茶树Ⅱ型核糖体失活蛋白基因CsRIP1和CsRIP2的克隆与表达分析

【目的】克隆茶树Ⅱ型核糖体失活蛋白基因CsRIP1和CsRIP2,探讨CsRIPs基因的组织表达特异性以及假眼小绿叶蝉和机械伤害处理对其表达的影响。【方法】Cs-Ev2(Gen Bank登录号:GH618807)为一受假眼小绿叶蝉取食诱导的茶树Ⅱ型核糖体失活蛋白基因的c DNA片段,利用RACE技术克隆该基因的全长c DNA,命名为CsRIP1(Gen Bank登录号:FJ648831)。利用RT-PCR技术从茶树子叶中分离出一个新的Ⅱ型核糖体失活蛋白基因的c DNA序列,命名为CsRIP2(Gen Bank登录号:GU951535)。利用PCR技术克隆CsRIPs的基因组序列。设计基因特异性引物,利用Real-time qRT-PCR技术检测CsRIPs的组织表达特异性,以及在叶片中假眼小绿叶蝉和机械伤害处理对其表达的影响。【结果】CsRIP1和CsRIP2的序列一致性为98%,都含有一个1 713 bp的开放阅读框,编码570个氨基酸残基,但是它们具有不同的3'非翻译区。CsRIP1和CsRIP2由信号肽序列、1个RIP结构域、链接肽和2个RBL结构域组成。CsRIPs与其他Ⅱ型RIPs具有较高的序列一致性,Ⅱ型RIPs保守的氨基酸残基,包括构成A链N-糖苷酶活性位点的氨基酸残基、B链中形成寡糖链结合位点的氨基酸残基、形成链间和链内二硫键的半胱氨酸残基以及RBL结构域中的Qx W基序,均出现在CsRIPs相应的位置上。系统进化树分析结果显示,同一物种的Ⅱ型RIPs首先聚类合并,2个CsRIP与樟的Ⅱ型RIPs聚为一支。比较CsRIPs的c DNA序列和基因组序列,发现它们的基因组序列不含内含子。CsRIPs基因的表达具有组织特异性,CsRIP1在叶片中的表达水平最高,在子叶中的表达水平最低,而CsRIP2在子叶中的表达水平最高,在叶片中的表达水平最低。在叶片中,CsRIP1和CsRIP2的表达均受假眼小绿叶蝉取食的强烈诱导,并且其表达水平随着取食时间的增加而逐渐增加,取食48 h后,它们的表达水平大约分别是对照的120和100倍。在叶片中,CsRIPs基因的表达也受机械伤害处理的诱导,CsRIP1的转录水平在处理后6 h达到最大值,CsRIP2在处理后6 h表达水平显著升高,12 h达到最大值。【结论】克隆茶树的2个Ⅱ型核糖体失活蛋白基因,它们可能参与茶树的防卫反应,且已发生亚功能化。进一步分析这2个基因的启动子,可以加深对CsRIPs基因转录调控以及RIPs的生物学功能的理解。

快速定性分析一种剧毒Ⅱ型核糖体失活蛋白

采用亲和色谱和离子交换色谱技术,从我国东北产槲寄生中分离纯化出一种剧毒Ⅱ型核糖体失活蛋白CM1。通过基质辅助激光解吸飞行时间质谱法测定CM1的肽质量指纹谱,利用Mascot软件,进行数据库搜索,对其性质进行快速准确地鉴定。

剧毒性Ⅱ型核糖体失活蛋白蓖麻毒素和相思子毒素的检测鉴定方法研究进展

Ⅱ型核糖体失活蛋白(RIPs)是一类重要的蛋白毒素,该类毒素大都具有一对二硫键连接的A-B链结构特征,B链具有半乳糖结合特性,能够与真核细胞膜表面受体特异性结合,将具有N-糖苷酶活性的A链导入细胞,与核糖体特定位点发生脱嘌呤作用使核糖体失活,最终通过抑制蛋白质合成而展现出细胞毒性。Ⅱ型RIPs毒素毒性极强,来源于植物的蓖麻毒素(ricin)和相思子毒素(abrin)的毒性分别是神经性毒剂维埃克斯(Vx)的385倍和2885倍。同时,该类毒素来源广泛、易于制备、稳定性好,成为一类潜在化生恐怖战剂,受到国内外广泛关注,其中蓖麻毒素作为唯一的蛋白毒素被收录于禁止化学武器公约禁控清单。近年来发生的多次蓖麻毒素邮件恐怖事件,进一步促进了有关Ⅱ型RIPs毒素的准确、灵敏、快速的检测鉴定技术的发展。剧毒性Ⅱ型RIPs毒素的检测鉴定方法主要涉及免疫分析法为代表的特异性识别和生物质谱分析为主的定性定量检测方法,以及基于脱嘌呤反应活性和细胞毒性的毒素活性检测方法。基于抗原-抗体作用的免疫检测法及基于寡核苷酸适配体的特异性识别检测法具有速度快、灵敏度高的优势,但对于复杂样品中高度同源蛋白的检测,易产生假阳性结果。随着生物质谱技术的快速发展,电喷雾离化(ESI)或基质辅助激光解吸离化(MALDI)等技术广泛应用于蛋白质的准确鉴定,不仅能够提供蛋白毒素的准确分子量和结构序列信息,而且能够实现准确定量。酶解质谱法是应用最为广泛的检测鉴定方法,通过酶解肽指纹谱分析,实现蛋白毒素的准确鉴定;对于复杂样品中蛋白毒素的分析,通过多种蛋白酶酶解策略获得丰富的特异性肽段标志物,然后进行肽段标志物的靶向质谱分析从而获得准确的定性及定量信息,方法有效提升了Ⅱ型RIPs毒素鉴定的准确度和灵敏度。免疫分析法和生物质谱法能够准确鉴定Ⅱ型RIPs毒素,但无法识别毒素是否还保持毒性。对于Ⅱ型RIPs毒素的活性分析,主要包括基于N-糖苷酶活性的脱嘌呤反应测定法和细胞毒性测定法,两种方法均可实现毒素毒性的简便、快速、灵敏的分析检测,是Ⅱ型RIPs毒素检测方法的有效补充。由于该类毒素的高度敏感性,国际禁止化学武器组织(OPCW)对相关样品中Ⅱ型RIPs毒素的分析提出了唯一性鉴定的技术要求。该文引用了Ⅱ型RIPs毒素及其检测方法相关的70篇文献,综述了以上Ⅱ型RIPs毒素的结构性质、中毒机理及典型剧毒性Ⅱ型RIPs毒素检测方法的研究进展,对不同检测方法的特点和应用潜力进行了总结,并结合OPCW对Ⅱ型RIPs毒素唯一性鉴定的技术需求,展望了未来Ⅱ型RIPs毒素检测技术研究的发展趋势。

