解读AGO蛋白结构及其功能

RNA沉默是由小RNA特异向导和RNA诱导的沉默复合物(RISC)切割或者抑制靶标mRNA翻译的一种调控系统.作为RISC的核心成分,AGO蛋白(argonaute proteins)由N末端、PAZ、MID和PIWI4个结构域组成.PAZ区能非序列特异性识别结合双链小RNA3′末端悬垂的2个核苷酸,MID与PIWI界面处的"保守口袋"识别结合小RNA5′端第1位核苷酸,PIWI区具有切割mRNA的催化中心.根据系统进化学分析,AGO蛋白家族分为3个组:AGO-like、PIWI-like和GROUP3.拟南芥共编码10种AGO蛋白.目前已经证实,具有切割活性的为AtAGO1、AtAGO4和AtAGO7,三者参与的小RNA通路也已得到确认.在拟南芥10种AGO蛋白中,AtAGO1与AtAGO10、AtAGO1与AtAGO7、AtAGO4与AtAGO6存在功能上的部分冗余.

马铃薯卷叶病毒P0蛋白抑制RNA沉默及其与AGO蛋白的相互作用

马铃薯卷叶病毒(Potato leafroll virus,PLRV)P0是由开放阅读框1(ORF1)所编码,利用农杆菌介导的瞬时表达技术渗透注射转绿色荧光蛋白(GFP)基因的16c烟草叶片发现PLRV-P0能够抑制由GFP mRNA引起的基因沉默,结果表明PLRV-P0是马铃薯卷叶病毒编码的一个基因沉默抑制因子。通过序列分析发现PLRV-P0基因序列中含有两个重复的WG基序,我们将PLRV-P0基因序列中第87位和第140位的色氨酸(W)点突变为丙氨酸(A)(命名为P0WA),构建植物表达载体pCAMBIA1300-CE-P0,pCAMBIA1300-CE-P0WA,农杆菌渗透注射本氏(Nicotiana benthamiana)烟草叶片,通过荧光显微镜观察发现PLRV-P0和AGO共同注射后有绿色荧光出现而PLRV-P0WA和AGO共同注射后则没有绿色荧光出现。研究结果初步表明,PLRV-P0能够和AGO蛋白发生相互作用,重复的WG基序是其与AGO蛋白相互作用的关键氨基酸。

病毒基因沉默抑制因子与AGO蛋白结合抑制RNA沉默的研究进展

总结了RNA沉默及病毒RNA沉默抑制因子(VSRs)的研究进展,以及病毒基因沉默抑制因子利用甘氨酸/色氨酸(GW)模型作为ARGONAUTE(AGO)钩和寄主发生RNA沉默的重要作用部位相互结合从而抑制基因沉默的研究机制。通过研究发现,在酵母、动植物细胞中,一些包含GW模型的蛋白质被认为是RNA沉默效应复合物中AGOs的重要协助者。结果说明,GW模型是一种能用于调节RNA沉默途径活性的万能的、有效的工具,用GW模型竞争性结合AGOs并抑制寄主基因沉默可能是一种被许多病原菌用于抵抗寄主RNA沉默的方法。

RNA干涉家蚕细胞Ago蛋白家族基因的表达研究

分别构建RNAi(RNA interference,RNAi)载体干扰家蚕细胞BmN中Argonaute1(Ago1)和Argonaute2(Ago2)基因的表达。首先利用PFBDM和pBac[A3-EGFPafm]载体构建Ago1和Ago2基因的RNA干涉载体,通过转染家蚕细胞发现,Ago1和Ago2基因表达明显下降。并观察细胞形态发现,转染RNAi载体96h后,家蚕BmN细胞逐渐失去正常的梭形状态,体积变大,形态变圆。该研究为进一步研究家蚕中small RNA的产生及作用机制提供了较好的基础。

植物AGO蛋白的结构预测分析

AGO蛋白家族(Argonaute protein family)是RNA诱导沉默复合物(RISC)的功能核心,参与小RNA介导的基因沉默.AGO蛋白由N末端、PAZ、MID和PIWI四个结构域组成.它和小RNA在植物中共同参与维持基因组的稳定、调控组织发育、DNA修复、对逆境的适应性应答以及在RNA层面对入侵核酸(转基因和植物病毒)的免疫.植物AGO蛋白在胚胎发育,细胞分化和转座子的沉默中具有重要作用.本文运用生物信息学的方法,结合生物信息学两大门户网站,对植物AGO蛋白的分类、平均疏水性、净电荷、不稳定系数等进行预测.

