植物体内Na/K转运体研究进展

综述了目前发现的植物体内Na/K转运蛋白主要是HAK和HKT家族基因,其中HAK家族基因主要负责高亲合K的吸收和运输,而HKT家族基因不仅具有高亲合K的吸收和转运的功能,而且还具有大量吸收和转运Na的功能,同时在植物抗盐性上具有一定的作用。

Na~＋(K~＋)/H~＋转运蛋白NHX基因的研究进展

Na+(K+)/H+转运蛋白是液泡膜中的一种离子反向运输体,是生物界普遍存在的负责Na+(K+)/H+交换的一种跨膜运输蛋白。Na+(K+)/H+逆向转运蛋白由NHX家族基因调控表达。过表达NHX家族基因能提高植物中Na+(K+)/H+逆向转运蛋白的活性。从而调节细胞质内pH值、维持Na+(K+)浓度、K+/Na+比、保持细胞膨压、控制细胞扩增的功能,是植物耐盐的关键因子。该文主要对Na+(K+)/H+逆向转运蛋白的发现、功能以及调控其表达的NHX基因的克隆、分类及其与抗旱耐盐之间的关系进行了综述,旨在全面了解其功能和作用机理后将其转入到大豆基因组中,获得抗旱耐盐的转基因大豆种质。

7种植物K~＋/H~＋逆向转运蛋白的生物信息学分析

K+/H+逆向转运是普遍存在于几乎所有生物体内的重要离子平衡机制之一。该机制主要由多基因家族KEA(K efflux antiporter)介导。然而,长期以来对KEA的功能特征和生理意义的认识,除了在大肠杆菌中有零星的报道之外,绝大部分尚为空白。本文通过生物信息学分析,比较了7个植物物种KEA的同源和进化关系,发现KEA家族中的部分成员在物种进化过程中具有极高的保守性。以模式植物拟南芥为例,进一步研究了KEA的蛋白质跨膜结构、关键结构域和亚细胞定位预测等。结果表明,AtKEA大多具有10～12个跨膜结构,是典型的膜蛋白,在跨膜区的N端有多个丝氨酸磷酸化调控位点;都含有K+/H+交换结构域和相应的调控域,推测其能够介导K+/H+交换。基因芯片研究表明,AtKEA在根、茎、叶、花和荚果等不同组织器官的表达丰度不同,表明KEA基因家族各成员的生理功能具有时空分异性。上述结果可为进一步深入研究植物K+/H+逆向转运系统的功能提供借鉴。

水杨酸钠作用后大鼠耳蜗K-Cl协同转运体家族mRNA表达研究

目的研究水杨酸钠作用后大鼠耳蜗K—Cl协同转运体家族（K^＋-Cl-cotransporter，KCC）成员KCC1～4mRNA的表达情况，探讨KCC在水杨酸盐耳毒性中的作用及意义。方法选用30只正常大鼠，随机分成五组，每组6只：第一组为预实验组，未给予任何处理，采用逆转录PCR技术检测大鼠耳蜗中KCC1～4mRNA表达情况；第二、三、四、五组分别为对照组（不用药）、慢性组（肌肉注射水杨酸钠175mg／kg，2次／天，连用14天后处死观察）、急性组（一次肌肉注射水杨酸钠400mg／kg后处死观察）、恢复组（水杨酸钠用量及用法同慢性组，停药14天后处死观察），运用荧光定量PCR技术比较各组大鼠耳蜗内KCC1～4mRNA表达情况。结果KCC1～4mRNA在正常成年大鼠耳蜗中均有表达；在对照组及水杨酸钠作用后大鼠耳蜗KCC1～4mRNA表达均有变化，急性组KCC1mRNA、慢性组和恢复组KCC2mRNA、恢复组KCC4mRNA表达水平高于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05），急性组KCC2mRNA、急性组、慢性组和恢复组KCC3mRNA以及急性组、慢性组KCC4mRNA表达水平低于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05）。结论KCC1～4mRNA在正常大鼠耳蜗中均有表达，提示其可能共同参与耳蜗内淋巴液Cl-浓度的维持；在水杨酸钠作用后KCC1～4mRNA表达的不同变化，破坏了耳蜗内淋巴液Cl-浓度平衡，影响外毛细胞能动性。

