大豆GmHSF21基因的生物信息学分析

植物热激转录因子(Heat shock transcription factor,HSFs)在参与高温、干旱及盐碱等逆境胁迫方面发挥重要作用。为探究大豆GmHSF21基因在盐胁迫应答中的作用,文章以大豆品种中黄13前期盐胁迫处理下的转录组差异基因数据为研究对象,对大豆HSF基因家族中的候选基因GmHSF21进行生物信息学分析。结果表明,GmHSF21属大豆HSF基因家族中的A亚族,共编码341个氨基酸,其编码区存在4处多态性位点,具有保守的HSF和HSF DNA-binding基序。系统发育分析表明,AT3G22830与GmHSF21亲缘关系近。顺式作用原件分析表明该基因启动子区具有响应多种生物及非生物胁迫的作用元件。荧光定量PCR结果显示该基因在盐胁迫条件下表达量上调,与转录组结果基本一致。

沉默HSF1基因诱导TGF-β/Smad信号通路对口腔癌细胞放疗抵抗的作用机制

目的探讨沉默热休克因子(HSF)1基因诱导转化生长因子(TGF)-β/Smad信号通路对口腔癌细胞放疗抵抗的作用机制。方法构建放疗抵抗细胞株SCC-9R,将细胞分为空白组、阳性慢病毒(NC)组和HSF1组。比较HOEC细胞和SCC-9细胞中HSF1表达[实时荧光定量-聚合酶链反应(qRT-PCR)检测]、细胞克隆细胞数、侵袭能力(Transwell小室法检测)、凋亡能力(流式细胞仪检测)及细胞中TGF-β1和Smad7蛋白表达(Western印迹检测)。结果HSF1在正常人口腔上皮细胞HOEC中表达较低,和HOEC细胞相比,人口腔鳞状细胞癌SCC-9细胞和抵抗细胞SCC-9R细中HSF1表达显著增加,且抵抗细胞SCC-9R中HSF1表达明显高于SCC-9细胞(P<0.05)。HSF1组CC-9/SCC-9R细胞中HSF1表达均明显少于空白组和NC组,且沉默HSF1可降低CC-9/SCC-9R细胞中HSF1表达(P<0.05)。克隆实验结果显示,空白组和NC组SCC-9和SCC-9R细胞克隆形成数均无明显差异(均P>0.05);HSF1组SCC-9和SCC-9R细胞克隆形成数较空白组和NC组显著减少(P<0.05)。细胞侵袭实验结果显示,空白组和NC组SCC-9和SCC-9R细胞侵袭能力无显著差异(P>0.05);HSF1组细胞侵袭能力较空白组和NC组明显降低(P<0.05)。细胞凋亡结果显示,空白组和NC组SCC-9和SCC-9R细胞凋亡能力无显著差异(P>0.05);HSF1组SCC-9和SCC-9R细胞的凋亡能力较空白组和NC组细胞明显增加(P<0.05)。HSF1组CC-9/SCC-9R细胞中TGF-β1、Smad7蛋白表达明显低于空白组和NC组(P<0.05)。结论沉默HSF1可抑制口腔鳞状细胞癌中TGF-β1、Smad7表达,可逆转放疗抵抗口腔癌细胞对放疗的抵抗作用。

芥菜全基因组中Hsf基因家族鉴定与分析

【目的】通过鉴定与分析芥菜基因组中Hsf转录因子家族成员,为芥菜Hsf基因功能研究与遗传改良提高抗逆性提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法分析芥菜Hsf热激转录因子家族成员的功能结构、保守基序、启动子顺式作用元件、系统进化、共线性及采用RNA-seq验证Hsf低温胁迫的基因表达。【结果】芥菜基因组中鉴定出71个Hsf基因家族成员,分布于18条染色体上,归类为3个亚家族,蛋白均含有DBD和HR-A/B结构域。BjuHsf启动子区域包含与逆境胁迫、激素、生长发育等相关顺式作用元件。系统进化与共线性分析表明,芥菜Hsf家族成员与大白菜Hsf家族成员具有更近的亲缘关系。在低温胁迫下,BjuHsf基因表达分析表明8个BjuHsf基因显著上调表达。【结论】这些显著差异表达BjuHsf基因与芥菜抗寒性极其相关,可作为芥菜耐寒性遗传改良的候选基因。

