水产动物TGF-β超家族基因系统进化及生物学功能研究进展

转化生长因子-β(Transforming growth factor-β,TGF-β)超家族是一类普遍存在于真核生物中的调控型细胞因子,其家族成员众多,按照其序列结构特征和生物学功能的不同,主要分为TGF-β亚家族、DVR(Decapentaplegic/vg-1-related)亚家族、激活素(Activin)/抑制素(Inhibin)亚家族及其他亚家族等。大量研究显示,TGF-β蛋白超家族成员可调控细胞外基质合成、胚胎发育、器官形成、骨骼再生、组织损伤修复、机体免疫及肿瘤发生等多种生理生化过程。近年来,TGF-β超家族成员在调控水产动物细胞分化、胚胎发育、骨骼形成及免疫应答等生理生化过程中的作用受到人们的广泛关注,本文中综述了近年来水产动物TGF-β超家族成员的系统进化及生物学功能研究进展,为全面系统地了解和掌握该家族成员在水产动物繁殖、发育、生理生化及病理响应等过程中的作用提供线索和参考资料。     

小GTPase蛋白家族的研究进展

[目的]综述小G蛋白家族的研究进展,为更深入地解析小G蛋白的结构、功能及其分子作用模式提供参考。[方法]介绍了小G蛋白的结构、作用机制以及分类,着重综述了其各个亚家族的生物学功能。[结果]小G蛋白是真核生物的1个超基因家族,其成员超过100个,被分为Ras、Rho、Rab、Sar/Arf和Ran5个亚家族,分别参与细胞骨架组装、基因表达、细胞壁合成、囊泡运输、核质运输、微管形成、酵母出芽、纺锤体组装及细胞极性生长等诸多生命体活动过程。[结论]小G蛋白家族成员庞大,其分子作用机制及其调控的复杂网络有待进一步研究。     

植物小G蛋白功能的最新研究进展

小G蛋白超家族包括Ras、Rab、Rho、Arf和Ran亚家族,不同成员间在结构和功能方面又呈现明显的多样性。小G蛋白作为重要的分子开关,其结构域主要包括4个鸟苷酸（GTP／GDP）结合域、1个效应区,其鸟苷酸结合域起着关键作用且保守性最高,在植物、动物和酵母中均有较高的保守性。小G蛋白成员凭借其多样性和不同鸟苷酸结合态的功能调控（结合GTP时为活性状态,而结合GDP时为非活性状态）,参与多种细胞生命活动,履行不同的生物学功能,例如基因表达调控,细胞骨架重组,囊泡运输的调节,出芽过程,核一质运输及微管形成。本文主要阐述植物中研究小G蛋白各个家族功能的最新进展。     

猪全基因组范围ETS基因家族成员的鉴定、进化与表达分析

ETS转录因子家族在动物中广泛存在,参与细胞分化调控、细胞周期控制、细胞调亡等多个生物学过程。文章采用生物信息学方法系统分析猪ETS家族成员进化关系和调控图谱,结合RNA-Seq数据分析其组织表达规律。研究利用Pfam鉴定ETS保守结构域序列检索猪(Sus scrofa)蛋白序列,最终在猪基因组上鉴定得到23个ETS家族基因。分析ETS家族基因、蛋白一级结构和高级结构及亚细胞定位预测。基于最大似然法,构建ETS家族系统发育树发现,可分为11个子家族,子家族成员保守结构域、基因结构、理化性质相似。通过生信分析构建由ETS家族、靶基因和miRNA构成的基因调控网络,筛选出40个"ETS家族基因-miRNA-靶基因"前馈回路。转录表达谱提示ETS家族基因在成年公猪和母猪28种不同类型组织中均有表达,且ETS1基因在免疫组织(淋巴、脾脏)和外周血单核细胞中高表达,SPIC基因在免疫组织(淋巴、脾脏)高表达。研究结果为揭示ETS家族成员生物学功能奠定基础。     

小麦幼叶ROP GTPase提取方法的优化

所有RhoG TPase组成一个特殊的亚家族,命名为ROP GTPase,这个家族参与并调控肌动蛋白细胞骨架的重组等一系列信号转导过程。小麦ROP GTPase的高效纯化技术和手段是对其功能和性质等进行研究的重要基础和关键,并且这对小麦ROP GTPase关于信号转导以及F-actin的研究有着极为重要的理论和实践意义。采用凝胶过滤层析和分辨率较高的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）等技术对小麦的ROP蛋白进行了提取、纯化和鉴定。     

