鸡HSP70家族基因鉴定及功能分析

热激蛋白70(HSP70)是一类广泛存在于动植物体内的分子伴侣,并在各类生物或非生物胁迫过程中发挥重要作用。目前多种动植物体内的HSP70已经得到系统鉴定,但对于鸡HSP70尚缺乏全面分析,鉴于此,本研究采用生物信息学方法对鸡基因组进行挖掘、鉴定和分析。结果表明,在鸡基因组中鉴定出17个HSP70基因家族成员,它们分散在7条染色体上,出现6次串联重复,且无共线性。HSP70家族蛋白质理化性质差异较大,氨基酸序列长度为472~998 aa,包含15个酸性蛋白质和2个碱性蛋白质,仅HSPA13(rna-NM_001030793.4)出现1次跨膜。同一进化分支上,各成员的保守结构域具有一定相似性,且所有成员均具有Motif1。进化树分析结果表明,鸡、人、鼠3个物种HSP70中相同亚家族成员聚集在一起,表明HSP70家族在不同物种间具有一定的保守性。新城疫病毒感染鸡的转录组数据分析结果表明,在新城疫病毒感染过程中,多数HSP70基因家族成员表达量发生不同程度下调,其中HSPA8(rna-NM_205003.3)和HSPA2(rna-NM_001006685.1)表达量下调明显,二者有望成为新城疫防治的新靶点。本研究结果不仅为鸡HSP70生物学功能研究奠定基础,还为其他物种相关研究提供理论参考。

雷蒙德氏棉HSP70基因家族的进化分析及其同源基因在陆地棉中的表达分析

热激蛋白70家族(HSP70)是一类在植物中高度保守的分子伴侣蛋白,在细胞中协助蛋白质正确折叠。文章利用隐马可链夫模型(HMM)在雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)全基因组范围内进行HSP70基因家族成员进化分析,共得到30个HSP70家族成员。利用生物信息学对雷蒙德氏棉HSP70基因的结构、染色体分布、基因倍增模式以及系统进化进行分析,结果表明,HSP70基因家族根据亚细胞定位结果可分为不同的基因亚家族,各亚家族中HSP70基因具有相对保守的基因结构;染色体片段重复和串联重复是雷蒙德氏棉HSP70基因家族扩增的主要方式。通过对不同物种的HSP70基因家族进行系统进化分析可知,HSP70亚组的分化发生在单细胞植物形成前,且细胞质型HSP70成员大量扩增。比较陆地棉棉纤维发育不同时期的深度测序表达谱,发现HSP70基因可能参与棉纤维的生长发育。本研究结果有助于了解棉属植物HSP70基因家族的功能,以期为深入研究棉纤维发育过程中的分子调控机理提供基础。

烟草Hsp70基因家族的鉴定及NtHsp70Chl基因的表达分析

为探明烟草热激蛋白70(Hsp70)基因家族的特征及烟叶主脉中NtHsp70Chl基因在烘烤条件下的表达模式,对Hsp70基因家族进行了亚细胞定位、系统进化、基因结构、染色体定位,并对NtHsp70Chl基因进行了烘烤条件下实时荧光定量表达PCR分析。结果表明,烟草基因组中Hsp70基因家族共有61个成员,蛋白序列长度不等,等电点在4.52~9.75范围内,各成员蛋白分别定位于细胞质、内质网、细胞外基质、叶绿体和线粒体中;烟草Hsp70基因家族分为6组,定位于叶绿体的成员均存在Ⅵ-a亚组;61个NtHsp70基因分布于18条染色体上,经亚细胞定位于叶绿体的基因分别位于6、17和19号染色体上;烟草Hsp70家族中具有10个基因重复和5个旁系同源基因;经RT-q PCR检测分析,定位于烟草叶绿体中的NtHsp70Chl基因对高温诱导的敏感性较弱。本研究为深入研究烟草Hsp70的功能奠定了基础。

