黑色素前体多巴和多巴胺培养后的中华按蚊蛹体壁结构特征及其转录组分析

【目的】筛选出促黑化条件下中华按蚊Anopheles sinensis蛹体壁中表达变化最显著的基因类群,并初步探究它们与黑色素前体累积及表皮结构特征间的相关性。【方法】在Grace’s昆虫细胞培养基中添加黑色素前体多巴(dopa)和多巴胺(dopamine),对化蛹20 min内中华按蚊体壁进行体外培养,对照组(CK)中不添加黑色素前体,培养16 h时利用体视显微镜观察黑色素前体处理组与对照组蛹体壁着色和表皮截面特征;通过Illumina测序平台对黑色素前体处理组与对照组蛹体壁进行转录组测序,对差异表达基因(different expression genes,DEGs)进行GO功能分类和KEGG通路富集分析;分析被显著富集的基因注释和染色体分布;利用qRT-PCR验证转录组数据。【结果】多巴和多巴胺处理组中华按蚊蛹体壁与表皮截面相比于CK明显黑化,且多巴处理组着色程度最深;多巴和多巴胺处理组中华按蚊蛹表皮相比于CK明显增厚,且增厚程度与黑化程度相关。多巴处理组vs CK与多巴胺处理组vs CK比较组的DEGs分别为2952和697个,且下调基因居多;这两类比较组间共有上调的DEGs有223个,共有下调的DEGs有347个。DEGs的GO功能注释结果表明,在上述比较组以及两比较组间共有的上调DEGs被显著富集到表皮结构组分(GO:0042302)。KEGG通路富集分析结果显示,多巴处理组vs CK比较组上调的DEGs被显著富集到剪切体通路,下调的DEGs被显著富集到Toll-Imd和Hippo信号通路;在多巴胺处理组vs CK比较组中下调DEGs被显著富集到自噬通路;这两比较组间共享的DEGs没有被显著被富集的通路;65个被富集的上调表皮蛋白基因来自于CPR,CPF,TWDL,CPLC和CPAP 5个家族,并分布于3条染色体,其中部分成员成簇分布。qRT-PCR结果显示,两比较组中所选择的共有上调的12个表皮蛋白基因的表达量与转录组数据一致。【结论】本研究在组学水平上证实了蚊虫体壁组织中黑色素的过量累积能够诱导大量表皮蛋白基因的显著上调表达,并使得其表皮结构特征发生改变。研究结果为后续探索黑色素前体对表皮结构基因的调控机制,以及理解昆虫表皮重要组分间的互作模式,对昆虫适应性状的影响提供了新的视角。

山蓝色素前体的分子组成和化学变化

山蓝色素前体是很不稳定的化合物。用液相色谱-核磁共振谱联用的技术,结合紫外光谱的变化,研究山蓝色素前体的分子组成及化学变化。表明山蓝色素前体分子有由2个紫蓝氨酸残基和1个氨基酚残基键合而成的片段,在室温下放置后,氨基酚结构转变为醌结构。研究结果为山蓝色素前体、山蓝色素及其相关化合物的结构测定提供了重要数据,为山蓝色素的化学、山蓝色素形成机理的阐明起到了关键作用。

甘蔗Rieske Fe/S蛋白前体基因ScPetC的克隆及表达分析

细胞色素b6f复合体还原型铁硫蛋白前体(Cytochrome b6f complex Rieske Fe/S precursor protein,PetC)是由细胞核PetC基因编码的蛋白,其成熟蛋白参与构成细胞色素b6f复合体,是电子传递的重要元件。基于前期构建的受高粱花叶病毒(Sorghum mosaic virus,SrMV)侵染的甘蔗转录组数据库,从主栽甘蔗品种‘新台糖22号’叶片中成功克隆到该基因,并命名为ScPetC(GenBank登录号为MH333037.1)。生物信息学分析发现,ScPetC基因cDNA全长824bp,包含了一个678bp的开放阅读框,编码226个氨基酸。ScPetC属于PRK13473超家族,其C末端具有典型的Rieske保守结构域;蛋白理论等电点为8.19,属于稳定的、亲水性蛋白;二级结构多为无规则卷曲,三级结构预测其比其他植物PetC多出一段α螺旋结构。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达中,ScPetC定位于叶绿体、细胞质和细胞膜。尽管前人研究表明,ScPetC的表达量会受SrMV侵染的影响,不同于半夏(Pinellia ternata)PetC与大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)P1蛋白之间的互作,ScPetC不能与SrMV-P1蛋白互作,但能与甘蔗黄叶病毒(Sugarcane yellow leaf virus,SCYLV)P0蛋白互作。实时荧光定量PCR分析表明,ScPetC基因在甘蔗不同组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高。甘蔗受脱落酸胁迫3 h时,ScPetC表达量显著上调,但是随着处理时间的延长,表达受到抑制;在茉莉酸甲酯、水杨酸、氯化铜、氯化镉和氯化钠胁迫下,ScPetC表达量均显著下调。本研究通过对ScPetC生物学功能、环境外源激素与重金属等胁迫下的表达模式及其与甘蔗病原病毒蛋白互作的初步探究,增加了对甘蔗PetC的了解,也为深入研究其在甘蔗受黄叶病毒侵染中的作用奠定基础。

