钙-钙调素信号通路调节热应激蛋白70表达的机制

随着温室效应的加剧,全球气候变暖已经成为现代畜牧业生产体系所面临的严峻挑战。高温炎热气候已成为影响畜禽生长繁殖的一种主要的非生物胁迫。热应激刺激时,动物体产生一系列生理变化来提高机体的耐受性,而本文旨在阐述钙(calcium,Ca2+)-钙调蛋白(calcium-activated calmodulin,Ca M)参与的耐热信号的转导机制,即热应激蛋白(heat shock proteins,Hsps)的表达机制。热应激时,细胞内Ca2+浓度上升,激活Ca M及其表达量的增加,随即Ca M作用于其下游的2种靶蛋白,即2条信号转导支路来提高热激转录因子1(heat shock factor 1,HSF1)的转录活性,进而调节热应激蛋白70(Hsp70)的表达。热应激时,Hsps表达的2条具体通路:1 Ca2+-Ca M激活下游的靶蛋白—钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,Ca MKⅡ),Ca MKⅡ通过促进HSF1(230)的磷酸化来提高HSF1的转录活性,进而诱导Hsp70的表达;2 Ca2+-Ca M激活下游另一个靶蛋白Hsp70,Hsp70通过与增多的Ca M形成复合物,释放HSF1单体,增多的HSF1形成有活性的HSF1三聚体,并入核与热激元件(heat shock element,HSE)结合,使HSF1具有转录活性,进而诱导Hsp70的表达。本文系统完整地综述了Ca2+-Ca MHSF1-Hsp70热应激信号系统,在感受、传导和响应热应激刺激时的机制。     

绍兴鸭热休克蛋白90基因(HSP90)cDNA克隆与组织表达分析

热休克蛋白(HSP)与生物机体的耐热性能相关。为研究不同热应激模式下与热应激恢复过程绍兴鸭热休克蛋白90基因(HSP90)mRNA在不同组织中表达差异,阐明HSP90基因的热应激保护的分子机理。本研究采用RT-PCR方法从绍兴鸭(Anas platyrhynchos)肝脏组织中克隆HSP90 cDNA序列(GenBank登陆号:JQ837244),编码区序列长度为2211bp,编码736个氨基酸;氨基酸序列比对结果显示,绍兴鸭与家禽(北京鸭、火鸡、鸡、日本鹌鹑)和哺乳动物(大猩猩、人、牛、灰狼等)的基因序列分别有92.6%～99%和80%～88%的同源性;荧光定量PCR结果发现,30℃长期应激能显著提高绍兴鸭垂体中HSP90 mRNA表达量;35℃长期应激能显著提高心脏、肝脏与垂体中HSP90 mRNA表达水平;40℃急性热应激时,心脏、肝脏、肾脏、垂体和胰腺中的HSP90 mRNA表达量达到最高值。恢复性实验表明,热应激恢复1h肝脏和心脏中HSP90 mRNA表达水平最高,均于3h降低到应激前水平。心脏、肝脏与垂体中HSP90 mRNA表达水平与热应激强度显著相关。本研究为以HSP90 mRNA表达水平为衡量指标进行绍兴鸭热应激预防与控制提供资料。     

肉鸡热休克蛋白70 mRNA荧光定量PCR方法的建立和优化

对适应性饲养到30日龄时的60只肉鸡进行热应激处理,通过热休克蛋白70(heatshockprotein70,HSP70)mRNA荧光定量PCR(fluorescencequantitativePCR,FQ-PCR)方法检测热应激处理肉鸡组织中HSP70mRNA含量。虽然受试鸡肝脏和心脏的HSP70mRNA水平在热应激6h时略低于对照组(P>0.05),但随持续性高温应激时间的延长,HSP70mRNA水平逐渐升高,热应激18h时应激肉鸡肝脏和心脏HSP70mRNA水平达最高水平,明显高于对照组(P<0.01)。实验选用3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)作为内参照,体外转录的RNA和阳性质粒作为两种标准品。结果显示,实验所建立和优化的FQ-PCR反应体系是理想的。     

