扶桑绵粉蚧钙调蛋白基因的克隆与生物信息学分析

钙调蛋白(calmodulin,CaM)对生物体内多种Ca2+依赖的细胞功能和酶体系都有重要的调节作用。为研究扶桑绵粉蚧的信号转导受体蛋白,首次克隆了扶桑绵粉蚧钙调蛋白基因PsCaM的cDNA全长序列,其开放阅读框(ORF)包含447bp的片段,编码148个氨基酸。PsCaM基因由3个内含子和4个外显子组成。3个内含子的长度分别为73、81、72bp,分隔的4个外显子的长度分别为33、133、183、98bp。功能域分析结果显示:该蛋白具有2个EF-hand结构域,有13个Ca2+结合位点;该蛋白的理论等电点是6.21,属于稳定蛋白,且没有跨膜区域;通过同源建模获得了其蛋白的三维结构。多序列比较显示,PsCaM基因相对较保守。     

巴西橡胶树钙调蛋白基因的克隆和表达分析

以拟南芥和杨树的钙调蛋白氨基酸序列为探针,对橡胶树转录组数据库进行搜索,并设计引物进行PCR扩增,得到7个橡胶树钙调蛋白基因的c DNA序列,命名为Hb Ca M1-7。序列分析结果发现,Hb Ca M1-7的CDS序列均为450 bp,编码149个氨基酸,分子量为16.8 ku,等电点为3.95。其中,Hb Ca M1-6间氨基酸同源性为100%,Hb Ca M7与其他成员之间的氨基酸同源性为98%。在基因结构组织方面,Hb Ca M1-7均为一个内含子,且内含子的插入位置相同,但内含子的长度明显不同。从氨基酸序列同源性和进化关系分析结果可看出,钙调蛋白基因家族在进化上非常保守。在表达方面,Hb Ca M1-6在各组织中均有表达,除了Hb Ca M3在根中表达丰度相对较高,其他成员均在胶乳中表达丰度相对较高,而Hb Ca M7在各组织中的表达均比较低;乙烯利处理后,Hb Ca M2-7的表达均有一定的上升趋势,而在叶片发育过程中Hb Ca M1-5碷呈明显下调表达。由此可见,橡胶树钙调蛋白与橡胶树叶片发育、胶乳乙烯信号通路具有一定的相关性。     

桑树2个钙调蛋白亚型基因cDNA克隆和序列分析

    为了揭示钙调蛋白在桑树抗逆性方面的作用,利用SMART技术(switching mechanism at 5'end of RNA transeript) 建丰驰桑幼苗cDNA文库,从中获得2个钙调蛋白cDNA序列,2条序列的读码框均为450 bp,均包括完整的3'端非翻译区;序列比对分析发现,2条序列ORF(open reading frame)同源性为86%,但氨基酸同源性却为98%,说明是2个钙调蛋白基因.命名为MCaM-1,MCaM-2.其中MCaM-1与拟南芥CaM7、胡萝卜CaM4的氨基酸同源性达100%.这表明钙调蛋白序列在植物中相当保守.     

钙离子在介导SA 诱导白桦悬浮细胞三萜合成途径中的作用

为探讨Ca 2 + 作为信号分子在水杨酸(SA)诱导白桦悬浮细胞三萜合成中的作用,本文用SA、Ca 2 + 及Ca 2 + 阻断 剂对白桦悬浮细胞进行处理,采用紫外分光光度法和高效液相色谱法测定细胞中总三萜及其组分的积累量;同时 利用荧光定量PCR 方法检测了白桦细胞中三萜合成途径关键酶基因(FPS、SS、SE、BPW、BPY、CAS)和钙调蛋白基 因表达变化。结果显示:水杨酸可诱导白桦悬浮细胞三萜物质(总三萜、齐墩果酸、白桦脂醇、白桦脂酸)的合成及 相关基因的上调表达,且Ca 2 + 的加入使得这种诱导效应更为显著,暗示白桦细胞中钙信号分子介导了水杨酸诱导 三萜物质的合成。而对SA 与各种Ca 2 + 阻断剂互作处理结果显示,Ca 2 + 抑制剂的加入抑制了SA 对细胞中三萜合 成的诱导效果,表明Ca 2 + 作为信号分子介导了SA 诱导白桦悬浮细胞三萜物质的合成。      

