酿酒葡萄铁调节转运蛋白基因VvIRT1的克隆、表达与功能

克隆酿酒葡萄铁调节转运蛋白基因VvIRT,分析其表达模式及其潜在的生物学功能,为研究果树铁素吸收与高效利用机制提供理论依据。利用同源克隆法克隆酿酒葡萄VvIRT1,运用实时荧光定量PCR分析组织特异性表达模式及其在转录水平对不同铁素供应水平的响应特征,借助酵母异源表达系统分析其转运Fe^(2+)的功能。从二倍体酿酒葡萄‘马瑟兰’中分离和鉴定了1个铁调节转运蛋白VvIRT1,系统发育树表明VvIRT1与芸香科柑橘Cs IRT1和锦葵科陆地棉GhIRT1的遗传距离较近。VvIRT1在5年生成年树体新生根和组培幼苗根中特异表达;缺铁处理显著诱导了VvIRT1在组培幼苗全部组织(根、茎和叶)中表达,而高铁毒害显著抑制了VvIRT1在组培幼苗根中的表达。此外,酵母功能互补试验表明,VvIRT1能够恢复酵母突变菌株DEY1453的正常生长,VvIRT1具有转运外界Fe^(2+)的能力。

葡萄IRT基因的克隆、鉴定及其对氨基酸-铁复合肥的响应特征

为揭示葡萄铁素吸收与转运的分子机制,明确铁调节转运蛋白编码基因VvIRT在葡萄果实不同发育时期的表达差异及其对叶面喷施氨基酸-铁复合肥的响应特征,本研究以烟酿1号为材料,分离并克隆葡萄铁调节转运蛋白编码基因IRT,分析IRT基因分布、结构及其编码蛋白质的保守基序等特征;设置叶面喷施氨基酸-铁复合肥处理,利用实时荧光定量PCR分析烟酿1号IRT基因在果实不同发育时期的表达差异及其对叶面喷施处理的响应特征。结果表明:在葡萄基因组中克隆得到10个VvIRT基因(VvIRT1~VvIRT10),分布在7条染色体上。其编码蛋白质均含有Fe^(2+)转运蛋白或锌/铁转运体(PF02535),属于典型的铁调节蛋白。VvIRT1、VvIRT2、VvIRT4、VvIRT5、VvIRT8等基因编码的蛋白质属于碱性蛋白质,而其他5个蛋白质属于酸性蛋白质。VvIRT5蛋白和VvIRT8蛋白属于不稳定蛋白,其他8个蛋白为稳定蛋白。VvIRT7蛋白主要定位于液泡膜,其他蛋白质均主要定位于细胞质膜。VvIRT7在葡萄果实不同发育时期各组织中的整体表达水平都是最高的,其次为VvIRT9和VvIRT6,而VvIRT1、VvIRT3、VvIRT5、VvIRT8和VvIRT10在葡萄果实发育过程中均无表达。叶面喷施铁肥处理下,韧皮部中VvIRT7表达量和果实及韧皮部中VvIRT9表达量在花后35 d(幼果期)至70 d(转色期)明显增加,而在花后85 d(第2次膨大期)至115 d(成熟期),韧皮部和叶片中VvIRT7和VvIRT9表达量明显减少。因此,葡萄VvIRT基因对叶面喷施铁肥的响应特征与果实发育时期及器官类型密切相关,VvIRT7、VvIRT9基因编码蛋白质是葡萄果实发育过程中2个重要的铁调节转运蛋白。

铁调节转运体1在癫痫发生、发展中作用的研究进展

铁调节转运体1(IREG1)是一种能介导细胞内铁向细胞外释放的转运体,参与血脑屏障铁转运和神经细胞铁释放。IREG1的表达异常可引起脑铁代谢紊乱,与癫痫的发生发展相关。近年来其IREG1在脑铁代谢中的作用及其与癫痫关系的研究取得了较大进展。

