Rapid beta-adrenergic modulation of cardiac calcium channel currents by a fast G protein pathway

beta-Adrenergic agonists activate the G protein, Gs, which stimulates cardiac calcium currents by both cytoplasmic, indirect and membrane-delimited, direct pathways. To test whether beta-adrenergic agonists might use both pathways in the heart, isoproterenol was rapidly applied to cardiac myocytes, resulting in a biphasic increase in cardiac calcium channel currents that had time constants of 150 milliseconds and 36 seconds. beta-Adrenergic antagonists of a G protein inhibitor blocked both the fast and slow responses, whereas the adenylyl cyclase activator forskolin produced only the slow response. The presence of a fast pathway in the heart can explain what the slow pathway cannot account for: the ability of cardiac sympathetic nerves to change heart rate within a single beat.     

植物甲羟戊酸激酶基因研究进展

类异戊二烯是维持植物生长发育、光合作用等所必需的重要有机物质,包括叶绿素、生长调节剂等多种重要物质,是通过甲羟戊酸代谢途径中一系列酶促反应合成的。本文综述了该途径中的限速酶之一甲羟戊酸激酶的生物学特性、酶促反应机理、基因克隆、基因转化等方面的研究进展,旨在为其在作物改良中的应用提供依据。     

甲羟戊酸激酶基因研究进展

类异戊二烯是维持生物生长发育等所必需的重要有机物质,包括甾醇、长萜醇、辅酶Q、叶绿素和生长调节剂等多种重要物质,是通过甲羟戊酸代谢途径的一系列酶酶促反应合成的。综述了该途径中的限速酶之一甲羟戊酸激酶的生物学特性、基因克隆及表达等方面的研究进展,旨在为其病虫害控制、动植物改良中的应用提供依据。     

斑马鱼hoxb4a在心脏发育中的功能

斑马鱼转录因子hoxb4a在心脏中的功能未见研究报道,为了阐明hoxb4a在心脏发育中的作用,本文利用基因沉默技术和mRNA基因过表达方法,分别在斑马鱼中敲降和过表达hoxb4a基因,发现抑制或过表达hoxb4a的胚胎在第3天出现心包腔肿大、心脏环化异常的表型。通过原位杂交技术对野生型及hoxb4a敲降胚胎进行心肌特异基因的原位杂交染色比较,测量结果显示hoxb4a敲降胚胎的心脏环化角度增大（P<0.01）。接着利用转基因鱼系,发现敲降hoxb4a后的胚胎存在鳃弓异常、心内膜畸形的表型。进一步使用qPCR检测hoxb4a沉默后心脏相关基因的表达量变化, 结果显示 hoxb4a敲降后,多数心脏发育关键基因出现显著性下调,而调控心脏腔室分化的关键基因nppa明显上调（P<0.05）。本研究表明斑马鱼hoxb4a沉默会导致心脏结构畸形、环化异常,并且调控了早期心脏发育基因的变化。本研究发现了hoxb4a在斑马鱼早期心脏发育中发挥作用,并通过原位杂交及qPCR结果初步探索了hoxb4a调控心脏腔室的分化及心脏环化过程,深化了人们对心脏发育调控网络的认识。     

海七鳃鳗pma-miR-200c-3p对斑马鱼心脏发育的作用研究

为研究海七鳃鳗Petromyzon marinus pma-miR-200c-3p在心脏发育过程中的生物学功能,采用显微注射技术,将pma-miR-200c-3p模拟体注射到斑马鱼Danio rerio胚胎,过表达pma-miR-200c-3p后,使用qRT-PCR及Western blot法检测了一些与心脏发育相关的标志性基因的表达水平,以及BMP/Smad通路重要基因蛋白水平的变化,并利用生物信息学预测、GFP荧光表达分析了pma-miR-200c-3p的生物学作用。结果表明:过表达pma-miR-200c-3p的斑马鱼胚胎中,与心脏发育相关的标志性bmp4、bmp5、smad1、gata5、tbx2b和notch1a基因的表达水平极显著上调(P0.01),同时BMP/Smad通路中BMP4、Smad1、GATA5蛋白表达水平也明显升高;细胞试验表明,cdx1b基因可能是pma-miR-200c-3p的一个靶基因。研究表明,pma-miR-200c-3p可能通过抑制cdx1b基因的表达,参与BMP/Smad通路以促进心脏发育。     

Genetic and pharmacological suppression of oncogenic mutations in ras genes of yeast and humans