蓖麻蚕AGO1蛋白基因的克隆及序列与表达特征

小RNA介导的基因表达沉默机制在昆虫中非常保守。作为RNA诱导沉默复合体(RISC)的关键组分,Argonaute(AGO)蛋白家族成员在RNA干扰途径中起着关键性作用。以蓖麻蚕(Philosamia cynthia ricini)品种海蓝的幼虫头部cDNA为模板,利用RT-PCR和RACE技术克隆了一个编码AGO蛋白的基因,将该基因命名为pcr-AGO1(GenBank登录号:KJ676101)。该基因cDNA全长3 490 bp,包括182 bp的5'-UTR和572 bp的3'-UTR,ORF为2 736 bp,编码911个氨基酸,蛋白质分子质量为101.492 3 kD,等电点为9.31,蛋白质序列中含有AGO家族成员典型的PAZ结构域和PIWI结构域。实时荧光定量PCR检测pcr-AGO1基因在蓖麻蚕的幼虫期、蛹期、蛾期和卵期以及幼虫的头部、脂肪体、表皮、丝腺、中肠和血液等组织器官中均有表达。其中,在卵期的表达量最高,幼虫期最低,并且在除蚁蚕外的整个幼虫期的表达量没有太大变化;在幼虫各个组织中的表达量以表皮最高,中肠次之,在血液和头部的表达量都较低。研究结果提示,该基因可能在蓖麻蚕的整个发育期都发挥相应的功能,并可能参与幼虫表皮细胞的生长调控。

橡胶树Ago蛋白基因家族分析

Ago蛋白基因家族成员与不同的小RNA结合,广泛参与细胞的生长发育及抵抗外源DNA的入侵。对Ago蛋白基因家族成员的研究有利于进一步了解各成员的功能,同时有助研究小RNA的功能。橡胶树的Ago蛋白基因家族及小RNA的研究均较少,为了弄清楚橡胶树Ago蛋白基因家族成员情况及其初步功能,本研究对橡胶树(Hevea brasiliensis)所有蛋白质序列进行了分析。用HMMER及BLAST等软件分析发现橡胶树有18个Ago蛋白,这些Ago蛋白进行分类及理化性质分析,发现其可分为3类,大多数Ago蛋白定位于细胞核,蛋白序列长度在577 aa至1 237 aa氨基酸之间,等电点在8.66至9.47间。通过qPCR技术研究橡胶树Ago蛋白的表达,发现18个Ago蛋白在不同叶龄间有差异,在白粉病菌对橡胶树进行感染处理后各Ago蛋白的表达也有差异,说明不同的Ago蛋白参与了不同的生理过程。这些结果为进一步研究各Ago蛋白在橡胶树的生长发育及抗病抗逆过程中的功能提供了理论依据。

c-flag-ago3质粒在人293细胞系中的表达及AGO3蛋白复合物的细胞定位

将c-flag-ago3质粒转入人293细胞系中,使c-flaga-go3基因稳定表达,为进一步研究AGO3蛋白复合物的结构、功能奠定了基础。利用亲和标签flag对目标蛋白进行检测和监测,将已合成的c-flag-ago3质粒和用于对照的质粒si-ago3(能使ago3基因沉默的质粒)导入人293细胞系中,在荧光镜下观察转染效果。RT-PCR法检测基因含量,蛋白印迹法(WB)检测人293细胞表达的flag-ago3,并对其蛋白复合物进行细胞定位。结果显示,c-flag-ago3质粒和si-ago3质粒成功地导入人293细胞系中,免疫细胞化学显示c-flag-ago3基因在细胞中高表达、并检测到AGO3复合物定位于细胞质中。AGO3复合物在细胞中可稳定表达,为进一步研究AGO3蛋白复合物的构成及其在人体中的功能奠定了基础。