荷斯坦奶牛热休克蛋白70基因3＇-侧翼区遗传变异与耐热性的关系

本实验采用PCR-SSCP和测序技术对荷斯坦奶牛和鲁西黄牛两个群体共673个个体热休克蛋白70基因(HSP70)的3'-侧翼区的遗传变异,及该突变对奶牛产奶性状和耐热性状的影响进行研究.研究结果表明设计引物扩增片段大小500 bp,扩增产物具有多态性.供试的72头鲁西黄牛和601头荷斯坦奶牛均发现3种基因型,为从、AB和BB型.测序分析发现热休克蛋白70基因(HSP701的3'-侧翼区存在1个新突变,T→C.关联分析结果表明,BB基因型荷斯坦奶牛个体,乳脂率、乳蛋白率和305 d产奶量,相对于AA基因型的个体都要高;红细胞钾含量和产奶量下降率比AA类型个体要低,且达显著水平(P<0.05).鲁两黄牛B基因基因频率为74.31%,而荷斯坦奶牛B基因基因频率却比较低,为14.89%.由于鲁西黄牛耐热性显著强于荷斯坦奶牛,且耐热性最高的BB型奶牛产奶量下降率显著低于耐热性差的AA型奶牛.等位基因B可作为选育抗热应激奶牛潜在的分子遗传标记.     

钙对苹果果实钙调蛋白含量和Ca2+ -ATPase活性及其基因表达的影响

研究不同浓度钙（0、1和10 mmo1/L CaCl2 ;5 mmo1/L EGTA）对苹果果实钙调蛋白（CaM）含量和Ca2+-ATPase活性及其基因表达的影响。利用同源克隆方法分离CaM和Ca2+-ATPase基因,采用荧光定量PCR方法研究它们表达特征。结果表明,果实切片外源补钙,可溶性Ca2+及CaM含量在高钙处理12 h达到高峰;高钙处理12 h质膜Ca2+-ATPase活性显著增加,与胞内CaM含量增加时间一致;高钙处理24 h液泡膜Ca2+-ATPase活性显著增加;随着质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性显著增加,可溶性Ca2+含量在加钙处理48 h显著下降。研究基因表达发现,加钙处理6 h苹果CaM基因的表达量显著增加;加钙处理12 h苹果Ca2+-ATPase基因的表达量显著增加,与CaM含量及质膜Ca2 +-ATPase活性变化一致。果实缺钙处理显著增加CaM基因表达量,而苹果Ca2 +-ATPase基因的表达量没有显著变化。上述研究表明,苹果补钙可以提高细胞内可溶性Ca2+和CaM含量以及CaM基因的表达量,有效启动钙信使系统;质膜及液泡膜Ca2+-ATPase是调控胞内Ca2+关键的酶,通过提高质膜及液泡膜Ca2+-ATPase的活性及Ca2+-ATPase基因的表达量,维持胞内Ca2+的稳态水平。     

灯盏花乙素(Scu)对猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)细胞热休克蛋白72(HSP72)及凋亡相关基因表达的影响