The activity of an oncoprotein and the secretion of a pheromone can be affected by an unusual protein modification. Specifically, posttranslational modification of yeast a-factor and Ras protein requires an intermediate of the cholesterol biosynthetic pathway. This modification is apparently essential for biological activity. Studies of yeast mutants blocked in sterol biosynthesis demonstrated that the membrane association and biological activation of the yeast Ras2 protein require mevalonate, a precursor of sterols and other isoprenes such as farnesyl pyrophosphate. Furthermore, drugs that inhibit mevalonate biosynthesis blocked the in vivo action of oncogenic derivatives of human Ras protein in the Xenopus oocyte assay. The same drugs and mutations also prevented the posttranslational processing and secretion of yeast a-factor, a peptide that is farnesylated. Thus, the mevalonate requirement for Ras activation may indicate that attachment of a mevalonate-derived (isoprenoid) moiety to Ras proteins is necessary for membrane association and biological function. These observations establish a connection between the cholesterol biosynthetic pathway and transformation by the ras oncogene and offer a novel pharmacological approach to investigating, and possibly controlling, ras-mediated malignant transformations.     

黔北麻羊毛色差异主要调控基因及其通路分析

【目的】明确调控黔北麻羊毛色差异的候选基因及其通路,为揭示黔北麻羊特征毛色的形成机制提供理论依据。【方法】以1岁黔北麻羊公羊为研究对象,分别采集其肩部黑色羊毛下的皮肤组织块和腹部白色羊毛下的皮肤组织块,以RNA为模板合成双链cDNA,经末端修复等处理后进行PCR富集构建cDNA文库,采用Illumina HiSeqTM...     

Advanced cardiac morphogenesis does not require heart tube fusion

The bilateral cardiac mesoderm migrates from the lateral region of the embryo to the ventral midline, where it fuses to form the primitive heart tube. It is generally accepted that migration and fusion are essential for subsequent stages of cardiac morphogenesis. We present evidence that, in Foxp4 mutant embryonic mice, each bilateral heart-forming region is capable of developing into a highly differentiated four-chambered mammalian heart in the absence of midline fusion. These data demonstrate that left-right chamber specification, cardiac looping, septation, cardiac myocyte differentiation, and endocardial cushion formation are preprogrammed in the precardiac mesoderm and do not require midline positional identity or heart tube fusion.     

4种大戟科植物PMK基因家族的全基因组鉴定与分析

甲羟戊酸-5-磷酸激酶（PMK）是甲羟戊酸（MVA）途径中的关键酶,其在ATP和Mg2＋等二价金属离子的存在下可逆地催化甲羟戊酸-5-磷酸（MVAP）磷酸化从而形成甲羟戊酸-5-焦磷酸（MVAPP）.基于已公布的基因组和EST数据,对蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树4种大戟科植物的PMK基因进行系统鉴定,分析其基因结构与进化特征.结果表明,蓖麻、麻疯树、木薯和橡胶树分别含有1、1、1和2个PMK基因,所有基因均含有9个内含子.根据同源性,PMK基因可分为2类,Ⅰ类广泛分布于绿色植物和部分古细菌、真细菌和真菌中,Ⅱ类则为动物所特有;虽然绝大多数绿色植物都含有PMK,但基因组范围内的搜索却未能在单细胞的绿藻中找到其同源基因;在大多基因组已测序的物种中,PMK主要以单拷贝的形式存在,其中包括蓖麻、麻疯树和木薯,但在橡胶树中基因出现了加倍现象,这与玉米和杨树类似.基因表达谱分析显示,在叶片、花、Ⅱ/Ⅲ期胚乳、Ⅴ/Ⅵ期胚乳和种子等组织中,RcPMK在Ⅱ/Ⅲ期胚乳中的表达丰度较高,叶片、种子和花次之,而在Ⅴ/Ⅵ期胚乳中的表达丰度最低.     

