应用GST pull-down技术筛选水稻抗稻瘟病蛋白PID3互作蛋白的研究

 Pid3是从水稻中克隆获得的编码CC-NBS-LRR类蛋白的稻瘟病抗病基因。为了更深入地研究Pid3编码蛋白PID3介导的稻瘟病抗性的分子调节机制,我们应用GST pull-down结合质谱技术,对水稻抗稻瘟病蛋白PID3的互作蛋白进行了鉴定和分析。首先,成功构建了带有GST标签且能够表达PID3的CC-NBS结构域的融合蛋白表达载体pGEX6P1-PID3^CC-NBS,经诱导表达和GST beads纯化后获得GST-PID3^CC-NBS融合蛋白。我们以Pid3的转基因水稻纯合株系Pid3-TP309为研究材料,分别用对其致病和不致病的稻瘟病菌生理小种ZB13和ZHONG-10-8-14接种,然后取叶片分别提取获得两组总蛋白。用纯化后的蛋白GST-PID3 ^CC-NBS分别与两组总蛋白共培养后,利用GST pull-down技术获得了分别在抗病、感病反应中能与PID3^CC-NBS互作的两组候选蛋白。通过质谱技术鉴定这些蛋白的氨基酸序列,比对分析其在抗病、感病途径中与PID3结合的差异性,我们共筛选出31个只在PID3介导的抗稻瘟病反应中能与其特异结合的PID3互作蛋白,这些互作蛋白包括受体激酶、LRR类蛋白、ATP酶、磷酸羧化酶和离子通道蛋白等,广泛参与了调控细胞程序化死亡、胁迫防御反应、物质与能量代谢和信号传导等多个生物学过程。本研究探寻了PID3介导的抗病信号转导过程的关键因子,研究结果为揭示PID3介导的稻瘟病抗病分子机理奠定了良好基础。     

Resistance in the highly DDT-resistant 91-R strain of Drosophila melanogaster involves decreased penetration,increased metabolism,and direct excretion

Resistance to 4,4′-dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) in the 91-R strain of Drosophila melanogaster is extremely high compared to the susceptible Canton-S strain (>1500 times). In addition to enhanced oxidative detoxification, the 91-R strain also has a reduced rate of DDT penetration, increased levels of reductive and conjugative metabolism, and substantially more excretion than the Canton-S strain. Contact penetration of DDT was ∼30% less with 91-R flies, which also had significantly more cuticular hydrocarbons and a thicker, more laminated cuticle compared to Canton-S flies, possibly resulting in penetration differences. DDT was metabolized ∼1.6-fold more extensively by 91-R than Canton-S flies, resulting in dichlorodiphenyldichloroethane (DDD), two unidentified metabolites and polar conjugates being formed in significantly greater amounts. 91-R flies also excreted ∼4-fold more DDT and metabolites than Canton-S flies. Verapamil pretreatment reduced the LD₅₀ value for 91-R flies topically dosed with DDT by a factor of 10-fold, indicating that the increased excretion may involve, in part, ATP-binding cassette (ABC) transporters. In summary, DDT resistance in 91-R is polyfactorial and includes reduced penetration, increased detoxification and direct excretion.     

长足大竹象信息素结合蛋白CbuqPBP2互作蛋白的筛选与验证

【目的】筛选长足大竹象(Cyrtotrachelus buqueti)信息素结合蛋白CbuqPBP2的互作蛋白,为实现利用信息物质对长足大竹象种群持续控制提供参考。【方法】利用GST pull-down联合质谱技术,对长足大竹象信息素结合蛋白CbuqPBP2的互作蛋白进行筛选、鉴定和分析,并采用酵母双杂交试验验证了CbuqPBP2与信息素结合蛋白CbuqPBP1的特异性互作。【结果】GST pull-down共筛选出45个与长足大竹象信息素结合蛋白CbuqPBP2特异性结合的候选互作蛋白,包括CbuqPBP1、ND2、CYTB。这些互作蛋白主要参与细胞过程、定位、代谢过程、应激反应以及生物调控等多个生物学过程。使用酵母双杂交体系,构建了pGADT7-PBP1 重组猎物质粒与pGBKT7-PBP2 重组诱饵质粒,通过诱饵质粒毒性检测和自激活检测,表明重组诱饵质粒对Y2HGold酵母菌无毒性作用。共转化验证结果显示,诱饵质粒pGBKT7-PBP2共转化酵母菌株能够在TDO 培养基上生长。【结论】CbuqPBP2和CbuqPBP1之间有相互作用,不同信息素结合蛋白间的互作对深入理解长足大竹象嗅觉感受机制提供了新的思路。     

