海蓬子中高亲和钾离子转运体SbHKT1基因的克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RACE技术从真盐生植物海蓬子中获得了高亲和钾离子转运体SbHKT1基因1647bp完整的ORF框。序列分析结果表明,该基因编码548个氨基酸,分子量为62.10kD,理论等电点为9.33;氨基酸序列中第1个～第35个属信号肽序列,第197个～第537个属离子转运体(TrkH)家族特征序列;该基因编码的蛋白具有10个跨膜结构,N端跨膜区及中部膜上呈现明显的疏水性,C端及中部多个跨膜区呈现强疏水性,符合载体类运输蛋白的特点,因此推测SbHKT1蛋白为跨膜运输蛋白。Blast分析显示该蛋白与碱蓬SsHKT1氨基酸同源性高达77%,与冰叶日中花、赤桉和小麦HKT类蛋白的同源性分别为63%、52%和46%。SbHkt1基因表达存在组织特异性:正常生长条件在根、茎中表达较低,在叶片中几乎看不到表达;在高盐低钾的环境下,各组织表达明显升高,高盐低钾胁迫处理8h,其根部表达处于高峰期;经100μmol/L脱落酸处理4h,根部表达达到最高;干旱胁迫(20%PEG6000)处理2h,根部表达量明显上升。由此推断,该基因参与了植物在高盐低钾、渗透、干旱等非生物胁迫下的生理调控。由于目前已克隆的HKT类蛋白基因多来自非盐生植物,对盐生植物内源HKT基因的研究相对较少,因此,海蓬子内源HKT1基因的全长的获得有助于我们进一步研究该基因在高盐钾饥饿环境下运输钾离子,调节植物体内Na+/K+平衡的功能,对于揭示真盐生植物的耐盐机制,将其运用于非盐生植物,培育新的耐盐品种具有一定的意义。

盐角草高亲和钾离子转运蛋白SeHKT1基因的克隆及表达分析

利用RACR技术从盐生植物盐角草中克隆Se HKT1基因,Gen Bank登录号为KP739261,用生物信息学方法对获得的基因序列进行分析,利用q RT-PCR方法研究Se HKT1基因在不同组织和不同盐胁迫下的表达特性。结果表明,该基因c DNA序列含有1个1 761 bp的完整ORF,编码550个氨基酸,Blast分析表明该蛋白与毕氏海篷子Sb HKT1蛋白亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明Se HKT1基因在Na Cl处理下地上部和地下部均诱导上调表达,主要在盐角草根部表达,在地上部表达相对较低,200mmol/L Na Cl处理6 h后在根部表达量达到最高,随后逐渐降低;在钾饥饿条件下,该基因在根部和地上部的相对表达量均高于对照。说明Se HKT1不仅能响应N a Cl胁迫,还能在缺钾条件下提高表达,发挥高亲和钾离子载体功能。

甘蓝型油菜钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族的全基因组鉴定与分析

钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共鉴定出45个HAK/KUP/KT基因,分别命名为BnHAK1~BnHAK45,并对油菜中的HAK/KUP/KT基因家族进行基因结构、进化和表达以及染色体定位分析。结果表明,甘蓝型油菜中的HAK/KUP/KT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中在A01号染色体上分布最多,有5个BnHAKs基因。根据不同物种HAK/KUP/KT蛋白构建系统进化树,将其分为2个组群,其中双子叶植物中的拟南芥、甘蓝、白菜和甘蓝型油菜基因的保守性更强,亲缘关系更近。在表达量分析中,尽管HAK/KUP/KT基因家族的表达模式各不相同,但是总体而言,它们在根中的表达量最高,在角果中的表达量最低,这说明不同HAK/KUP/KT基因家族成员的分工是不同的。BnHAK4、BnHAK9基因在叶中特异性高表达,BnHAK11、BnHAK18和BnHAK23在根中特异性高表达,BnHAK7和BnHAK17在花中的表达量最高,说明该基因家族的表达具有组织特异性。本研究为进一步揭示甘蓝型油菜HAK/KUP/KT基因家族的功能机制提供了相应的参考依据。

