转录调控因子CsgD强化重组大肠埃希菌生物被膜催化转化桑树黄酮苷的研究

生物被膜催化剂具有可再生、可持续和可扩展等优势,但其生长慢、产量低等问题限制了其在桑树黄酮苷生物转化中的应用。本文以产α-L-鼠李糖苷酶RhaB1的重组大肠埃希菌为研究对象,通过过表达其生物被膜转录调控因子基因csgD,考察CsgD对胞外聚合物分泌、细菌运动和群体感应等生物被膜形成过程关键因子及其催化性能的调控影响。结果表明,过表达菌株形成生物被膜在20 h达到成熟期,比原始菌株延长了25%,生物被膜产量提高了61.51%,说明过表达csgD对生物被膜生长具有促进作用。培养24 h后,过表达菌株分泌的紧密型胞外多聚物中多糖和蛋白质质量浓度为47.54 mg/L和54.72 mg/L,比原始菌株提高了18.24%和37.44%;过表达菌株的游动、群集和蹭行运动半径分别为3.41 mm、7.29 mm和10.61 mm,比原始菌株提高了7.23%、8.00%和7.06%。荧光定量PCR结果显示,过表达菌株中胞外聚合物基因(pgaA、bcsA)、运动性基因(fimH、motB)和群体感应基因(luxS、lsrB、aphA)的表达量显著上升,表明过表达csgD对胞外聚合物分泌、细菌运动和群体感应均具有促进作用。此外,过表达菌株的最适生物被膜催化条件为pH 6.0、温度35℃,此时芦丁转化为异槲皮苷的得率为69.29%,比原始菌株提高了56.74%。本研究表明,csgD基因对重组大肠埃希菌生物被膜形成及催化性能的强化作用,为生物转化桑树黄酮苷生产高附加值产品提供了新的思路。

环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理

花青素苷(anthocyanin)是决定被子植物花、果实和种皮等颜色的重要色素之一。花青素苷的合成与积累过程往往与植物发育过程密切相关,由内外因子共同控制。环境因子通过诱导植物体内花青素苷合成途径相关基因的表达来调控花青素苷的呈色反应。该文追踪了国内外相关研究,认为光是影响花青素苷呈色的主要环境因子之一,光质和光强均能在一定程度上影响花青素苷的合成,其中光质起着更为关键的作用;低温能诱导花青素苷的积累,高温则会加速花青素苷的降解;不同的糖类物质均能影响花青素苷的合成,大部分结构基因和调节基因的表达均受糖调控。关于花发育与花青素苷呈色的关系、观赏植物花色对环境因子的响应以及花青素苷抵御逆境的机理尚待深入研究。因此,综合考察花发育与植物花青素苷合成及其呈色之间的关系,特别是光周期对花发育的影响导致花青素苷合成及呈色的机理是花色研究的一个重要课题。利用环境因子调控花色将会极大地提高花卉的观赏价值。

高等植物花青素生物合成、调控、生物活性及其检测的研究进展

花青素是广泛存在于植物体中的一种重要次级代谢物,是影响植物呈色的关键物质,其生物合成具有一定的组织表达特异性,并能够受到内源和外源因素的调控,包括转录因子、植物生长调节剂以及环境条件。文章综述了近年来植物花青素的研究进展和现状,对花青素的生物合成、调控网络、影响因素、生物活性和检测策略进行了系统地阐述,并对存在的问题和未来研究方向进行了探讨。

转录因子HY5在植物花青素合成中的调控作用

花青素是植物中重要的类黄酮化合物,在果实着色、抗逆境等方面起着重要的生理作用。富含花青素的食物对人体也有良好的保健作用,如抗衰老、防止血管硬化等。花青素的生物合成与积累不仅受到自身结构基因、调节基因以及植物激素的影响,也会受到外界环境因素(如光照、温度等)的影响。其中,光照是影响植物花青素合成与积累的重要因素之一,因此解析植物从接收光信号到影响花青素合成的调控机制有重要的生物学意义。HY5(ELONGATED HYPOCOTYL5)作为碱性亮氨酸拉链(bZIP,basic leucine zipper)类转录因子,在调控植物生长发育的过程中发挥着重要的作用,它是第一个被发现参与光形态建成的转录因子,在植物花青素生物合成的过程中也发挥着关键性的调控作用。本文综述了HY5蛋白在植物花青素合成通路中响应光信号机制并激活下游转录因子和结构基因的转录特征,概述了该转录因子与BBX蛋白互作进而调控花青素合成积累过程,旨在为后续深入阐明HY5介导植株类黄酮化合物代谢及响应光信号机理提供理论依据。

