葡萄铁蛋白基因Ferritin的鉴定、克隆及其在果实发育不同时期对氨基酸铁复合肥喷施的响应

【目的】铁蛋白Ferritin在植物生长发育过程中发挥重要作用,其在果树中的生物学功能尚未见报道。克隆葡萄Ferritin家族基因并揭示其在果实发育不同时期的表达模式及其对叶面喷施氨基酸-铁(Fe)复合肥处理的响应差异,可为研究果树铁素营养与代谢的分子机制提供理论依据。【方法】通过同源克隆法从‘马瑟兰’中克隆Ferritin家族基因,利用生物信息学手段分析葡萄Ferritin及其编码蛋白的详细特征;设置叶面喷施氨基酸-Fe复合肥处理,利用荧光实时定量PCR技术分析Ferritin在葡萄果实发育不同时期的表达特征及其对叶面喷施处理的差异响应。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得4个Ferritin家族基因,命名为VvFer1—VvFer4,分布于第6、8和13号三条染色体上,均含有7个长度不一的内含子,且主要定位于叶绿体和细胞核。本文所选16种植物Ferritin蛋白序列的一致性高达61.48%,系统发育树分析表明同一属的Ferritin同源蛋白如十字花科的拟南芥和芜菁,茄科的烟草和马铃薯,豆科的大豆、落花生和鹰嘴豆,大戟科的橡胶树、木薯和蓖麻,蔷薇科的苹果、桃和草莓,遗传进化关系较近,葡萄VvFer3和茄科同源蛋白遗传关系最近。葡萄VvFer基因在五年生‘马瑟兰’果实发育不同时期、不同组织中的表达水平差异较大,其中,VvFer3在不同组织中的表达量均最高,最大值出现在硬核期至成熟期的果实中,其次是VvFer2和VvFer4。‘马瑟兰’葡萄发育不同时期果实中的Fe含量略有差异,从幼果期开始逐渐增加,并在转色期果实中达到最高值,从转色期到成熟期略有下降,但仍高于幼果期和硬核期果实中的Fe含量,叶面喷施处理显著提高了成熟期果实中的Fe含量、乌头酸酶ACO(aconitase)、硝酸还原酶NIR(nitrite reductase)和琥珀酸脱氢酶SDH(succinate dehydrogenase)的酶活性。VvFer2—4在转录水平易受叶面喷施铁肥的诱导而显著增强,且与葡萄组织/器官分布和果实发育的不同时期密切相关,VvFer2在葡萄发育整个周期仅在果实中对叶面喷施铁肥处理比较敏感,VvFer3在所有组织中仅从幼果期至转色期对叶面喷施铁肥有响应,VvFer4在葡萄发育整个周期的韧皮部和叶片中持续受叶面喷施铁肥的诱导,而在果实中仅从幼果期至转色期对叶面喷施铁肥有响应;VvFer1在本文所选组织中的表达量相对较低,但很均匀,且在转录水平对叶面喷施铁肥没有响应。【结论】从葡萄中克隆并鉴定了4个铁蛋白基因Ferritin,其在葡萄发育不同时期、不同组织中的表达水平差异较大,并在转录水平易受叶面喷施铁肥的诱导;VvFer3在葡萄所有组织中的整体表达量最高(特别是果实中最为突出),且在幼果期至转色期易受铁肥叶面喷施的调控。

荧光猝灭法研究Fe(III)和Zn(II)与血清白蛋白的竞争结合

利用荧光猝灭法,在生理pH值7.43,20℃时,研究了Fe(Ⅲ)-血清白蛋白-Zn(Ⅱ)双金属体系中Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)与血清白蛋白相互作用,得出Fe(Ⅲ)与血清白蛋白结合比Zn(Ⅱ)与血清白蛋白结合强,并且在HSA体系中,Zn(Ⅱ)能够促进Fe(Ⅲ)与血清白蛋白的结合。

白蛋白多肽体外抑制亚油酸过氧化及螯合亚铁离子的方法研究

本文以白蛋白多肽为例,从方法学上探究亚油酸体系及Fe^(2+)螯合体系体外抗氧化测定方法。实验结果表明Fe^(2+)螯合体系体在60min内处于稳定状态,且在白蛋白多肽浓度小于20mg/mL时其量效关系成正比;缓冲体系pH对亚油酸体系氧化有影响,浓度为30mg/mL白蛋白多肽对亚油酸的抑制作用与4×10^(-4)M BHT相近。

固氮酶的研究进展

固氮酶将N2还原为NH3的过程是自然界实现氮循环的重要环节。固氮酶是由γ2型二聚体组成的Fe蛋白和α2β2异四聚体组成的MoFe蛋白组成。固氮酶催化的机制包括铁蛋白的氧还循环和钼铁蛋白的氧还循环两部分。Klebsiella pneumoniae的nif基因簇由20个基因组成,构成了8个转录单位,总长度24206bp,其操控机制是多水平、多层次的调控过程。同时综述了固氮酶的多样性,目前已经发现的有钼铁固氮酶、钒铁固氮酶、铁铁固氮酶以及在Strpomyces thermoauophicus内存在的与已知的三种固氮酶体系明显不同的固氮体系。

