧失前后轴的不对称性,导致一些母体提供的发育调控因子不能在特定的胚胎细胞中准确定位,从而改变胚胎细胞发育命运.pal-1是C.elegans早期胚胎发育中决定细胞命运的重要基因,它决定体细胞的性质,也是转录因子,调控着后续基因的表达,凡含有该基因表达的细胞发育成体细胞.调控PAL-1表达的基因有许多,本文通过原位杂交检测pal-1 mRNA在C.elegans野生型和par-5、par-6、gld-1突变体早期胚胎中的分布,来探讨par-5、par-6和gld-1基因的活性在胚胎发育早期对pal-1 mRNA的影响.实验结果表明,pal-1mRNA在野生型早期胚胎中有明显极性,而pal-1mRNA分布的不对称性在上述基因缺失的情况下被破坏,这些基因与pal-1mRNA的不对称分布直接相关.     

活体根毛试验在土荆芥化感胁迫研究中的应用

采用悬空气培养法和活体根毛试验,研究了土荆芥挥发油及其2种主要成分(α-萜品烯和对伞花素)对玉米根毛发育的影响,同时分析了它们诱导根毛凋亡的效应.结果表明,土荆芥挥发油、对伞花素和α-萜品烯具有细胞毒性,可抑制玉米根毛的发育,降低其根毛长度和密度,根毛长度和根毛密度与处理剂量和处理时间呈负相关,挥发油的抑制效应最显著;诱导根毛出现细胞质固缩,FDA染色不着色等凋亡特征.处理12 h时,根毛凋亡率与处理剂量呈正相关,其中挥发油诱导根毛凋亡的效应最强.但随着处理时间延长,不同处理组间、不同剂量与对照之间的差异缩小,当处理时间最长和处理剂量最大时,挥发油诱导的凋亡率小于其余3个处理组,推测出现这种现象的原因是对照组根毛衰老和高剂量挥发油导致根毛坏死.不同处理的化感效应由强到弱依次是挥发油、对伞花素+α-萜品烯、α-萜品烯、对伞花素;α-萜品烯和对伞花素的化感效应为挥发油的60%以上,二者是土荆芥挥发油的主效化感物质.活体根毛试验能较好地反映土荆芥化感潜势,在评估入侵植物化感作用方面具有较好的应用价值.     

中国明对虾卵黄蛋白原基因启动子克隆与分析

为了探明中国明对虾卵黄蛋白原基因启动子表达调控机制,利用DNA步移法克隆了中国明对虾卵黄蛋白原基因启动子及其上游调控序列,总长1 100bp.分析表明,在基因转录起始位点上游-30～-24bp处有1个TATA box,未发现有CAAT box和GC box.同时,在上游调控区还存在有多个可能影响启动子转录活性的顺式作用元件,如NF-κB,YY1和SP1等转录因子结合位点.这些结果为深入研究中国明对虾卵黄蛋白积累及卵子发生过程奠定了基础.     

刚毛柽柳TheIF1A基因转入酵母的抗逆能力分析

翻译起始因子eIF1A基因是蛋白合成的重要调控因子之一,在一些植物中可能参与抗逆调控过程。为了研究刚毛柽柳TheIF1A基因是否参与抗逆过程,将TheIF1A基因插入酵母表达载体pYES2中构建成重组载体,转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中获得重组型酵母,分别比较转TheIF1A基因酵母和转空载体对照酵母在山梨醇、H₂O₂、CdCl₂、CuSO₄、ZnCl₂、KCl、Na₂CO₃、MgCl₂、-20 ℃和53 ℃胁迫处理之后的存活能力。结果显示,TheIF1A基因能有效提高转基因酵母的抗干旱、盐碱、氧化、重金属及极端温度的能力,表明TheIF1A可能参与了柽柳多种抗逆调控过程。     

非典型钙粘蛋白Celsr1-3在神经系统发育和PCP中的功能

Celsr1-3(Cadherin EGF Laninin Seven Pass Receptor 1-3)是果蝇Flamingo/starry night的哺乳动物同源基因,其编码属于钙粘蛋白家族的非典型钙粘蛋白.Celsr1-3是“核心平面细胞极性(PCP)基因”组的成员.3个Cekr基因在小鼠中枢神经系统发育过程中都有表达.总结有关Celsr1-3在神经系统发育和PCP中的工作.Celsr1是在脊椎动物PCP的主要参与者,在许多典型PCP事件中发挥着重要作用.Celsr2和Celsr3可调节纤毛生成,并很可能是通过PCP信号参与调控脑室管膜纤毛发生.Celsr1-3在FBM神经元迁移过程中扮演着不同的重要角色.Celsr1决定FBM神经元迁移的方向,而Celsr2和3则控制其迁移能力.越来越多的证据证明Celsr1-3在神经系统的发育、维持以及PCP中发挥着多种不同的重要作用.     