钙、钙调蛋白与植物的有性生殖

钙、钙调蛋白作为信号转导因子，在植物生长发育过程中起着十分重要的作用，在植物有性生殖过程中，钙，钙调蛋白的分布也发生一系列的变化，综述了植物有性生殖过程中的动态，并介绍了一些广泛运用于钙，钙调蛋白研究的方法。     

牛脑钙调蛋白的纯化及其对小白鼠血糖的影响

以牛脑为材料利用纤维素色谱法纯化钙调蛋白，配制成有活性成分的药物，腹腔注射随机分组的小白鼠，研究钙调蛋白对小白鼠血糖的影响。结果表明，钙调蛋白对采食后小白鼠的血糖具有降低作用。     

猕猴桃钙调蛋白cDNA的克隆及测序

以“秦美”猕猴桃果实呼吸跃变初期ｃＤＮＡ第一链为模板，参考大麦钙调蛋白基因序更合成５端和３端引物，利用多聚酶锭式反应（ＰＣＲ）合成了完整的猕猴桃钙调蛋白ＣＤＮＡ，克隆并测定了其全序列。结果表明，猕猴桃钙调蛋白基因读码框架内序列由４４４个核苷酸组成，共编码１４８个氨基酸，且与植物领域里发表的大麦及苜蓿的钙调蛋白基因有很高的同源性。在核苷酸序列古与大麦有８６．１６％的同源性，与苜蓿有８５．６９％的同源     

扶桑绵粉蚧钙调蛋白基因的原核表达与表达谱分析

【目的】探究我国重要入侵生物扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)钙调蛋白基因(PsCam)在各虫态中的表达差异及PsCam蛋白在体外的异源表达,为进一步揭示PsCam的生理功能提供参考。【方法】克隆PsCam基因的ORF,推导其编码的氨基酸序列,采用生物信息学方法,分析扶桑绵粉蚧钙调蛋白的结构。构建PsCam原核表达载体,将其转化到大肠杆菌中进行诱导表达,并对产物进行纯化。采用实时荧光PCR方法,分析该基因在扶桑绵粉蚧各个虫态中的相对表达量。【结果】扶桑绵粉蚧钙调蛋白基因的氨基酸序列分析结果显示,该蛋白没有信号肽,具有2个EF-hand钙结合结构域,有13个Ca2+结合位点。成功构建了原核表达载体pET28a-PsCam,经诱导表达后获得了重组的Cam蛋白,目的蛋白的分子质量约为17ku。PsCam mRNA在不同虫态的扶桑绵粉蚧中都有表达,在成熟雌虫中的表达量最低,在1龄幼虫中的表达量最高,是成熟雌虫的7.1倍。【结论】在原核表达系统中诱导表达了重组PsCam蛋白;PsCam基因在扶桑绵粉蚧不同虫态中差异表达。     

钙离子在植物生理调节中的作用

钙是植物必须的营养元素,同时也是植物体内转导多种生理过程的胞内胞外信号物质之一。胞外Ca2+通过Ca2+通道内流进入胞质,并通过Ca2+-ATPase和Ca2+/H+反向转运蛋白外流,以保持胞质内低Ca2+浓度。同时为了应对植物发育和环境胁迫信号,Ca2+由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2+通道内流进入胞质,导致胞质Ca2+浓度迅速增加,产生钙瞬变和钙振荡,传递到钙信号靶蛋白(如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白,引起特异的生理生化反应),这一系列钙信号调节、应答机制构成了植物的钙信号系统。对钙转运系统、钙信号调节和放大及应答方式进行了综述。     