Development of a Porcine cDNA Microarray: Analysis of Clenbuterol Responding Genes in Pig (Sus scrofa) Internal Organs

Pig (Sus scrofa) fat accumulation can be reduced by feeding with high dosages of clenbuterol, but the molecular mechanism has not yet been explained. In our study, a porcine cDNA microarray representing 3 358 pig genes was successfully developed. This microarray is the first porcine DNA microarray in China and its false positive rate is 0.98%, which means the microarray platform is reliable. The microarray can be used to study gene expression profiles in multiple pig tissues because the present genes percentage of adipose, skeletal muscle, heart, liver, lung, kidney, and spleen were all more than 60%. This microarray was used to identify the genes responding to clenbuterol stimulation in pig internal organs, including heart, liver, lung, spleen, and kidney. Many genes were identified including enzymes involved in lipids metabolism (lipoprotein lipase up-regulated in liver, heart and lung, ATP-citrate lyase and carnitine palmitoyltransferase II precursor up-regulated in liver, succinyl-CoA up-regulated in lung, mitochondrial malate dehydrogenase down-regulated in spleen), and signaling pathway genes (cAMP-protein kinase A signaling pathway was found up-regulated in liver, heart, lung, and kidney as reported previously, while transforming growth factor was found down-regulated in heart and lung). However, no common gene responding to clenbuterol administration was found in all tissues. The expression levels of 14 genes were analyzed using real-time PCR with 82.1% of them induced to express similar magnitudes as in the microarray analyses. This work offers some understanding of how clenbuterol so effectively reduces pig adipose accumulation on the molecular level.     

Hippo pathway inhibits Wnt signaling to restrain cardiomyocyte proliferation and heart size

Genetic regulation of mammalian heart size is poorly understood. Hippo signaling represents an organ-size control pathway in Drosophila, where it also inhibits cell proliferation and promotes apoptosis in imaginal discs. To determine whether Hippo signaling controls mammalian heart size, we inactivated Hippo pathway components in the developing mouse heart. Hippo-deficient embryos had overgrown hearts with elevated cardiomyocyte proliferation. Gene expression profiling and chromatin immunoprecipitation revealed that Hippo signaling negatively regulates a subset of Wnt target genes. Genetic interaction studies indicated that β-catenin heterozygosity suppressed the Hippo cardiomyocyte overgrowth phenotype. Furthermore, the Hippo effector Yap interacts with β-catenin on Sox2 and Snai2 genes. These data uncover a nuclear interaction between Hippo and Wnt signaling that restricts cardiomyocyte proliferation and controls heart size.     

Genetic requirements for inheritance of RNAi in C. elegans

In Caenorhabditis elegans, the introduction of double-stranded RNA triggers sequence-specific genetic interference (RNAi) that is transmitted to offspring. The inheritance properties associated with this phenomenon were examined. Transmission of the interference effect occurred through a dominant extragenic agent. The wild-type activities of the RNAi pathway genes rde-1 and rde-4 were required for the formation of this interfering agent but were not needed for interference thereafter. In contrast, the rde-2 and mut-7 genes were required downstream for interference. These findings provide evidence for germ line transmission of an extragenic sequence-specific silencing factor and implicate rde-1 and rde-4 in the formation of the inherited agent.     

活动平板试验配合心脏放射性核素检查诊断冠心病的价值（附53例报告）

对临床拟诊为冠心病５３例作活动平板试验并配合心核素检查的结果显示：双阳性２６例（４９．１％），平板试验阳性／心核素检查阴性４例（７．５％）；平板试验阴性／心核素检查阳性１４例（２６．４％）；双阴性９例（１７％）。表明双阳性可肯定冠心病的诊断，双阴性可否定诊断。平板试验阴性／心核素检查阳性，应结合临床做出诊断，平板试验阳性／心核素检查阴性为冠心病的危险因素，宜长期随诊。     

