NA蛋白对流感病毒受体结合特性影响的研究

为研究两株H7亚型流感病毒A/chicken/Jilin/SD020/2014(H7N2)(简称JL/020)和A/Anhui/1/2013(H7N9)(简称AH/1)受体结合特异性差异的影响机制,本实验利用反向遗传操作技术,构建一系列重配病毒和HA基因点突变病毒,检测其对受体结合特性的影响。固相ELISA检测结果表明血凝素蛋白(HA)中的57和312位氨基酸不影响流感病毒的受体结合特性,而神经氨酸酶蛋白(NA)使r-JL/020(AH/1骨架)结合SAα2,3Gal受体的结合能力高于r-AH/1(R57K/R312K),表明NA影响了流感病毒受体结合特性;同源建模进一步发现HA中的57和312位点与流感病毒受体结合结构域相距较远;交叉血凝抑制试验(HI)结果表明,H7单因子血清和H7N9全病毒血清对拯救的JL/020和AH/1病毒株的抑制价没有差异,而N2单因子血清对病毒的抑制能力存在差异。以上结果表明,NA蛋白影响了流感病毒的受体结合特性。本研究表明,除HA以外,NA也能够影响流感病毒的受体结合特性,该实验为进一步研究流感病毒受体结合特性提供了实验依据。

H1N1流感病毒的HA、NA蛋白序列进化树

为了从本质上揭示H1N1病毒分子的变异、流感流行等关系,提出一种构建H1N1型流感病毒进化树的新方法。在1902—2013年全球22 455条H1N1型流感病毒HA蛋白序列和16444条NA蛋白序列数据的基础上,利用其特征向量构建基于内积的蛋白序列相似度;采用基于相似度的完全聚类图的方法进行数据系统粗粒化的相似信息提取;最后,利用基于模糊邻近关系的结构聚类方法构建H1N1型禽流感病毒HA、NA蛋白序列的进化树及算法研究。试验结果表明:H1N1病毒的变异不仅与爆发时间密切相关,还与所分布地域及地域间的距离有很大关系,且分布地域间的距离越近,爆发的病毒进化的相似程度越高。因此这种基于大数据处理的新方法能有效揭示流感病毒的进化关系,为进一步研究流感病毒的变异、进化与预测奠定了基础。

流感病毒M1与NA蛋白的相互作用及其在病毒出芽中的作用

流感病毒是一种囊膜病毒,各组分在细胞质膜组装并以出芽形式释放病毒。其中基质蛋白1,即M1蛋白,对病毒的致病性和病毒粒子形态的稳定起重要作用。NA蛋白是流感病毒的表面蛋白之一,可启动病毒的出芽。M1蛋白和NA蛋白间是否存在相互作用,以及这种相互作用对病毒出芽的影响还存在未知。本研究利用双分子荧光互补实验证明M1蛋白与NA蛋白存在相互作用。利用体外出芽试验发现单独表达的M1蛋白不能出芽,而单独表达的NA蛋白可以完成出芽;共表达NA与M1蛋白时,M1蛋白可以出芽,表明NA蛋白可以与M1蛋白发生互作并协助M1出芽。本研究探明了M1蛋白和NA蛋白的互作并揭示了这种互作在病毒出芽中的作用。

新型H7N9禽流感病毒NA蛋白胞外区片段的生物信息学分析及其多克隆抗体制备

旨为以原核表达系统表达、纯化新型H7N9禽流感病毒(安徽株)NA蛋白胞外区片段并制备该蛋白的多克隆抗体。对新型H7N9禽流感病毒神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)蛋白胞外区片段进行生物信息学分析,基于大肠杆菌密码子偏爱性进行密码子优化并合成该蛋白编码基因。将构建的重组质粒pET28b-tN9(Truncated N9)转化至E.coli BL21(DE3)、E.coli Rosetta和E.coli Arctic Express(DE3),进行诱导表达,并进行SDS-PAGE鉴定。选取E.coli BL21(DE3)重组菌进行放大培养、IPTG诱导并对诱导产物进行镍柱纯化、SDS-PAGE分析和质谱鉴定。将纯化的重组蛋白免疫新西兰大白兔,制备多克隆抗体,以Western blotting和间接ELISA法检测抗体特异性及效价。成功表达并纯化目标蛋白,Western blotting显示制备的多克隆抗体能特异性识别重组蛋白和新型H7N9禽流感病毒(上海株),间接ELISA方法检测制备的多克隆抗体,效价为1∶256000。利用原核表达系统高效表达并纯化了tN9蛋白,制备的多克隆抗体效价高,特异性强,旨为深入探索NA蛋白结构及功能、H7N9禽流感病毒致病机制和建立快速检测方法奠定基础。

