中国农科院烟草所首次揭示植物蛋白质的巴豆酰化修饰

正近日,中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害防控科研团队在烟草蛋白质翻译后修饰研究方面取得新进展,发现烟草蛋白质巴豆酰化参与细胞碳代谢等多种生物学进程。科研团队利用高质量的巴豆酰化修饰泛抗体,将烟草细胞内发生巴豆酰化的蛋白质组进行富集,通过液相二级质谱(LC-MS/MS)共鉴定到637个发生巴豆酰化的蛋白质。研究表明:这些蛋白参     

R262K点突变将紫穗槐二烯合酶变为(3R)-(E)-nerolidol合酶

倍半萜合酶家族催化单一底物法尼基焦磷酸形成近300多种链式、单环、双环和三环倍半萜烯、醇,进一步的加工修饰产生种类更加繁多的倍半萜衍生物。详细了解倍半萜合酶产物特异性性决定机制将会为倍半萜合酶的理性设计,定向生成新型化合物打下基础。本研究利用定点突变技术,对紫穗槐二烯合酶RxR基序及相关的D300位点进行了点突变,发现保守基序中R262K单点突变后其酶促反应主产物为(3R)-(E)-nerolidol,而R262L突变使酶失去活性,R264K突变则对产物比例无影响,显示保守基序中第一个精氨酸在活性中心疏水环境的维持中非常关键。D300突变结果显示此氨基酸对酶的活性维持非常必要,结合R262突变结果,推测R262和D300间的非键相互作用对酶活性的维持起重要作用。由于RxR基序在倍半萜合酶家族中非常保守,因此其作用是否具有普遍性值得进一步验证。     

培养液pH值对小鼠精子体外培养过程中活力及蛋白修饰的影响

为了探究不同pH对小鼠成熟精子体外培养过程中活力参数及蛋白修饰的影响,研究采用不同pH值(6.6~7.8)培养液培养小鼠精子2h,利用计算机辅助精子活力分析仪(CASA)、蛋白免疫印迹(WB)及免疫荧光技术,分析测定小鼠精子活力参数、蛋白修饰的变化情况,并对小鼠精子磷酸化蛋白及乙酰化蛋白进行细胞亚组分定位。结果显示,pH为7.2~7.4时精子能动性(sperm motility,MOT)、平均路径速度(path velocity,VAP)、平均直线运动速度(straight line velocity,VSL)和平均曲线运动速度(curvilinear veiocity,VCL)都有较高值,pH为6.6或7.8时精子活力受到显著抑制(P0.05);培养液的pH为7.4处理组,小鼠精子蛋白磷酸化、乙酰化和琥珀酰化修饰均达到较高水平,无论pH降低(7.2)还是升高(7.4)这些蛋白修饰水平都减弱,与精子活力参数变化趋势一致;免疫荧光定位结果显示,获能组磷酸化蛋白及乙酰化蛋白荧光强度明显高于未获能组,磷酸化蛋白及乙酰化蛋白遍布精子整个鞭毛区域,其中头部核区蛋白乙酰化修饰水平较高。上述研究表明pH值7.2~7.4为小鼠精子体外培养的最适pH值范围,pH值可能通过影响精子体外培养过程中的蛋白磷酸化、乙酰化及琥珀酰化作用调节精子活力及功能。本研究对探究pH值调控哺乳动物成熟精子活力的分子机理及体外培养具有重要意义。     

旋毛虫脱氧核糖核酸酶-Ⅱ酶活及酶活性位点的鉴定

以旋毛虫新生幼虫期(NBL)脱氧核糖核酸酶-Ⅱ(DNaseⅡ)基因家族中全长序列T31D4为研究对象,对其融合蛋白的核酸酶活性进行鉴定并摸索最佳酶切条件;通过序列分析预测其关键活性氨基酸位点,同时利用基因点突变技术对所预测的位点进行验证。结果表明:旋毛虫的DNaseⅡ具有核酸酶酶切活性,最佳酶切pH为5.0,同时发现其在中性(pH 7.0)及偏碱性(pH 8.0)下仍具有活性。利用Maga2软件对包括旋毛虫在内的以及业已发现的来自38个物种的DNaseⅡ的94个氨基酸序列进行比对,发现一个所有物种DNaseⅡ均高度保守的组氨酸位点,该结果与目前国际上所预测的DNaseⅡ关键活性氨基酸位点不同,目前国际上所预测的组氨酸位点在旋毛虫的DNaseⅡ序列中并非组氨酸(H),而是丝氨酸(S)或赖氨酸(K);通过点突变技术进一步验证这个组氨酸位点才是所有物种DNaseⅡ真正的活性氨基酸位点。同时推测旋毛虫的DNaseⅡ可能为一种新类型的DNaseⅡ。     