黑尾叶蝉RNAi途径关键蛋白AGO2多克隆抗体制备及应用

【目的】制备效价高且特异性强的黑尾叶蝉RNAi途径关键蛋白Argonaute 2(AGO2)多克隆抗体,为进一步研究AGO2蛋白在叶蝉RNAi免疫途径中的调控功能及作用机制提供技术支持。【方法】通过RT-PCR从黑尾叶蝉基因组扩增出AGO2基因的功能片段,与原核表达质粒pET-28a重组构建重组质粒,然后转化大肠杆菌BL21感受态细胞进行诱导表达;以纯化的AGO2融合蛋白免疫雄性新西兰大白兔获得高效价的多克隆抗体,并以多克隆抗体为一抗,采用Western blotting检测AGO2蛋白在健康和带毒黑尾叶蝉中的表达情况。【结果】RT-PCR扩增获得的黑尾叶蝉AGO2基因片段为1635 bp,构建的pET-AGO2重组质粒能在BL21感受态细胞中成功表达出AGO2融合蛋白,其最适表达条件:温度28℃,IPTG浓度0.5 mmol/L,诱导时间5 h,摇床转速220 r/min。以纯化AGO2融合蛋白免疫雄性新西兰大白兔获得的多克隆抗体效价为1∶106,抗体浓度约350μg/mL。Western blotting检测结果表明,AGO2蛋白在健康和水稻矮缩病毒(RDV)感染黑尾叶蝉中均有表达,但与健康黑尾叶蝉相比,AGO2蛋白在RDV感染黑尾叶蝉中的表达水平更高,即RDV侵染能提高AGO2蛋白的表达水平。【结论】制备获得的黑尾叶蝉RNAi途径关键蛋白AGO2多克隆抗体具有高纯度和高效价,且特异性强,可用于检测AGO2蛋白在病毒感染黑尾叶蝉中的表达水平,进而揭示AGO2蛋白在介体昆虫RNAi途径中的功能机制。

巨桉AGO基因家族的生物信息学分析

为了解巨桉（Eucalyptus grandis）中Argonaute （AGO）的功能,经全基因组序列分析,巨桉中存在14 个AGO 基因家族成员,基因长度为2676-3225 bp,编码的蛋白质具有保守的Piwi、PAZ、DUF1785 结构域.巨桉EgrAGOs 基因可分为3 组,内含子和外显子结构具有明显的组织特异性.组内成员核苷酸序列和氨基酸序列保守性较高,同源性分别达到88.14% 和82.97%.EgrAGO 基因分布于第2、4、7、8、10、11 条染色体上,在进化过程中存在着串联复制和大片段基因复制机制.预测巨桉的大部分AGO 蛋白定位于细胞核和胞质中,表现出偏碱性和亲水性,具有较高的脂溶指数.基因表达分析表明,桉树EgrAGO成员在不同组织中的表达有明显差异,与木材形成相关的组织/ 器官中有较高的表达.这些为深入研究EgrAGO 基因的功能奠定了基础.

毛果杨AGO基因家族生物信息学分析

Argonautes(AGOs)蛋白是生物有机体中普遍存在的一类比较保守的蛋白质,在不同物种的RNAi及相关的途径中具有十分重要的功能,也调控着模式植物拟南芥的生长发育过程。该研究利用AGO蛋白的保守域在毛果杨基因组中进行同源比对,鉴定出毛果杨AGO基因家族成员13个,并对其成员进行了理化性质分析、motif结构比对、进化树构建、基因表达分析等。结果表明:毛果杨AGO基因家族成员基因长度为2463～3189bp,编码的蛋白质具有保守的Piwi、PAZ、DUF1785结构域。PtAGO基因分布于第1、6、8、9、10、12、14、15、16条染色体上,存在着串联重复序列。AGO蛋白定位于叶绿体、细胞核和胞质中,偏碱性和亲水性,具有较高的脂溶指数、不稳定性。基因组织表达分析表明,毛果杨PtAGO成员在不同组织中的表达有明显差异,在与木材形成相关的组织、器官中有较高的表达。