灯盏花乙素(scutellarin,Scu)具有清热解毒、扩张心脑血管、改善微循环等作用。通过观察不同浓度Scu对猪肾小管上皮细胞(pig kidney proximal tubular,LLC-PK1)热休克蛋白72(heat shock protein72,HSP72)、B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-cellymphoma/leukemia-2,Bcl-2)及Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2associated X protein,Bax)表达的影响,探讨灯盏花乙素提高细胞耐热性的可能机制。将培养的LLC-PK1细胞随机分为37℃空白对照(Ⅰ组),42℃单纯热应激1 h(Ⅱ组),以及分别用不同浓度(1×10-5、1×10-6和1×10-7mol/L)Scu处理并42℃热应激1 h组(分别为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组),提取各组细胞总RNA和总蛋白,用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测HSP72、Bcl-2和Bax基因及蛋白的表达量。结果显示,与Ⅰ组相比,Ⅱ组LLC-PK1细胞HSP72和Bax的mRNA及蛋白表达量显著升高(P0.05),Bcl-2/Bax mRNA和蛋白比值显著降低(P0.05),Bcl-2 mRNA和蛋白表达量并无显著差异(P0.05)。与Ⅱ组相比,Ⅳ和Ⅴ组LLCPK1细胞HSP72 mRNA和蛋白的表达量均显著升高(P0.05),Ⅲ组无显著差异(P0.05);Ⅳ组细胞Bcl-2 mRNA和蛋白表达量均显著升高(P0.05),Ⅲ和Ⅳ组并无显著差异(P0.05);Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组Bax mRNA和蛋白表达量均显著降低(P0.05);Ⅳ和Ⅴ组Bcl-2/Bax蛋白比值显著升高(P0.05)。研究结果表明,热应激条件下Scu可诱导LLC-PK1细胞HSP72表达,提高Bcl-2/Bax比值。结果提示,Scu可增强细胞的抗热休克作用。本研究丰富了体外培养细胞热应激反应的理论,为在实践中增加细胞抗热休克能力提供了理论依据。     

培养液充气标准气氧气比例及充气时间对小鼠胚胎密闭培养效果的影响

胚胎密闭培养是空间胚胎发育研究的基本条件,在胚胎密闭培养中,培养液适宜的氧含量对早期胚胎发育至关重要.本研究采用两种氧气比例不同的标准气和两个充气时长,对胚胎培养液进行标准气充气,研究标准气的氧气比例和培养液充气时间对密闭培养小鼠(Mus musculus)2-细胞胚胎体外发育的影响.胚胎密闭培养前,使用由5％O2,5％CO2,90％N2或7.5％O2,5％CO2,87.5％N2组成的高纯标准气对胚胎培养液分别充气120或150 min,以不充气密闭培养和常规微滴培养为对照组.在培养开始后24和48 h检测胚胎过氧化物;培养96和72 h时检测胚胎缺氧诱导因子-1 α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α);培养72和96 h时统计囊胚发育率和孵化率,并进行囊胚细胞计数.结果显示,利用氧气比例为7.5％的标准气对胚胎培养液充气120 min组和充气150 min组的胚胎在培养24 h时能够检测出过氧化物累积;5％O2标准气充气120min,5％O2标准气充气150 min和7.5％O2标准气充气120 min组胚胎,在培养96 h时可检测到HIF-1α阳性,而不充气密闭培养组在培养48 h时即可检测到HIF-1α阳性;5％O2标准气充气120或150 min,7.5％O2标准气充气120或150 min时,密闭培养胚胎均能获得较理想的囊胚发育率和孵化率.培养72 h时,5％O2标准气充气120 min组的囊胚发育率(92.63±0.89)％高于其他3个充气密闭培养组,但无统计学差异(P＞0.05),不充气密闭培养组囊胚发育率(57.04±10.04)％显著低于各充气密闭培养组(P＜0.05),微滴培养组囊胚发育率(98.67±1.33)％显著高于7.5％O2的标准气充气120 min组((87.15±2.35)％,P＜o.05).培养96 h时,各充气密闭培养组及微滴培养组囊胚发育率和囊胚孵化率无显著差异(P＞0.05),但均显著高于不充气密闭培养组(P＜0.05).各充气密闭培养组胚胎体外培养72h后,囊胚细胞数差异不显著(P＞0.05).培养96 h时,5％O2标准气充气120 min组密闭培养胚胎的囊胚细胞数(114.12±3.66)显著高于其他充气密闭培养组和不充气密闭培养组(P＜0.05),与微滴组(110.56±5.24)无统计学差异(P＞0.05).研究结果表明,使用由5％O2,5％ CO2和90％N2组成的标准气对胚胎培养液持续充气120～150min时,可较好地支持密闭培养小鼠2-细胞胚胎发育至囊胚阶段,并完成囊胚的孵化.本研究确定了小鼠2-细胞胚胎密闭培养适宜的标准气O2比例和充气时间,完善了胚胎密闭培养体系,为建立适宜于小鼠早期胚胎空间发育研究的密闭培养体系积累基础资料.     