小麦面筋蛋白琥珀酰化改性研究

 采用琥珀酸酐对小麦面筋蛋白进行酰化改性的研究表明 ,小麦面筋蛋白琥珀酰化的最佳反应条件为 :面筋蛋白浓度为 10 % ,反应温度为 4 0℃ ,琥珀酸酐用量为小麦面筋蛋白用量的 15 % ;琥珀酰化改性后的面筋蛋白 ,溶解度、乳化能力和起泡能力得到了提高 ,琥珀酰化小麦面筋蛋白对弱筋粉粉质特性的改善效果强于普通谷朊粉。     

杜洛克猪精子体外4℃保存过程中活力参数及蛋白修饰变化

为探究体外4℃保存对猪精子活力参数及蛋白修饰的影响,使用猪精液保存稀释液体外4℃保存猪精子7d,利用计算机辅助精子活力分析仪(CASA)分析测定新鲜精液和保存7d后精液的精子活力指标;使用相应试剂盒检测精子中ATP水平及甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)活性;应用蛋白免疫印迹(WB)技术,比较新鲜精液在4℃保存7d后蛋白翻译后修饰水平的变化。结果表明,猪精液体外4℃保存7d后,精子活力参数呈现下降趋势。其中,运动力(MOT)、快速前进性运动速率(PRO)、平均路径速度(VAP)、平均直线运动速率(VSL)与新鲜精液相比分别降低59.99%、37.03%、12.34%、18.97%,且差异显著(P0.05);发现精子中ATP水平和GAPDH酶活性在4℃保存7d后显著降低(P0.05),即随着体外保存时间的延长,精子细胞内的能量供应不足,代谢水平降低;猪精液4℃保存7d后精子蛋白的磷酸化和酰化修饰明显减弱,这一结果与精子活力、代谢酶活性结果的变化趋势一致。研究结果证实,在体外4℃保存条件下,可能因精子细胞内能量代谢受阻而影响了精子活力及蛋白修饰水平。因此,本研究无论对于丰富精子的能量代谢基础理论,还是对于延长猪精液低温保存时间,提高人工授精效率,均具有重要的理论和实践意义。     

高、低温催青诱导家蚕滞育发生中的蛋白质修饰

【目的】研究高、低温诱导家蚕Bombyx mori滞育发生时蚕卵蛋白质修饰的差异,为后续深入探究昆虫滞育诱导的分子机制提供参考。【方法】饲养二化性家蚕品种,筛选出稳定的受高、低温诱导滞育发生的家蚕品系。以此为材料,分别于25和15℃孵化蚕卵,敏感期和点青期取样进行表观遗传学研究,通过SDS-PAGE电泳和Western blot检测蛋白修饰的差异。【结果】高温(25℃)组蚕卵蛋白的甲基化修饰水平始终高于低温(15℃)组,点青期有显著差异;高、低温处理组之间的乙酰化修饰水平一直差异显著,在点青期高温组显著低于低温组;低温组的泛素化修饰水平始终高于高温组,尤其是发育前期;磷酸化修饰水平整体较高,但高、低温处理组之间差异不显著;丙二酰化在高、低温处理组之间没有明显差异;琥珀酰化的修饰水平始终较低,在发育后期有明显的差异修饰蛋白出现。【结论】蚕卵在25℃催青过程中蛋白质泛素化和乙酰化修饰水平与15℃低温组在全时期都存在显著差异,甲基化修饰水平在点青期存在显著差异,表明甲基化、泛素化和乙酰化修饰在家蚕早期滞育诱导过程中起作用。     

黄鳝醛酮还原酶的定点突变及对其酶活性的影响

为分析催化四联体中关键氨基酸突变对黄鳝醛酮还原酶活性的影响,本研究利用重叠PCR技术对黄鳝Eakr基因进行了A81K定点突变,将突变基因亚克隆至p ET-28a(+)构建了重组表达载体。重组载体转化BL21(DE3)菌株后经IPTG诱导,镍离子柱亲和层析获得了突变型蛋白(EakrA81K);以NADPH为辅酶,分析了突变型蛋白EakrA81K的底物谱,并比较了野生型(Eakr)和突变型蛋白(EakrA81K)对不同底物的还原活性;最后,以甲醛为底物比较了野生型和突变型蛋白的最适反应温度和最适p H。结果表明:EakrA81K对醛类物质以及中长链酮类物质具有较高的还原活性,而对醇、糖、酸类物质没有明显活性;A81K位点特异突变使得黄鳝醛酮还原酶和底物之间的亲和力显著增加,并提高了酶对大部分底物的还原活性;突变稍降低了黄鳝醛酮还原酶的酸度耐受能力但提升了该酶的温度耐受能力。这暗示着黄鳝醛酮还原酶Eakr的81位氨基酸在底物识别上具有重要作用。     

