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。

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有“抗逆元素”和“品质元素”之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。

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。

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。

植物高亲和性钾离子转运系统

钾是植物生存的必需元素,而K+必须从细胞外摄取以满足植物自身的生理需要。植物K+吸收可分为高亲和吸收与低亲和吸收,其中植物高亲和性K+转运体包括HAKs和HKTs。在普遍缺钾的陆生环境中,HAKs和HKTs在转运K+时发挥了主要作用。主要综述了这2个转运体的功能、转运机制和最新研究进展。

人肾高亲和力钠离子依赖性二羧酸转运蛋白基因的克隆和生物信息学分析

为探讨人高亲和力钠离子依赖性二羧酸转运蛋白 (humanhigh affinitysodium dependentdicar boxylatetransporter,hSDCT2orhNaDC3 )基因在人体内的生理功能及其与疾病的关系 ,借助生物信息学成功地从人肾中克隆了hSDCT2基因 (GenBank接收号 :AY0 72 810 ) .首先将大鼠SDCT2cDNA与人EST数据库进行同源性比较 ,获得具有高度同源性EST片段并用DNAstar软件将它们拼接成EST重叠群 .在重叠群上设计PCR引物从人肾总RNA中用RT PCR扩增出hSDCT2基因并测序 ,然后用软件对其结构特性、组织分布及基因定位进行分析 .序列测定结果显示 ,hSDCT2开放阅读框为180 9bp ,共编码 6 0 2个氨基酸 .蛋白同源性分析表明 ,其氨基酸序列与大鼠及小鼠SDCT2分别有85 %和 87%相同 .二级结构分析显示 ,该蛋白有 12个跨膜螺旋区 .Northern分析显示 ,该基因可在肾、肝、脑、胎盘等多种组织中表达 ,并定位于 2 0号染色体的q12～q13

小麦高亲和性钾转运蛋白基因HKT1启动子克隆及序列分析

根据普通小麦HKT1 cDNA序列(GenBank登录号:U16709)设计基因特异引物,通过筛选矮败中国春BAC文库,获得含有HKT1基因组序列单克隆BAC。根据HKT1 5'-端已知序列设计测序引物,以单克隆BAC质粒为模板进行测序,序列经Sequencer软件拼接,获得了HKT1基因起始密码子上游4 192 bp序列。用Neural Network PromoterPrediction(NNPP)软件分析此序列,预测存在9个转录起始点。PLACE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件CANNTG和CCGAC等,伤害诱导元件TGACY,组织特异表达元件ACTTTA和ATATT等。HKT1启动子克隆表明,设计基因特异引物筛选BAC文库,通过以单克隆BAC质粒为模板直接测序获得基因启动子序列的方法是从普通小麦基因组中克隆基因启动子的一条切实可行的途径。

胆绿素还原酶A rs699512和肝细胞溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员1B1 rs4149015位点基因多态性与新生儿不明原因高胆红素血症易感性相关性研究

目的:分析胆绿素还原酶A(BLVRA)rs699512和肝细胞溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员1B1(SLCO1B1)rs4149015位点基因多态性与新生儿不明原因高胆红素血症(HB)易感性的相关性。方法:选取不明原因HB新生儿90例为HB组,另选取同期健康新生儿90例为对照组。比较两组临床资料以及BLVRA rs699512、SLCO1B1 rs4149015位点基因型分布和等位基因频率。比较不同BLVRA rs699512、BLVRA rs699512基因型患儿血清胆红素水平。分析BLVRA rs699512、SLCO1B1 rs4149015位点基因多态性与HB易感性的关系。结果:HB组患儿总胆红素和结合胆红素水平明显高于对照组(均P<0.05)。两组BLVRA rs699512、SLCO1B1 rs4149015位点基因型分布比较差异有统计学意义(均P<0.05)。HB组患儿BLVRA rs699512位点GG基因型分布高于对照组,AA基因型分布低于对照组,G等位基因频率高于对照组(均P<0.05)。HB组患儿SLCO1B1 rs4149015位点AA基因型分布高于对照组,GG基因型分布低于对照组,A等位基因频率高于对照组(均P<0.05)。BLVRA rs699512中GG基因型总胆红素和结合胆红素水平高于AA基因型(均P<0.05)。SLCO1B1 rs4149015中AA基因型总胆红素和结合胆红素水平均高于GG基因型(均P<0.05)。BLVRA rs699512位点GG基因型与HB发生呈正相关,AA基因型与HB发生呈负相关(r=0.671、-0.608,均P<0.05)。SLCO1B1 rs4149015位点AA基因型与HB发生呈正相关,GG基因型与HB发生呈负相关(r=0.695、-0.633,均P<0.05)。结论:不明原因HB新生儿BLVRA rs699512位点GG基因型与SLCO1B1 rs4149015位点AA基因型会增加易感性,临床可建立早期防治体系以改善患儿预后。

