组成型表达线粒体小分子热激蛋白提高番茄抗冷性

线粒体小分子热激蛋白不但是线粒体的主要热诱导产物,而且也被低温诱导,线粒体小分子热激蛋白可以提高植物的耐热性,但目前还不清楚它是否与植物的耐冷性有关.本实验利用基因工程方法,将番茄线粒体小分子热激蛋白基因(LeHsp23.8)导入番茄,Northern-blotting及Western-blotting分析结果表明,在35sCaMV启动子的驱动下,导入的线粒体小分子热激蛋白基因呈现组成型表达.转基因番茄呈现耐低温性更强的表型,说明组成型表达线粒体小分子热激蛋白基因能提高番茄的抗冷性.

高温下线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶、线粒体和花粉粒的保护作用

选用 pGEX 6P 1表达载体 ,构建GST与线粒体小分子热激蛋白的融合蛋白表达载体 ,使用谷胱苷肽Sepharose 4B亲合柱 ,纯化大肠杆菌中表达的融合蛋白 ,利用ProScission蛋白酶 ,将线粒体小分子热激蛋白从融合蛋白中切出 ,获得纯化的线粒体小分子热激蛋白。分析线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶体外热稳定性的影响 ,发现线粒体小分子热激蛋白可以减缓柠檬酸合成酶的热变性 ,并促进热变性的柠檬酸合成酶复性 ,说明高温下线粒体小分子热激蛋白对柠檬酸合成酶有保护功效。利用转基因方法 ,将线粒体小分子热激蛋白基因导入烟草 ,在CaMV35S启动子的驱动下 ,导入烟草的线粒体小分子热激蛋白基因可在烟草细胞中组成性地表达 ,比较正常烟草线粒体和转基因烟草线粒体的氧化磷酸化效率 ,发现高温下转基因烟草线粒体的氧化磷酸化效率高于对照 ,说明线粒体小分子热激蛋白对线粒体具有保护作用。此外 ,转基因烟草花粉粒的高温萌发率也高于对照 ,说明线粒体小分子热激蛋白不但可以增加线粒体的耐热性 。

小分子热激蛋白在植物应对高温胁迫中的作用

小分子热激蛋白(sHSPs)是一类不依赖于腺嘌呤核苷三磷酸并具有分子伴侣功能的功能保守型蛋白质。sHSPs在植物受到高温胁迫时产生的热激反应中尤为重要,通过防止错误蛋白质的热集聚、与其他热激蛋白互作,促使错误蛋白质被降解或重新折叠,进而帮助植株响应高温。同时,sHSP的表达受到热休克元件、热休克转录因子、长链非编码RNA(lncRNA)、小分子RNA(miRNA)及一些植物激素的调控。本文总结了植物sHSPs结构功能、调控机制及相关研究进展,着重阐述了植物sHSPs在高温胁迫下的响应机制,为研究植物响应高温的机制提供参考。

野桑蚕小分子热激蛋白基因BmmHSP19.9的克隆与表达分析

为探究野桑蚕(Bombyx mandarina)响应外源不良胁迫的分子机制,利用RT-PCR技术克隆野桑蚕小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)基因BmmHSP19.9,并进行生物信息学分析。BmmHSP19.9基因(GenBank登录号:OP779245)的开放阅读框(ORF)长534 bp,编码177个氨基酸。BmmHSP19.9具有sHSP特征结构域,相对分子质量为19.9 kD,等电点(pI)为6.53。同源比对和系统进化分析显示,昆虫sHSP蛋白具有较高的保守性,BmmHSP19.9与家蚕的BmHSP19.9亲缘关系最近。RT-qPCR结果表明,BmmHSP19.9在野桑蚕5龄幼虫的精巢、中部丝腺和后部丝腺的表达量较高;在高温(40℃)和低温(8℃)胁迫时,BmmHSP19.9在5龄幼虫所有组织中的表达水平均有所上调;添食BmNPV对BmmHSP19.9在5龄幼虫血淋巴和中肠组织的表达有诱导作用;溴氰菊酯胁迫下,BmmHSP19.9在5龄幼虫中肠中的表达水平显著上调。上述结果表明,BmmHSP19.9可能在野桑蚕响应外源不良胁迫的过程中发挥了重要作用。

玉米小分子热激蛋白ZmHSP17.7基因的克隆与功能分析

植物热激蛋白是一类代表性高温响应蛋白。以玉米种质POB21为材料,克隆了一个CDS序列长度为477 bp的小分子热激蛋白基因。该基因编码的蛋白含158个氨基酸,具有HSP20蛋白典型的ACD结构域,预测的等电点为5.36,分子量为17.746 k D,被命名为Zm HSP17.7。在水稻、拟南芥等植物基因组中都有其同源基因,进化和亚细胞定位分析表明,此基因属CI类小分子热激蛋白家族成员。Northern杂交分析表明,高温快速诱导Zm HSP17.7基因表达,15%PEG模拟干旱胁迫不诱导该基因表达,但在复合胁迫下干旱增强了高温的诱导效果。外源ABA也不影响该基因的表达。与野生型拟南芥相比,超表达Zm HSP17.7的转基因拟南芥在种子萌发和植株生长过程中表现出更强的高温和干旱耐受性,说明该基因可以在植物防御高温、干旱及复合胁迫中发挥一定作用。