植物质膜钾离子转运体研究进展

近年 ,随着分子生物学技术的不断发展和广泛应用 ,有关植物质膜钾离子转运体的研究取得重要进展。目前已经克隆到多种质膜钾离子转运体基因并对钾离子转运体生化特性以及结构功能进行了广泛研究。研究认为 ,质膜钾离子转运体可分为钾离子载体和钾离子通道。钾离子通道又可分为内向性K+通道α亚基、K+通道β亚基及外向性K+通道等三类。本文对上述质膜钾离子转运体的生化特性以及结构功能研究的进展进行了综述。

利用子房滴注法获得转高亲和性钾离子转运蛋白基因(AlHAK1)棉花植株

棉花植株再生困难、基因型依赖性强和转化周期长等因素一直制约着棉花遗传转化的发展。本研究利用1种不依赖组织培养的转化方法，即子房滴注转化方法将獐茅高亲和性钾离子转运蛋白基因（AIHAK1）导入棉花基因组中。结果表明在1006株转化幼苗中有44株为卡那抗性植株，其中35株经PCR检测为阳性（T0代），转化率为3．5％。Southem与Northem杂交结果进一步表明外源基因已整合至棉花基因组中并在转录水平上表达。在提供外源0．05mmol·L-1K＋水平下，T1转基因棉花叶片中K＋含量约为对照植株的2倍．在根中约为野生型植株的1．5倍；而在2．5mmol·L-1K＋的正常水平下，转基因棉花与野生型植株K＋含量差异不明显。在50～200mmol·L-1NaC1胁迫条件下，转基因棉花的种子发芽率明显高于野生型植株．尤其是在150mmol·L-1NaC1胁迫条件下，转基因植株种子的发芽率是野生型的2．8倍左右。本研究为子房滴注转化体系在生产实践中的广泛应用提供了理论依据，并为培育适应土壤钾素匮乏及盐渍化环境下生长的棉花新品种提供了新的种质资源。

钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族参与植物耐盐性的研究进展

钾可以通过多种方式参与植物的生长和发育,在植物缓解盐等非生物胁迫方面发挥重要作用。在植物中,HAK/KUP/KT是成员数目最多的一类高亲和钾转运蛋白家族,本文对该家族成员的分类、盐胁迫下钾的吸收、转运、生理功能和分子调控机制等方面的研究进行了综述,并对该转运体家族今后的研究方向进行了展望。

电针对神经病理性疼痛大鼠痛觉过敏及脊髓背角钾-氯离子协同转运体2表达的影响

目的:观察患侧电针和健侧电针足三里穴、阳陵泉穴对神经病理性疼痛大鼠行为学表现以及脊髓背角钾-氯离子协同转运体2(KCC2)表达的影响,探讨患侧选穴和健侧选穴两种针刺方案的镇痛效应,以及KCC2在电针镇痛效应中的作用。方法:将40只雄性SD大鼠随机分为4组:假模组、模型组、患侧电针组、健侧电针组,每组10只。建立大鼠坐骨神经慢性压迫性损伤(CCI)模型,治疗组于术后1周开始电针治疗,每天1次,连续7天。各组于术前(0天)及术后3、5、7、10、12、14天分别测量大鼠患侧足机械足反射阈值(MWT)和热缩足反射潜伏期(TWL)。术后14天处死大鼠,取脊髓组织行HE染色观察组织病理学改变,并采用免疫组化方法检测脊髓背角KCC2蛋白的表达。结果:与术前比较,CCI各组大鼠痛阈明显降低,出现痛觉过敏(P<0.001),电针治疗后大鼠MWT和TWL均有不同程度的持续升高,且患侧与健侧电针相比无明显差异。HE染色结果提示,患侧电针组与健侧电针组脊髓背角组织及神经元病变程度较模型组减轻。术后14天患侧与健侧电针组较模型组脊髓背角患侧KCC2表达显著增加(P<0.05),并且患侧电针组与健侧电针组无明显差异。结论:患侧电针和健侧电针能产生类似的镇痛效果,均可减轻外周神经损伤后引起的痛觉过敏。患侧电针与健侧电针治疗均可抑制KCC2蛋白的表达下调,电针的镇痛作用可能是通过增加脊髓背角中KCC2的表达实现的。