磷胁迫对烤烟高亲和磷转运蛋白基因表达及磷素吸收利用的影响

为探明缺磷胁迫对烤烟磷吸收的影响机理,以烤烟品种‘豫烟10号’为材料,采用盆栽试验设置不施磷(-P)和正常供磷(+P)2个处理,分析了烟草生育后期根系和叶片中高亲和磷转运蛋白基因NtPht1;1、NtPht1;2(简称PT1、PT2)的表达差异性及其表达量与烟草磷含量、磷积累量的关系。结果表明:(1)随生育期的推进,烤烟根系和叶片的PT1基因相对表达量、PT2基因相对表达量、干物质重和磷素积累量逐渐增加,烟叶的磷含量逐渐降低,根系磷含量无明显的变化规律。(2)磷胁迫促使PT1、PT2基因的表达量上调,其中叶片PT1基因的相对表达量高于根系,叶片PT2基因的相对表达量显著低于根系。(3)磷胁迫限制了烤烟对干物质和磷素的积累,在移栽后90d,-P处理烤烟根系和叶片的干物质重、磷素积累量不到+P处理的一半,处理间差异极显著。研究认为,在缺磷环境下,烟草高亲和磷转运蛋白基因PT1和PT2表达量的增加,是由磷胁迫下烟草体内磷积累量降低所引起的系统性调控。

植物钾离子转运相关蛋白及基因研究进展

本文概述了植物体内与K+ 转运相关的蛋白及其基因 ,包括通道蛋白 (channelprotein)和转运体 (transporter)及其基因 .前者可分为 :(1 )内向整流K+ 通道 (inward rectifyingK+ channel:K+ in) ,(2 )外向整流K+ 通道 (outward rectifyingK+ channel:K+out) ;相关基因有AKTI,ANTI,SORK ,GORK等 .后者分为低亲和K+ 吸收转运体及高亲和K+ 吸收转运体 ;相关基因有HAK 。

高谷物日粮促进山羊瘤胃上皮单羧酸转运蛋白1及钠钾ATP酶mRNA的表达

本试验旨在研究高谷物日粮对山羊瘤胃上皮形态结构及单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporter,MCT)和钠钾ATP酶mRNA表达的影响。将10头装有永久性瘤胃瘘管的健康阉割公山羊随机分为饲喂全粗料日粮的对照组(Hay,0%谷物,n=5)和饲喂高谷物日粮的处理组(HG,65%谷物,n=5),试验期为7周。试验开始后,于每周晨饲后的0、2、3、4、6、8和12h连续采集瘤胃液监测瘤胃pH值的变化,收集其中第0、3、6和12h的瘤胃液待测挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)浓度。试验的第50天,屠宰采集瘤胃上皮用于形态学及基因定量分析。研究结果显示:与全粗料组山羊相比,高谷物组山羊瘤胃pH值、乙酸浓度及乙丙比都显著下降(P<0.001),而瘤胃丙酸浓度、丁酸浓度及其他VFA浓度都显著升高(P<0.001);高谷物日粮组的瘤胃乳头长度显著高于对照组(P=0.001),瘤胃乳头宽度显著低于对照组(P<0.001),但是两组间的瘤胃乳头表面积并无显著差异;透射电镜结果显示,长期饲喂高谷物日粮导致瘤胃上皮细胞线粒体发生降解;实时定量PCR结果表明,与对照组相比,高谷物日粮显著升高了MCT1(P<0.001)和钠钾ATP酶(P=0.001)的mRNA表达量,显著降低了MCT4的mRNA表达量(P=0.041),但对MCT2的表达没有显著影响(P=0.305);进一步分析这些基因的mRNA表达量与pH值和VFA浓度之间的相关性,结果显示,MCT1和钠钾ATP酶的mRNA表达量与瘤胃pH值和乙酸浓度呈显著负相关,与总VFA、丙酸、丁酸的含量呈显著正相关,而MCT4的mRNA表达量与pH值呈显著正相关,与总VFA、丙酸、丁酸的含量呈显著负相关。以上结果提示:高精料引起的瘤胃pH值下降和VFA的变化可能与瘤胃上皮MCT和钠钾ATP酶表达量的变化相关。研究结果对深入认识高谷物饲喂引发的瘤胃功能紊乱具有重要意义。

高亲和钾转运体在植物抗盐中的作用

土壤盐渍化是导致作物减产的一项重要原因,Na+对大多数作物是有害的,而钾是植物不可缺少的营养成分,植物根系在外界低钾条件下主要通过高亲和性系统吸收K+。介绍了高亲和钾转运体Trk/HKT和KUP/HAK/KT 2大家族的结构和功能。主要讨论了当植物处于K+饥饿及盐胁迫下,2大家族在改善植物钾营养、提高植物耐盐性方面的作用。