环磷酸腺苷应答元件结合蛋白调控的转录共激活因子在肿瘤发生发展中作用的研究进展

环磷酸腺苷应答元件结合蛋白(cyclic adenosine monophosphate response element binding protein,CREB)调控的转录共激活因子(CREB-regulated transcription coactivators,CRTCs)是一个新发现的细胞内信号整合子家族,能极大地增强CREB的活性,而CREB作为细胞内的重要转录因子,参与调节细胞众多的生理活动。越来越多的研究表明,CRTCs参与调控细胞的生长、分化、增殖、存活、DNA损伤修复和凋亡相关的信号通路,在肿瘤的发生发展中起着重要作用。本文概要介绍CRTCs在肿瘤领域的研究进展。

梅花花青素苷调控基因PmMYB1的分离及功能分析

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种奠定基础。【方法】根据梅花基因组数据设计引物,采用RT-PCR方法从梅花花瓣中分离PmMYB1基因,利用DNAMAN软件预测氨基酸序列,通过多序列比对和系统进化树构建分析其保守序列并进行功能预测,通过构建表达载体将PmMYB1基因转入烟草,分析转基因烟草的表型及花青素苷含量的变化,并利用实时荧光定量RT-PCR技术测定该基因及烟草内源花青素苷合成通路基因在转基因植株不同器官中的表达量,综合分析以上数据鉴定PmMYB1基因的功能。【结果】从梅花中分离得到全长为729 bp具有完整编码区的PmMYB1基因序列,该序列编码242个氨基酸。序列分析表明该蛋白具有保守的MYB结构域及花青素苷调控MYB蛋白特征基序,并且含有与bHLH转录因子相互作用的保守基序,可能需要bHLH蛋白协同表达共同完成花青素苷的合成调控。多序列比对和进化分析结果显示PmMYB1与其他已鉴定功能的花青素苷调控MYB蛋白有很高的同源性,其中与樱桃李的PcMYB10和欧洲甜樱桃的PaMYB10一致性分别为92%和91%。转基因烟草试验表明过表达PmMYB1基因显著提高了转基因植株花冠中花青素苷的含量(P<0.05),使其花冠颜色明显加深,实时荧光定量RT-PCR试验结果表明PmMYB1基因在转基因植株花中表达量高于叶中,过表达PmMYB1基因明显上调了烟草花中7个内源花青素苷合成通路结构基因NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3′H、NtDFR、NtANS、NtUFGT及2个调控基因NtAn1a和NtAn1b的表达量。【结论】在烟草中过表达PmMYB1基因能够显著上调转基因植株花中内源花青素苷合成通路结构基因和调控基因的表达,从而促进了其花中花青素苷的积累并导致花色加深,表明该基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。

桑树花青素合成相关MYB类转录因子的鉴定与功能分析

该研究通过生物信息学方法,从桑树基因组中获得了8个花青素生物合成调控关键转录因子(MYB)候选基因,利用转录组数据及实时荧光定量PCR技术,分析了各基因在不同组织及果实发育过程中的表达。聚类分析结果显示,4个MYB基因与葡萄、水稻和玉米花青素调控相关MYB基因聚为一类,仅1个MYB基因与拟南芥、苹果花青素调控相关MYB基因聚为一类。转录组数据显示多数基因在雄花中高水平表达。实时荧光定量PCR结果表明,2个MYB基因(MnMYBJ和MnMYB4)在果实发育过程中持续下调,1个MYB基因(MnMYB330)在果实发育过程中显著上调,分别与花青素在桑椹中的积累成负相关和正相关关系。因此,桑树MYB基因家族对花青素的积累可能存在正调控与负调控两种机制。

植物花青素生物合成转录调控研究进展

花青素是高等植物中发现的一种次生代谢物,能够决定花和果实的颜色,保护植物免受各种生物和非生物胁迫损伤。花青素生物合成由一系列结构基因编码的酶催化完成,属于类黄酮途径一个特异分支,其合成结构基因的表达受由MYB、bHLH和WD40 3类转录因子组成的MBW(MYB-bHLH-WD40)转录复合体协同调控。文章主要就MYB、bHLH和WD40 3类转录因子在调节结构基因表达和花青素合成中的功能和作用进行综述。