棘皮动物结合素研究进展

结合素(bindin)属于配子识别蛋白的重要种类之一,是雄性海洋生物精巢或精子中特有的凝集素样的不溶性颗粒蛋白。在海洋生物体外受精过程中,当顶体反应发生时,精子释放出成熟的bindin蛋白可特异性地识别特定卵子表面的蛋白受体,进而促进精卵结合,在保障海洋生物体外受精准确性和维系海洋生物物种独立性、稳定性等方面具有重要意义。棘皮动物属后口动物,是无脊椎动物的高等类别,棘皮动物的受精生物学和性别选择机制一直是基础生物学研究和水产养殖研究的热点和焦点内容。本研究中就近年来棘皮动物结合素bindin基因的结构信息、生物功能以及分子进化特点进行综述,以期为进一步了解棘皮动物结合素bindin的功能、分子进化特点及其在棘皮动物配子识别和性别选择中的作用提供参考。     

Rho蛋白家族在丛枝菌根真菌与植物共生关系建立中的功能分析

Rho家族蛋白是一类含有GTPase结构域的高度保守蛋白的总称,它是真核生物中Ras超家族主要成员之一。通过同源比对以及RACE等技术从丛枝菌根真菌（Rhizophagus irregularis）DAOM197198中分离到了3个Rho家族小G蛋白。通过与其他真菌Rho蛋白家族成员进行系统进化分析,结果表明,所分离到的RiCDC42,RiRac1,RiRho1属于高度保守的Rho蛋白家族成员;利用实时荧光定量PCR方法对这3个基因在前共生阶段和共生阶段的表达模式进行分析,结果发现RiRho1在萌发孢子中的表达量最高,而在共生时期表达下调,RiRac1和RiCDC42基因在共生时期的表达量比共生前期高。此外,本研究还利用酵母CDC42,Rho1温度敏感性突变株,稻瘟病菌ΔMgCDC42突变株以及HIGS技术对Rhizophagus irregularis Rho蛋白家族成员进行进一步研究。结果显示,RiRho1与RiCDC42基因能够互补酵母Rho1与CDC42温度敏感型表型;对RiCDC42与RiRac1进行HIGS时,Rhizophagus irregularis 丛枝发生明显的降解;RiCDC42基因能够互补稻瘟病菌ΔMgCDC42突变体部分表型,但不同的是互补菌株不产黑色素。由此推测Rho蛋白家族成员可能在丛枝菌根真菌共生关系建立的过程中具有重要的作用。     

香蕉Ran家族基因的全基因组分析

Ran是一类在多种基本细胞活动中扮演者重要角色的小GTP酶。从香蕉基因组中鉴定出9个MuRan家族基因成员,并对其染色体分布、基因结构、蛋白理化性质、结构域和系统进化等进行分析。结果表明:MuRan家族基因不均匀的分布在第1、4、5、6号等4条染色体上。MuRan蛋白与其它植物Ran蛋白的氨基酸序列都有很高的同源性,带有GTP水解结构域、Ran GAP结合结构域和酸性尾巴等Ran蛋白的典型结构域,与拟南芥AtRan蛋白亲缘关系较近。为进一步研究香蕉MuRan家族基因的生物学功能提供参考。     

小麦IQM基因家族鉴定及非生物胁迫下表达分析

IQM基因是钙调素结合蛋白家族中的重要分支,在植物生长发育和应激反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在小麦全基因组中鉴定出23个IQM基因家族成员,对其染色体位置、理化性质、系统进化关系、基因结构、蛋白保守结构域、启动子顺式作用元件和基因表达特性等进行了系统分析。结果表明,TaIQM基因家族成员随机分布在小麦18条染色体上,亚细胞定位结果显示所有基因均位于细胞核中,系统进化分析将其分为3个亚类,同一亚类间基因结构、蛋白保守结构域相似度较高,推测其功能相似;顺式作用元件分析表明,TaIQM基因家族成员启动子中含有多种与逆境胁迫及生长发育相关顺式作用元件;转录组数据分析显示,TaIQM基因家族成员在不同时期的根、茎、叶、穗和籽粒中表达量存在显著性差异;qRT-PCR分析显示,在小麦苗期地上部和地下部,TaIQM基因响应干旱、低温、高温、NaCl、ABA等多种胁迫,显示上调或下调表达。初步推断这些基因可能通过Ca²⁺信号通路参与非生物胁迫调控,研究结果为全面解析TaIQM基因结构与生物学功能、非生物胁迫响应分子机制提供依据。     