5,6-二羟基吲哚在染发中的应用研究

以黑素素原前位体5,6-二羟基吲哚为对象,通过对大量国内外文献鉴别、整合和重新组合,综述了5,6-二羟基吲哚的生物学特点、理化性能及其在染发、抗菌、抗氧和抗紫外线辐射方面的功效。介绍了有关国际化妆品组织对5,6-二羟基吲哚在染发应用方面的毒理学评价和推荐的安全使用浓度。阐述了5,6-二羟基吲哚具有无毒、无副作用的优点,既能取代苯胺、苯酚类化合物作为染发剂的新材料,又能制备预防或治疗细胞与组织免受氧化应激反应疾病的药物。预测5,6-二羟基吲哚作为新一代染发护发用品中的有效活性成分,将具有良好的发展前景,本文为新洗护用品的开发和市场应用提供了科学依据。

含硫吡咯基氨基酸化合物的合成表征及其与丙酮酸的反应

通过Paar-Knnor有机合成方法得到一种新的含硫吡咯基氨基酸化合物。此物质的结构类似于可能的大蒜绿变色素前体2-(3,4-dimethyl-1H-pyrrolyl)-3-methylbutanioc acid.(3,4-二甲基-1H-吡咯基)-3-甲基丁酸,简称为含硫吡咯基氨基酸,此物质与丙酮酸反应不能产生黄色素。丙酮酸是大蒜绿变过程中丙烯基半胱氨酸亚砜在蒜酶作用下的产物,先前合成的色素前体类似物与丙酮酸反应大多可以产生黄色素。研究表明,该中间体通过此途径与黄色素的产生无关。

吡咯基丝氨酸乙酯的合成表征及其对大蒜绿变的作用

采用有机合成的方法得到新化合物吡咯基丝氨酸乙酯,验证其是否可以作为大蒜绿变的色素前体,并用核磁共振的方法验证了这种新化合物具有和已报导过的大蒜绿变色素前体-3,4-二甲基吡咯基缬氨酸(PP-Val)和3,4-二甲基吡咯基丙氨酸(PP-Ala)相似的结构,只是R侧链的结构不同。但实验结果表明,吡咯基丝氨酸乙酯不能使新蒜绿变,也不能和丙酮酸发生反应,表明R侧链的结构对这种吡咯基氨基酸是否能作为色素前体起着很重要的作用。

肾血管肌脂瘤与HMB-45反应性

肾血管肌脂瘤(RAML)是由不同数量的血管平滑肌、脂肪组织和支撑结缔组织组成的间质错钩瘤。尽管大多数这种肿瘤容易识别,但有一些无通常组织学特征者可能出现诊断困难。最近报告表明,RAML对 HMB-45抗体具有免疫反应,该抗体能直接针对伴随于黑色素前体的糖蛋白。

炎症性肠病生物检测器的构建与调试

利用工程改造过的肠道微生物进行无创、便宜便捷的肠道炎症检测、治疗可有效应用于医药行业。肠道炎症通常伴随着肠道中硫代硫酸盐和连四硫酸盐的增加,双组分系统ThsSR和TtrSR是两套分别检测这两种小分子的生物感受器系统。采用荧光蛋白作为指示剂需要复杂的测试仪器,不适用于家用检测环境,而肉眼可见的色素蛋白和有色小分子作为指示剂将可能扩大ThsSR和TtrSR的应用前景。两套系统分别被转入大肠杆菌EscherichiacoliTop10和益生菌E. coli Nissle 1917中,sfGFP信号表达效果证明了这两套系统可用。考虑实际应用,sfGFP被一系列色素蛋白和显色小分子替换,在E. coli Top10中,一系列色素蛋白和紫色杆菌素前体protoviolaceinic acid的显色效果明显,表明了该系统具有用于实际肠道炎症检测的可行性。结果表明,改进后的ThsSR和TtrSR系统能够针对不同浓度的肠道炎症标记物作出相应程度的反应,具备用于家庭环境人体肠道炎症检测的潜力。