高盐饮食对更年期焦虑小鼠海马钾离子-氯离子共转运体2、钠-钾-氯离子失转运体1表达的影响

目的研究高盐饮食对更年期焦虑症小鼠钾离子-氯离子共转运体2(KCC2)、钠-钾-氯离子共转运体1(NKCC1)表达的影响。方法将大鼠随机分为空白组、模型组、4%高盐饮食组、8%高盐饮食组。其中4%高盐饮食组、8%高盐饮食组经高盐饮食干预1个月后,HE染色观察脑部结构,免疫组织化学观察KCC2、NKCC1表达情况。结果高盐饮食使更年期焦虑小鼠海马区锥体细胞排列紊乱,神经元数目明显减少,细胞轮廓模糊,出现大量的空泡现象,细胞形态不规则,细胞间隙明显增大;模型组KCC2表达的阳性细胞明显减少,高盐饮食组阳性细胞极少;模型组NKCC1表达阳性细胞明显增多,高盐饮食组阳性细胞增多更明显。结论高盐饮食加重更年期焦虑症的发生可能与KCC2及NKCC1之间的动态平衡被打破有关。

运动训练对脊髓损伤后痉挛大鼠脊髓内钾-氯离子协同转运体2表达的影响

目的:研究运动训练对脊髓损伤(SCI)后痉挛大鼠行为学表现及脊髓内钾-氯离子协同转运体2(KCC2)表达的影响,探讨KCC2在运动训练的解痉效应中的作用。方法:将30只雌性SD大鼠随机分为假手术组、对照组、实验组。采用改良Allen撞击法建立脊髓损伤后痉挛模型,使用BBB评分、Ashworth评分来评估三组大鼠术后行为学变化,并于术后5周用免疫组化技术检测各组大鼠损伤远段脊髓KCC2表达。结果:假手术组术后行为学评分一直保持正常。术后1d—5周,对照组和实验组的BBB评分均持续升高,且2组组内不同时间点的BBB评分差异均有显著性意义(P<0.05)。术后2—5周,实验组评分均高于对照组,且差异均有显著性意义(P<0.05)。对照组和实验组在术后1周左右出现痉挛,后痉挛程度逐渐加重,至术后5周左右降低,2组组内不同时间点的Ashworth评定结果差异均有显著性意义(P<0.05)。术后3—5周,对照组评定等级均高于实验组,差异有显著性意义(P<0.05)。三组大鼠脊髓运动神经元胞膜上KCC2表达水平比较,组间差异有显著性意义(P<0.05)。与假手术组相比,其余两组大鼠KCC2蛋白表达下调(P<0.05);与对照组相比,实验组能够明显上调KCC2蛋白的表达(P<0.05),但仍低于假手术组(P<0.05)。结论:运动训练可以促进脊髓损伤后运动功能恢复,有效缓解痉挛,并可抑制KCC2表达的下调,运动训练的解痉效应可能是通过增加KCC2表达实现的。

成年大鼠小脑Purkinje神经元不表达神经元特异性的钾离子氯离子共转运体2

目的:观察神经元特异性标记物钾离子氯离子共转运体2(KCC2)在成年大鼠小脑皮质的表达。方法:成年SD大鼠,4%多聚甲醛灌注固定,取脑,冷冻切片,KCC2和小脑Purkinje神经元标记物Calbindin-D28K在小脑的免疫荧光双标,激光共聚焦显微镜观察。结果:KCC2在颗粒细胞层神经元有丰富的表达,但在Purkinje神经元表达很弱。结论:神经特异性的KCC2可能不是成年大鼠的Purkinje神经元的离子型γ-氨基丁酸受体发挥抑制性作用的主要因素。