铁转运相关蛋白在肌萎缩性侧索硬化症转基因鼠脊髓中的表达变化

目的探讨肌萎缩性侧索硬化症(ALS)转基因鼠脊髓内铁转运相关蛋白表达变化与铁稳态失衡的关联。方法选取h SOD1G93A转基因鼠(ALS鼠)和同窝野生型鼠(WT鼠),分别于生后70、95和122 d分离脊髓,每时间点每组各9只实验动物。Western blotting检测脊髓组织内铁转运蛋白二价金属转运蛋白-1(DMT1)、铁转运蛋白-1(FPN1)及调节蛋白铁调节蛋白-1(IRP1)的表达;免疫荧光双重标记检测脊髓腰段前角内细胞共定位情况。结果Western blotting显示,与WT鼠比较,各时间点ALS鼠脊髓内DMT1表达均显著降低(P<0.05,P<0.01);70 d FPN1表达升高(P<0.05),95 d和122 d表达下降(P<0.01);95 d、122 d IRP1表达降低(P<0.01)。免疫荧光双重标记显示,在70 d WT鼠和ALS鼠腰段脊髓中DMT1主要与β-微管蛋白Ⅲ(β-tubulinⅢ)共表达。与WT组相比,95 d ALS鼠脊髓腰段前角神经元内DMT1免疫反应强,而FPN1荧光强度减弱。随疾病进展,DMT1、FPN1与反应性胶质细胞共定位表达增多。IRP1随疾病进展表达强度降低。结论随ALS病程进展,发病早期神经元铁转入增加,转出减少,反应性神经胶质细胞铁转运活性增强,参与局部铁稳态失衡及脊髓前角运动神经元进行性丢失。IRP1表达降低,部分参与局部铁代谢调节。

施氏假单胞菌A1501铁吸收调节蛋白Fur的表达特性与功能鉴定

铁是细胞生理代谢的重要金属元素,是多种氧化还原酶类、过氧化物酶类的重要组成部分。革兰氏阴性菌中,胞内铁转运、储存和利用主要由铁吸收调节蛋白Fur(ferric uptake regulator)调控。水稻根际联合固氮菌--施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501基因组中含有一个fur同源基因,但其具体功能尚不清楚。比较了A1501中fur基因及其编码蛋白的序列特征,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative,qRT-PCR)和Western blotting杂交方法测定了fur基因和Fur蛋白的表达特性,结果发现fur基因表达水平与环境中铁浓度呈负相关,在铁限制条件下高表达,铁过量条件下表达受抑制。构建了fur基因突变株和功能回补株,表型测定发现fur突变影响了A1501的碳源代谢谱,并导致A1501对过氧化氢胁迫敏感。胞内铁含量测定表明,fur突变株内的铁含量为野生型的1.3倍,进一步qRT-PCR测定表明fur突变影响了铁离子转运系统及过氧化物酶编码基因的表达。研究结果为解析根际微生物胞内铁平衡调节及根际环境适应机制奠定了理论基础。

转铁蛋白受体2研究进展

转铁蛋白受体 2(transferrin receptor 2,TfR2)是一种新近发现的铁转运和铁稳态调节蛋白,在基因结构、蛋白结构、与转铁蛋白(Tf)结合和铁摄取方面与转铁蛋白受体 1(transferrin receptor 1,TfR1)具有相似性,但在mRNA表达的组织分布和调节方面有很大的差异。TfR2 mRNA不具有3’-端未翻译区的铁效应元件(Iron Responsive Element,IRE)结构,其表达水平不受细胞内铁状况的调节,在肝细胞、红系前体细胞、K562细胞和HepG2细胞高水平表达。TfR2的突变可导致遗传性血色病Ⅲ的发生。TfR2可能在铁转运、铁代谢调节、肝脏功能和红系细胞分化发育方面具有十分重要的作用,可能是红系前体细胞的一种分子标志。现综述TfR2基因和蛋白的结构特点、mRNA的表达和调控,及其可能的生物学功能。