紫背天葵叶片中花青素种类及合成调控基因转录组分析

为获取紫背天葵(Cynurabicolor DC.)叶片中花青素种类及其合成调控基因等信息,该试验以紫背天葵叶背面紫色以及经处理叶背面几乎全绿(对照)的叶片为材料,进行转录组测序分析,同时进行6个相关差异表达基因的qRT-PCR分析和6种花青素苷元的HPLC检测,以揭示紫背天葵特有的花青素苷元及其合成调控关键基因信息。结果表明:(1)在紫背天葵中共获得14个花青素苷元及32个花青素合成调控基因信息,其中表达量差异显著下调的4个基因为Pg(c11692)、Cy(c42112)、ANS(c38551)和3GT(c9064),表达量差异显著上调的2个基因是DFR(c35961)和3GT(c20283)。(2)qRT-PCR检测结果显示,上述6个基因在2种紫背天葵叶中的表达趋势(上调或下调)与转录组测序结果完全一致,但转录组测序检测到的表达趋势差异倍数比qRT-PCR检测结果更加明显。(3)HPLC分析显示,紫背天葵叶中均未检测到Dp、Pt、Pn及Mv等4类花青素苷元,但紫背天葵叶中富含Cy花青素苷元,且背面紫色的叶中Cy类花青素苷元含量(62.21mg/kg)显著高于绿色叶对照(6.86mg/kg);背面紫色和全绿叶中的Pg花青素苷元含量均低于0.43mg/kg。研究推测,Cy和Pg花青素苷元在绿叶紫背天葵(对照)中含量显著降低可能是因为存在1个ANS和1个3GT正调控以及1个DFR和1个3GT负调控所致。

紫背天葵MBW相关调控因子转录组测序分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor)花青素合成相关转录调控因子MBW家族基因,采用二代高通量测序技术进行全转录功能基因组测序后组装,再通过Pfam、Swiss Prot和Nr数据库搜索,共获得138个MBW相关Unigene,分别有42个MYB、67个b HLH、15个b HLH-MYB和14个WD40,其中目前已报道与花青素合成代谢相关的MYB、b HLH、b HLH-MYB和WD40分别为11、33、6和3个。这为进一步研究紫背天葵花青素合成的调控机理和相关基因克隆等奠定基础。

生长素对百合呈色合成调控的研究

生长素作为植物生长调节激素,具有参与花色合成的功能.本研究通过对百合鳞片喷施不同浓度生长素及其抑制剂,发现抑制剂处理后提前呈色,而200 mg/L IAA处理花青素苷含量最高,300 mg/L IAA花青素苷含量最低.并利用实时荧光定量技术(Real-time quantitative PCR,RT-qPCR)对花青素苷合成和调控相关基因的表达进行检测,发现抑制剂NPA和TIBA处理后相关基因的表达均表现为显著上调.通过对生长素调控百合鳞片花青素苷合成的研究,初步探究生长素对百合呈色合成的调控作用,以期丰富激素对单子叶植物百合的呈色调控网络.

转录调控因子BglR对东方肉座菌纤维素酶表达的影响

东方肉座菌(Trichoderma orientalis)EU7-22菌株是一株高效分泌纤维素酶的丝状真菌,对生物质转化具有重要价值.采用交错式热不对称PCR(TAIL-PCR)方法克隆得到纤维素酶转录调控因子bglr基因及其上下游序列,并经同源交换获得bglr基因敲除的菌株EU7-22Δbglr.其生产的滤纸酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶活力和分泌蛋白最高值较对照菌株分别增加了39%,22%,16%和20%,而β-葡萄糖苷酶活力下降47%,β-葡萄糖苷酶基因bgl1的表达量显著降低.进一步分析发现BglR的缺失抑制了菌株EU7-22在以特定多糖/寡糖为碳源的培养基上的生长,且引起发酵液pH值的改变.上述结果证明BglR对β-葡萄糖苷酶起正调控作用,可为构建高效降解纤维素的工程菌株提供参考.