猕猴桃钙调蛋白cDNA的克隆及测序

以“秦美”猕猴桃果实呼吸跃变初期ｃＤＮＡ第一链为模板，参考大麦钙调蛋白基因序列合成５′端和３′端引物，利用多聚酶链式反应（ＰＣＲ）合成了完整的猕猴桃钙调蛋白ｃＤＮＡ，克隆并测定了其全序列。结果表明，猕猴桃钙调蛋白基因读码框架内序列由４４４个核苷酸组成，共编码１４８个氨基酸，且与植物领域里发表的大麦及苜蓿的钙调蛋白基因有很高的同源性。在核苷酸序列上与大麦有８６．１６％的同源性，与苜蓿有８５．６９％的同源性，其编码的氨基酸与大麦和苜蓿的不同分别只是一个氨基酸的差异，同源率高达９９．３％．     

外源Ca2+、W7和EGTA处理对低温胁迫下辣椒幼苗渗透物质的调节

研究了不同Ca2 浓度处理和Ca2 信号抑制剂对低温下辣椒幼苗叶片中3种主要渗透调节物质的影响。结果表明,外源10mmol/LCa2 能明显地增加辣椒幼苗叶片可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量。采用Ca2 螯合剂EGTA和钙调素拮抗剂W 7[N-(6-氨基己基)-5-氯-1-萘磺胺]对辣椒幼苗低温处理后,辣椒幼苗叶片中可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量降低。以上结果说明Ca2 信号系统参与了调节辣椒幼苗抗寒过程中渗透物质的合成。     

Calmodulin plays a pivotal role in cellular regulation

The role of calcium ions (Ca2+) in cell function is beginning to be unraveled at the molecular level as a result of recent research on calcium-binding proteins and particularly on calmodulin. These proteins interact reversibly with Ca2+ to form a protein . Ca2+ complex, whose activity is regulated by the cellular flux of Ca2+. Many of the effects of Ca2+ appear to be exerted through calmodulin-regulated enzymes.     

Free-solution, label-free molecular interactions studied by back-scattering interferometry

Free-solution, label-free molecular interactions were investigated with back-scattering interferometry in a simple optical train composed of a helium-neon laser, a microfluidic channel, and a position sensor. Molecular binding interactions between proteins, ions and protein, and small molecules and protein, were determined with high dynamic range dissociation constants (Kd spanning six decades) and unmatched sensitivity (picomolar Kd's and detection limits of 10,000s of molecules). With this technique, equilibrium dissociation constants were quantified for protein A and immunoglobulin G, interleukin-2 with its monoclonal antibody, and calmodulin with calcium ion Ca2+, a small molecule inhibitor, the protein calcineurin, and the M13 peptide. The high sensitivity of back-scattering interferometry and small volumes of microfluidics allowed the entire calmodulin assay to be performed with 200 picomoles of solute.     

A network of control mediated by regulator of calcium/calmodulin-dependent signaling

Calmodulin (CaM) is a major effector for the intracellular actions of Ca2+ in nearly all cell types. We identified a CaM-binding protein, designated regulator of calmodulin signaling (RCS). G protein-coupled receptor (GPCR)-dependent activation of protein kinase A (PKA) led to phosphorylation of RCS at Ser55 and increased its binding to CaM. Phospho-RCS acted as a competitive inhibitor of CaM-dependent enzymes, including protein phosphatase 2B (PP2B, also called calcineurin). Increasing RCS phosphorylation blocked GPCR- and PP2B-mediated suppression of L-type Ca2+ currents in striatal neurons. Conversely, genetic deletion of RCS significantly increased this modulation. Through a molecular mechanism that amplifies GPCR- and PKA-mediated signaling and attenuates GPCR- and PP2B-mediated signaling, RCS synergistically increases the phosphorylation of key proteins whose phosphorylation is regulated by PKA and PP2B.     