过量表达叶绿体小分子热激蛋白提高番茄的抗寒性(英文)

小分子热激蛋白与植物耐寒性提高有相关性,但是没有直接的实验证据能证明小分子热激蛋白的存在增加植物抗寒性。我们克隆了番茄叶绿体(定位)小分子热激蛋白cDNA,并将35SCaMV启动子驱动的番茄叶绿体小分子热激蛋白cDNA植物表达构架导入番茄,测定转基因番茄和未转基因番茄的抗寒性水平。低温处理后,转基因番茄的冷害症状轻于未转基因的番茄;转基因番茄细胞电解质外渗较少、花青素和MDA累积量较低;净光合速率和叶绿体含量高于对照。这些实验结果说明叶绿体小分子热激蛋白的过量表达提高了植物抗寒性。

坛紫菜两种小分子热激蛋白(sHSP)基因的克隆及表达特征分析

小分子热激蛋白(s HSP)不仅在应激条件下高效表达,还在正常状态的细胞中广泛存在,参与一些重要细胞生理活动的调节。为研究坛紫菜应答高温和失水等逆境胁迫的分子机制,本研究以坛紫菜转录组测序获得的unigene序列为基础,采用RACE或直接PCR扩增,克隆获得了坛紫菜2种s HSP的全长基因:Ph Hsp22和Ph Dna J。序列分析结果表明,Ph Hsp22序列全长857 bp,包含一个519 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含172个氨基酸,分子量为19.1 ku,等电点为5.24(收录号:KM102540);Ph Dna J序列全长1 616 bp,包含一个1 290 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含429个氨基酸,分子量为46.1 ku,等电点为6.43,属于Hsp40亚家族(收录号:KM102541)。基因表达水平的定量分析结果表明,两个基因在高温胁迫不同时间水平和不同失水胁迫程度下的表达均呈现出一致的表达模式,即在胁迫初期表达水平显著上调,但随着胁迫的持续,这两个基因的表达水平开始逐渐下调。结果表明,这2个基因在逆境胁迫下的表达可能存在一个反馈调节机制。

小分子热激蛋白的研究进展

热激蛋白是生物体在遭受胁迫环境时诱导产生的一组进化上高度保守的蛋白质,有利于生物体抵御不良环境。综述了植物热激蛋白家族中小分子热激蛋白的种类、功能,并提出了小分子热激蛋白研究中存在的问题及今后的研究方向。

CDC25C表达下调的黑色素瘤细胞线粒体应激反应和线粒体途径凋亡情况观察

目的探讨细胞分裂周期蛋白25C(CDC25C)对黑色素瘤B16细胞线粒体应激反应和线粒体途径凋亡的影响。方法取黑色素瘤B16细胞进行培养,将细胞随机分为转染组、转染对照组、空白对照组。转染组转染CDC25C低表达慢病毒质粒,转染对照组转染慢病毒空质粒,空白对照组正常培养。利用Rhod-2/AM与MitoSOX荧光探针检测细胞线粒体内Ca^(2+)浓度及线粒体活性氧(ROS),RT-qPCR法和Western blotting法分别检测细胞线粒体应激反应相关分子ClpP、LONP1及线粒体途径凋亡相关分子Caspase-9、Caspase-3 mRNA和蛋白表达。结果与转染对照组和空白对照组相比,转染组细胞线粒体Ca^(2+)及ROS含量增加,ClpP、LONP1、Caspase-9、Caspase-3 mRNA及蛋白表达水平升高(P<0.05或<0.01)。结论CDC25C表达下调激活黑色素瘤B16细胞发生线粒体应激反应,并诱导线粒体途径的细胞凋亡。

过表达番茄叶绿体小分子热激蛋白提高植株的耐热性

小分子热激蛋白是植物受到热胁迫后的主要表达产物之一,与植物细胞耐热有密切关系.我们将由CaMV35S启动子驱动的叶绿体小分子热激蛋白cDNA导入番茄,Northern及Western印迹分析表明,叶绿体小分子热激蛋白在转基因番茄中呈现组成型表达,通过测定转基因番茄和未转基因番茄的耐热性,发现转基因株系基础耐热性强于对照,说明叶绿体小分子热激蛋白的过量表达提高了植株的基础耐热性.