镉对玉米苗中钙调蛋白含量和Ca2+-ATPase活性的影响

试验采用营养液培养的方法,以玉米为试材,研究了不同供镉浓度（0﹑5﹑20和100 µmol/L）和处理时间（12﹑24﹑48﹑96、168 h）对植株体内钙调蛋白（CaM）含量及生物膜上的Ca²⁺-ATPase活性的影响。结果表明,植株可溶性Ca²⁺含量在镉胁迫后较不加镉处理增加,镉处理在叶和根中分别在48和24 h后达最高,然后随镉处理浓度和处理时间的增加逐步下降;同时镉诱导了植株CaM的合成,其含量随镉处理浓度和处理时间增加逐步增加,但20 µmol/L和100 µmol/L镉处理在168 h后有所下降;与不加镉处理相比,镉胁迫导致植株生物膜上的Ca²⁺-ATPase活性迅速升高,但随镉处理浓度提高和时间延长,镉胁迫植株的Ca²⁺-ATPase活性在48 h（质膜、液泡膜和内质网膜）和24 h（线粒体膜）后逐步降低。各膜上的Ca²⁺-ATPase活性依次为质膜> 液泡膜> 内质网膜> 线粒体膜,且同一微囊膜,根中的活性大于叶中。     

超表达线粒体融合蛋白2基因(Mfn2)抑制小鼠卵母细胞体外成熟

线粒体融合蛋白2基因(mitofusin2,Mfn2)参与细胞凋亡和细胞周期调控,在卵母细胞和胎盘发育中起着重要作用.本研究旨在探讨Mfn2基因对小鼠(Mus musculus)卵母细胞体外成熟过程的影响.从小鼠卵巢中克隆Mfn2基因并构建pMfn2-Venus真核表达载体.经脂质体2000介导重组质粒pMfn2-Venus转染293T细胞(病毒包装细胞),确认重组质粒在293T细胞内的表达及定位.将pMfn2-Venus体外转录为cRNA,并注射入小鼠卵细胞中,进行体外成熟培养,并统计卵母细胞生发泡破裂(germinalvesiclebreakdown,GVBD)发生率以及第一极体(first polarbody,PB1)排出率,荧光显微镜下观察其表达及定位.结果显示,注射了Mfn2-Venus cRNA的卵母细胞,其GVBD发生率以及PB1排出率与对照组相比显著降低(P＜0.0001,P＜0.05).本研究首次揭示了Mfn2基因对小鼠卵母细胞体外成熟过程的影响,为卵母细胞体外成熟的研究提供了一个新方向,同时也为研究减数分裂过程中Mfn2基因提供了一个平台.     

热胁迫对大豆花荚离层细胞HSP70基因表达、能量供应及花荚脱落率的影响

实验运用Northern blot检测和生理生化分析等技术研究热胁迫对大豆(Glycine max)品种花荚离层细胞的HSP70基因表达、能量供应及花荚脱落的影响。结果显示，热胁迫能够提高所有6个供试大豆品种花荚离层细胞的HSP70基因表达水平、线粒体及其蛋白含量以及细胞色素氧化酶表达量，而不同程度地降低了所有供试品种的花荚脱落率。结果说明，大豆花荚离层细胞HSP70基因的高效表达可能是通过有效地改善花荚离层细胞的能量供应，从而达到抑制花荚脱落的目的。关键词: 大豆；热胁迫；HSP70基因；线粒体；细胞色素氧化酶；花荚脱落率     

黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管(LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤-2基因(Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bax)表达的影响