GTPase RABE1b参与拟南芥胚胎发育的研究

[目的]研究影响拟南芥早期胚胎发育分裂模式的基因。[方法]从拟南芥T-DNA插入的突变体库中分离到2个T-DNA插入突变体,通过表型观察胚胎发育情况。[结果]PCR-WALKING表明,T-DNA插入位点分别位于基因At4g20360的5′非编码区和启动子区,基因编码的GTPase RABE1b蛋白为Rab蛋白家族的成员,将这2个突变体分别命名为Atrabe1b-1和Atrabe1b-2。透明分析发现此突变体在胚胎发育早期球形胚时期分裂模式出现异常,RT-PCR分析发现此基因在拟南芥中以组成型表达。[结论]基因At4g20360影响拟南芥早期胚胎发育的分裂模式,推测其编码的蛋白GTPase RABE1b可能对控制拟南芥胚胎发育过程中的细胞分裂起重要作用。     

肌动蛋白结合蛋白FgAbp1参与禾谷镰孢生长、发育和毒素体形成

[目的]Abp1作为肌动蛋白结合蛋白家族成员之一,在各种真核生物肌动蛋白骨架形成过程中具有核心作用.本研究旨在分析禾谷镰孢(Fusarium graminearum)中肌动蛋白结合蛋白FgAbp1在生长发育、对新型杀菌剂氰烯菌酯敏感性以及毒素体形成等生物学过程中的功能.[方法]利用融合PCR和酵母空隙修复技术分别构建F...     

拟南芥SBP基因家族生物信息学分析

SBP基因家族是植物体中特异性存在的一类重要转录因子,主要功能是调控生物生长以及细胞分化。此次研究采用生物信息学的方法,对拟南芥SBP蛋白序列进行系统进化分析,并为其构建了系统发育树。由试验结果可以得出,拟南芥SBP基因家族共包括30个成员,分布在4条染色体上,其分布比较集中,分成三大亚族。拟南芥SBP蛋白具有的生物功能是控制生物生长以及细胞分化,调节基因表达以及谷胱甘肽的分解代谢过程,在Cu~(2+)跨膜转运中也有一定作用。另外,有许多的蛋白序列还具有分子功能——调控转录因子活性。该研究所得结果均为拟南芥SBP转录因子的进一步功能分析提出了重要研究依据。     

植物GAST家族基因功能研究进展

GAST是一类受赤霉素诱导的基因家族,编码一种小分子多肽,其N端包含信号肽,其C端包含12个保守的半胱氨酸。目前,GAST家族成员已在多个植物中鉴定并进行了相关功能研究,发现其参与细胞伸长和分裂、茎伸长、种子萌发、根发育以及抗氧化等多个生理过程。对植物中已发现GAST基因的表达模式、蛋白的分子结构和细胞定位以及基因的生物学功能进行了概述,以期更清晰地了解该类小分子多肽编码基因在植物生长发育中的作用。     

小热休克蛋白家族的研究进展

小热休克蛋白(sHSP)是热休克家族中的成员,是在进化中高度保守的一系列分子量较小的蛋白质,作为分子伴侣,它们部分结合在变性的蛋白上,防止了由于刺激蛋白不可逆转的集聚,并在细胞内发挥着不同的功能.由于利用热处理使热休克蛋白的表达量增加,从而使水果和蔬菜的抗冻性增强的方法已经得到认可,所以研究小热休克蛋白具有重要的生物学意义,在研究植物抗逆功能基因的表达、农业等方面的应用前景十分广阔.     

珍珠粟WOX家族全基因组鉴定及表达

WOX转录因子作为植物特异性转录因子,在植物生长发育及非生物胁迫响应过程中发挥了重要作用,探究珍珠粟WOX家族基因的详细特征及功能有助于进一步解析其在珍珠粟生长发育各个环节中的调控过程.本研究在珍珠粟基因组中共鉴定得到15个WOX家族基因成员.利用生物信息学方法对蛋白理化性质、亚细胞定位分析表明,珍珠粟WOX家族蛋白成员大部分为不稳定酸性亲水蛋白,大多定位在细胞核中.对基因上游启动子区域分析表明,在WOX家族基因启动子区域存在大量与光响应、植物激素响应、抗逆性、生长发育相关的顺式作用元件.保守基序分析发现了2个构成WOX家族基因成员特有结构域的基序.为探究珍珠粟与其他物种的进化关系,构建珍珠粟、拟南芥、水稻、紫象草物种间系统发育进化树并将其分为古代支、中间支、现代支,同一分支下基因成员基序的个数、次序具有相似性.实时荧光定量PCR检测表明,珍珠粟WOX家族基因成员的表达模式具有明显的组织特异性.本研究为深入探讨珍珠粟WOX家族基因的功能提供了有价值的信息.     