1个玉米高亲和K^+转运体HKT的生物信息学分析

植物HKTs具有Na(+或K+)单向运输或Na+-K+共转运功能。利用各种生物信息学工具分析了1个从玉米中获得的HKT的氨基酸序列,并预测了其功能。结果表明:目标蛋白属于HKT的亚家族I,与OsHKT1;5和TaHKT1;5蛋白进化关系较近,命名为ZmHKT1;5。该蛋白呈弱碱性,疏水性较强,具有8个跨膜结构,其二级结构含58.67%α螺旋(H),7.07%β折叠(E)和34.26%无规卷曲(L),三级结构为典型的膜蛋白。推测该蛋白可能具有Na+选择性并在玉米的耐盐机制中起作用。

醋酸泼尼松龙对豚鼠耳蜗血管纹内Na^+/K^+/2Cl^-联合转运蛋白的影响

目的观察醋酸泼尼松龙对豚鼠耳蜗血管纹边缘细胞内Na^+/K^+/2Cl-联合转运蛋白的影响。方法筛选健康白色红目豚鼠40只,随机分成醋酸泼尼松龙组和对照组。利用糖皮质激素对醋酸泼尼松龙组豚鼠制造诱发性肾虚动物模型,按50mg/(kg·d)的剂量每日肌注醋酸泼尼松龙注射液,对照组则每日肌注生理盐水0.3ml/只,共17天。造模结束后,进行ABR阈值测试及90dBSPL给声强度下Ⅲ波潜伏期测试,同时进行免疫组化染色及Na^+/K^+/2Cl-联合转运蛋白积分光密度值(IOD值)测量。结果注射后,醋酸泼尼松龙组豚鼠ABR阈值显著提高,且90dBSPL给声强度下Ⅲ波潜伏期明显延后,两者与对照组之间有显著性差异(P<0.01)。且与对照组相比,醋酸泼尼松龙组豚鼠耳蜗血管纹Na^+/K^+/2Cl-联合转运蛋白显著降低(P<0.01),免疫组化反应明显减弱。结论经醋酸泼尼松龙注射后,豚鼠出现类似"肾虚"的证候,引起耳蜗血管纹边缘细胞中Na^+/K^+/2Cl-联合转运蛋白表达减少,可能是导致听觉功能的减退原因之一。

外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

为探究拟南芥(Arabidopsis thaliana)K+/H+反向转运体KEA1和KEA2在植物生长发育过程中的功能作用,以拟南芥野生型和kea1kea2功能缺失突变体为研究材料,通过表型分析,碘化丙啶染色观察根的结构,高效液相色谱法测定内源糖含量,转录组测序及实时荧光定量PCR比较分析相关基因表达量的变化,组织化学染色检测叶片超氧阴离子的分布等研究发现:在没有蔗糖的培养基中,kea1kea2双突变体的根长显著短于野生型Col-0;进一步观察发现,与野生型相比,kea1kea2双突变体的根尖分生组织区较短,内源蔗糖含量下降,并且kea1kea2双突变体的叶片分布较多的O_(2)^(·-)。当外源添加30 g·L^(-1)蔗糖后,野生型与kea1kea2双突变体的根长无显著差异。转录组测序分析显示,许多参与蔗糖信号和根生长发育的关键基因在kea1kea2双突变体中的表达受到抑制。综上所述,外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2参与调节的拟南芥幼苗根的生长。

HKT在植物离子稳态和响应非生物逆境胁迫中的作用

K^(+)在植物生长发育及抵御非生物胁迫中扮演着重要角色。高亲和性K^(+)转运蛋白(high-affinity K^(+)transporter,HKT)是最重要的阳离子转运蛋白家族之一,广泛参与植物K^(+)和Na^(+)吸收与转运。大量研究表明,HKT家族基因表达受Ca^(2+)、腐植酸和胞嘧啶甲基化等调控;其介导植物体内Na^(+)长距离运输以及维持K^(+)和Mg^(2+)稳态平衡,在植物抗逆性中发挥着关键作用。本研究对HKT家族的发现、结构与分类、生物学功能、表达与调控机制及其响应非生物胁迫等方面的研究成果加以综述,并对其未来研究方向进行展望,以期为农作物抗逆性遗传改良提供理论依据和基因资源。