牛FcγRⅠ(CD64) GST融合蛋白在大肠杆菌中的表达

采用PCR技术从牛巨噬细胞cDNA文库中扩增了牛的高亲和力IgGFc受体FcγRⅠ,测序结果显示与已报道的牛FcγRⅠ序列一致。在牛FcγRⅠ成熟蛋白胞外环区两端分别合成带有BamHⅠ、XhoⅠ限制酶切位点的引物,用PCR扩增后亚克隆到GST融合蛋白表达载体pGEX - 6P- 1,转化宿主菌BL2 1(DE3) ,经IPTG诱导,SDS -PAGE分析表达了N端带有GST的融合蛋白,Western -blotting试验表明融合蛋白在变性条件下能和牛IgG结合。GST -FcγRⅠ融合蛋白的成功表达为研究牛IgG和受体的相互作用机制及其介导的免疫反应打下了基础。     

GST pull-down联合LC-MS/MS筛选柑橘抗溃疡病转录因子CsBZIP40的互作蛋白

【目的】CsBZIP40是一个与溃疡病抗性相关的转录因子,本研究旨在筛选转录因子CsBZIP40在响应柑橘溃疡病菌（Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc）侵染过程中的互作蛋白,对CsBZIP40的互作网络进行分析,为柑橘抗溃疡病的分子育种提供理论依据。【方法】采用GST pull-down技术筛选柑橘在溃疡病菌侵染过程中CsBZIP40的互作蛋白。首先,构建带有GST标签的CsBZIP40蛋白融合表达载体,经IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）诱导表达、纯化后获得GST-CsBZIP40融合蛋白作为诱饵蛋白;然后,将GST-CsBZIP40融合蛋白固定在谷胱甘肽亲和磁珠上,用固定在亲和磁珠的GST-CsBZIP40诱饵蛋白与接种溃疡病菌或LB培养基后柑橘叶片总蛋白进行孵育,与GST-CsBZIP40诱饵蛋白结合的蛋白复合物洗脱收集后进行SDS-PAGE凝胶电泳验证。将验证成功的样品洗脱液进行液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测,鉴定出未侵染和侵染状态下CsBZIP40的互作蛋白,将检测到的蛋白利用甜橙基因组数据库进行注释,筛选出在溃疡病菌侵染过程中与CsBZIP40特异结合的蛋白,并进行GO、KEGG和互作网络分析。【结果】过表达CsBZIP40的转基因植株表型正常,与对照植株无明显差异。过表达CsBZIP40的转基因植株溃疡病抗性评价中病斑面积、病情指数均显著小于野生型植株,分别为野生型的45%和54%。以该转基因植株为材料成功提取出侵染溃疡病菌后和未接种溃疡病菌状态下的柑橘叶片总蛋白。成功构建出GST-CsBZIP40诱饵蛋白表达载体,诱导表达纯化出GST-BZIP40诱饵蛋白。利用GST-CsBZIP40诱饵蛋白从侵染溃疡病菌后柑橘总蛋白和未接菌柑橘总蛋白中成功钓取蛋白,并用LC-MS/MS检测。经过比对、注释和筛选,在柑橘溃疡病菌侵染过程中与GST-BZIP40特异结合的蛋白有53个,这些蛋白参与多个分子功能和通路。在这53个蛋白中,有6个蛋白（Cs1g02310、Cs3g05280、Cs3g23950、Cs6g13880、Cs7g12130、orange1.1t04973）可能与植物抗病性密切相关。数据库中已经证明53个蛋白中44个与CsBZIP40有直接或间接的互作关系。【结论】溃疡病菌侵染过程中有53个蛋白与CsBZIP40互作,根据注释6个蛋白与植物抗病性密切相关,这些蛋白可能在提高柑橘生物胁迫抗逆性方面发挥着重要的作用。     