外源物质诱导家蚕小分子热激蛋白基因HSP19.9的组织表达活性分析

小分子热激蛋白(sHSP)参与生物体细胞内多种生理生化反应,并保护细胞在外界不良环境胁迫下免于受损或降低受损程度。为了探讨家蚕小分子热激蛋白在家蚕组织对外源物质代谢中的作用,分别给家蚕添食蜕皮激素(MH)和芸香苷(rutin)后,采用双跟踪标定定量PCR(dual spike-in qPCR)方法,分析家蚕sHSP19.9基因(BmHSP19.9)的组织应急表达特征。结果表明,家蚕5龄幼虫食下2×10-3μg/μL蜕皮激素溶液或5×10-2 ng/μL芸香苷溶液浸泡的桑叶2 h后,BmHSP19.9基因在中肠、脂肪体和马氏管组织中的转录水平均有上升,尤其是在脂肪体中的转录水平非常高,在中肠组织的转录水平出现2个峰值,推测与中肠组织存在不同的应激系统有关。

水稻中2个小分子热激蛋白基因启动子的序列分析及功能鉴定

小分子热激蛋白(small heat shock proteins, sHSP),作为一种分子伴侣,在植物逆境胁迫响应中发挥着重要的作用。本研究克隆了水稻中2个编码小分子热激蛋白的基因 Os16.9A和 Os16.9B, Os16.9A和 Os16.9B编码的150个氨基酸,相似性高达99%。 Os16.9A和 Os16.9B的转录方向相反,2个基因的起始密码之间的距离为2.6 kb,它们的启动子均含有CAAT-box、TATA-box、GATA-box以及与热激等胁迫应答有关的顺式作用元件HSE和ACGT aterd1;Os16.9A的启动子还包含响应冷、干旱应答的顺式作用元件LTRE,这些顺式作用元件呈不对称分布,推测这2个基因间的序列具有双向启动子的功能,且这2个基因可能受胁迫诱导表达。该研究将为进一步研究水稻 Os16.9A和 Os16.9B基因的表达调控及其功能提供参考。

小分子热应激蛋白与肉嫩度的关系研究进展

肉嫩度的形成与动物宰后肌肉成熟过程中发生的复杂生理生化变化密切相关。动物宰杀放血后,氧气和营养物质供应终止,细胞凋亡程序启动,因此,调控该过程的凋亡因子可能最终影响到肌肉品质。小分子热应激蛋白(small heat shock proteins,s HSPs)作为肌肉嫩度的潜在生物标记,在许多蛋白组学的研究中得到证实。s HSPs由于其抗细胞凋亡和分子伴侣功能特性,在保护肌原纤维蛋白、干扰凋亡通路信号、延缓内源性蛋白酶对其的降解、延长肉的成熟时间等方面起到重要作用,与肉嫩度密切相关。本文综述了s HSPs作为肌肉向食用肉转变过程中的分子伴侣和其抗凋亡作用对肉嫩度的影响及其作用机理。

过量表达内质网小分子热激蛋白增强转基因番茄果实的耐冷藏性

利用番茄内质网小分子热激蛋白(ERsHSP)特异性抗体,对番茄果实蛋白进行Western分析,以测定低温冷藏下番茄果实中ERsHSP的表达量,并测定果实硬度、腐烂度和失重率等指标,以比较中蔬4号转ERsHSP基因番茄和未转基因番茄果实在4℃低温下的耐冷藏性.结果表明:在4℃冷藏30 d期间,转基因番茄果实具有较高的ERsHSP表达水平,而未转基因番茄果实中没有ERsHSP的表达;相对于未转基因番茄果实,转基因番茄果实冷害症状轻,并具有较高的果实硬度(平均值为2.84 kg/cm2)、较低的果实腐烂度(平均值为21.03%)和失重率(平均值为6.33%).

过量表达内质网小分子热激蛋白增强番茄的衣霉素抗性

真核细胞内质网腔内未折叠蛋白的过度积累会引起内质网胁迫(ER胁迫),继而激活未折叠蛋白应答(UPR)信号途径,诱导内质网定位的分子伴侣的大量表达(如BiP和calnexin等)。本工作将CaMV35S启动子驱动的内质网小分子热激蛋白基因(ER-sHSP)导入番茄,发现ER-sHSP的过量表达提高了转基因番茄整株对衣霉素的抗性。衣霉素处理使未转基因番茄中BiP和calnexin基因的表达迅速升高,转基因番茄中这两个基因的表达也有增加,但表达强度明显低于未转基因番茄。说明ER-sHSP能够减轻ER胁迫,并可能参与UPR信号转导途径。