桑树热激转录因子(Hsf)基因家族克隆及MnHsfA1基因表达模式分析

【目的】克隆桑树热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并分析MnHsfA1基因表达模式,为深入研究该家族在桑树热应激响应中的调控机制及桑树育种提供理论参考。【方法】以川桑幼苗为试验材料,克隆其MnHsfs基因,通过多序列比对、构建系统发育进化树和MEME保守基序在线预测分析,对MnHsfs蛋白的理化性质、保守结构域、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位和启动子顺式作用元件进行预测,利用实时荧光定量PCR检测MnHsfA1基因在高温和干旱胁迫处理下的表达模式。【结果】从桑树中克隆到14个MnHsfs基因的全长编码区(CDS)序列,分别为MnHsfA4a、MnHsfA4b、MnHsfA2、MnHsfA5、MnHsfA6b-1、MnHsfA6b-2、MnHsfB4-2、MnHsfA8、MnHsfB3、MnHsfB2b、MnHsfC1、MnHsfB2a、MnHsfB4-1和MnHsfA1,长度分别为1239、1278、1404、1431、1101、1140、1185、1197、711、996、1029、936、900和1437 bp,分别编码412、425、467、476、366、379、394、398、236、331、342、312、299和478个氨基酸残基,大部分MnHsfs蛋白是一个亲水、不稳定的酸性蛋白。MnHsfs蛋白包括结合功能域(DBD)、寡聚化功能域(OD)、AHA和KLFGV等结构域,可分为A、B和C类。MnHsfA1与苹果、菠菜和拟南芥的HsfA1相似性最高;与对照相比,MnHsfA1基因相对表达量在高温和干旱胁迫处理下均显著上调(P<0.05)。【结论】MnHsfs基因具有较高的遗传保守性,高温和干旱胁迫诱导MnHsfA1基因高表达,且MnHsfA1基因的启动子顺式作用元件中含有脱落酸、茉莉酸甲酯、赤霉素等激素响应元件以及与各种非生物胁迫相关的转录因子,推测其同时调节多种非生物胁迫。

棉蚜热诱导型热激蛋白90基因响应棉酚与氟吡呋喃酮胁迫以及与转录因子HSF的相互影响

【目的】本研究旨在鉴定棉蚜Aphis gossypii中热激蛋白(heat shock protein,Hsp)基因AgHsp90并明确AgHsp90对温度及植物次生物质和杀虫剂胁迫的响应。【方法】RT-PCR结合RACE克隆棉蚜AgHsp90并进行生物信息学分析;qRT-PCR检测AgHsp90在棉蚜不同发育阶段(1-4龄若虫和成虫)、不同温度(-5,0,5,10,15,20,30,35,38和42℃)处理1 h时成虫中以及植物次生物质(20 mg/L单宁酸、50 mg/L的棉酚、50 mg/L 2-十三烷酮和50 mg/L槲皮素)和杀虫剂氟吡呋喃酮[LC25(2.410 mg/L)]胁迫24 h时成虫中的表达量。通过饲喂法对棉蚜成虫AgHsp90和热激因子(heat shock factor,HSF)基因AgHSF进行RNAi,24 h时用饲喂法及浸叶法分别测定50 mg/L棉酚和LC40(4.649 mg/L)氟吡呋喃酮处理24和48 h时棉蚜成虫死亡率,探究AgHsp90对棉蚜对棉酚和氟吡呋喃酮敏感性的影响,初步证明AgHsp90与AgHSF的相互调控。【结果】获得1个棉蚜Hsp90基因AgHsp90(GenBank登录号:UOF38310),ORF长2181 bp;AgHsp90在棉蚜不同发育阶段间的表达量相对稳定,其中只有3龄若虫与成虫间的表达量存在显著差异。温度胁迫实验结果表明,AgHsp90可以被高温明显诱导,但低温使其表达量降低。分别与对照0.5 mol/L蔗糖和Triton X-100比较,棉蚜成虫中AgHsp90的表达量不被3种植物次生物质(棉酚、单宁酸和槲皮素)显著诱导,可以分别被2-十三烷酮和LC25氟吡呋喃酮显著诱导。与对照(饲喂dsGFP)比较,AgHsp90 RNAi可明显增加棉酚和氟吡呋喃酮导致的棉蚜成虫死亡率;利用RNAi,AgHsp90与其转录因子AgHSF可相互影响彼此的表达量。【结论】棉蚜的热激蛋白基因AgHsp90能够被高温及氟吡呋喃酮显著诱导。AgHsp90很可能与棉蚜对棉酚及氟吡呋喃酮的敏感性相关。上述结果暗示AgHsp90在棉蚜应对高温及杀虫剂氟吡呋喃酮胁迫时发挥重要作用。