转录因子及转录后调控因子参与耐药性癫痫形成的机制

癫痫为一种慢性脑部疾病，是由大脑神经元反复异常同步化放电所致的发作性运动、感觉、意识、精神以及植物神经功能异常。癫痫可由累及脑部的突发事件如外伤、感染、肿瘤等所致，也可由调控大脑兴奋性的离子通道、神经递质的基因突变所致。全球约有占世界总人数1％的近6500万人口饱受着癫痫折磨。

F3'5'H对马铃薯花青素合成的调控

为探讨马铃薯块茎花青素合成的调控机制,以紫色马铃薯及其红色突变体为材料,克隆花青素合成关键基因F3'5'H并进行序列和表达分析,采用反转录聚合酶链式反应和实时荧光定量聚合酶链式反应对该途径重要基因进行表达分析。结果表明:在红色突变体中F3'5'H的表达量较紫色野生型明显降低,F3'5'H对马铃薯紫色花青素向红色花青素转化起到关键的调控作用;2种材料具有相同的F3'5'H编码区序列和启动子序列,F3'5'H转录水平的差异是调控花青素合成的重要方式;F3'5'H启动子区域有转录因子MYB结合位点存在,红色突变体中MYB的表达水平较野生型高,并且另2种编码转录因子的基因MYC和WD40也表现出相同的趋势,以上3种转录因子可能通过抑制F3'5'H的表达来调控马铃薯花青素的合成方向由紫色转向红色。

光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号(光强、光质、光照时长)对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境(光强、光质、光照时长)主要通过不同的光受体(UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs)影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境(光强、光质、光照时间)调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。

花色素苷形成中的基因表达和调控

介绍了花色素苷结构基因表达中两大类转录因子,即C1/Pl和R/B基因家族和它们对花色素苷生物合成调控的研究进展。

紫心甘薯转录因子bHLH的基因克隆及功能研究

通过对紫心甘薯中bHLH类转录因子的基因进行分子克隆,对其结构、表达模式及功能进行研究,明确了其结构特征和生物学功能.通过采用RACE克隆方法,获得了编码bHLH基因且长度分别为2516 bp和2304 bp的cDNA全序列.基于DNA序列的分子进化树分析结果表明:两者分别属于植物bHLH1和bHLH2基因家族的成员,分别将其命名为IbbHLH1(GenBank登录号:KC708871)和IbbHLH2(GenBank登录号:JF508437);IbbHLH1和IbbHLH2蛋白均定位于细胞核;在3个甘薯品种(系)的块根中,IbbHLH2基因与花色素苷合成途径中的酶基因(CHS、CHI、F3H、DFR、ANS和3GT)的表达量变化趋势相一致,初步推测转录因子IbbHLH2可能参与了紫心甘薯花色素苷合成途径一系列酶基因的表达与调控.

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3 GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD 40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。

松果菊苷调控Sirt1-FOXO1通路减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤

目的:研究松果菊苷通过调控沉默信息转录调节因子1(Sirt1)-叉形头转录因子1(FOXO1)通路减轻大鼠心肌缺血再灌注(MI/R)损伤。方法:结扎大鼠左冠状动脉前降支30 min,再灌注6 h建立MI/R损伤模型。将大鼠随机分为4组:假手术组、MI/R组、松果菊苷+MI/R组、Sirt1特异性抑制剂EX527+松果菊苷+MI/R组,每组10只,腹腔注射给药。心脏切片后用三苯基氯化四氮唑(TCC)染色测定心肌梗死面积;分光光度法测定血清中乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)含量;TUNEL法检测心肌细胞凋亡率;蛋白质印迹法(Western blot)和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测sirt1和FOXO1蛋白和mRNA表达水平。结果:与MI/R组比较,松果菊苷+MI/R组大鼠心肌梗死面积、LDH和CK含量、心肌细胞凋亡率、FOXO1蛋白和mRNA表达水平显著降低,Sirt1蛋白和mRNA表达水平显著升高(P<0.05)。与松果菊苷+MI/R组比较,EX527+松果菊苷+MI/R组大鼠心肌梗死面积、LDH和CK含量、心肌细胞凋亡率、FOXO1蛋白和mRNA表达水平显著升高,而Sirt1蛋白和mRNA表达水平显著降低(P<0.05)。结论:松果菊苷能够减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤,其机制可能与调控Sirt1-FOXO1通路有关。

园艺作物花青素合成调控研究进展

花青素是一类保护植物免受生物和非生物胁迫的重要次生代谢产物,因其赋予植物丰富的色彩和对人体的保健功能而受到广泛关注。花青素合成调控机理的相关研究是目前园艺作物分子生物学研究的前沿课题,对于园艺作物花青素含量的提高、种质品质的提升等具有重要的意义。结合国内外园艺作物中花青素生物合成调控方面的最新研究进展,介绍了环境因素、酶与激素、DNA甲基化与泛素化和调控基因等对花青素生物合成的作用,以及花青素抵御外界胁迫的功能机制,综述了近年来园艺作物中花青素生物合成调控的研究成果,以期利用基因工程为提升园艺作物的色彩丰富度提供理论参考。