钩端螺旋体c-di-AMP结合蛋白调控钾离子转运

目的寻找和鉴定钩端螺旋体中编码第二信使c-di-AMP结合蛋白KtrA,并探究c-di-AMP-KtrA/B系统的功能及调控机制。方法采用PCR扩增ktrA基因并克隆入pET42a质粒获得pET42aktrA原核表达载体,将其转入表达宿主菌中获得表达rKtrA的工程菌E.coli BL21DE3pET42a-ktrA。通过亲和层析法提纯上述工程菌表达的重组蛋白rKtrA后,运用BIAcore技术检测rKtrA与c-di-AMP的结合能力。采用细菌双杂交法检测钩端螺旋体Ktr系统中KtrA与KtrB的结合能力以及外源c-di-AMP对其结合的调控机制。通过在钾离子转运功能缺失大肠埃希菌LB2003株中回补相关基因,分析c-di-AMP-KtrA/B通路功能。结果成功构建钩端螺旋体ktrA基因原核表达工程菌,纯化的rKtrA可与c-di-AMP特异性结合;KtrA可与KtrB发生相互作用,该结合作用可被c-di-AMP解离;KtrA/B系统参与调控钾离子的摄取,该系统功能受c-di-AMP负调控。结论钩端螺旋体KtrA为c-di-AMP结合蛋白,c-di-AMP-KtrA/B系统参与调控钾离子的转运。

大鼠视上核和室旁核神经元钾离子氯离子共转运体2表达探讨

目的观察神经元特异性标记物钾离子氯离子共转运体2在成年大鼠下丘脑视上核和室旁核的表达。方法成年SD大鼠,4%多聚甲醛灌注固定,取脑,冰冻切片,下丘脑部进行钾离子氯离子共转运体2和神经细胞核抗原免疫荧光染色,激光共聚焦显微镜观察。结果钾离子氯离子共转运体2在视上核和室旁核神经元中表达很弱。结论下丘脑视上核和室旁核部分神经元缺少神经特异性的钾离子氯离子共转运体2表达。

钾-氯离子协同转运体2与癫痫

钾-氯离子转运体2仅在中枢神经系统表达,具有神经元特异性。KCC2在维持神经元内氯离子的浓度发挥重要的作用,它主要调节细胞内Cl-的外向流量,使神经元内氯离子浓度低于它的电化学平衡单位,使γ-氨基丁酸能神经元发生超级化的突触后抑制性反应。KCC2在癫痫发病过程中具有重要的作用,在神经元内KCC2的表达减少,使细胞内Cl-增加,改变了神经元内Cl-的稳态,改变γ-氨基丁酸的突触后抑制性电位,GABA能反应向去极化方向转换,促进癫痫发生与发展。

钾-氯离子协同转运体2信号通路与神经病理性疼痛的关系

神经病理性疼痛(Neuropathic pain,NP)由神经炎症所诱发,主要表现为慢性疼痛和疼痛感觉异常等,常引发焦虑、抑郁和社交障碍,发病率也呈逐年上升态势。神经病理性疼痛发病机制复杂,其中钾-氯离子协同转运体2(K+-Cl-cotransporter 2,KCC2)是调节神经病理性疼痛的重要信号分子,也是神经病理性疼痛的治疗靶点。同时,神经病理性疼痛的干预手段也较局限,而运用电针治疗由选择性坐骨神经分支损伤(Spared nerve injury,SNI)诱导的神经病理性疼痛已得到广泛认可,但其具体作用的分子路径尚不明确。本文对KCC2信号通路与神经病理性疼痛的关系进行综述,为进一步探讨KCC2信号通路是否可能参与电针治疗神经病理性疼痛的过程提供理论依据。