K-Cl协同转运子在妇科肿瘤的研究进展

K-Cl(K-Cl cotransporter,KCC)协同转运子是一种膜转运蛋白,由细胞肿胀激活,在细胞体积调节、上皮细胞转运和离子稳态等方面起重要作用。KCC的活性调节有三种调节途径和多种调控因子,其中IGF-1最为重要,其激活可增强KCC活性。KCC在调节肿瘤细胞体积方面起重要作用,在宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌中已有研究。目前在肿瘤研究领域,KCC已逐渐成为热点,期望通过阻断KCC活性或表达,成为延缓或防止恶性肿瘤侵袭和增殖的新的治疗策略。

布美他尼与呋塞米K^+转运蛋白抑制剂对小鼠听觉功能的影响

目的:探讨布美他尼与呋塞米两类K+转运蛋白抑制剂对小鼠听觉功能的影响。方法:以30只健康小鼠为研究对象,采用随机数字表法分为健康对照组10例,布美他尼处理组10例,呋塞米处理组10例。对照组小鼠不予处理,布美他尼处理组予以布美他尼处理,呋塞米处理组予以呋塞米处理。分别对各组小鼠进行听觉脑干反应检测,对比三组小鼠听觉脑干反应阀值,以及布美他尼处理组、呋塞米处理组小鼠给药前后和恢复后听觉脑干反应阀值。结果:给药后,布美他尼处理组、呋塞米处理组平均听觉脑干反应阀值均高于健康对照组(P<0.05),且布美他尼处理组平均听觉脑干反应阀值高于呋塞米处理组(P<0.05)。停止给药恢复后,布美他尼处理组、呋塞米处理组平均听觉脑干反应阀值均低于给药后(P<0.05),与给药前接近。结论:布美他尼K+转运蛋白抑制剂对钠钾氯协同转运蛋白1的抑制作用高于呋塞米,对小鼠听觉功能的损伤影响高于呋塞米。

葡萄基因组中 KUP 蛋白的生物信息学分析(英文)

植物钾（K＋）转运体蛋白在K＋的跨膜运输中起重要作用，进而维持植物体正常生长和代谢活动。本研究中，通过隐马尔科夫模型（HMM）和葡萄蛋白质库搜索，共找到18个葡萄钾转运体蛋白（VvKUPs）。利用生物信息学方法，我们对葡萄家族12条KUP蛋白序列的系统发生和KUP基因组定位进行分析，然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析，同时还分析了葡萄与拟南芥、水稻和杨树的K卯基因家族之间的联系。基因组定位结果发现其分布在至少9条染色体上。二级结构预测结果发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异；仅一螺旋和无规则卷曲为主要二级结构组成部分。基因结构分析表明，KUP基因家族成员分别含有7～10个内含子。葡萄KUP蛋白的亚细胞定位分析表明VvKUP主要定位于膜结构上。电子表达图谱分析结果表明：12条K卯基因有对应的EST序列，其中的11条KUP有相应的电子表达谱，并主要在花、果实、花序和花蕾等组织部位表达。

长穗偃麦草EeHKT1;4基因的克隆与植物表达载体构建

采用RT-PCR方法从长穗偃麦草(Elytrigia elongata)中克隆得到高亲和K+转运蛋白基因,命名为EeHKT1;4,全长cDNA序列为1 977bp,开放阅读框1 722bp,编码573个氨基酸,与一粒小麦(Triticum monococcum)TmHKT1;4-A2的氨基酸同源性为94%。系统进化树分析结果显示,EeHKT1;4与单子叶植物HKT1;4亲缘关系较近。利用In-Fusion技术,成功构建了pBI121-35SEeHKT1;4-Nos植物表达载体,为长穗偃麦草EeHKT1;4的耐盐功能鉴定奠定基础。