大豆PP2C家族基因鉴定与响应盐胁迫的转录组分析

植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)能够通过影响植物体内多种生物学过程在环境胁迫响应中发挥重要作用.为研究栽培大豆PP2C家族成员在盐胁迫中的功能,通过生物信息学手段结合转录组学分析对栽培大豆PP2C家族进行了系统探究.在栽培大豆中共鉴定出126个PP2C家族成员,并将其在进化树上分为11个亚家族,同一亚家族的成员具有类似的...     

胰岛素样生长因子结合蛋白-1基因的研究进展

胰岛素样生长因子结合蛋白-1（IGFBP-1）是IGFBP～1家族的重要成员,它具有很多生物学功能。现介绍了IGFBP-1基因的定位、基因结构、生物学功能以及IGFBP-1的表达、多态及遗传效应研究,进而阐述了其在生物学研究中的重要意义及研究进展。     

小麦幼叶ROP GTPase提取方法的优化(英文)

所有RhoGTPase组成一个特殊的亚家族,命名为ROP GTPase,这个家族参与并调控肌动蛋白细胞骨架的重组等一系列信号转导过程。小麦ROPGTPase的高效纯化技术和手段是对其功能和性质等进行研究的重要基础和关键,并且这对小麦ROP GTPase关于信号转导以及F-actin的研究有着极为重要的理论和实践意义。采用凝胶过滤层析和分辨率较高的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Native-PAGE)等技术对小麦的ROP蛋白进行了提取、纯化和鉴定。在小麦幼叶ROPGTPase的提取中,初期蛋白质样品使用硫酸铵进行盐析脱盐并去除杂质,在提高目的蛋白纯度的同时也去除了一部分非目的蛋白,缩小了蛋白质的分子量范围。获得的蛋白样品提取液加入SephadexG25进行浓缩,浓缩后的蛋白使用紫外分光光度计进行纯度鉴定,测得蛋白质的纯度比较高,经凝胶过滤层析洗脱后利用SDS-PAGE电泳进行纯度鉴定,得到了较为清晰的电泳图谱,目的蛋白质的含量有所提高,并且可有效去除其他杂蛋白的干扰,为进一步对小麦ROP蛋白功能和性质的研究提供了一定的理论和试验基础。     

植物BAG蛋白家族的结构及其功能特征综述

在酵母、动物和植物中,BAG(The Bcl-2–associated athanogene)蛋白家族是一类进化上高度保守的分子伴侣辅助因子,其家族成员在植物逆境响应、生长发育和程序化死亡等方面发挥了多种细胞功能。结合近年BAG蛋白家族的研究进展,从该家族的基本结构、细胞功能及作用机制3个方面进行综述。     

水稻磷脂酶PLD家族生物信息学分析

【目的】磷脂酶PLD(Phospholipase D)家族是水稻中一类重要的蛋白,它在植物的生长发育调控以及非生物胁迫应答中发挥着重要作用。本研究旨在了解水稻PLD家族的基本信息。【方法】采用生物信息学的方法,对该家族16个成员基因的结构、蛋白基序、时空表达模式以及激素诱导表达模式等进行了分析。【结果】水稻PLD家族基因的长度为2982～11 305 bp,含有3～21个外显子,同亚类基因的外显子数目一致;所有家族成员在蛋白序列上表现出较高的相似性,除OsPLDφ,OsPLDκ外的大部分成员含有3种相同类型的基序。提取RiceXPro数据库中的表达数据后发现,PLD基因在根、茎、叶、花药、子房等部位中的表达量相对较高,而在胚芽和胚乳等部位中的表达量较低;PLD基因对不同激素的响应行为呈现出丰富的多样性,它们受茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)诱导表达,受油菜素内酯(BR)和细胞分裂素(CTK)所抑制,而对赤霉素(GA)和生长素(IAA)不敏感。【结论】成员含有相同类型的基序,表明它们在功能上具有保守性和一致性;各成员在不同激素处理后表现出不同的应答方式,暗示水稻PLD成员在逆境响应中执行不同的功能。这些研究结果为进一步研究水稻PLD家族基因的生物学功能奠定了基础。