牛巴贝斯虫DXS基因的克隆和真核表达

【目的】顶质体是存在于包括疟原虫和巴贝斯虫在内的顶复门寄生虫的一种细胞器,在病原体中,它主要承载类异戊二烯前体和脂肪酸合成途径,异戊二烯五碳结构是有机体合成多种化合物的结构基础,对有机体生命活动至关重要,例如,在哺乳动物中成为胆固醇和类固醇激素的基本结构,在植物中参与合成类胡萝卜素。且存在于顶质体的类异戊二烯前体合成途径对于病原体的生命活动至关重要且不存在于人类和哺乳动物机体,这使其成为近年来人们研究抗原虫药物的焦点。有学者发现利用特异性阻断类异戊二烯代谢途径的药物可治疗疟疾。1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶（DXS）为该途径中的第一个限速酶。因此,针对牛巴贝斯虫的1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶dxs基因进行克隆和序列分析,并对其进行真核表达和活性检测,以期获得具有活性的1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶,为进行针对该酶的特异性抑制剂的筛选奠定基础。【方法】首先采用反转录PCR技术从牛巴贝斯虫陕县株总RNA中扩增出DXS基因的全长cDNA,并对其进行克隆测序,对测序结果进行序列分析,将阳性克隆亚克隆至带荧光标签的真核表达载体,利用脂质体转染法将重组真核表达质粒转染至Hela细胞,利用倒置荧光显微镜观察转染细胞的表达情况,消化收集转染细胞,通过超声破碎后采用Western blot技术对DXS蛋白的表达情况进行检测,结合G418压力筛选以及有限稀释的方法对转染阳性细胞进行筛选,获得阳性单克隆细胞。在体外建立DXS酶反应体系,并利用液相质谱联用技术对表达产物的体外活性进行检测。【结果】扩增得到的DXS基因全长共2 061 bp,共编码686个氨基酸,与GenBank上T2Bo株相应基因相似性达到98.0%。利用生物信息学方法对该蛋白质的二级结构进行分析发现,该酶具有3个结构域,分别是焦磷酸硫胺素结合区域;焦磷酸硫胺素嘧啶环结合区域;转酮醇酶C端区域,该酶属于常见的TPP依赖蛋白酶家族。通过倒置荧光显微镜观察,转染重组质粒后的Hela细胞呈现绿色荧光,Western blotting结果显示融合绿色荧光蛋白的DXS酶大小约为102 kD,表明构建的真核表达重组质粒在Hela细胞中进行了正确的表达。通过结合G418加压和有限稀释法筛选得到稳定转染重组质粒PEGFG-DXS的阳性单克隆细胞。利用质谱技术检测到在细胞粗提物与反应混合物反应后的产物中有分子量与DOXP相同的产物存在,在阳离子模式下m/z=237,表明表达产物具有催化活性。【结论】成功的表达了具有活性的牛巴贝斯虫DXS酶,并对融合蛋白的活性进行了定性分析,为今后开展针对DXS酶的特异性化合物体外高通量筛选研究提供了材料。对研究针对DXS为靶标的抗原虫药物具有重要意义,为深入研究该酶的酶学性质和特异性抑制剂筛选奠定了基础。     

miR-210-5p对南极独角雪冰鱼心脏发育的作用机制研究

microRNA为短链非编码RNA,通过与靶基因3'UTR序列互补在转录后水平发挥作用。已有研究表明,microRNA在心脏发育过程中起着重要的调控作用。南极冰鱼因体内缺乏功能性血红细胞,其心脏出现了补偿性增生。前期的研究提示,独角雪冰鱼心脏中特异表达的microRNAs可能与冰鱼心脏的补偿性增生相关。本研究针对南极冰鱼心脏中高表达的miR-210-5p,运用斑马鱼显微注射、靶基因预测等手段研究了miR-210-5p对心脏发育的作用机制。结果表明:斑马鱼胚胎注射miR-210-5p后,出现心包膜水肿,心脏发育畸形等现象。qRT-PCR分析显示,过表达miR-210-5p的斑马鱼胚胎中,心脏发育相关的标志性基因bmp4、smad1、gata6以及tbx2b的表达水平下调。Western blotting分析发现,bmp/smad通路中的BMP2、BMP4、SMAD1、GATA6以及TBX2B的蛋白表达水平也显著下调。通过对tbx20基因3'UTR的靶基因生物信息学预测,以及对其进行GFP荧光表达分析,发现tbx20基因可能是miR-210-5p的一个靶基因。由此推测,miR-210-5p可能通过抑制tbx20基因的表达,并调控bmp/smad通路以抑制冰鱼心脏发育。     

蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素鉴定及其生物合成通路

【目的】蜜蜂幼虫在饥饿状态下会通过释放特定信息素来向外界传递饥饿信号,称为蜜蜂幼虫饥饿信息素(hunger pheromone)。论文旨在研究西方蜜蜂(Apis mellifera)蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素化学成分及在幼虫体内的生物合成通路,明确蜜蜂幼虫与成年蜂之间的化学信息素交流机制。【方法】采集2日龄与4日龄西方蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫及其食物,将其分为饥饿组、饲喂组与纯食物组。饲喂组幼虫平躺在预先准备好的食物表面,饥饿处理组则不提供食物。所有样品分别放入20 m L密封采样瓶中并在35℃条件下放置45 min。利用Needle trap技术从样品瓶中采集10 m L气体,富集气体中的挥发性化学物质。在气质联用进样口以250℃高温将富集的化学物质解离,并通过气质联用技术分析鉴定蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素。同时,采用RNA-Seq技术分析饥饿信息素在蜂王与雄蜂幼虫体内的生物合成通路及相关基因表达。【结果】从蜂王与雄蜂幼虫中分别分析鉴定出10种与9种信息素,其中蜂王幼虫含有一种特有的幼虫信息素——2-庚酮,且在蜂王食物中含量最高。E-β-罗勒烯在蜂王与雄蜂幼虫各饥饿组含量均显著高于其饲喂幼虫组与食物组,表明蜂王与雄蜂幼虫均以E-β-罗勒烯为其饥饿信息素。2日龄蜂王与雄蜂幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量均差异不显著,但4日龄蜂王幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量显著低于雄蜂幼虫组。其余8种信息素为肉豆蔻酸、棕榈酸、甲基棕榈酸脂、硬脂酸、棕榈油酸、十五烷酸、乙酸与乙酸乙酯,均未出现饥饿组高于其他两组的规律。其中乙酸乙酯与乙酸在食物组与饲喂组含量高于饥饿组,推测其可能来自于幼虫食物。RNA-Seq结果表明蜂王与雄蜂幼虫通过甲羟戊酸途径由乙酰辅酶A从头合成E-β-罗勒烯。发现Geranylgeranyl pyrophosphate synthase-like与Farnesyl pyrophosphate synthase等9个基因参与该通路,但在饥饿组与其饲喂组幼虫中表达差异均不显著。【结论】蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫利用E-β-罗勒烯作为其饥饿信息素乞求食物,并且在体内从头合成E-β-罗勒烯。工蜂利用2-庚酮标记蜂王幼虫,但未对雄蜂幼虫进行标记。     

斑马鱼重要基因对心脏发育关键环节的调控

从斑马鱼心脏分化早期诱导过程中重要因子的调控,WNT11信号途径对心脏原始细胞会聚过程的调控和BMP4在心脏环化过程中的调控几个关键环节,综述了部分重要基因的调控作用。     

用ZBED6基因敲除猪研究心脏发育的分子机制

【目的】ZBED6基因是一个调控肌肉生长发育的转录因子,为了探讨 ZBED6 在心肌生长发育中的调控机制,利用RNA Sequencing（RNA-Seq）技术比较ZBED6基因敲除巴马小型猪（ZBED6-KO)和同日龄正常巴马小型猪（ZBED6-WT)的心脏组织转录组,挖掘ZBED6基因的敲除对家猪心脏组织发育及基因表达的影响。【方法】利用t-test对ZBED6-KO猪和ZBED6-WT猪心脏组织大小的表型特征进行显著性分析,利用实时荧光定量PCR对ZBED6基因的靶基因IGF2的表达量进行定量。通过制作石蜡组织切片对心肌进行组织学分析,比较其组织结构的差异。提取ZBED6-KO猪和ZBED6-WT猪心脏组织的总RNA,以Illumina Hiseq 2000平台进行RNA-Seq分析。以猪Sus_scrofa10.2为参考序列,用转录组的标准流程筛选ZBED6-KO猪和ZBED6-WT猪心脏组织中的差异表达基因,对差异基因进行GO和IPA富集分析。随机选择9个差异表达基因,利用实时荧光定量PCR验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】ZBED6-KO猪心脏重以及IGF2表达量均显著高于ZBED6-WT猪（P＜0.05）,与ZBED6-WT猪相比,ZBED6-KO猪肌纤维的宽度较宽,结缔组织较少,ZBED6基因的敲除对家猪心脏的生长发育有一定的促进作用;测序结果显示,各样本获得至少10 G的数据量,每个样本clean ratio、Q30 data均达到90%以上,其中62.8%-80.1%的reads能比对到猪的基因组上,表明测序饱和度良好,测序数据真实可靠;对测序数据进行分析,筛选到 184个差异基因,其中上调的基因114个,下调的基因70个,注释的141个,未注释的43个;差异基因层次聚类分析显示,ZBED6-KO组（x1、x3、x6）的3个个体表达模式相似,ZBED6-WT组（x2、x4、x5）的3个个体表达模式相似;GO和IPA富集分析得到13个显著的GO条目,33条显著的pathway通路,差异基因主要富集在免疫反应、肌肉发育和RhoA信号等相关的通路;qRT-PCR 检测9个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】首次以ZBED6-KO巴马小型猪为模型,利用RNA-Seq技术探究了ZBED6敲除对心脏发育和功能的影响,丰富了ZBED6 对心脏发育和功能的研究。