H9N2亚型禽流感病毒M1和NA基因在昆虫细胞中的表达

为通过昆虫细胞表达出H9N2亚型禽流感病毒M1和NA蛋白,并鉴定其免疫活性,利用PCR技术扩增H9N2亚型禽流感病毒M1和NA基因,以pFastBacDual为转移载体构建重组转移载体pFastBacDual-M1和pFastBacDual-NA;将阳性重组转移载体分别转化至DH10Bac感受态细胞,得到重组杆粒rBacmid-M1和rBacmid-NA;将重组杆粒分别转染Sf9昆虫细胞,获得含M1和NA基因的重组杆状病毒rBV-M1和rBV-NA;运用IFA和Western-blot鉴定M1和NA蛋白的表达情况,同时以NA蛋白为包被抗原,运用间接ELISA方法鉴定NA蛋白的反应活性。结果显示,IFA鉴定均出现特异性绿色荧光,Western-blot检测M1和NA蛋白大小分别约为28和52 ku,ELISA检测NA蛋白对抗H9N2阳性血清有很高的反应值。结果表明,M1和NA蛋白可在昆虫细胞中特异性表达且具有反应原性。本试验为进一步研发H9N2亚型禽流感诊断技术和疫苗奠定了基础。

菊芋Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法从菊芋中克隆了Na+/H+逆向转运蛋白基因。序列分析表明,该基因全长2148 bp,开放读码框为1647 bp,可编码长549个氨基酸的多肽,与其它植物已克隆的Na+/H+逆向转运蛋白具有很高的同源性。系统发育分析表明该蛋白(HtNHX1)与液泡型Na+/H+逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型Na+/H+逆向转运蛋白亲缘关系较远。NaCl胁迫条件下RT-PCR检测结果表明,HtNHX1随NaCl浓度增加和处理时间延长表达持续增强,但到了第3天表达量开始下降。HtNHX1逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定菊芋耐盐能力的一个重要因素。

小拟南芥Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及生物信息学分析

为了克隆新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)的Na+/H+逆向转运蛋白基因,本研究以经200mmol/L NaCl胁迫诱导12h的叶片总cDNA为模板,采用RT-PCR技术克隆到Na+/H+逆向转运蛋白基因,命名为ApNHX1(GenBank登录号:JF357965)。结果表明:ApNHX1全长开放阅读框1617bp,编码538个氨基酸残基。利用相关的生物信息学软件对ApNHX1蛋白氨基酸的等电点、结构域、二级结构组成、跨膜结构、亲水性等进行研究,并且构建植物NHX1基因家族系统进化树,结构表明ApNHX1和拟南芥、鼠尔芥、盐芥和油菜等的NHX1同源基因遗传距离最为接近,属于Ⅰ型液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白。因此,构建植物过量表达载体p35S::ApNHX1,转化到农杆菌GV3101中,这为进一步研究基因功能奠定基础。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

盐胁迫主要由Na+ 引起 ,过高的Na+ 浓度引起的离子毒害 ,渗透胁迫和K+ /Na+ 比率的不平衡使植物新陈代谢异常 ,这是对大多数器官造成伤害的原因。植物抵御盐胁迫的主要方式是将细胞内过多的Na+ 从质膜向细胞外排放和将Na+ 在液泡中区隔化 ,这一过程是由Na+ /H+ 逆向转运蛋白完成的。本文概述了植物中Na+ /H+ 逆向转运蛋白的发现、特征、分子生物学方面的研究 ,以及Na+ /H+

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。

刚毛柽柳Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

通过对刚毛柽柳(Tamarix hispida)转录组分析,鉴定获得一个Na^+/H^+逆向转运蛋白基因,命名为Th SOS1。Th SOS1基因c DNA全长3 917 bp,开放阅读框长3 498 bp,编码1 165个氨基酸,编码蛋白相对分子质量128.8 k Da,理论等电点(PI)为6.42。疏水性分析预测Th SOS1基因编码蛋白N端具有10个跨膜结构域,C端具有一个较长的亲水尾部。Th SOS1氨基酸序列与长叶红砂、藜麦、盐地碱蓬等植物的SOS1序列同源性较高,分别可达92%,73%,72%。系统发育分析表明Th SOS1为质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白,与液泡膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白属于不同分支。实时荧光定量RT-PCR分析显示,该基因受高盐、干旱诱导上调表达,暗示Th SOS1可能在刚毛柽柳抗旱耐盐过程中发挥重要作用。