准晶问题多项式应力函数及其在有限元中的应用

本文基于广义Lekhnitskii各向异性弹性理论,提出了一种确定准晶问题多项式应力函数的系统性方法,并将之应用于杂交应力函数(HSF)单元的构造.结果表明,对于准晶平面问题,任意齐n次多项式应力函数至多存在6个独立的多项式,且多项式应力函数的一般表达式可以显式地给出.所得的多项式作为解析试函数用于构造准晶问题的新型八节点HSF单元,与传统的有限元相比,HSF单元具有更高的精度和更优异的性能.

GmHSFA1基因克隆及其过量表达提高转基因大豆的耐热性

热激转录因子在调节植物对逆境胁迫应答和热激蛋白基因表达方面起重要作用。采用生物信息学和比较基因组学方法结合RACE技术从大豆基因组中克隆到一个新的热激转录因子基因GmHsfA1,其cDNA全长1 781 bp,包含1个1 533 bp的开放阅读框,编码含有510个氨基酸残基的蛋白质(GenBank登录号为AY458843)。与其他转录因子的分子结构相似,GmHSFA1也含有4个典型的结构功能域-DNA结合域、寡聚域、核定位信号和C端激活域。BLAST分析表明,GmHSFA1与其同源性最高的番茄热激转录因子LpHSFA1之间的氨基酸序列相似性为52．46％。RT-PCR、Northern和遗传转化结果显示:1)GmHsfA1在大豆的不同组织中呈现组成型表达模式;2)常温下转基因大豆植株的GmHsfA1表达水平明显高于非转基因对照;3)GmHsfA1的过量表达激活了转基因大豆植株中热激蛋白基因GmHsp22在非诱导条件下的转录,并加强了高温胁迫下另2个热激蛋白基因GmHsp23和GmHsp70的表达;4)转GmHsfA1大豆植株的耐热温度(达52℃)明显高于非转基因植株。上述结果说明,GmHsfA1的过量表达激活或促进其下游3个热激蛋白基因的转录或表达,明显提高了转基因大豆植株的耐热能力。

天然椰子油提取物对H_2O_2诱导的HSF细胞氧化损伤的保护作用

采用倒置生物显微镜观察人皮肤成纤维细胞(HSF)的形态,通过MTT法检测细胞存活率,并通过检测细胞内活性氧(ROS)水平、总抗氧化能力和抗氧化酶活性探讨天然椰子油提取物对H_2O_2诱导的HSF细胞氧化损伤的保护作用。结果表明,天然椰子油提取物在质量浓度为12.5~50 mg/L范围内对H_2O_2诱导的HSF细胞氧化损伤具有保护作用,且呈浓度依赖性。天然椰子油提取物可以抑制H_2O_2引起的细胞形态损伤,提高细胞存活率,还可以通过降低细胞内ROS水平、提高细胞总抗氧化能力以及提高细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,进而起到保护HSF细胞氧化应激损伤的作用。