花生高亲和硝酸盐转运蛋白基因家族生物信息学分析

氮素利用效率(nitrogen utilization efficiency,NUE)是影响花生产量的重要因素之一。基于前期产量相关性状全基因组关联分析锚定到的一个候选基因,属于花生高亲和硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter 2,NRT2)基因家族。本研究利用栽培种花生全基因组和不同组织的转录组信息,对NRT2家族成员进行了全基因组鉴定与表达模式分析。共鉴定到10个NRT2基因家族成员,染色体定位分析结果显示这些基因不均匀地分布在20条染色体上。其中,3号(AhNRT2.5c)和13号(AhNRT2.5b)染色体,6号(AhNRT2.7b)和16号(AhNRT2.7a)染色体上的基因成员存在同源关系。AhNRT2.4,AhNRT2.5a,AhNRT2.5b和AhNRT2.5c四个基因在根组织中表达量较高,表明这些NRT2基因在根系中发挥重要作用。该结果为进一步研究花生NRT2基因家族及在氮转运过程中的作用机制提供了理论依据。

泄化浊瘀方总皂苷对痛风及高尿酸血症HK-2细胞有机阴离子转运蛋白基因表达的影响

泄化浊瘀方临床主要用于痛风及高尿酸血症（痰瘀痹阻证）的治疗，临床疗效确切。前期实验及临床研究表明，其具有抑制黄嘌呤氧化酶的活性，抑制尿酸生成，

离子转运蛋白抑制-听觉实验研究NKCC1和Na,K-ATPase在耳蜗K^+循环中的作用

目的通过离子转运蛋白抑制-听觉功能实验,探讨NKCC1和Na,K-ATPase在内耳K+循环及听觉中的作用,并验证耳蜗K+循环模式与听觉的关系。方法应用NKCC1抑制剂呋塞米(Furosemide)和Na,K-ATPase抑制剂乌巴因(Ouabain),对CBA/CaJ和Castel两种鼠系进行离子转运蛋白抑制-听觉实验,检测小鼠的听觉脑干反应(ABR)阈值。结果Furosemide 0.2 mg/g注射30 min后,小鼠的ABR阈值明显升高,与正常对照组比较差异有极显著性意义(P<0.01)。Ouabain 0.003μg/(g.d)连续注射5 d后,小鼠的ABR阈值也明显升高,与对照组相比较差异有极显著性意义(P<0.01)。而先后注射Ouabain和Furosemide,ABR阈值虽较正常对照组升高(P<0.05),但低于单独注射Ouabain组(P<0.05)和明显低于单独注射Furosemide组(P<0.01)。停药3 d后,小鼠的ABR阈值均恢复到接近正常对照组的阈值(均P>0.05)。结论在小鼠实体中验证了NKCC1和Na,K-ATPase是耳蜗K+循环的关键离子转运蛋白,其中任一功能失衡均可影响听觉功能。

高亲和K^+转运载体(HKT)与植物抗盐性

高亲和K+转运载体蛋白(HKT)是一类存在于真核生物和原核生物中的阳离子转运载体蛋白家族。根据其功能可分为两类,即K+-Na+同向转运体和Na+选择性转运体,它们在植物抗盐中均有一定的作用。本文就这方面的研究进展作介绍。

氯沙坦钾下调尿酸性肾纤维化大鼠肾小管上皮细胞尿酸转运蛋白-1的表达

目的研究氯沙坦钾对高尿酸血症致尿酸性肾纤维化大鼠肾小管上皮细胞尿酸转运蛋白-1(URAT1)表达的影响。方法将大鼠随机分为正常组、模型组(以腺嘌呤100 mg/kg+乙胺丁醇250 mg/kg的混悬液灌胃造模)、氯沙坦钾低、中和高剂量灌胃治疗组[分别为25、50和75 mg/(kg·d)]。各组于造模后第1、2、3和4周检测大鼠血尿酸、血肌酐、尿素氮、尿酸、尿肌酐和尿酸排泄分数,用HE和Masson染色法观察尿酸性肾纤维化大鼠病理变化,Western blot检测肾小管上皮细胞URAT-1蛋白的表达。结果随着时间的延长,模型组大鼠血尿酸水平显著高于正常组(P<0.01),尿尿酸水平低于正常组(P<0.01);各治疗组血尿酸水平下降,尿尿酸水平升高,以高剂量组为著(P<0.05);模型组肾小管间质损伤指数明显高于同期正常组(P<0.05),氯沙坦钾干预后肾小管间质损伤指数明显降低(P<0.05); URAT1蛋白表达在模型组各时间段升高(P<0.05),且随着病理损害的进展呈现上升趋势,经氯沙坦钾干预后表达明显下降(P<0.05)。结论氯沙坦钾可下调URAT1高表达,降低高尿酸血症大鼠的血尿酸水平。