桔小实蝇BdorGSTO1基因的克隆及发育表达分析

为研究桔小实蝇(Bactrocera dorsalis Hendel.) Omega家族GST蛋白在发育过程的功能。采用RT-PCR和RACE技术克隆获得了桔小实蝇Omega家族GST基因的cDNA全长序列,命名为BdorGSTO1。该基因开放阅读框全长750 bp,编码249个氨基酸,分子量约为28.52 KD,等电点为6.46。氨基酸序列比对表明BdorGSTO1与刺舌蝇(Glossina morsitans morsitans)ADD18952的序列一致性最高,一致性值为70%,与豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)GST蛋白NP_001155757的一致性最低,一致性值为38.9%。荧光定量PCR分析表明BdorGSTO1在不同发育时期都有表达,且在1天蛹时表达量达到最高峰,随着蛹的发育其表达量逐渐降低,推测BdorGSTO1在桔小实蝇蛹的发育过程特别是在化蛹过程中发挥重要作用。     

绵羊肝片吸虫谷胱甘肽硫转移酶基因的克隆与序列分析

本研究扩增肝片吸虫(Fasciola hepatica,Fh)谷胱甘肽硫转移酶(GST)基因,并进行同源性分析。根据GenBank发表的部分Fh GST基因序列设计并合成一对特异性引物,利用RT-PCR方法扩增出Fh GST基因完整的开放阅读框(open reading frame,ORF),测定序列,使用分子生物学软件进行同源性分析。获得Fh GST基因全长682 bp,编码218个氨基酸,与澳大利亚分离的肝片吸虫GST同源性较高,与大片吸虫和卫氏并殖吸虫的GST也有较高的同源性。不同虫株GST基因具有较高的同源性,因此Fh GST蛋白不适合用作诊断抗原,但由于其存在交叉反应,GST基因作为分子疫苗的候选基因具有重要意义。肝片吸虫GST基因的克隆,为进一步研究GST蛋白的功能和作用奠定了基础。     

Comparative Studies of Substrate and Inhibitor Specificity of Glutathione S-Transferases in Six Tissues of Oxya chinensis （Thunberg） （Orthoptera： Acrididae）

Specific activity, substrate specificity, and kinetic parameters （Km and Vmax） of glutathione S-transferases （GSTs） towards three substrates, 1-chloro-2,4-dinitrobenzene （CDNB）, 1,2-dichloro-4-nitrobenzene （DCNB）, and p-nitrobenzene chloride （pNBC） were investigated in six tissues （foregut, midgut, hindgut, fat body, hemolymph, and muscle） of Oxya chinensis. In addition, the inhibition in vitro （ethacrynic acid, and Cibacron Blue 3GA） of Oxya chinensis in the six tissues was also investigated. Glutathione S-transferase activity was detected in all the six tissues examined. The rank order of GST activities towards CDNB was fat body 〉 midgut 〉 hindgut 〉 muscle 〉 foregut 〉 hemolymph both in females and males. Glutathione S-transferase activities in the fat body in females and males were 1.3- to 10.4-fold and 1.1- to 10.0- fold higher than those in the other tissues. The rank order of GST activities towards the other substrates changed slightly. From these results, it was inferred that GSTs in the fat body and midgut played important roles in detoxifying xenobiotics including insecticides and plant allelochemicals in O. chinensis. In the three substrates examined, CDNB seemed to be the best substrate, followed by pNBC and DCNB. The kinetic parameters of GSTs were different among the six tissues. This suggested that GSTs in different tissues have various affinities and catalytic efficiency to substrates. In vitro inhibition study showed that the median inhibition concentration （IC50） values of the two inhibitors to GSTs from the six tissues were different. The results suggested that the two inhibitors have different inhibition potency to GSTs from the different tissues. The observed changes in kinetic parameters and inhibition in vitro among the six tissues of the insect might suggest that the number and structure of isoenzymes and their rate of expression varied for the different tissues.     