人泛素结合酶UbcH5c活性突变体的构建·纯化以及催化活性研究

[目的]构建人泛素结合酶UbcH5c的活性位点突变体S22R和F62A,同时分析这2种突变体蛋白与野生型蛋白在泛素化反应中的活性差异。[方法]通过点突变(Site-Directed Mutagenesis)的方法构建2种突变体质粒,利用0.5 mmol/L IPTG分别诱导2种突变体蛋白在大肠杆菌中进行表达;将菌体超声破碎后,依次利用阳离子交换层析法对UbcH5c突变蛋白进行分离纯化,最后利用体外泛素化酶促反应结合蛋白免疫印迹杂交的方法分析野生型UbcH5c与其活性突变体UbcH5c S22R和UbcH5c F62A在泛素化修饰上的差异。[结果]人泛素结合酶UbcH5c的2个突变体蛋白S22R、F62A的泛素化修饰程度明显弱于野生型蛋白。[结论]突变体S22R和F62A突变均不同程度的改变了人泛素结合酶UbcH5c与泛素分子之间的结合活性,即2个突变的位点中第62位苯丙氨酸残基及第22位丝氨酸残基均是UbcH5c结合泛素的关键位点,而且后者对于UbcH5c结合泛素活性的影响更大。     

氧化型辅酶NAD~+及布氏杆菌SahH活性位点对SahH催化活性的影响

[目的]本文旨在鉴定影响布氏杆菌S-腺苷同型半胱氨酸水解酶(S-adenosylhomocysteine hydrolase,SahH)催化S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine,SAH)产生同型半胱氨酸(homocysteine,HCY)的催化活性位点。[方法]将表达载体pET28a-Bru-sahH转化大肠杆菌BL21中,表达、纯化布氏杆菌SahH(Bru-SahH)蛋白,分析辅酶NAD~+、磷酸化修饰及活性位点对Bru-SahH催化活性的影响。[结果]添加NAD~+后,Bru-SahH的催化活性降低85.6%;对Bru-SahH质谱分析表明,其444位丝氨酸为可能的磷酸化位点,对该位点突变后Bru-SahH催化SAH形成HCY的活性降低85.5%;生物信息学分析表明,Bru-SahH的337位和338位氨基酸为其活性位点,分别对上述2个位点进行单突变和双突变,突变后的Bru-SahH催化活性降低90.8%以上。[结论]Bru-SahH的337、338和444位氨基酸是其催化活性位点,添加外源性NAD~+可抑制其催化活性。     

猪链球菌9型噬菌体裂解酶Ply5218最小功能域及关键氨基酸位点的鉴定

为了鉴定猪链球菌9型噬菌体裂解酶Ply5218的最小活性功能域及关键氨基酸位点,利用PCR技术对全长裂解酶Ply5218进行截短并对可能与活性相关的关键氨基酸位点进行定点突变,研究截短与突变后各个蛋白的活性并与全长蛋白活性对比。结果显示,截短片段Ply5218_(1-147)可在平板上形成裂菌圈,仍保持裂菌活性,而比该片段更短的截短片段则失去裂菌活性,推测Ply5218_(1-147)为Ply5218的最小活性相关功能域;第8、58、136和142位点的氨基酸突变后,裂菌活性部分降低,第34和144位点的氨基酸突变后,则彻底失去裂菌活性。研究结果为深入揭示Ply5218的裂菌机制和进一步改造裂解酶提供了基础数据。     

DNA N6-甲基腺嘌呤(6mA)在真核生物中的研究进展

脊椎动物DNA上的甲基化修饰一直被认为只发生在胞嘧啶(C)位点上,最近的研究发现腺嘌呤(A)位点的甲基化也是存在的,即DNA N~6-甲基腺嘌呤(N~6-methyladenine,6mA)。这是一种在高等真核生物中刚开始被人们认识的甲基化修饰碱基,它广泛而保守地存在于生物体中,其修饰水平在整个生命周期中是动态变化的,且这种表观遗传修饰承担着重要的生物学功能。主要对近年来6mA的研究现状进行综述,探讨其在进化上的保守性,并进一步探索6mA在真核生物中的生物学功能,讨论参与6mA形成及消除的酶,评估目前常用的检测6mA的几种方法,最后对6mA的研究做出展望。     