苹果MxIrt1基因的克隆与原核表达

根据植物IRT(Iron Regulated Transporter)家族的功能保守区设计引物,通过RACE法从缺铁胁迫处理的小金海棠根系cDNA文库中克隆得到了Fe2+转运蛋白基因cDNA全长,将其命名为MxIrt1(Malus xiaojinensis Iron regulated transporter 1)。将MxIrt1 cDNA片段与pET30a构建原核表达载体pEIrt,转化大肠杆菌BL21。SDS-PAGE电泳检测结果表明,以30℃、0.5mmol·L-1 IPTG诱导该基因表达效果最好,诱导产物为一个40kD的蛋白。为进一步纯化和鉴定目的蛋白提供了试验基础。

常规PCR与RACE结合法快速从cDNA文库中克隆基因

首先根据Fe(Ⅱ ) 转运蛋白基因家族的保守区设计同源的常规PCR引物 (F1,R1) ,扩增出 4 90bp的特异片段 .然后根据RACE法原理 ,巧妙地设计 3′RACE(F2 )和 5′RACE(R3)特异性引物 ,使两者既能分别与文库载体上的筛选扩增引物配对扩增cDNA 3′和 5′末端序列 ,又能使扩增出的 3′RACE和 5′RACE产物序列有重叠部分 ;另外设计引物时还兼顾到使F2和R3也能配对 ,从而能对 3′RACE和 5′RACE扩增产物进行双特异性引物常规PCR鉴定 .该方案不但能够直接根据序列鉴定 3′RACE和 5′RACE产物是否为同一基因序列 ,还能快捷地用常规PCR鉴定 3′RACE和5′RACE扩增产物是否为特异性扩增 ,避免了对非特异性扩增产物的克隆测序等繁琐的鉴定过程 ,优化了基因克隆策略 .最后根据拼读出的全长序列设计引物 (F4 ,R4 )扩增出完整编码区 .应用该方法成功地从小金海棠缺铁处理的根系cDNA文库中克隆了Fe(Ⅱ ) 转运蛋白基因的cDNA .

HEV ORF2截短融合蛋白的原核表达及其免疫原性

目的原核表达3型戊型肝炎病毒(hepatitis E virus,HEV)第2个开放阅读框(open reading frame 2,ORF2)截短融合蛋白(HEV3-179-Fe),并检测其免疫原性。方法分别扩增HEV3-179和Fe蛋白基因片段,经Overlap PCR法连接并扩增,克隆至载体pET-28a,构建重组表达质粒pET-28a-HEV179-Fe,将其转化感受态E.coli BL21(DE3),取阳性菌株,IPTG诱导表达融合蛋白HEV3-179-Fe,进行10%SDS-PAGE分析。目的蛋白经镍离子金属鳌合亲和层析纯化后,加入硫酸铵进行病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs)重构,置电镜下观察。HEV3-179-Fe蛋白VLPs与氢氧化铝佐剂吸附后免疫小鼠,ELISA法测定效价,以评价HEV ORF2截短融合蛋白的免疫原性。结果重组表达质粒pET-28a-HEV3-179-Fe构建正确。目的蛋白HEV3-179-Fe相对分子质量约40000,主要以包涵体形式存在,表达量均达35%以上,纯度约95%,可与鼠抗HEV 3多抗发生特异性反应。硫酸铵重构后于电镜下可见直径约20 nm的VLPs,其免疫小鼠的血清效价达1∶4800000以上。结论原核表达了HEV3-179-Fe,且在小鼠体内具有较好的免疫原性。本实验为以HEV ORF2-179蛋白为基础的VLPs基因工程疫苗的研发奠定了基础。

重组白细胞介素-10／Fc融合蛋白对内毒素诱导急性肺损伤小鼠的实验干预作用

目的探讨重组白细胞介素-10（rIL-10）／Fc融合蛋白对内毒素诱导的急性肺损伤（ALI）小鼠炎症调控作用及其机制。方法向气管内注射脂多糖（LPS）制成ALI动物模型；rIL-10／Fc融合蛋白采用腹腔内给药方式。132只小鼠被随机均分为正常对照组、rIL-10／Fc对照组、ALI模型组、rIL-10／Fc治疗组。每组选择25只小鼠观察24h存活率；其余用于检测支气管肺泡灌洗液（BALF）中白细胞数量、肿瘤坏死因子-a（TNF—a）和IL-1B水平，以及肺组织髓过氧化物酶（MPO）活性、肺组织湿／干重（W／D）比值；光镜下观察肺组织病理学改变。结果注射LPS后4h可引起BALF中TNF-a和IL-1B显著升高（P均〈O．01），rIL-10／Fc治疗组较ALI模型组有所降低，但差异无统计学意义；但在8h和12h，rIL-10／Fc融合蛋白能显著抑制BALF中TNF—a产生，在12h抑制IL-1B产生；并明显改善LPS注射24h后实验动物的存活率（P〈0．01）。rIL-10／Fc对LPS诱导的ALI小鼠BALF中白细胞数量、肺组织MPO活性、肺组织W／D比值无显著改变。注射LPS24h后，肺组织出现了明显的炎性改变，但在rIL-10／Fc融合蛋白干预后没有出现显著的差异。结论rIL-10／Fc融合蛋白能显著抑制LPS诱导的ALI小鼠肺促炎细胞因子产生，改善预后。

融合蛋白技术在生物医药领域中的应用

在治疗性药物的研发中，效应分子与人免疫球蛋白IgGl Fe片段或人血清白蛋白形成的融合蛋白疗效不变，但体内半衰期明显延长、药物耐受性增加、副作用减少。在疫苗研发中，抗原分子与毒素分子或Fe形成的融合蛋白是很好的新型疫苗，并能激发细胞免疫。