马铃薯HSP90基因家族的全基因组鉴定及高温干旱胁迫下的表达分析

热激蛋白HSP90是植物中一类高度保守的分子伴侣,参与细胞内蛋白质稳态调控、底物蛋白的激活和热激因子的调控,在高温干旱等逆境胁迫中发挥重要作用。从12个茄科植物基因组中共鉴定出130个HSP90基因,包含马铃薯的11个HSP90基因,马铃薯HSP90基因与番茄属植物的亲缘关系最近。马铃薯HSP90蛋白质基序较为保守;马铃薯HSP90基因启动子分析发现其包含植物激素、高温胁迫、干旱胁迫响应等顺式作用元件。通过对高温、干旱胁迫条件下的马铃薯HSP90基因进行qRT-PCR分析,热激后大多数HSP90基因显著上调,4个HSP90基因表达量极高;干旱胁迫下多数HSP90基因也呈上调趋势,其中1个HSP90基因表达量极高。STRING数据库预测出HSP90蛋白的22个伙伴蛋白,其功能涉及逆境胁迫应答、生长发育、信号转导等生物学过程;蛋白质互作网络分析发现5个高表达量HSP90基因参与调控内质网未折叠蛋白反应(UPR,unfolded protein response)、细胞内蛋白质降解与活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成,在抵抗极端逆境胁迫中发挥重要作用。

野生花生Hsp70基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

热激蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)是细胞应对高温和其它胁迫环境时所产生的一类分子伴侣类型应激蛋白。本研究以Arachis duranensis和Arachis ipansis基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对Hsp70基因家族进行鉴定分析。结果表明,A.duranensis含有34个Hsp70基因成员,A.ipansis含有35个Hsp70基因成员,两者的直系同源基因大部分分布于两套染色体相近的位置。Ad Hsp70和Ai Hsp70基因家族根据亚细胞定位结果可分4种类型,各类型的Hsp70基因结构相对保守。根据系统进化分析Hsp70基因家族可分为ClassⅠ(Hsp70)和ClassⅡ(Hsp110)两个亚家族,其中ClassⅠ亚家族进一步分为3个小家族,同时揭示Hsp70基因家族成员产生于单双子叶分化之前。GO分析预测表明,Ad Hsp70和Ai Hsp70基因家族功能类别完全一致,各功能类别数目比例变化相似。本研究结果有助于了解花生属植物Hsp70基因家族功能,以期为深入研究花生逆境生理过程中的分子调控机理提供基础。

运输应激猪骨骼肌中热应激蛋白HSP_(70)和HSP_(90)家族的表达

利用Westernblot技术 ,检测长途运输试验猪骨骼肌 (背最长肌和臀大肌 )中分属于HSP70 家族和HSP90 家族的 4种应激蛋白 (HSP70 ,HSP72 ,HSP86和HSP90 )的表达。所有运输应激猪和对照猪肌肉组织中均检测到了上述 4种HSP。对照猪组织中HSP的表达说明HSP除了在受应激的细胞内行使生理功能外 ,还具有独立于应激刺激应答以外的其它作用。6h的长途运输后 ,HSP的表达量明显不同 ,HSP70 和HSP72 在肌肉组织中的表达虽然有一定的增加 ,但统计学分析差异不显著 (P >0 0 5 ) ;而HSP86和HSP90 在骨骼肌中的表达明显下降 ,尤以HSP90 下降最为显著 (P <0 0 1)。提示HSP90 家族成员与肉品品质相关 。

中国辣椒热激蛋白HSP70基因家族分析

以中国辣椒(Capsicum chinense Jacq.)基因组数据为基础,采用生物信息学方法对中国辣椒HSP70基因家族进行全基因组鉴定分析。结果显示,中国辣椒全基因共鉴定得到20个HSP70基因,编码蛋白序列长度为516~854 aa,分子量大小为56.21~94.26 kD。系统进化分析结果表明,中国辣椒HSP70基因可分为A、B、C 3个亚家族。比较转录组分析结果显示,有16个HSP70基因对热胁迫有不同程度的响应。