铁调素膜铁转运蛋白调节轴在骨质疏松症中的研究进展

机体内铁的稳态主要是通过系统铁稳态和细胞内铁稳态的相互协调来实现，而系统铁稳态却与铁调素膜铁转运蛋白调节轴紧密相关。铁是机体必不可少的矿物质，参与血红蛋白合成、DNA复制和生物酶功能调节等广泛的细胞生物过程，一旦该轴调节发生障碍，必定会导致铁代谢紊乱，从而影响多种疾病的发生发展。当然，也可致骨量减少，甚至引起骨质疏松症。由此可见，骨质疏松症的发生与该轴功能的调节存在着千丝万缕的关系。

运动对铁代谢的影响

运动可导致低铁状态,这种低铁状态类似于临床铁缺乏表现,其本质尚未清楚。一些研究认为,运动性低铁状态是铁缺乏,主张进行铁补充,对所有运动员进行常规铁补充有利于纠正或避免铁缺乏;而有些研究则认为,这种低铁状态是机体的正常调节,铁补充将增强铁释放,对机体组织细胞不利。近年来对铁吸收机制以及肝细胞、单核巨噬细胞、骨髓细胞的铁转运机制已基本阐明,这为探讨运动时铁代谢的细胞和分子生物学调节机制提供了契机。

苋菜IRT1基因克隆、序列及表达分析

通过对镉超积累苋菜品种天星米铁转运蛋白基因(IRT1)的克隆、序列及表达分析,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础。依据同源克隆原理,通过RACE技术克隆苋菜IRT1基因及生物信息学方法分析基因序列结构和功能,Northern杂交研究基因表达。苋菜IRT1基因cDNA全长1 135 bp,包含完整的阅读框,编码322个氨基酸。苋菜IRT1蛋白与已知铁转运蛋白相似性在53.70%-63.04%,具有铁转运蛋白典型的功能结构特征,即N端含有1个信号肽、氨基酸序列上具有完整的ZIP家族功能结构域(Pfam:Zip)和7个跨膜结构域(TMs)。苋菜IRT1蛋白还具有1个COGO428超级家族(转运二价金属离子功能)、2个蛋白激酶C磷酸化位点和2个酪蛋白II磷酸化位点。低铁胁迫时苋菜根中IRT1基因表达量增加,加镉处理没有改变IRT1基因表达量。因此,推断苋菜IRT1基因是ZIP家族的一员,具有转运二价金属离子功能,将基因在GenBank中注册,序列号为:GU363501,命名为AmIRT1。

小肠粘膜细胞铁吸收机制

缺铁性贫血和运动性低铁状态在运动员中发生率高于一般人群,运动员补铁效果不理想。寻求有效的补铁措施的关键问题是要阐明小肠粘膜上皮细胞究竟如何吸收铁,然而有关铁吸收的机制一直不清楚。近几年研究发现小肠粘膜上皮细胞存在DMT1、Dcytb、Fp1和Hp等铁转运蛋白,TfR-1 和TfR-2 在隐窝细胞和绒毛细胞基底侧膜具有相对特异性分布。本文根据这些发现以及对其转运机制、转运特性和调节机制的研究进展勾画出小肠粘膜上皮细胞铁吸收过程和调节机制模型。