为探讨不同浓度黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管细胞(pig kidney proximal tubular cells,LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B-cellymphoma-2,Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bcl-2 associated X protein,Bax)表达的影响,将培养的LLC-PK1细胞随机分为7个组,Ⅰ组为37℃空白对照组,Ⅱ组为42℃单纯热应激1 h组,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ组分别为用不同浓度黄芩苷(0.01、0.1、1、10和100μg/m L)处理组后42℃热应激1 h组,运用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测Bcl-2和Bax基因及蛋白的表达,流式细胞仪(Annexin V-FITC/PI双染法)检测细胞凋亡率。结果表明,与Ⅰ组相比,Ⅱ组能显著诱导LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达(P0.05),极显著诱导细胞Bax m RNA和蛋白的表达(P0.01),能极显著降低细胞Bcl-2和Bax m RNA和蛋白的比值(P0.01),极显著增加细胞凋亡率(P0.01),但对细胞Bcl-2蛋白的表达无显著影响(P0.05)。黄芩苷处理组与Ⅱ组相比,Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ组LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达量均升高,其中Ⅴ组差异极显著(P0.01),Ⅳ及Ⅵ组差异显著(P0.05),Ⅲ及Ⅶ组差异不显著(P0.05),而细胞Bcl-2蛋白的表达量与Ⅱ组相比均差异不显著(P0.05);同样与Ⅱ组相比,黄芩苷处理的各组细胞Bax m RNA及蛋白的表达量均降低,其中Ⅴ及Ⅵ组差异极显著(P0.01),其余各组差异显著(P0.05);除Ⅲ组外,其他各组细胞Bcl-2和Bax m RNA及蛋白的比值与Ⅱ组相比均显著升高(P0.05),其中Ⅴ组细胞Bcl-2和Bax蛋白的比值差异极显著(P0.01);细胞凋亡率仅有Ⅲ组与Ⅱ组相比差异不显著(P0.05),而Ⅴ及Ⅵ组细胞凋亡率极显著低于Ⅱ组(P0.01),其余的Ⅳ和Ⅶ组显著低于Ⅱ组(P0.05)。一定浓度范围内的黄芩苷(0.1~100μg/m L)可能通过下调热应激条件下LLC-PK1细胞Bax的表达,从而提高Bcl-2和Bax的比值,降低细胞的凋亡率,对细胞起到保护作用。本研究从分子水平研究黄芩苷缓解热应激对猪LLC-PK1细胞的损害作用,可为明确其解热机制提供理论基础,并为其在临床上的应用提供有价值的参考资料。     

雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路参与沉默信息调节因子1(Sirt1)抑制小鼠脂肪沉积

探讨沉默信息调节因子1(Sirt1)对小鼠脂肪沉积的抑制作用和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路的影响。用Sirt1的激动剂白藜芦醇(100mg·kg-·1d-1)和抑制剂尼克酰胺(500mg·kg-·1d-1)灌胃处理小鼠(Mus mussulus)15d,记录小鼠体质量变化,测定小鼠皮下脂肪、附睾脂肪和肾周脂肪的沉积量,试剂盒测定血脂指标,同时利用Real-timePCR分析与脂肪生成密切相关的转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)和脂解基因甘油三酯水解酶(ATGL)、激素敏感性脂肪酶(HSL)、围脂滴蛋白(Perilipin)及生脂基因脂肪酸合成酶(FAS)mRNA的表达水平,检测mTOR通路关键因子雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、核糖体S6蛋白激酶1(S6K1)和真核启动因子4E结合蛋白1(4EBP1)mRNA表达水平。与对照组相比,白藜芦醇处理组小鼠体质量增加量和体脂含量均显著降低(P<0.01),血清中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白(LDL-C)浓度均显著降低(P<0.01),而高密度脂蛋白(HDL-C)浓度升高(P<0.01),mTOR通路关键因子mTOR、4EBP1和S6K1mRNA表达水平降低(P<0.01),脂代谢相关基因PPARγ、SREBP1及成脂基因FASmRNA表达水平显著降低(P<0.01),脂解相关基因ATGL、HSL和PerilipinmRNA表达水平显著升高(P<0.01);烟酰胺处理组小鼠体质量、附睾脂肪以与皮下脂肪沉积量增加缓慢(P>0.05),肾周脂肪沉积量增加(P<0.05),血清中LDL-C浓度升高(P<0.05),HDL-C浓度降低(P<0.01),mTOR通路关键因子mTOR和4EBP1mRNA表达水平升高(P<0.01),而脂代谢调控相关因子PPARγ和SREBP1mRNA水平升高(P<0.05),ATGLmRNA表达量显著降低(P<0.05),FAS、HSL和PerilipinmRNA表达量变化不显著(P>0.05)。表明激活Sirt1可减少脂肪合成,增加脂肪分解,从而降低体脂沉积,而mTOR信号通路参与这个过程。     