麻疯树中一种Ⅱ型核糖体失活蛋白基因的克隆和表达调控分析

从大戟科植物麻疯树基因组中鉴定得到一个Ⅱ型核糖体失活蛋白基因,分别以DNA和cDNA为模板克隆得到序列一致的CDS区序列,将这个基因命名为JcRIPⅡ。JcRIPⅡ具有典型Ⅱ型RIP前体的特征,由信号肽、RIP结构域(A链)、连接肽和两个RicinBlectin结构域相连的B链组成。系统发生分析表明,JcRIPⅡ编码的蛋白序列与樟科的双子叶植物Ⅱ型RIP的亲缘关系比大戟科中的Ⅱ型RIP的亲缘关系更近。JcRIPⅡ上游启动子区含有干旱、厌氧和创伤响应等元件,提示其可能参与了麻疯树对各种逆境胁迫的应答反应。成熟种子中的胚乳是JcRIPⅡ基因表达量最高的部位,然后依次为:侧根、子叶、主根、叶柄和茎,刚长出的第一片真叶中未检测到该基因的表达。干旱胁迫条件下,JcRIPⅡ在麻疯树叶和根中的表达量均下调,暗示麻疯树中的JcRIPⅡ通过抑制表达应对干旱胁迫。

猪苓Ⅱ型核糖体失活蛋白A链基因的克隆以及原核表达

采用RT-PCR技术从中国野生猪苓菌核(Polyporus umbellatus)中克隆得到一个Ⅱ型核糖体失活蛋白(typeⅡribosome inactivating protein,RIP)A链基因,该基因c DNA包含的完整开放阅读框为873 bp,编码的氨基酸为290个,分子质量为32.33 k Da,理论等电点为5.58。氨基酸序列分析表明,该基因编码的蛋白具有RICIN超家族蛋白的保守结构域。氨基酸序列多重比对及系统发育树结果显示,猪苓RIP与硬柄小皮伞(Marasmius oreades)亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,这个基因在不同的菌核部位都有表达,且在蜜环菌侵染的菌核部位表达显著上调,提示该基因可能参与了猪苓响应生物胁迫过程。此外,利用基因重组技术构建p ET15b-Pu RIP原核表达载体,获得了高质量的His-Pu RIP融合蛋白,为多克隆抗体的制备提供材料基础,为研究基因功能奠定基础。

苦荞凝集素对结肠癌细胞增殖的抑制作用

采用醋酸铵缓冲液抽提、硫酸铵分级沉淀、阴离子交换和分子排阻层析等方法,首次从苦荞麦中提取出一种苦荞凝集素(tatary buckwheat lectin,TBL).MTT检测发现,TBL对3种结肠癌细胞DLD-1、HCT116及SW480的增殖有显著的抑制作用,且呈剂量依赖效应,而对正常细胞及其它类型癌细胞的增殖无明显影响.采用兔网织红细胞裂解系统和荧光素酶检测系统检测TBL对蛋白质合成的影响,结果表明,随着TBL浓度的增大,蛋白质翻译抑制作用逐渐增强,当TBL浓度为40μg/m L时荧光素酶活性下降至50%.另外,TBL与兔网织红细胞裂解系统作用后,核糖体RNA出现新的片段,表明TBL具有N-糖苷酶的活性.将HCT116细胞总RNA与TBL体外作用后,发现二者存在明显的相互作用,核糖体RNA被降解.qRT-PCR检测显示,TBL明显下调HCT116细胞中多种microRNAs(miRNAs)表达.综合以上实验得出,TBL是一种Ⅱ型核糖体失活蛋白(type-Ⅱribosome-inactivating protein,Ⅱ-RIP)类的植物凝集素,具有N-糖苷酶活性,可下调肠癌细胞中多种miRNAs的表达,抑制结肠癌细胞增殖.