酿酒酵母组蛋白H3K56A突变菌株的构建及其对细胞生长的影响

组蛋白修饰,例如甲基化、乙酰化等修饰对基因表达和细胞生长至关重要。为揭示组蛋白H3第56位赖氨酸(K)修饰对酵母细胞生长的重要性,构建H3K56定点突变为丙氨酸(A)的组蛋白突变株H3K56A,并对其在高温、高盐等条件下的生长状况进行初步检测。根据酵母同源重组的原理,采用两步替换法构建H3K56A突变菌株,用分光光度法测定突变菌株的生长曲线,并分别在高盐、高温条件下检测突变体的表型。结果表明,酿酒酵母组蛋白H3K56A突变菌株构建成功,其生长曲线与野生型无明显差异;H3K56A突变株对高温、高盐条件均较敏感,且在高盐条件下,菌体生长缓慢、菌落偏小,表明组蛋白H3K56位点的修饰可能与酿酒酵母抗高盐、高温机制有关。     

旋毛虫脱氧核糖核酸酶 Ⅱ酶活及酶活性位点的鉴定

以旋毛虫新生幼虫期(NBL)脱氧核糖核酸酶 Ⅱ(DNaseⅡ)基因家族中全长序列T31D4为研究对象,对其融合蛋白的核酸酶活性进行鉴定并摸索最佳酶切条件;通过序列分析预测其关键活性氨基酸位点,同时利用基因点突变技术对所预测的位点进行验证。结果表明:旋毛虫的DNaseⅡ具有核酸酶酶切活性,最佳酶切pH为5.0,同时发现其在中性(pH 7.0)及偏碱性(pH8.0)下仍具有活性。利用Maga2软件对包括旋毛虫在内的以及业已发现的来自38个物种的DNaseⅡ的94个氨基酸序列进行比对,发现一个所有物种DNaseⅡ均高度保守的组氨酸位点,该结果与目前国际上所预测的DNaseⅡ关键活性氨基酸位点不同,目前国际上所预测的组氨酸位点在旋毛虫的DNaseⅡ序列中并非组氨酸（Ｈ）,而是丝氨酸(S)或赖氨酸(K);通过点突变技术进一步验证这个组氨酸位点才是所有物种DNaseⅡ真正的活性氨基酸位点。同时推测旋毛虫的DNaseⅡ可能为一种新类型的DNaseⅡ。     

当归甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的克隆及组织稳定性分析

通过同源比对查找GAPDH基因的保守区,运用逆转录PCR、同源克隆及cDNA末端快速克隆(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)等技术从当归中克隆GAPDH基因的全长cDNA序列,利用生物信息学分析工具对该基因编码蛋白的基本性质、结构特点及生物学功能进行初步预测,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析当归GAPDH基因的表达稳定性。结果表明,克隆得到当归GAPDH基因cDNA全长序列为1 345个核苷酸,开放阅读框(open reading frame,ORF)为1 005 bp,3’UTR和5’UTR长度分别为268 bp和72 bp,共编码334个氨基酸,该基因命名为AsGAPDH。AsGAPDH基因编码蛋白的预测相对分子质量为36.3 kD,理论等电点为7.06,为亲水性非分泌型蛋白,与伞形科植物白芹的亲缘关系最近。AsGAPDH基因在当归根、叶柄及叶中的表达量相近且稳定性好,扩增特异性强。     

猪乙脑病毒分离株CSF.XZ2D在BHK21细胞上的传代培养及E基因序列分析

为了解河南省规模化猪场日本乙型脑炎病毒(JEV)流行株的特征及其遗传基因的稳定性,将猪乙脑病毒分离株CSF.XZ-2D在BHK-21细胞上进行连续传代培养,并对其E基因的遗传稳定性进行了研究。结果表明,经连续传代25次后病毒E基因趋于稳定,氨基酸位点E271(E→V)和E278(V→L)传代后发生稳定点突变。与JEV毒力相关的部分位点如E107、E138、E176、E177和E315遗传稳定性较高,经连续传代后均未发生突变,与SA14-14-2相应位点完全一致。但是,另外一些位点的遗传稳定性较差,如E279和E312分别出现K→M→K和K→R→K→R的反复突变。这些突变是否与JEV的宿主细胞适应性及毒力变化相关有待进一步研究。     