SB203580在电压依赖性钾离子通道阻断剂4-氨基吡啶增强大鼠低氧高二氧化碳性肺血管收缩中的作用

目的:探索电压依赖性钾离子通道(K V)和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路在低氧高二氧化碳性肺血管收缩(HHPV)中的作用。方法:制作正常SD大鼠离体二级肺动脉环,在常氧及低氧高二氧化碳条件下观察肺动脉环的张力变化;在急性低氧高二氧化碳条件下,分别用K V阻断剂4-氨基吡啶(4-AP)、p38 MAPK信号通路抑制剂SB203580和4-AP+SB203580孵育二级肺动脉环,测定各组血管环的张力值。结果:在急性低氧高二氧化碳条件下,(1)肺动脉环呈现双相性的收缩(P<0.05或P<0.01);(2)经4-AP孵育的二级肺动脉环,II期收缩幅度增强(P<0.05或P<0.01);(3)SB203580能使4-AP所致的二级肺动脉环II期持续收缩幅度显著降低(P<0.05或P<0.01)。结论:4-AP可增强大鼠HHPV的作用,而SB203580能使4-AP所致的二级肺动脉环II期持续收缩幅度显著降低,提示p38 MAPK信号通路的参与可能是K V调节大鼠HHPV作用的重要机制之一。

健脾渗湿解毒汤对高尿酸血症大鼠的作用及机制探讨

目的 通过观察健脾渗湿解毒汤对高尿酸血症(hyperuricemia,HUA)模型大鼠尿酸盐转运蛋白表达的影响,探讨该方治疗HUA的作用机制。方法 取健康雄性SD大鼠60只,随机分为空白对照组、模型组、苯溴马隆组和健脾渗湿解毒汤低、中、高剂量组。除空白对照组大鼠给予灌胃蒸馏水外,其他各组大鼠分别灌胃氧嗪酸钾和腺嘌呤建立HUA模型,各药物治疗组大鼠在造模1 h后予相应药物灌胃,持续给药21 d后处死,检测各组大鼠血尿酸(serum uric acid,SUA)、血肌酐(serum creatinine,SCR)、尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)含量;苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察肾脏及肝脏组织病理学变化;Western blot和实时荧光定量PCR法检测肾脏组织尿酸盐转运蛋白(urate transporter,URAT)1、有机阴离子转运蛋白(organic anion transporter,OAT)3的表达。结果 与空白对照组比较,模型组大鼠血清SUA、SCR含量明显升高(P<0.05),肾脏组织中URAT1蛋白和m RNA的表达水平明显升高(P<0.01)、OAT3蛋白和m RNA的表达水平明显降低(P<0.01)。与模型组比较,健脾渗湿解毒汤低剂量组大鼠SUA含量明显降低(P<0.01),健脾渗湿解毒汤中剂量和高剂量组大鼠SUA、SCR、BUN含量均明显降低(P<0.05)。此外,高剂量健脾渗湿解毒汤能够明显降低URAT1蛋白及m RNA(P<0.05)、升高OAT3蛋白及m RNA的表达水平(P<0.05),减轻肾脏损伤。结论 健脾渗湿解毒汤有显著的降尿酸效果,具体机制可能与其抑制尿酸重吸收蛋白URAT1、上调尿酸分泌蛋白OAT3的表达相关。

有机阴离子转运蛋白在肾脏尿酸排泄中的作用研究进展

痛风及高尿酸血症是临床常见病、多发病,主要特征为血尿酸水平升高,其发生与尿酸生成增加和/或尿酸排泄不足有关。肾作为尿酸排泄的主要器官,负责机体2/3的尿酸排泄。目前研究认为,肾脏尿酸盐相关转运蛋白介导了尿酸的重吸收和再分泌,在维持人体血尿酸的稳态中发挥着重要作用,其表达异常和功能改变与高尿酸血症的发生和发展密切相关。尿酸转运相关蛋白的研究涉及尿酸盐阴离子转运蛋白1(URAT1)、葡萄糖转运蛋白9、ATP结合盒式蛋白(ABC)家族、钠依赖性磷酸盐转运蛋白1(NPT1)、NPT4和有机阴离子转运蛋白家族的转运蛋白(OAT)等。本文就目前发现的主要有机阴离子转运蛋白家族成员(OAT1、OAT2、OAT3、OAT4、OAT10和URAT1)在肾脏尿酸排泄中的作用进行综述。