α-硫辛酸促进帕金森病大鼠黑质细胞铁转出的机制

目的检测α-硫辛酸(α-LA)对帕金森病(PD)模型大鼠中脑黑质的铁调节蛋白2(IRP2)、膜铁转运蛋白1(FP1)表达的影响,探讨α-LA在PD模型大鼠黑质调节铁转出的机制。方法健康雄性SD大鼠60只,随机分为假手术组(n=15)、模型组(n=45)。采用立体定位技术将6-羟基多巴胺(6-OHDA)注入大鼠右侧纹状体建立PD模型,假手术组注入同等量的生理盐水。4周后,取30只模型大鼠随机分为PD模型组(n=15)和PD治疗组(n=15)。PD治疗组腹腔注射α-LA 50 mg/(kg·d),连续2周,PD模型组给予同等量生理盐水。治疗14 d后,用圆筒试验(cylinder test)测试大鼠左前肢的使用率;取各组大鼠右侧中脑黑质,采用免疫组织化学染色法检测酪氨酸羟化酶(TH)的表达和分布,采用普鲁士蓝染色法检测铁阳性细胞的数量变化,采用Western blot法检测IRP2和FP1的水平。结果与假手术组相比,PD模型组左前肢使用率显著降低;TH阳性细胞数明显减少,黑质铁阳性细胞数量明显增加;IRP2水平明显增加,FP1水平降低。与PD模型组相比,PD治疗组左前肢使用率明显增加;TH阳性细胞数明显增加,黑质铁阳性细胞数量明显减少;IRP2水平降低,FP1水平增加。结论α-LA能够下调IRP2水平,通过IRP2/IRE通路,上调FP1水平,促进细胞对铁离子的转出,降低PD模型大鼠黑质的铁沉积,减轻6-OHDA诱导的PD模型大鼠脑损伤。

ICP-MS法在测定转基因酵母中锌和铁含量的应用

采用电感耦合等离子体质谱法测定了不同转基因型酵母细胞中锌和铁含量,此方法测定结果与酵母异源功能互补实验得到的结果一致。通过ICP-MS与异源互补的对比分析结果,证明了MxIRT1(小金海棠铁转运基因)基因具有转运金属离子的功能,其作为非特异的金属离子转运体在细胞质膜上发挥作用,对Zn,Fe都有显著的吸收。ICP -MS法的优点是其测定数据可以直接呈现出酵母对金属元素吸收的趋势。

铁转运的调控和转铁蛋白的作用(三)

6．2．2通过循环铁和全息转铁蛋白的调节通过循环铁水平调节的铁调素很可能是由HFE和Tf受体介导从而感知血浆TF饱和度的改变（图4）。注射全息Tf的老鼠，几小时之内引起铁调素mRNA表达的显著增长，而用生理盐水或脱辅基TF注射的对照组小鼠，没有表现出任何类似的效果。HFE或TfR2在肝脏特异性破坏的小鼠由于铁调素的抑制发展为铁超负荷，因此证明，这些蛋白质在肝细胞的表达对于正确的铁信号是不可缺少的。

金属离子代谢平衡失调与阿尔茨海默病早期发病机制

研究表明,脑内金属离子代谢失衡与阿尔茨海默病(AD)有关,但其机理尚需深入探讨.结合本实验室研究结果,作者对金属离子代谢紊乱与氧化应激,金属离子代谢紊乱与β-淀粉样蛋白、转铁蛋白和转铁蛋白受体、铁调节蛋白、二价金属离子转运体以及天然抗氧化剂通过调节金属离子代谢平衡缓解β-淀粉样蛋白的毒性和保护细胞的作用进行探讨.提出:铁、铜等金属离子缺乏可能主要与AD早期关系密切,而铁、铜等金属离子过载可能主要与AD后期损伤关系密切的学术观点.

铁代谢紊乱与阿尔茨海默病

很多研究表明脑内铁代谢紊乱与阿尔茨海默病有关,但其机理尚需深入探讨。综述这方面近年来的研究进展,特别是结合本实验室的研究结果,对铁代谢紊乱和氧化应激、β-淀粉样蛋白和金属离子代谢紊乱、转铁蛋白和转铁蛋白受体、铁调节蛋白、二价金属离子转运体,及天然抗氧化剂通过调节金属代谢平衡缓解β-淀粉样蛋白的毒性对细胞损伤的保护作用进行了深入讨论,旨在对今后这方面的研究及预防和治疗阿尔茨海默病有所帮助。