17-雌二醇对双齿围沙蚕幼虫SOD、CAT和GST活性的影响

将双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）幼虫暴露于不同浓度的17-雌二醇（0.1 gL-1、1 gL-1、10 gL-1、100 gL-1和1 000 gL-1）中,于第2 、第4 、第6 和第8 天取样,分别测定抗氧化酶[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽硫转移酶（GST）]活性。结果表明,第2 天时10 gL-1浓度组显著诱导双齿围沙蚕CAT、SOD和GST活性,1 000 gL-1浓度组显著抑制其SOD和GST活性。第４天时各浓度组SOD和GST活性均被不同程度诱导。第6 天时低浓度组（0.1 gL-1和1 gL-1）显著抑制双齿围沙蚕CAT活性,高浓度组（100 gL-1和1 000 gL-1）则抑制其SOD活性。第8天时,除1 000 gL-1浓度组外,其余各组CAT活性均被不同程度诱导（P0.05）,而SOD活性则受到抑制,10 gL-1浓度组显著抑制其GST活性。试验结果显示,外源性17-雌二醇对双齿围沙蚕幼虫产生氧化胁迫,沙蚕幼虫SOD、CAT、GST对17-雌二醇的响应与其暴露浓度及时间有关。     

朱砂叶螨TcGSTM7的体外表达及其功能

【目的】朱砂叶螨(Tetranychus cinnabarinus)是一种重要的农业害螨,长期化学防治导致其对多种药剂产生了抗性,因此明确该螨对化学药剂的解毒代谢机制对开展有效的抗性治理具有重要意义。谷胱甘肽S-转移酶(GST)是节肢动物主要的解毒代谢酶之一,笔者前期研究中筛选出了朱砂叶螨体内高表达的一条GST基因TcGSTM7,该基因的表达在药剂处理下具有明显的可诱导性。因此,本研究以TcGSTM7为研究对象,进一步利用异源表达技术分析TcGSTM7重组蛋白和甲氰菊酯、丁氟螨酯的互作效应,以及利用RNAi沉默该基因的表达后,检测朱砂叶螨对这两种药剂的敏感性变化,为明确TcGSTM7在药剂代谢中的功能打下基础。【方法】利用NCBI数据库对TcGSTM7编码蛋白的序列特征进行注释,并在SWISS MODEL构建的蛋白三维结构中对相关结构域、结合位点以及活性中心等进行展示。利用异源表达系统在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达TcGSTM7重组蛋白,对重组蛋白进行分离纯化后使用特异性底物检测其GST催化活性,并通过检测杀螨剂对该蛋白活性的抑制效果分析其与甲氰菊酯和丁氟螨酯的互作效应。在此基础上,为明确TcGSTM7基因表达水平对朱砂叶螨药剂敏感性的影响,参照该基因的序列设计并合成特异dsRNA,利用叶碟饲喂法将其导入朱砂叶螨体内,经qPCR检测TcGSTM7表达水平显著下调后,进行生物测定分析基因沉默后朱砂叶螨对不同剂量甲氰菊酯和丁氟螨酯药剂敏感性的变化。【结果】TcGSTM7的氨基酸序列分析结果表明,其N端具有一个Mu家族GST特有的"thioredoxin-like"结构域,以及一个GSH的结合位点(G-site),在C端则具有催化底物结合域(H-site)。该蛋白具有9个α螺旋和4个β折叠结构,呈经典的"βαβαββα"排列方式。在三维结构预测的基础上,通过原核表达技术获得了TcGSTM7重组蛋白,该重组蛋白分子量为26 kD,与预测结果一致,并且具有GST蛋白的催化活性。TcGSTM7重组蛋白酶活性为673.26nmol·min-1·mg~(-1),其动力学常数Km为0.71 mmol·L~(-1),Vmax为109.54 nmol·min-1·mg~(-1)。药剂抑制试验结果表明甲氰菊酯和丁氟螨酯均可抑制TcGSTM7重组蛋白的酶活性,IC_(50)分别为0.038和0.2 mmol·L~(-1)。进一步利用叶碟饲喂法让朱砂叶螨取食dsRNA,对TcGSTM7的表达进行了干扰,qPCR检测表明取食48 h后,dsRNA对TcGSTM7的干扰效率达到52.88%。药剂敏感性测定结果显示,沉默TcGSTM7的表达后,朱砂叶螨对LC_(30)和LC_(50)的甲氰菊酯敏感性分别上升了9.0%和12.3%,对LC_(30)和LC_(50)的丁氟螨酯敏感性分别上升了12.9%和11.0%,且均达到显著水平(P0.05)。【结论】TcGSTM7的表达可以影响朱砂叶螨对甲氰菊酯和丁氟螨酯的敏感性,且其重组蛋白和这两种药剂存在互作效应,表明TcGSTM7可能在朱砂叶螨对甲氰菊酯和丁氟螨酯的代谢过程中具有重要作用。