氯离子转运蛋白NKCC1在老年小鼠术后认知功能障碍中的作用

目的探讨氯离子转运蛋白钠离子钾离子氯共转运体1(NKCCl)在老年小鼠术后认知功能障碍(POCD)中的作用。方法选择老年雄性C57BL/6小鼠40只,18~20月龄,体重28~32 g。将小鼠随机分为四组:对照+生理盐水组(N组),对照+布美他尼(NKCC1抑制剂)组(B组),POCD模型+生理盐水组(M组)和POCD模型+布美他尼组(MB组),每组10只。采用异氟醚麻醉和剖腹探查术建立POCD动物模型,于术后3~7 d行旷场与条件恐惧实验评估认知功能;行为学结束后采用Western blot法检测海马组织NKCC1、钾离子氯离子共转运体2(KCC2)、脑源性神经营养因子(BDNF)及突触后密度蛋白95(PSD95)的蛋白含量,免疫组织荧光检测海马组织CA1、CA3、DG区NKCC1免疫荧光强度。结果与N组比较,M组场景僵直时间明显缩短(P<0.05),海马NKCC1蛋白含量明显升高(P<0.05),BDNF、PSD95蛋白含量明显降低(P<0.05),海马组织CA1、CA3、DG区NKCC1免疫荧光强度明显增强(P<0.05)。N组和B组各指标差异均无统计学意义。与M组比较,MB组场景僵直时间明显延长(P<0.05),海马NKCC1蛋白含量明显降低(P<0.05),BDNF、PSD95蛋白含量明显升高(P<0.05),海马组织CA1、CA3、DG区NKCC1免疫荧光强度明显减弱(P<0.05)。结论NKCC1可能在老年小鼠POCD中发挥关键作用,其机制可能与突触相关蛋白BDNF与PSD95表达水平下调有关。

APP/PS1小鼠嗅球神经元的早期树突分支和长度及钾-氯离子共运转体2蛋白表达异常

目的探讨嗅球(OB)神经元的形态和相关蛋白的变化,探讨导致阿尔茨海默病(AD)嗅觉功能障碍的原因。方法采用高尔基-考克斯(Golgi-Cox)染色技术评估AD模型小鼠(APP/PS1小鼠)的OB和前梨状皮质(aPC)的神经元形态变化;使用Sholl分析对神经元的形态学进行测量;采用Western blotting检测蛋白质表达水平。结果高尔基-考克斯染色结果显示,在3~5月龄,该模型鼠尚未表现出AD的病理特征及认知障碍时,OB已经发生神经元树突长度和分支数量的显著减少。Western blotting检测发现,对神经元形态和突触功能至关重要的钾-氯离子共转运体2(KCC2)蛋白表达在3~5月龄APP/PS1小鼠的OB中显著降低。结论异常的神经元形态和KCC2信号途径改变可能是AD早期嗅觉功能障碍的基础;维持KCC2信号正常有望成为干预AD早期嗅觉异常的有效途径之一。

嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫相关离子转运蛋白研究进展

离子转运蛋白在维持细胞内pH稳态、离子动态平衡等方面发挥着重要作用。钠离子转运体和钾离子转运体在嗜盐耐盐微生物中广泛存在,其“保钾排钠”机制是微生物抗盐胁迫的两大策略之一。近年来,嗜盐耐盐微生物中许多新型钠、钾离子转运体被陆续发现,如RDD蛋白、UPF0118蛋白、DUF蛋白和KimA蛋白等;Fe^(3+)、Mg^(2+)等其他金属离子的转运蛋白也被证实可通过影响微生物胞内相容性溶质的合成起到渗透调节的作用。本文综述了嗜盐耐盐微生物中抗盐胁迫相关的各类离子转运蛋白,分析其分子结构和工作机理,并对这些蛋白在农业方面的应用进行了展望。继续发现新的离子转运蛋白,探究抗盐胁迫相关离子转运蛋白的结构和机理,解析各转运系统的协同作用及分子调控机制,将进一步加深对嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫调控的认识,并为盐碱地农作物的改良等提供新的思路。