脱氢表雄酮(DHEA)对鸡胚原代肝细胞cAMP/PKA信号通路和cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的影响与调节

控制肉鸡脂肪过多沉积是肉鸡生产中亟待解决的问题。脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)是人体分泌最为丰富的肾上腺类固醇激素,可经由类固醇激素受体介导发挥生理功能,降低机体生脂能力。本研究以鸡胚原代肝细胞为研究对象,选用含DHEA终浓度为0(对照)、0.01、0.1、1.0、10和100μmol/L的培养液孵育肝细胞20min后收集细胞,放射免疫测定法(RIA)检测胞内cAMP水平。结果发现,0.1～100μmol/L DHEA孵育肝细胞均可显著提高胞内cAMP水平(P<0.05),其中0.1μmol/L DHEA效果最为显著(P<0.01)。0.1μmol/L DHEA孵育肝细胞20min或1h后收集细胞,RIA法分别检测胞内腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)和磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)活性,(γ-32P)ATP掺入法测定cAMP依赖性蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)活性,Western blot法测定cAMP反应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein,CREB)磷酸化水平。结果显示,0.1μmol/L DHEA孵育肝细胞20min可显著降低胞内PDE活性(P<0.05),提高PKA活性(P<0.05),但对AC活性无显著性影响(P>0.05)。0.1μmol/L DHEA处理肝细胞1h可显著提高CREB蛋白磷酸化水平(P<0.05),且这种效应可被PKA抑制剂阻断(P>0.05)。本研究结果提示,DHEA调控肉鸡肝脏脂肪代谢,降低脂肪沉积的机制可能与激活胞内cAMP/PKA信号系统,活化转录因子CREB有关。     

小麦核糖体蛋白S15a基因(TaRPS15a)的克隆及其在多子房株系中的时空表达分析

为研究40S核糖体蛋白S15a(ribosomal protein S15a,RPS15a)在小麦多子房性状形成过程中的功能作用,以小麦(Triticum aestivum)多子房近等基因系构建的多子房性状SSH-cDNA文库中与RPS15a基因同源的EST序列为信息探针,采用RT-PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆获得了RPS15a基因的cDNA与DNA序列,分析了该基因在近等基因系间的表达差异及其在多子房株系中不同时期幼穗和同一发育时期不同组织中的表达模式.结果表明,小麦RPS15a基因的cDNA序列(GenBank登录号:HM055513)长为413 bp,编码131个氨基酸;DNA序列(GenBank登录号:HM063421)长为642 bp,含有3个外显子和2个内含子.半定量RT-PCR分析显示,该基因在多子房株系2～4mm幼穗中的表达量高于单子房株系幼穗;在多子房株系不同时期幼穗中的表达量随着幼穗的发育呈现上升趋势,8～9 mm时表达量达到最高;该基因广泛存在于幼根、茎顶端、幼叶和幼穗组织中,在茎顶端表达量高于其他组织.研究推测RPS15a基因的表达上调,可能与小麦多子房性状的发生有关.