獐茅HAK基因表达调控区的分离及其在水稻中的功能分析

獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因转录起始位点上游长度约1.3 kb的启动子区域。启动子顺式元件分析显示该序列具有典型的TATA和CAAT盒,以及一些与植物生长发育和环境响应相关的顺式元件。为了明确AlHAK1启动子的功能,将其与GUS基因融合构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,通过农杆菌介导转化法导入水稻中。对转基因植株进行GUS组织化学染色,结果显示在转化AlHAK1启动子水稻的根、茎、叶、花药和内外稃部位均检测到GUS活性。GUS荧光定量分析显示AlHAK1启动子调节GUS表达活性低于组成型启动子CaMV35S和Ubiquitin,但其根部和茎部的GUS活性相对较高。对转化植株进行不同胁迫处理后检测GUS活性,结果表明受到ABA、干旱、高温的诱导后其茎部和根部GUS活性有所提高,推测位于该启动子-682 bp的HSE元件和-1 268 bp的MybBS元件可能在高温、ABA和干旱诱导的表达调控中起作用。

苹果K^+转运蛋白基因家族鉴定及表达分析

利用苹果基因组筛选K^+转运蛋白基因,分析其系统发育关系,通过q RT-PCR检测它们在平邑甜茶各器官组织和不同发育阶段果实的表达特征。结果表明,在苹果中存在65个K^+转运蛋白基因,包括CHX家族(33个)、HAK家族(24个)、HKT家族(1个)和KEA家族(7个),它们与拟南芥K^+转运蛋白基因高度同源,其基因结构相对保守,并且不均匀地分布在13条染色体上。定量表达分析发现,K^+转运蛋白基因具有不同的表达模式,其中在根中高度表达的32个,在叶片中高度表达的12个,在茎尖中高度表达的11个,在果实中高度表达的19个。研究结果为揭示苹果K^+转运蛋白基因的功能提供了基础资料。

商陆高亲和性K^+转运体基因PaHAK1的克隆与表达分析

为了研究高钾植物商陆高亲和性K+吸收机制,本试验选用野生商陆为材料,以拟南芥、冰叶日中花、小麦、大麦和水稻等多种植物的HAK家族基因的保守序列,设计简并引物,获得了981bp的PaHAK1的基因片段。然后应用RACE技术克隆到PaHAK1基因序列,其cDNA全长为2337bp,编码771个氨基酸。该编码蛋白质分子量为86.66kDa,等电点为7.54。蛋白质疏水性和拓扑结构分析显示该氨基酸序列共有12～13个跨膜区。该cDNA序列与冰叶日中花HAK1基因序列相似性高达88%。Real-Time PCR分析表明PaHAK1主要在商陆根中表达,低钾状态可以诱导PaHAK1的高表达。

鱼类离子细胞及离子通道的研究进展

渗透压调节与鱼类生命活动密切相关,离子细胞与离子通道是渗透压调节的重要细胞和通路。本文结合近期国内外在渗透压调节方面的研究热点,论述鱼类离子细胞与离子通道的研究进展,并做出展望。主要从离子细胞的命名演变及离子细胞亚型的类型和两种离子通道的研究进展进行论述。离子细胞的命名从"氯细胞(chloride cells,CCs)"、"线粒体丰富的细胞(mitochondrion-rich cells,MRCs或MR)"发展到"离子细胞(ionocytes)",其中还有PNA+、PNA-、Ⅰ型MR细胞、Ⅱ型MR细胞、Ⅲ型MR细胞、Ⅳ型MR细胞相继因不同的功能而被独立进行命名。两种离子转运通道是:囊性纤维化跨膜传导调节蛋白(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)和Na+/K+/2Cl-协同转运蛋白(NKCC),CFTR在离子细胞的尖端处表达,而NKCC则在离子细胞基底进行表达调控,两者在渗透压调节中处于下游层次,可直接反应离子调控的水平。

Ⅱ型糖尿病肾病和红细胞膜ATP酶活性的关系

目的 探讨 型糖尿病患者红细胞膜 Na+ K+ - ATP酶和 Ca2 + Mg2 + - ATP酶活性改变参与糖尿病肾病的可能机制。方法 按 Reinila制膜法测定了 2 5例无糖尿病肾病和 5 7例糖尿病肾病患者红细胞膜 Na+ K+ -ATP酶和 Ca2 + Mg2 + - ATP酶含量 ,并与 35名正常人作对照。结果 糖尿病无肾病组和肾病组红细胞膜 Na+ K+ -ATP酶和 Ca2 + Mg2 + - ATP酶活性均显著地低于正常人组 (P<0 .0 1) ,糖尿病肾病组与无肾病组比较差异亦有显著性 (P<0 .0 5 )。结论 型糖尿病肾病的发生和发展与红细胞膜 Na+ K+ - ATP酶和 Ca2 + Mg2 + - ATP酶活性有密切的关系。