Response of Schwann cells to action potentials in development

Sensory axons become functional late in development when Schwann cells (SC) stop proliferating and differentiate into distinct phenotypes. We report that impulse activity in premyelinated axons can inhibit proliferation and differentiation of SCs. This neuron-glial signaling is mediated by adenosine triphosphate acting through P2 receptors on SCs and intracellular signaling pathways involving Ca2+, Ca2+/calmodulin kinase, mitogen-activated protein kinase, cyclic adenosine 3',5'-monophosphate response element binding protein, and expression of c-fos and Krox-24. Adenosine triphosphate arrests maturation of SCs in an immature morphological stage and prevents expression of O4, myelin basic protein, and the formation of myelin. Through this mechanism, functional activity in the developing nervous system could delay terminal differentiation of SCs until exposure to appropriate axon-derived signals.     

葡聚六糖诱导后对黄瓜细胞内钙信使的影响

为明确葡聚六糖诱导黄瓜后对钙信使的影响,以黄瓜叶片为试材,测定葡聚六糖诱导后黄瓜细胞内Ca2+含量及Ca2+-ATPase活性变化,同时用免疫胶体金电镜技术观察了对钙调素(Calmodulim,CaM)分布的影响。结果表明,葡聚六糖诱导后黄瓜可溶性钙含量在12 h即达到高峰值,全钙含量在24 h达到高峰值,144 h不溶性钙达到峰值,Ca2+-ATPase活性在48 h达到最高峰。电镜下观察到在黄瓜的细胞核、叶绿体、液泡、细胞间隙、线粒体、细胞壁都有CaM分布,以叶绿体和细胞壁较多,清水对照在叶绿体和细胞壁有较少分布。葡聚六糖激活钙信使系统,可能参与光合作用,从而提高植物抗病性。     

Restoration by calmodulin of a Ca2+-dependent K+ current missing in a mutant of Paramecium

A combination of genetics, biochemistry, and biophysics was used to show that calmodulin is involved in the regulation of an ion channel. Calmodulin restored the Ca2+-dependent K+ current in pantophobiac, a mutant in Paramecium that lacks this current. The restoration of the current occurred within 2 hours after the injection of 1 picogram of wild-type calmodulin into the mutant. The current remained for approximately 30 hours before the mutant phenotype returned. The injection of calmodulin isolated from pantophobiac had no effect. These results imply that calmodulin is required for the function or regulation of the Ca2+-dependent K+ current in Paramecium.     

水分胁迫下玉米叶片中一氧化氮与钙和钙调素的相互作用

以玉米(Zea mays L.)为材料,研究水分胁迫下玉米叶片中NO与Ca2+和钙调素(CaM)含量之间的关系。结果显示:Ca2+鳌合剂、Ca2+通道阻塞剂和CaM拮抗剂预处理均抑制了水分胁迫诱导的NO产生和一氧化氮合酶(nitric ox-idesynthase,NOS)活性的提高,同时也能抑制水分胁迫诱导的叶片线粒体NO产生,而对叶绿体NO产生并没有影响;NO清除剂羟基2苯基4,4,5,5四咪唑1羟基3氧化物(2-4-carboxypheny l-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide,c-PTIO)能抑制水分胁迫条件下Ca2+和CaM的产生以及CaM1基因表达,但对水分胁迫最初诱导的玉米叶片叶肉细胞原生质体Ca2+和玉米叶片中CaM1基因表达以及CaM含量增加没有影响。上述结果表明:水分胁迫下NO和Ca2+/CaM之间存在相互作用。     

野生大豆CDPK基因保守区的克隆及序列分析

CDPK(Ca2+-dependent,calmodulinindependentproteinkinase)是植物钙信号传导过程中关键的蛋白激酶,在逆境胁迫信号传导过程中起到重要作用。研究基于同源序列候选基因的策略,根据已经公布的多个CDPK序列的比对结果,在保守性较高的区域,设计两对巢式简并引物,结合降落PCR和巢式PCR在野生大豆中克隆。对获得的序列片段进行序列分析,发现该序列具有激酶活性的功能区域和CDPK特有的EF手性结构区,并且与VrCDPK(U08140)序列达到94%的相似性,可以确定该片段是CDPK基因的保守序列。结果证明,野生大豆中也存在CDPK基因,并为通过RACE等方法获得野生大豆全长CDPK基因奠定了基础。