HSP110家族在各发育阶段小鼠睾丸、附睾中的表达及与激素调控的关系

目的研究HSP110家族在发育中的小鼠睾丸和附睾中的表达及其是否受激素调控。方法收集不同周龄(出生后14、21、28、35、42、49、70、90d)小鼠睾丸及附睾组织,每周龄3只,应用RT-PCR检测HSP110家族成员在不同发育阶段小鼠睾丸、附睾中的基因表达水平。建立小鼠去势实验模型,应用RT-PCR检测HSP110家族基因在假手术组、去势组及去势后补充睾酮组小鼠附睾中的表达水平。结果HSP110家族成员随着发育过程的进行其基因表达水平发生变化:HSPA4、HSPA4l、HSPH1的基因在出生后不同发育阶段的小鼠睾丸中表现出先增后降,逐渐趋于平稳的趋势;HSP110家族4个成员在出生后不同发育阶段小鼠附睾中的表达也是先增后降,逐渐平稳。小鼠去势实验结果显示HSPA4和HSPA4l随着激素水平的降低其基因表达水平降低(P<0.05),补充外源性激素后其表达恢复正常。结论HSP110家族成员的基因表达水平受发育调控的影响,HSPA4和HSPA4l基因的表达受激素调控。

花生HSP 20基因家族鉴定及其表达特性分析

HSP20是一类小分子热激蛋白,在植物抵御逆境胁迫中发挥重要作用.本研究借助花生基因组数据库,通过隐马尔可夫(Hiddne Markov Model,HMM)搜索野生种花生(Arachis duranensis)和(Arachis ipaensis)蛋白质数据库,鉴定出AdHSP 20和AiHSP 20基因各27个,基因长度为946~1 103 bp,不均匀分布在花生9条染色体上.进化树分析显示,这些基因分为11个亚家族.通过对基因结构和保守序列分析表明该基因家族高度保守.表达分析发现,2个野生种花生中各有5个基因在各组织中高表达,大部分基因在果针入土期开始大量表达,具有组织表达特异性,存在多个激素及逆境胁迫相关的顺式作用元件,预示着该基因家族参与花生逆境胁迫响应.

坛紫菜HSP20基因家族成员的全基因组鉴定及生物信息学分析

【目的】鉴定坛紫菜(Pyropia haitanensis)HSP20基因家族成员(PhHSP20s),并进行生物信息学及表达谱分析,为揭示PhHSP20s基因在坛紫菜生长发育和非生物胁迫下的调控机理提供理论依据。【方法】对坛紫菜基因组序列进行基因结构预测,利用隐马尔可夫模型在坛紫菜蛋白序列中搜索含有ACD结构域且分子量为12~43 kD的HSP20家族蛋白,并对其理化性质、系统进化及编码基因启动子顺式作用元件和表达特性进行分析。【结果】从坛紫菜全基因组鉴定出8个PhHSP20s基因,其不均匀地分布在5条Scaffolds上,均只含有1个外显子,无内含子,开放阅读框(ORF)长度为402~930 bp,其编码蛋白的氨基酸残基数量为133~309个,分子量为13.7~31.9 kD,理论等电点(pI)为5.50~10.49,多数蛋白呈酸性。系统发育进化树分析结果显示,陆生植物(拟南芥)、红藻(脐形紫菜和坛紫菜)和细菌(大肠杆菌)HSP20分别聚类为独立的一支,但绿藻(莱茵衣藻)HSP20聚类为2个分支,分别与陆生植物和红藻HSP20聚类在一起;红藻(脐形紫菜和坛紫菜)HSP20蛋白高度相似,亲缘关系近,可分为2个小分支,均与陆生植物HSP20的亲缘关系较远,不属于陆生植物中已报道过的任何HSP20亚族。PhHSP20s基因启动子上除了含有保守的通用元件外,还含有非生物胁迫响应元件。在PhHSP20s基因中,除PhHSP32基因几乎不在任何条件下表达外,其余PhHSP20s基因至少在1种条件下高表达,且部分PhHSP20s基因表现出相似的表达模式;部分PhHSP20s基因在不同生长阶段、光质培养条件、失水胁迫和盐胁迫下具有表达特异性,即在生殖细胞发育阶段和单性生殖孢子发育期高表达,在低盐胁迫下高表达。【结论】坛紫菜HSP20家族基因在基因数目、基因结构及系统进化上明显不同于陆生植物HSP20家族基因,推测HSP20基因复制事件在红藻和陆生植物分化之后独立发生,且在坛紫菜生长发育和非生物胁迫应答中发挥作用。