胰岛素样生长因子-2对子宫颈癌细胞表面钾氯离子协同转运子表达的影响

目的研究子宫颈癌Caski细胞株中,胰岛素样生长因子-2(IGF-2)刺激细胞增殖的同时,对钾氯离子协同转运子(kcc)基因表达的调节作用。方法2006年1月至8月于中国医科大学盛京医院院中心实验室,采用酶联免疫吸附实验法确定不同时间点IGF-2细胞增殖曲线,采用聚合酶链反应法比较不同浓度、不同时间IGF-2作用下kcc1、kcc3、kcc4 mRNA表达水平的差异。结果低浓度的IGF-2刺激Caski细胞增殖的同时抑制细胞表面kcc基因的表达,kcc1、kcc3、kcc4 mRNA分别下降30%、50%和80%,随着IGF-2浓度的升高,对kcc基因的作用逐渐减弱。结论IGF-2对Caski细胞表面的kcc基因表达存在影响,这种刺激作用呈时间和浓度依赖性。为进一步研究IGF2通过kcc参与子宫颈细胞恶变过程提供了实验依据。

钾-氯离子协同转运蛋白2在神经系统疾病中的研究进展

钾-氯离子协同转运蛋白2（KCC2）大量表达于哺乳动物成熟神经元中。众多研究表明KCC2与多种神经系统疾病的发生机制密切相关，从而广受关注。本文将综述KCC2在神经系统疾病中的最新研究进展。

基于脑脊液冲刷规律探讨枣仁安神颗粒对大鼠睡眠作用机制研究

[目的]基于脑脊液分泌和冲刷作用规律探讨枣仁安神颗粒改善正常大鼠睡眠状态的作用机制。[方法]选取雄性SD大鼠44只,随机分为正常组和枣仁安神颗粒组,每组22只。连续8 d对枣仁安神颗粒组大鼠灌服枣仁安神颗粒水溶液,正常组以等量纯净水灌服作为对照。分析大鼠给药第6至8天脑电(EEG)、肌电(EMG)特征,觉醒期、非快眼动睡眠期(NREM)、快眼动睡眠期(REM)时长,给药8 d后,超高场强核磁共振成像设备检测大鼠中脑导水管中段处脑脊液平均流速,酶联免疫吸附(ELISA)法测定大鼠大脑前额叶皮质水通道蛋白1(AQP1)和钠离子(Na^(+))-钾离子(K^(+))-氯离子(Cl-)协同转运蛋白1(NKCC1)含量,蛋白免疫印迹(Western Blot)法检测大脑前额叶皮质AQP1、NKCC1蛋白表达(因EEG植入手术含金属,无法进行核磁共振监测,故每组用于EEG描述的有8只大鼠,核磁共振监测的有6只大鼠,检测蛋白表达情况的有8只大鼠)。[结果]与正常组相比,枣仁安神颗粒组觉醒期时间缩短(P<0.01),睡眠时间增加(P<0.01),NREM、REM时间增加(P<0.01),枣仁安神颗粒组第6、7、8天之间的觉醒时间逐日减少(P<0.01),睡眠时间逐日增加(P<0.01),NREM、REM时间增加(P<0.01),对大鼠24 h睡眠结构产生影响(P<0.01),中脑导水管中段处脑脊液平均流速加快(P<0.05),大脑前额叶皮质AQP1、NKCC1含量增加(P<0.05),大脑前额叶皮质AQP1、NKCC1蛋白表达升高(P<0.05)。[结论]枣仁安神颗粒可以显著缩短正常大鼠觉醒期,延长睡眠期,特别是NREM与REM,其机制可能与增加脑脊液分泌蛋白AQP1、NKCC1的蛋白表达从而促进脑脊液冲刷有关。