K-Cl协同转运子1在宫颈癌组织中的表达及意义

目的探讨 K-Cl 协同转运子1(KCC1)在宫颈癌组织中的表达及在宫颈癌发生、发展中的作用。方法采用半定量逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)、Western 印迹及免疫荧光染色方法测定40例宫颈癌、10例宫颈上皮内瘤样病变(CIN)和10例慢性宫颈炎组织中 KCC1mRNA 及蛋白的表达及定位情况。结果宫颈癌组织中 KCC1mRNA 和蛋白的表达(灰度比值分别为1.29±0.17,1.18±0.27)均明显高于慢性宫颈炎(0.59±0.27,0.33±0.18)、CIN 组织(0.50±0.28,0.27±0.15),差异有统计学意义(均 P<0.05)。宫颈低、中分化癌组织中 KCC1mRNA 及蛋白的表达(灰度比值分别为1.39±0.12,1.37±0.15)明显高于高分化组(1.16±0.14,0.96±0.19),差异有统计学意义(P<0.05);KCC1mRNA 及蛋白在晚期宫颈癌组织中的表达与早期组差异无统计学意义,KCC1蛋白在宫颈癌及对照组织中的分布定位在细胞膜上。结论 KCC1基因可能在宫颈癌的发生发展中起重要的作用。

拟南芥内膜Na^+,K^+/H^+反向转运体研究进展

拟南芥内膜Na,K+/H+反向转运体(Endosomal NHX)的亚细胞定位、离子转运特性及生物学功能阐释取得了重要进展。拟南芥内膜Na+,K+/H+反向转运体包含AtNHX5和AtNHX6两个成员,它们的氨基酸序列相似性为78.7%。研究表明,AtNHX5和AtNHX6具有功能冗余,它们都定位在高尔基体(Golgi)、反面高尔基体管网状结构(TGN)、内质网(ER)和液胞前体(PVC),参与调控耐盐胁迫、pH平衡和K+平衡等。有报道显示内膜NHXs跨膜结构域存在能够调控自身离子活性的酸性保守氨基酸残基,对其自身功能具有决定性作用。最新研究结果表明,拟南芥内膜NHXs影响囊泡运输和蛋白存贮,并参与生长素介导的植物生长和发育。文中主要对拟南芥内膜NHXs的亚细胞定位、离子转运、功能及应用进展进行了概述。

MK-801诱导的精神分裂症大鼠脑组织PV、GAD67和KCC2的表达变化

目的通过对地佐环平(MK-801)诱导的精神分裂症(SZ)大鼠脑组织小清蛋白(PV)、谷氨酸脱羧酶67(GAD67)以及K+-Cl-协同转运蛋白2(KCC2)表达的比较研究,探讨围产期NMDA受体阻断剂致SZ的γ-氨基丁酸(GABA)机制。方法 36只新生雄性Sprague-Dawley大鼠于出生后(postnatal,P)6 d随机分为2批,每批又随机分为正常对照组、SZ发育模型组和SZ慢性给药模型组。SZ发育模型组于P7～10 d皮下注射0.1 mg/kgMK-801,每日2次;SZ慢性给药模型组于P47～60 d腹腔注射0.2 mg/kg MK-801,每日1次;对照组和各模型组大鼠于相应时段注射0.9%的生理盐水。P63 d,第1批大鼠断头取脑,多聚甲醛固定后行组织切片,以免疫组化方法检测内侧前额叶皮质(mPFC)和海马CA1区PV及GAD67的表达情况;第2批大鼠处死后取mPFC和海马组织匀浆,以免疫印记方法检测mPFC和海马组织KCC2的表达水平。结果两模型组mPFC和海马CA1区PV以及GAD67的表达水平显著低于对照组(P<0.05);SZ发育模型大鼠mPFC和海马CA1区的KCC2表达水平显著低于慢性给药模型组和对照组(P<0.05)。结论 MK-801诱导的SZ发育模型可模拟SZ患者大脑PV和GAD67的表达改变,并可能通过下调KCC2的表达影响mPFC和海马GABA递质系统的发育。