毛竹基因组中热激蛋白HSP90基因家族的鉴定与分析

为深入了解毛竹中的热激蛋白(heat shock protein,HSP)及其特性,借助生物信息学工具对毛竹HSP90家族基因进行鉴定,分析其理化性质、结构特征、系统进化关系以及组织特异性表达模式。结果表明,毛竹基因组中含11个HSP90家族基因,分布于9条scaffold上,外显子5~20个不等;系统进化关系分析显示毛竹11个HSP90家族基因分属于3组,结构特征相似的成员分属于同一组;共线性分析表明毛竹中仅有1个HSP90基因(PH02Gene09089)与水稻的HSP90基因不存在共线性关系;亚细胞定位结果显示毛竹HSP90蛋白定位于细胞质或内质网中;HSP90家族成员启动子上分布有丰富的与激素、光照、及逆境相关的顺式作用元件;已发表的转录组数据及RT-PCR结果表明,HSP90家族各基因在不同组织中的表达模式不同。本研究结果加深了对毛竹HSP90基因家族的了解,可为研究该家族基因的生物学功能及后续利用提供参考。

荔枝HSP70家族鉴定及其响应非生物胁迫的表达分析

HSP70蛋白作为热激蛋白(heat shock protein,HSP)家族重要成员之一,在植物的生长发育、逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。为探究荔枝(Litchi chinensis)HSP70基因家族成员在应对低温、高温、干旱及盐胁迫环境时的作用,利用生物信息学方法鉴定荔枝全基因组中的HSP70基因家族,并通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测HSP70家族成员在不同非生物胁迫处理下的表达模式。结果显示,LcHSP70基因家族共包含18个成员,不均匀地分布在荔枝的10条染色体上,其蛋白包含479−851个不等的氨基酸,等电点介于5.07−6.95之间,分子质量为52.44−94.07 kDa。LcHSP70蛋白在细胞核、细胞质、内质网、线粒体和叶绿体中有分布。系统进化分析发现LcHSP70蛋白分布在5个亚族,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ亚族。LcHSP70s启动子区域拥有多种与植物生长发育、激素响应及逆境响应相关的顺式作用元件。转录组数据分析显示,LcHSP70s存在明显的组织表达特异性,总体上可分为普遍性表达和特异性表达。非生物胁迫表达分析显示,该基因家族成员均可以对低温、高温、干旱和盐胁迫作出不同程度的反应,且在不同时间表达差异显著。上述研究结果为进一步探究荔枝HSP70基因家族的功能奠定了基础。