Control of Initiation of Chromosomal Replication in Escherichia coli

大肠杆菌染色体具唯一一个复制原点叫oriC.在oriC上染色体的复制起始是个严格控制的细胞过程.首先,复制起始蛋白DnaA与oriC上DnaA框相互作用,使DNA分子弯曲,并在IHF和HU等蛋白的帮助下,使oriC双链DNA在其富含AT区解链,便起始复制.DnaA蛋白有两种形式,即ATP-DnaA和ADP-DnaA,前者有复制起始活性,后者则没有.DnaA蛋白浓度的提高和由DRAS使ADP-DnaA激活为ATP-DnaA都会导致额外的复制起始,说明ATP-DnaA是个复制起始正调控因子.DiaA蛋白通过与ATP-DnaA的相互作用来促使ATPDnaA-oriC复合物的形成,从而激发复制起始.然而,在每个细胞周期中,DNA复制起始只发生一次.有不同的分子机制抑制在同一个细胞周期的同一复制原点上重复起始复制.1)复制原点的隔绝防止复制起始.由SeqA蛋白结合在oriC中半甲基化的多个GATC位点,使oriC失去复制起始活性;2)由RIDA使ATP-DnaA降解为ADP-DnaA,使DnaA失去复制起始活性;3)Dps蛋白抑制依赖DnaA蛋白的oriC解链;4)datA序列通过降低作用于oriC的DnaA可用量来延缓复制起始时间.显然,一个复杂的调控网络控制着复制起始.本文回顾、总结和分析了大肠杆菌复制起始调控机制.     

大肠杆菌染色体复制起始调控

大肠杆菌染色体具唯一一个复制原点叫oriC.在oriC上染色体的复制起始是个严格控制的细胞过程.首先,复制起始蛋白DnaA与oriC上DnaA框相互作用,使DNA分子弯曲,并在IHF和HU等蛋白的帮助下,使oriC双链DNA在其富含AT区解链,便起始复制.DnaA蛋白有两种形式,即ATP-DnaA和ADP-DnaA,前者有复制起始活性,后者则没有.DnaA蛋白浓度的提高和由DRAS使ADP-DnaA激活为ATP-DnaA都会导致额外的复制起始,说明ATP-DnaA是个复制起始正调控因子.DiaA蛋白通过与ATP-DnaA的相互作用来促使ATP-DnaA-oriC复合物的形成,从而激发复制起始.然而,在每个细胞周期中,DNA复制起始只发生一次.有不同的分子机制抑制在同一个细胞周期的同一复制原点上重复起始复制.1)复制原点的隔绝防止复制起始.由SeqA蛋白结合在oriC中半甲基化的多个GATC位点,使oriC失去复制起始活性;2)由RIDA使ATP-DnaA降解为ADP-DnaA,使DnaA失去复制起始活性;3)Dps蛋白抑制依赖DnaA蛋白的oriC解链;4)datA序列通过降低作用于oriC的DnaA可用量来延缓复制起始时间.显然,一个复杂的调控网络控制着复制起始.本文回顾、总结和分析了大肠杆菌复制起始调控机制.     

1q42.3染色质区域一个前列腺癌特异性超级增强子样元件通过染色质相互作用促进细胞迁移

前列腺癌在全球男性中发病率居于前列,遗传因素是影响前列腺癌发生发展的主要因素. 研究报道1号染色体长臂42 区3 带至43 区(1q42.3-43)存在一个潜在的前列腺癌易感染色体座位,但这个易感座位与肿瘤关联的分子机制迄今未得到确认. 增强子是能够改变染色质活化状态的DNA 序列,通过精准调控基因时空表达从而决定细胞身份命运. 通过ChIP-seq 发现1q42.3 染色质区域存在一个前列腺癌特异性超级增强子样元件;利用CRISPR/Cas9 系统敲除该区段后发现细胞迁移能力明显降低,并利用RNA-seq 筛选出多个差异表达的基因;通过Hi-C 鉴定出与该超级增强子样元件相互作用的染色质区段;最后将RNA-seq 和Hi-C 进行综合分析预测出该超级增强子样元件直接调控的基因.     