水稻OsAGO家族成员特征及对RGDV和SRBSDV的响应

为初步探究OsAGO家族在水稻抗病毒通路中的功能,对水稻OsAGO蛋白的基因组结构、系统发育关系、氨基酸序列及水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus,RGDV)和南方水稻黑条矮缩病毒(southern rice black streaked dwarf virus,SRBSDV)侵染后的转录组数据进行分析,同时采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术对这2种病毒侵染后OsAGO基因的相对表达量变化进行验证。结果表明,19个水稻OsAGO蛋白的外显子数量、内含子数量及编码区长度存在较大差异,且这19个OsAGO蛋白均匀分布在3个分支中;OsAGO蛋白PAZ结构域中与小RNA结合相关的YF(酪氨酸-苯丙氨酸)基序在OsAGO2、OsAGO3和OsAGO5中变成了YY(酪氨酸-酪氨酸),OsAGO蛋白PIWI结构域中与OsAGO蛋白切割活性相关的DDX(X代表H或D,即天冬氨酸-天冬氨酸-组氨酸/天冬氨酸)基序在OsAGO13中替换为LDH(亮氨酸-天冬氨酸-组氨酸)基序,而在OsAGO17中不包含YF基序且DDX基序替换为HDR(组氨酸-天冬氨酸-精氨酸)基序。RGDV侵染后OsAGO5和OsAGO12基因的转录组分析结果与qPCR结果一致,其中OsAGO5上调表达,OsAGO12下调表达;SRBSDV侵染后OsAGO1a、OsAGO1b、OsAGO1c、OsAGO1d和OsAGO4b基因的转录组分析结果与qPCR结果一致,均上调表达。表明大多数OsAGO均能响应RGDV和SRBSDV的侵染。

PIWIL1在不同肿瘤细胞中的差异性表达

PIWI作为AGO蛋白家族的成员,在睾丸中特异表达,在精子形成过程中扮演着重要角色.已有文献报道,PIWIL2也广泛存在于多种肿瘤中,与肿瘤的发生相关.本文旨在确定PIWL1在不同肿瘤细胞中的表达差异性,进而初步探讨PIWIL1的表达差异与肿瘤发生发展的关系.半定量RT-PCR和Western印迹检测多种肿瘤细胞中,PIWIL1在mRNA水平及蛋白水平的表达情况,进一步用免疫组化和免疫荧光检测PIWIL1在细胞中的表达及定位.PIWIL1在多种肿瘤细胞中的表达存在差异,其中一些肿瘤细胞中的表达水平较高,包括卵巢癌,前列腺癌,肝癌,胃癌等细胞.对于肿瘤细胞而言,PIWIL1定位于细胞浆中.因此,PIWIL1在多种肿瘤细胞中的表达差异性可能为肿瘤发生发展的研究提供新的线索.

花生Argonaute基因家族全基因组鉴定与表达模式分析

AGO蛋白(Argonaute protein)是RNA诱导沉默复合体的关键组分,在植物生长发育中发挥重要作用。花生基因组测序的完成为全基因组水平上分析AGO抗病基因提供了条件。利用AGO蛋白的保守域在花生基因组数据库与NCBI中进行同源比对,鉴定得到花生AGO基因家族所有成员。我们基于生物信息学对AGO蛋白家族的进化关系、理化性质、染色体定位、基因结构、结构域、不同组织中和胁迫下的表达模式等进行分析。结果表明:试验共鉴定得到51个花生AGO基因,包括12个A.duranensis基因,12个A.ipaensis基因以及27个栽培种花生AGO基因。染色体定位分析结果显示这些基因不均匀地分布在花生染色体上,且A.duranensis与A.ipaensis基因组上有10对成员存在较为明显的同源关系。表达模式分析表明AdAGO2、AiAGO4、AdAGO3、AiAGO7、AdAGO8、AiAGO8基因在花生22个组织中整体表达量偏高;而花生茎尖(Shoot Tip)与雄蕊(Stamens)中AGO基因家族呈现较高表达量。本研究结果为揭示AGO蛋白功能和发掘花生的抗逆育种靶向基因资源提供了一定的理论依据。