小分子热激蛋白基因在番茄花药中的转录

选择 8个耐热性不同的番茄品种种植在地处亚热带的日本最南部石垣市 ,测定夏季高温环境下花粉粒的败育率 ,并据此将其分成耐热型和热敏型品种 ,分析高温胁迫下花药中 4类小分子热激蛋白的转录。结果表明 ,番茄花药中含有组成性的细胞质小分子热激蛋白和线粒体小分子热激蛋白mRNA ;高温季节细胞质小分子热激蛋白和线粒体小分子热激蛋白基因转录明显 ;

小分子热激蛋白与人类疾病的关系

小分子热激蛋白具有分子伴侣功能,它可以抑制应激诱发的变性蛋白质的聚合,并在条件适宜时促进变性的蛋白质复性,从而维持蛋白质的正常结构与功能,防止疾病的发生。但当其受干扰后又可引起细胞功能障碍,与人类多种疾病的发生密切有关,并可能成为疾病治疗的新靶点。

异色瓢虫3个小分子热激蛋白序列及低温诱导表达分析

【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫,广泛应用于农林害虫的生物防治中。本研究旨在分析探索低温胁迫条件对3个小分子热激蛋白(small heat shock protein,s HSP)抗寒基因相对表达量的影响,为异色瓢虫低温冷藏及其抗寒机制研究提供科学依据。【方法】在转录组获得异色瓢虫基因序列的基础上,根据特异性引物获得HaHSP47.74(基因登录号:KX161871)、HaHSP21.53(基因登录号:KX161873)和HaHSP21.52(基因登录号:KX161874)基因c DNA的开放阅读框序列(open reading frame,ORF),采用实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,q RT-PCR)技术测定异色瓢虫3个s HSP基因在不同发育阶段、短时降温和短时降温后恢复处理、低温储存处理下以及不同色斑的表达水平。【结果】在不同发育阶段处理中,HaHSP47.74和HaHSP21.53在蛹期及成虫期高表达;HaHSP21.52在4龄幼虫第4天表达量显著高于对照组。在短时降温处理中,HaHSP47.74在降温至0℃和-5℃时表达量显著高于对照组;HaHSP21.53和HaHSP21.52在降温过程中表达量显著降低。在短时降温后恢复处理中,3个s HSP基因表达量无显著差异。在低温储藏条件下,实验种群:黑底雌瓢虫HaHSP47.74表达水平在储存第5天时显著升高,黄底雌瓢虫HaHSP47.74在储存5—15 d时表达量显著升高;黑底雌瓢虫HaHSP21.53在储存5—20 d时显著性高表达,黄底雌瓢虫HaHSP21.53在15 d时显著性高表达;黑底和黄底雌瓢虫HaHSP21.52无显著性高表达;越冬种群:黑底和黄底雌瓢虫HaHSP47.74、HaHSP21.53、HaHSP21.52在低温储存中均无显著性高表达。【结论】s HSP在异色瓢虫发育阶段可能发挥着作用。短时降温胁迫能够诱导s HSP基因高表达。实验种群在低温储存条件下HaHSP47.74和HaHSP21.53均出现了显著性高表达,表明这两个基因在瓢虫受到冷驯化时起到了作用。此外,不同色斑型异色瓢虫的抗寒机制和抗寒能力有所差异。

小分子热激蛋白参与植物抗逆性方面的研究进展

小分子热激蛋白(sHSPs)是植物面临逆境胁迫时,被激活且表达增强的一类蛋白,属于热激蛋白的一个亚家族。sHSPs作为分子伴侣,在植物抵抗高温热害、低温冷害以及种子发育中具有重要的作用。综述了sHSPs的分类、特点和功能,重点讲述了其参与植物抗逆性方面的研究进展,对目前研究中存在的问题进行了讨论,并对今后的研究方向进行了展望。

桑树小分子热激蛋白基因的鉴定及在逆境胁迫下的表达

小分子热激蛋白(s Hsp)在植物抵抗非生物胁迫过程中起重要作用。采用生物信息学方法,在川桑(Morus notabilis)基因组中鉴定了29个桑树s Hsp基因,基于进化关系及亚细胞定位将其分为13个亚家族和1个孤儿基因。13个桑树s Hsp基因亚家族中,CⅫ和CⅩⅢ属于植物s Hsp的2个新的亚家族;预测有4个桑树s Hsp基因的启动子中各具1个完整热激元件(HSE),在桑树s Hsp基因的启动子中可能还包含其他响应非生物胁迫的元件。采用定量PCR方法检测非生物胁迫下印度桑(Morus indica)品种K2的叶片中10个桑树s Hsp基因都能快速地响应高温胁迫,分别有5、9、7个桑树s Hsp基因响应低温、盐分和干旱胁迫,其中Mn15.7-CⅤ基因在4种逆境胁迫下的表达均被抑制,并在高温胁迫5 min后表达显著下调。研究结果提示s Hsp可能在桑树抵抗非生物逆境胁迫的过程中发挥重要作用。