转录因子HSF4的生物信息学分析

热休克转录因子4（heat shock transcription factor 4,HSF4）是热休克转录因子HSF家族成员,近年发现HSF4除发挥调控热休克蛋白（heat shock protein,HSP）表达的功能外,亦直接或间接调节许多非热休克基因的表达,参与细胞生长发育及多种生理病理过程。现对9个物种的HSF4蛋白序列进行了多序列对比、进化痕迹分析和蛋白质特定功能区域分析,发现两个保守区域：一个是75-119保守区域,其部分位于文献报道的HSF家族的DNA结合区域,该区域呈现锤子状颈环结构,中部富含亲水氨基酸,提示该颈环结构有嵌入DNA结构内部解开其双链结构起转录调控的作用;另一保守区域在176-230,呈现卷曲螺旋（coil）结构,可能跟HSF4与DNA识别、结合、固定功能相关。对HSF4的生物信息学分析可以为其功能研究奠定理论基础。

苹果Hsf家族成员的序列特征、表达与进化分析

为全面了解苹果基因组中热激转录因子(Hsf)的序列特征及进化,采用生物信息学手段,在苹果全基因组水平上鉴定出50个MdHsf基因,并对其系统发育关系、序列特征、表达情况以及选择压力进行详细分析。系统发育与序列分析显示:与拟南芥和水稻相似,50个MdHsf基因可分为A、B、C 3个亚族;2个或多个MdHsf基因位于同一个末端进化支,说明该基因家族在苹果中发生了物种特异性扩增;尽管MdHsf基因的内含子数目和长度变异较大,但其蛋白的保守基序和功能结构域具有较高的保守性,这可能与功能约束有关。基于EST数目,可推知:除了MdHsfA2a和MdHsfA3a/b/c等14个基因没有相应的EST外,其余72%的基因都有转录活性。选择压力检测和结构建模分析显示:在36个MdHsf蛋白的选择压力检测中,位点模型未鉴定到正选择位点的存在;而在显著水平下(P<0.05),分支-位点模型在d和e进化分支上,共检测到5个正选择位点,它们是28R、30L、35D、51M、67V,其中28R和30L位于Hsf结构域中,35D、51M和67V位于Hsf结构域之外,这说明除了MdHsfA4d/e和MdHsf C1a/b发生快速进化外,其他成员受控于纯净选择,具有高度保守性。综合以上研究结果,苹果基因组中存在多种热激转录因子,其蛋白的保守基序和功能结构域具有较高保守性,大多具有转录活性,在进化上该家族受纯净选择主导。

槟榔花中酚类物质对HSF细胞氧化损伤的保护作用

为了探讨槟榔花中3种主要酚类物质（表儿茶素、没食子酸、香豆酸）对人皮肤成纤维细胞（HSF）氧化损伤的保护作用,以H_2O_2（150μmol/L）处理HSF细胞24 h,建立氧化损伤模型,MTT法测定细胞存活率分光光度法检测细胞内总抗氧化能力和线粒体膜肿胀度,DCFH-DA染色法测定细胞内活性氧的含量。结果表明表儿茶素和没食子酸均能改善H_2O_2引起的HSF细胞的氧化损伤而香豆酸却没有保护作用。与H_2O_2模型组相比表儿茶素和没食子酸均能提高氧化损伤细胞的存活率,并将细胞内总抗氧化能力提高了4.73%-31.66%,细胞内活性氧和线粒体膜肿胀度也明显降低。表明槟榔花中2种主要的酚类物质表儿茶素和没食子酸对HSF细胞氧化损伤具有保护作用。