细粒棘球绦虫Hsp70基因的克隆、表达及抗体制备

【目的】克隆细粒棘球绦虫(Echinococcus granulosus,E.g)热休克蛋白家族基因Hsp70,在原核细胞中表达、纯化Hsp70蛋白并制备其特异性抗体。【方法】从包囊中分离原头蚴,提取RNA,RT-PCR扩增EgHsp70基因的cDNA,将其构建至原核表达载体pMAL-p2x,转化大肠杆菌BL-21菌株。通过改变诱导温度、IPTG浓度和诱导时间筛选出EgHsp70融合蛋白可溶性表达的最佳条件。并用麦芽糖亲和层析法纯化该蛋白。纯化蛋白经皮下多点注射免疫新西兰白兔制备抗血清,ELISA和Western blotting检测血清效价和特异性。【结果】RT-PCR扩增获得EgHsp70基因的cDNA,酶切和测序结果表明EgHsp70基因已克隆入pMAL-p2x。表达条件优化实验结果筛选出Hsp70融合蛋白可溶性表达的最佳条件为:当A600为0.6时,以0.3 mmol.L-1 IPTG于30℃条件下诱导表达4 h。SDS-PAGE显示Hsp70融合蛋白相对分子质量约为68.6kD,经麦芽糖亲和层析法纯化获得了Hsp70融合蛋白,其表达量为2.5 mg.L-1。Western blotting检测证明制备的抗血清与EgHsp70融合蛋白、原头蚴粗提抗原、E.granulosis虫体蛋白和E.granulosis虫体表面蛋白均能特异性结合,ELISA检测表明获得的抗血清效价达到1﹕256 000。【结论】在大肠杆菌中表达并纯化获得了EgHsp70融合蛋白,并制备了高效价的兔抗EgHsp70蛋白抗血清,为研制包虫病疫苗及相关诊断试剂奠定了基础。

热休克蛋白70家族的功能和在神经保护中的作用

脑缺血耐受的实验研究发现,诱导热休克蛋白70家族(HSP70)的表达增加可能是内源性脑保护机制之一。HSP70包括两种蛋白:Hsp70(诱导型)和Hsc70(结构型)。本文就这两种蛋白的功能、表达的调节及在不同应激反应中表达的相关性作一综述。

黑龙江林蛙热休克蛋白hsp70家族基因的鉴定及其在感染下的表达分析

热休克蛋白(heat shock protein,HSPs)是一类广泛存在于各类生物体中高度保守的应激蛋白,当生物体受到环境中物理、化学和生物等因素的刺激时,机体出于自我保护会迅速产生应激反应,合成该类蛋白,从而减少外界刺激对机体的损伤,提高自身抵抗能力,HSP70是该家族的重要成员。为探究HSP70在两栖类抗感染中的作用,以黑龙江林蛙(Rana amurensis)作为研究对象,基于同源克隆的方法,采用反转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)技术克隆Ra-hsp70家族基因;采用生物信息学方法对Ra-hsp70家族基因进行序列特征、立体结构、亲缘关系的分析;再利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)技术对Ra-hsp70家族基因在细菌感染下的表达谱进行分析;应用免疫组织化学技术对HSP70蛋白进行表达和定位分析。结果表明,获得的Ra-HSP70家族的4个成员HSP70、HSPA5、HSPA8和HSPA13均包含有3段保守的HSP70家族标签序列,属于典型的HSP70家族成员;4个成员在系统发育树中分布在4个不同的分支,且含有相同亚细胞定位基序的成员分布在同一分支;感染嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila,Ah)后,Ra-hsp70家族基因的4个成员的相对表达量均出现显著上调(P<0.01),但是在不同组织中到达峰值的时间不同。免疫组织化学法检测到HSP70蛋白在肝脏、肾脏、皮肤和胃组织的胞质中均有不同程度表达。Ra-hsp70家族基因的4个成员能够不同程度地响应细菌感染,推测参与了机体对抗致病菌侵染的生物学过程,并在其中发挥不同的生物学作用,为两栖类HSP70基因的功能研究提供了理论基础。

大豆HSP20基因的鉴定及表达分析

HSP20是一种小分子热激蛋白,在植物生长发育和抗胁迫过程中发挥重要作用。研究利用生物信息学方法对大豆中56个GmHSP20家族基因进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、进化关系、启动子原件以及表达模式进行了分析。56个家族基因分为11个亚族,分布在18条染色体上;氨基酸长度不一、分子量和等电点变化范围比较大;启动子原件分析发现含有植物胁迫相关的元件。基因表达模式显示:GmHSP20家族基因在种子发育第42天表达水平较高。此外,研究还发现GmHSP18.5A和GmHSP18.5B在大豆不同部位和各生长发育阶段都有表达且表达水平较高,具有相似的表达模式。