苏淮猪BMP7基因3′-UTR多态性分析

[目的]本研究旨在了解苏淮猪骨形态发生蛋白7(BMP7)基因3′-UTR序列特征,以及突变位点多态性与繁殖性状、3′-UTR活性的关系,为解析猪BMP7基因3′-UTR的调控机制提供参考。[方法]采用PCR扩增和测序等技术获得苏淮猪BMP7基因3′-UTR序列,利用生物信息学方法分析其序列特征;池DNA测序筛选苏淮猪BMP7基因3′-UTR上的突变位点,直接测序法对突变位点进行基因分型,采用线性模型分析突变位点多态性与繁殖性状的关系;构建突变位点不同等位型BMP7基因3′-UTR报告载体,用双荧光素酶报告基因系统分析突变位点对BMP7基因3′-UTR活性的影响。[结果]获得639 bp的苏淮猪BMP7基因3′-UTR序列,与其他猪种序列的同源性较高;序列中含有AU-富集元件(ARE)和miRNA应答元件(MRE)等经典的顺式作用元件。在苏淮猪BMP7基因3′-UTR序列的273 nt处发现1个AG突变,命名为c.*273AG突变。在苏淮猪群体中BMP7基因c.*273AG位点有3种基因型,其中AA型为优势基因型,A为优势等位基因。关联分析发现该突变位点多态性与初产产仔数显著关联,其中AG型母猪比GG型每胎高0.83头。荧光素酶活性分析发现A等位型3′-UTR报告载体的荧光素酶活性高于G等位型,但差异不显著。[结论]BMP7是苏淮猪繁殖性状的候选基因。     

科学家首次揭示植物蛋白质的巴豆酰化修饰

<正>近日,中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害防控科研团队在烟草蛋白质翻译后修饰研究方面取得新进展,发现烟草蛋白质巴豆酰化参与细胞碳代谢等多种生物学进程。组蛋白赖氨酸巴豆酰化修饰(Histone lysine crotonylation,Kcr)是最近被发现的从酵母到人类广泛存在一种保守性的翻译后修饰类型(Post-translational     

鸡GNAS基因c.36-2277T>C突变对萤光素酶表达的影响

为分析探讨鸡GNAS基因ENSGALT00000062075.1:c.36-2277TC突变对转录调控的影响,本试验选择乌骨鸡和芦花鸡血液样本,构建了c.36-2277TC突变点的不同基因型质粒,并转染鸡胚成纤维细胞后,检测双萤光素酶报告基因分析系统的表达。结果表明:样本芦花鸡均为TT基因型,乌骨鸡均为CC基因型;c.36-2277TC突变点的上下游-175～+818 bp片段具有显著增强转录活性作用(P0.01),且CC基因型活性极显著高于TT基因型(P0.000 1)。转录因子预测结果表明:此993 bp片段中TGGCA结合蛋白位点数量最多;紧邻突变点分别为AP-1和ER-alpha/T3R-alpha结合位点。研究认为,GNAS基因c.36-2277TC突变点的碱基类型会对基因转录调控进程产生重要影响,且该突变可能是通过与上下游转录因子结合位点共同作用来发挥效用。     

扬州地区乙型肝炎病毒基因型分布及S基因变异分析

为明确扬州市乙型肝炎病毒基因型分布和S基因特征及突变,从乙型肝炎病毒核酸(HBV DNA)荧光PCR检测855例阳性样本中随机抽取24例,扩增HBV S基因并测序成功获得17个条带,采用Clustal W与HBV A～H基因型参考序列比对构建距离矩阵,用MegAlign比对突变位点,分析氨基酸替代对抗原性的影响,用Protean软件分析主蛋白二级结构。结果表明:17个条带分别位于基因进化树的B和C基因型分支上,其同源性为93.0%～100%。基因B型间同源性93.3%～100%,C型间同源性93.0%～99.8%,同基因型间的同源性最高,与基因A型的同源性最低41.2%。17例样本主蛋白有8例发生氨基酸突变,有11个突变位点,在α决定簇环1中有2个突变位点AAI(126)T和AAF(134)L,其他变异位点位于核膜中。变异表现为点突变,发生突变的氨基酸极性和主蛋白二级结构未改变。这一研究提示扬州市HBV流行以B和C基因型为主,同源性高,突变率较低,未发现突变优势株,病毒表面蛋白的主蛋白抗原性未改变。