绞股蓝总皂苷对光老化HSF细胞MMP-3、TIMP-2mRNA及蛋白表达影响的实验研究

目的:观察绞股蓝总皂苷(gypenosides,GPs)含药血清对光老化人皮肤成纤维细胞株(HSF)MMP-3和TIMP-2 mRNA及蛋白表达的影响。方法:采用长波紫外线(UVA)照射方法建立老化HSF细胞模型,并给予含不同浓度GPs大鼠血清进行干预,采用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和蛋白印迹(Western-blot)法,分别对各组细胞MMP-3与TIMP-2 mRNA和蛋白表达进行检测。结果:与空白对照组比较,UV模型组细胞内MMP-3基因和蛋白表达显著增加,同时TIMP-2基因和蛋白表达显著减少。与UV模型组比较,低、中、高剂量含药血清组细胞内MMP-3基因和蛋白表达显著下降,TIMP-2基因和蛋白表达显著上升。结论:GPs通过抑制HSF细胞MMP-3表达,同时促进TIMP-2表达,恢复MMP-3与TIMP-2表达平衡状态,抑制基质金属蛋白酶对细胞外基质(胶原蛋白、蛋白多糖)的降解,为GPs抗皮肤光老化作用机制之一。

基于HSF的数字城市模型Web发布

三维数字城市模型的Web发布对Web3D技术提出了较高要求,HOOPS提出的HSF文件具有高度压缩、支持流化等特点,适于数字城市系统中大规模三维模型的Web发布。利用Hoops的框架及Hoops 3D PartViewer、HOOPS Stream Toolkit等工具,研究了三维模型的HSF文件生成和Web发布的过程及方法,并对三维模型实现了桌面程序的属性设置和Web浏览中的属性查询。

热休克对小鼠胚胎成纤维细胞CaM mRNA和HSF活性的影响

试验分别以38、40和42℃对原代培养的小鼠胚胎成纤维细胞进行热休克处理,采用半定量PCR方法和凝胶迁移阻滞(EMSA)对CaM mRNA和HSF活性进行检测,并与对照组(37℃)比较,以确定热休克对小鼠胚胎成纤维细胞CaM mRNA和HSF活性的影响。结果表明,38℃热休克处理组小鼠胚胎成纤维细胞的CaMmRNA表达量显著高于对照组(P<0.05);40和42℃处理组细胞的CaM mRNA表达量极显著高于37℃组(P<0.01),但与40℃处理组相比,42℃处理组细胞的CaM mRNA表达量略有下降。通过凝胶阻滞分析检测HSF与DNA的结合活性,发现与对照组相比,38、40和42℃热休克处理明显增加了HSF活性。

白颖苔草热激转录因子(HSF1)真核表达载体的构建

根据表达载体PBI 121特性及酶切位点设计合适的引物,由表达引物通过PCR技术从含有白颖苔草(Carex rigescens)CrHsf全长cDNA的克隆载体的大肠杆菌上扩增出带有特定酶切位点的CrHsf完整开放阅读框。再对载体和目的片段进行酶切处理,处理后将正确的目的基因片段亚克隆至PBI 121植物表达载体。通过PCR及酶切鉴定,结果证明,目的基因片段已被正确克隆到表达载体上,载体构建成功。

BALB/c-HSF_1 Knockout小鼠的主要脏器重量、脏器系数及主要血液生化指标的测定

目的 提供HSF1 Knockout小鼠的脏器重量 ,脏器系数的生物学特性指标。方法 选用成年HSF1Knockout小鼠 5 0只 (雄性 2 1只 ,雌性 2 9只 ) ,分别测定体重和 8个主要脏器重量 ,计算脏器系数 ,测定其主要血液生化指标 ,并对雌雄鼠脏器重量 ,脏器系数进行比较 ,对血液生化指标进行统计。结果 雌雄鼠脾脏系数、肾脏系数差异有显著性 (P <0 0 5 ) ,胃系数、脑系数差异有显著性 (P <0 0 1) ,心脏、肺系数差异不显著 (P >0 0 1)。结论 应注意HSF1 Knockout小鼠实验时的雌雄鼠胃系数、脑系数的显著性差异 ;脾脏系数、肾脏系数的明显差异。