肝癌细胞株HepG2的G1期、G2/M期细胞蛋白质组表达差异的研究

通过TdR(胸腺嘧啶核苷)调控人肝癌细胞株HepG2的细胞周期,运用双向电泳-图像分析-质谱技术研究肝癌细胞株HepG2的G1期、G2/M期全细胞蛋白质组表达的差异,探索参与肝癌细胞株HepG2的G1期、G2/M期调控相关的蛋白.以TdR诱导肝癌细胞株HepG2,分别得到同步化的G1期、G2/M期细胞,流式细胞术检测.采用比较蛋白质组学的研究技术(双向电泳、质谱分析)筛选G1期、G2/M期差异表达的蛋白质.结果流式细胞术检测显示TdR诱导后,分别获得(63.62±2.82)%的G2/M期同步化细胞,(75.24±0.17)%的G1期同步化细胞,通过双向电泳-图像分析-质谱技术得到21个差异表达的蛋白.其中G2/M期表达,G1期未见表达有10种蛋白;存在三倍以上的差异点11个:2种在G2期表达上调,9种在G1期表达上调.说明TdR阻断法能够获得很好的同步化细胞.质谱鉴定得到的这些差异表达的蛋白质涉及到细胞周期调控、DNA结合、转录调控、mRNA剪接、肽链合成起始、折叠以及细胞代谢等方面.     

2维双螺旋层配合物的构筑及表征

在水热条件下合成一种新型2维(2D)聚合物[Ni2(pda)2(bpp)2(H2O)3](1)(1,4-pda=对苯二乙酸、bpp=1,3-二(4-吡啶基)丙烷).采用红外光谱、差热-热重、CHN元素分析及单晶X-射线衍射等手段对晶体结构进行了表征.配合物1属3斜晶系,空间群为P-1;晶体学参数:a=9.925(4)nm,b=12.863(6)nm,c=18.710(8)nm;α=101.813(9)°,β=99.133(9)°,γ=90.240(9)°.其基本结构单元由2个Ni(II)原子、3个对苯二乙酸根、4个1,3-二(4-吡啶基)丙烷和3个配位水分子组成.对苯二乙酸根与Ni(Ⅱ)原子交替连接形成1维右手螺旋链,相邻同手性螺旋链通过TG构型的1,3-二(4-吡啶基)丙烷连接形成2维右手螺旋层A.同样,对苯二乙酸根、Ni(Ⅱ)原子、1,3-二(4-吡啶基)丙烷形成2维左手螺旋层B.这2个相邻螺旋层A、B间通过[Ni2bpp2]闭合环的支撑形成双层2维结构.     

柠檬酸盐对水稻根系吸收磷酸盐的影响

将水稻(Oryza sativa L.)根系区域分为根毛区域和根毛外区域,用米氏动力学方程描述主根和根毛表面对磷酸盐的吸收,把根毛磷酸盐的吸收作为扩散方程的源汇项,在Kirk模型的柠檬酸盐和磷酸盐的相互作用机制基础上,建立水稻根系吸收磷酸盐模型.利用该模型探讨水稻主根分泌柠檬酸盐对根系吸收磷酸盐的影响.数值模拟的结果表明,在根毛区域,液态磷酸盐浓度存在梯度变化;在根毛外区域,液态磷酸盐浓度低于Kirk模型,最大低于1.839μmol·L-1;水稻主根分泌柠檬酸盐的含量随着生长时间的增大而增加,然后保持不变;柠檬酸盐促进固态磷酸盐从土壤颗粒表面中解吸出来;在根毛生长的初期,主根吸收液态磷酸盐强于根毛,在16 h后,根毛吸收液态磷酸盐在水稻根系吸收中占主导作用.主根分泌柠檬酸盐和根系形态共同决定水稻根系对磷酸盐的吸收量.     

鞘氨醇单胞菌中威兰胶合成关键基因welE和welC的生物信息学分析

为探究威兰胶合成途径中关键基因welE和welC的结构特性及功能,运用生物信息学手段分析了welE和welC基因的序列信息,预测了其编码蛋白的理化性质、跨膜区、信号肽、磷酸化修饰、结构域及高级结构等.研究结果表明,WelE蛋白是由234个氨基酸组成的稳定亲水性蛋白质,无跨膜结构和信号肽,存在20个磷酸化位点,含有一个BY-kinase结构域,说明WelE可能参与威兰胶的生产与转运,WelE二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,三级结构呈"圆环状";WelC蛋白是由449个氨基酸组成的不稳定亲水性跨膜蛋白质,含有2个跨膜螺旋、无信号肽,存在39个磷酸化位点,含有一个Wzz结构域,这表明WelC可能与威兰胶链长调节有关,WelC二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构呈"条状",这些结果为解析welE和welC基因的功能以及建立威兰胶代谢调控方法奠定了理论基础.     