DNA干扰现象及其作用机理研究进展

与体内某一基因相同的DNA序列可特异性抑制细胞内靶标基因的表达,这种现象称之为DNA干扰(DNAi)。DNAi是随着转录后基因沉默现象而在烟草属植物上被发现,之后在一些动植物及其细胞上也被发现。在原核生物中也存在DNAi现象,且原核生物的Ago在体外也能实现DNAi。原核生物DNAi的机理主要是Ago以DNA为向导切割DNA或RNA,而真核生物可能是基因转录后抑制、基因组甲基化和启动子结合的转录抑制等。本文还对DNAi的进一步研究和应用进行了讨论和展望。

拟南芥microRNA通路中新因子的筛选和突变体分析

小核糖核酸(micro ribonucleic acid,miRNA)是一类长度为20~24核苷酸(nucleotide,nt)的非编码的核糖核酸(ribonucleic acid,RNA),在植物生长发育过程中具有重要作用.为鉴定参与植物miRNA合成、降解和运输等通路的因子,利用拟南芥转基因株系SUC2:amiR-SUL进行正向遗传筛选体系,通过对该株系进行甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变筛选获得SUP-E45突变体.对该突变体进行表型观察、实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)和全基因组测序实验.结果显示,突变的基因为Ago1(Argonaute 1),该基因编码的AGO1蛋白是miRNA通路中至关重要的蛋白,成熟的miRNA与AGO1蛋白结合形成miRISC沉默复合体(miRNA-induced silencing complex,miRISC)从而对靶基因的表达进行负调控.验证了该筛选体系的可行性.通过该筛选体系可筛选出其他参与miRNA合成、影响miRNA活性或miRNA运输等通路的因子,为后续拟南芥miRNA通路的研究奠定了基础.

ZmAGO18b的原核表达载体的构建与表达

AGO18是禾本科植物中特有的Argonautes(AGOs)蛋白的一个分支,在植物生殖器官发育和逆境胁迫过程中发挥着重要的调控作用。玉米中AGO18b(ZmAGO18b)的表达具有很强的组织特异性,在雄穗小孢子减数分裂时期特异富集。为了研究ZmAGO18b基因的功能,本研究从减数分裂时期的玉米雄穗cDNA中特异扩增Zm AGO18b的全长ORF(2760 bp),利用酶切连接的方法构建原核表达载体,通过大肠杆菌表达菌株(Transetta)进行IPTG诱导表达。结果显示,ZmAGO18b蛋白最佳诱导条件是IPTG终浓度0.10 mmol/L,诱导温度是37℃,诱导时间为3 h,此时体外表达的蛋白量达到最高,蛋白大小约为100 kD。本研究有助于后期对ZmAGO18b蛋白的分离与纯化,为进一步抗体制备及相关功能研究积累了有价值的资料。

siRNA诱导基因沉默复合物(RISC)的研究

自RNA干扰现象发现以来,科研人员对RNA干扰的作用机制进行了深入的研究,可简单描述为dsRNA被Dicer酶切割成小分子siRNA,siRNA由RLC呈递,Hsp90/Hsp70协助装载入Ago蛋白,形成pre-RISC。装载后的siRNA解链,正义链被降解,pre-RISC活化为成熟的RISC,由反义链引导其靶向降解目的RNA。本综述对近年来RISC的组装,活化过程及其重要组分的结构功能的研究进展进行综述。

植物miR168的研究进展

microRNAs(miRNAs)是真核生物中一类长约22 nt的非编码小分子RNA,它通过对靶mRNA的切割或抑制靶mRNA的翻译调控基因的表达,从而对靶基因实施转录后水平负调控,在植物器官的形态建成、生长发育、信号转导及植物对逆境胁迫的应答中起着重要的作用。miR168是植物特有的一类RNA小分子,其主要的靶基因AGO1蛋白是RNA沉默复合体的重要组成成分,广泛参与对靶mRNA的剪切。本文综述了miR168的发现及其在植物中的分布、miR168与AGO1蛋白的关系、miR168对逆境胁迫的响应以及其在动植物间的跨界调节等,为进一步帮助人们了解miR168的功能及其参与动植物间跨界调节这一特性奠定良好的基础。