番茄热激转录因子HSF家族的系统进化分析

热激转录因子(heat Shock factors)普遍存在于整个生物界中,在调控植物生长发育以及对环境的响应中起重要作用。目前,已经对多个物种的HSF基因进行生物信息学分析,但未见对番茄中HSF基因家族的分析报道。通过番茄基因组数据库,鉴定和分析番茄HSF转录因子家族,获得24个HSF基因家族成员。多重序列比对发现番茄HSF基因具有保守的DBD结构域和广泛的保守基序。根据与拟南芥基因系统进化分析将这些基因分类,分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ支,又将Ⅰ支分成A、B、C 3个亚支,并且存在5对旁系同源蛋白和10对直系同源蛋白。染色体分布和遗传分析结果表明,番茄HSF基因存在于10条染色体上,呈不均匀分布。

谷子HSF转录因子基因鉴定与生物信息学分析

[目的]谷子是我国北方重要杂粮作物之一,具有丰富营养和药用价值。谷子耐旱、耐贫瘠,生长周期内经常会面临干热风等不良自然环境。热激转录因子(heat shock transcription factor, HSF)是植物一类重要转录因子,通过和热激反应相关基因启动子顺式作用元件结合,精确调控下游基因时空表达,调节植物热激应答。本研究旨在鉴定并分析谷子热激转录因子家族基因。[方法]采用生物信息学方法,在全基因组水平上鉴定谷子HSF转录因子家族成员,并进行系统发育、基因结构、蛋白质模体、启动子顺式作用元件和基因表达分析。[结果]谷子HSF转录因子家族共有27个基因;亲缘关系较近的谷子 HSF 基因的基因结构和蛋白质氨基酸序列也较为相似;谷子绝大多数 HSF 基因只含有2个外显子,绝大多数内含子的相位是0;谷子所有 HSF 基因都含有motif1、motif2和motif3,这3个motif在谷子HSF蛋白质序列最为保守;SiHSF20 等基因启动子区域都含有ABRE、MBS、TC-rich repeats等逆境胁迫响应元件;SiHSF1 、 SiHSF2 和 SiHSF3 基因在干旱处理根组织中表达量都较高,说明这3个基因与干旱诱导表达相关。[结论] SiHSF1 、 SiHSF2 、 SiHSF3 和 SiHSF20 基因可能参与调控谷子热激应答反应。谷子 HSF 基因家族分析有助于进一步鉴定热激应答相关基因,为挖掘抗逆基因资源提供理论依据。

铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析

【目的】鉴定铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并进行生物信息学分析,为深入研究该家族在铁皮石斛热应激响应中的调控机制提供理论参考。【方法】以拟南芥和水稻Hsf蛋白氨基酸序列为参考序列,在铁皮石斛蛋白数据中搜索其同源蛋白序列,利用SMART和Pfam数据库鉴定出其Hsf基因家族成员。利用生物信息学方法对铁皮石斛Hsf基因家族组成、基因结构、启动子区顺式作用元件及其编码蛋白结构域和进化关系等进行分析。【结果】共鉴定获得23个铁皮石斛Hsf基因家族成员,编码氨基酸数量为132～514个,平均343个,多数属于酸性蛋白和亲水性蛋白,可分为HsfA、HsfB和HsfC组,其中HsfA组成员13个、HsfB组成员9个、HsfC组成员1个。除DoHsfA3仅包含motif 1和motif 2外,其他HsfA组蛋白均含有motif 1～motif 5,HsfB和HsfC组蛋白均缺少motif 5。铁皮石斛Hsf蛋白缺少A9、B3、B5和C1亚类成员,与同属于单子叶兰科植物的小兰屿蝴蝶兰Hsf蛋白亲缘关系最近。HsfA组成员包含完整的HSF功能域和卷曲螺旋(CC)功能域,HsfB和HsfC组成员缺少或含不完整的CC功能域。DoHsfA1A蛋白具有保守的丝氨酸—苯丙氨酸—缬氨酸—精氨酸—谷氨酰胺序列。铁皮石斛Hsf基因启动子区含有大量激素响应、胁迫响应和生长相关元件。【结论】铁皮石斛Hsf基因家族成员进化较保守,其生物学功能存在明显物种特异性,进化关系较复杂,推测其在不同的非生物胁迫和植物激素信号途径中发挥潜在"节点"作用。