TOR(target of rapamycin)介导的翻译调控

TOR是细胞营养状态、能量状态的传感器,其信号转导系统参与了细胞外营养成分、生长因子等对细胞生长的调控,它通过调控蛋白质翻译过程的多个环节,如通过调控S6KI、4E-BPI、eEF2等多种因子的生物功能,从而在蛋白质翻译的起始、延伸等多个水平调控体内蛋白质的翻译,从而影响细胞的生长以及细胞周期的调控。     

黑线仓鼠 KiSS-1基因的生物信息学与系统进化研究

采用 RT-PCR 技术克隆得到黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)KiSS-1基因的部分序列,并进行生物信息学分析.结果表明:该段序列共429 bp,包含部分5′非翻译区、转录起始位点、信号肽序列以及主要的活性区域.黑线仓鼠 KiSS-1编码的蛋白质是一种胞外分泌的亲水性蛋白质,N 端含有19个氨基酸组成的信号肽序列,67、121-122位各有一个水解位点,68、69处的磷酸化位点可能与蛋白质活性的获得有关.二级结构预测含有较多的α螺旋和自由卷曲,115-119位的α螺旋在与受体结合中有重要作用.系统进化分析证实该序列与其他物种有较高的同源性,说明该基因在进化中相对保守.通过生物信息学与系统进化分析,有助于进一步揭示 KiSS-1的转运加工途径及作用机制     

暗紫贝母甲羟戊酸途径关键酶HMGR的生物信息学分析

以暗紫贝母的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶氨基酸序列为研究对象,利用CD search、Cell-PLoc和SWISS-MODEL等生物信息学在线预测软件对其保守区域、理化性质、亚细胞定位、结构和活性区域等性质进行分析.结果表明,该酶由559个氨基酸残基组成,是主体部分位于内质网膜外的二次跨膜疏水蛋白质.其二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成.三级结构为同源四聚体结构,活性区域由两条多肽链的66个氨基酸残基构成,活性区域的面积和体积分别为1 284.340?~2和2 152.618?~3.生物信息学手段分析预测结果揭示了暗紫贝母中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶的性质、结构和功能,为进一步研究贝母活性生物碱的生物合成调控机制奠定理论基础.     

多层螺旋CT研究:高血压病及糖尿病对冠状动脉起始部的影响

目的:利用多层螺旋CT研究高血压病及糖尿病对冠状动脉起始部管腔解剖径线的影响。方法:采用病例—对照研究,收集自2005年9月-2010年12月间,在新疆友谊医院接受多层螺旋CT冠状动脉CTA检查的受检者263例,年龄35-65岁,将其分为3组。正常成年人组n=94、高血压病组n=85、高血压病并糖尿病组n=84。利用工作站的冠状动脉分析软件对检查所得图像进行重建和冠状动脉起始部管腔的解剖径线的测量。结果:左、右冠脉最大内径及腔面积:正常成年人组、高血压组、高血压病并糖尿病组之间三组之间的差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:高血压病和糖尿病不易引起左右冠状动脉起始部(距主动脉窦6-7mm处)管腔解剖径线发生改变。     

土荆芥挥发油及其2个主要成分对玉米种子活力和根毛发育的化感效应初探

采用培养瓶滤纸法研究土荆芥挥发油及其主要成分对伞花素(cymene)和α-萜品烯(α-terpinene)对玉米种子活力和根毛发育的化感效应.数据显示:1)土荆芥挥发油对发芽率和发芽势具有剂量依赖的抑制效应,而对伞花素和α-萜品烯的影响与对照差异不显著(P0.05).2)挥发油和对伞花素对玉米种子活力有显著抑制(P0.05),对伞花素的抑制效应为挥发油的17.92%;α-萜品烯对玉米种子活力有显著促进(P0.05),当对伞花素和α-萜品烯联合作用时,对伞花素削弱了α-萜品烯的促进效应.3)挥发油对玉米根毛发育有明显抑制现象,玉米根毛弯曲缠结,数量减少甚至消失;对伞花素和α-萜品烯对根毛长度有显著促进(P0.05).结果表明,在土荆芥挥发油对玉米种子萌发和根毛发育的化感胁迫中,对伞花素和α-萜品烯的作用较弱;对伞花素在挥发油抑制种子活力方面具有一定的贡献.     

植物糖基化磷脂酰肌醇锚定蛋白LORELEI家族研究进展

植物LORELEI （LRE）蛋白家族是植物糖基化磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI-AP）亚家族的一种,在拟南芥中有4个成员,分别为LRE,LRE-like GPI-AP 1（LLG1）,LLG2和LLG3。这些成员在植物体内的表达位置和功能不同。LRE主要在雌配子体的助细胞、卵细胞和中央细胞表达,在助细胞中表达量最高,另外在受精卵与胚乳中也有部分表达。LRE主要参与高等植物的双受精作用,介导花粉管接受并调控胚胎的早期发育。LLG1在植物各组织器官中都有表达,在营养器官（根和叶）中表达水平最高,主要调控植物生长发育（如根与根毛生长）、盐逆境应答,以及免疫应答过程。LLG2和LLG3主要在成熟花粉粒和花粉管中表达,调控花粉管生长与爆裂,释放精子完成双受精作用。该文综述了植物LRE家族成员组成、蛋白质特征,及其在植物生长发育与逆境应答过程中的作用。