毛偃麦草Na^+/H^+逆向转运蛋白的分子克隆及生物信息学分析

根据小麦和长穗偃麦草的液泡膜Na+/H+逆转运蛋白基因(TaNHX1、TeNHX1)全长序列设计引物,通过RT-PCR直接扩增的方法从毛偃麦草(Elytrigia trichophora L.)中克隆到了Na+/H+逆转运蛋白基因,命名为EtNHX1(Accession numeber:EU876834)。EtNHX1最大开放阅读框为1641bp,编码含有546个氨基酸残基、分子量为59.8kD的蛋白,预测等电点8.0。EtNHX1含有39个碱性氨基酸,37个酸性氨基酸,256个疏水氨基酸及128个极性氨基酸。二级结构预测表明该蛋白含约47%的α-螺旋、20%的延伸链、4.5%的β-转角和28%的不规则卷曲。亲疏水性分析显示,EtNHX1含有12个连续的疏水片断,其中10个可能构成跨膜螺旋。序列分析显示,EtNHX1与小麦(Triticum aestivum L.)、中间偃麦草(Thinopyrum intermedium L.)、长穗偃麦草(Elytrigia elongate L.)、水稻(Oryza sativa L.)、角果碱蓬(Suaeda corniculata L.)、小盐芥(Thellungiella halophila L.)等植物的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白高度同源,序列相似性分别为98%、98%、96%、85%、68%和67%。序列比对结果以及进化树分析均表明EtNHX1应为定位于毛偃麦草液胞膜上的Na+/H+逆向转运蛋白。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白研究进展

土壤中过多的Na+是抑制植物生长的主要限制因子之一,也是造成土壤盐渍化的主要离子。而Na+/H+逆向转运蛋白是植物维持Na+稳态,增强植物抗盐性的一条重要途径。通过对Na+/H+逆向转运蛋白的分类、结构、功能,以及和植物耐盐性关系的概述,揭示其耐盐机理,并就其将来的应用和发展前景作了分析。

桑树Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及功能分析

盐害是威胁作物生长的重要因素之一,培育和种植耐盐作物品系是进行盐地开发利用的有效途径。该研究通过RACE方法,从特优1#桑品种克隆获得了Na^+/H^+逆向转运蛋白基因(MaNHX)的全长cDNA(2 016 bp),编码蛋白预测分子量59.28 ku,等电点6.67,含保守位点(^(82)LFFIYLLPPI^(91))。用根癌农杆菌介导法,将MaNHX基因导入拟南芥中,结果表明,在拟南芥中异源表达MaNHX能明显提高拟南芥对盐胁迫的耐受性。转基因植株NaCl胁迫下叶绿素含量更高、抗氧化活性增强,MDA含量下降。结果证实,异源表达MaNHX转基因拟南芥可以通过维持细胞膜稳定性、减少膜损伤和透性伤害等机制应对盐胁迫。该研究可为桑树的抗盐品种培育提供候选参考基因。

转Na^+/H^+逆向转运蛋白基因(nhaA)大豆植株的获得及耐盐性分析

高盐对作物造成渗透胁迫和离子毒害,是影响作物生长发育的主要非生物胁迫因子之一。Na+/H+逆向转运蛋白能够通过将Na+排出细胞或将其区隔化入液泡中来调节细胞内的离子平衡,是植物耐盐的关键因子。本研究将质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA构建到植物表达载体pBI121上,通过发根农杆菌介导转化大豆子叶节,获得6株卡那霉素抗性再生植株。对抗性植株进行PCR、Southern blot和RT-PCR鉴定,3株植株呈阳性,平均转化率为0.42%。对阳性植株的耐盐生理指标测定结果显示,盐胁迫后转基因植株的质膜相对电导率显著低于对照植株,叶绿素含量和脯氨酸含量显著高于对照植株。nhaA基因在大豆植株中的表达显著提高了大豆对盐胁迫的耐受性,为大豆耐盐新品种的选育和广泛应用该基因进行其它农作物的耐盐性改良提供了材料和依据。

大叶补血草Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及序列分析

根据同源序列区域设计简并引物,利用RT-PCR及RACE方法从盐生植物大叶补血草中分离了Na+/H+逆向运输蛋白基因的cDNA(LgNHX1,GenBank登录号EU780457)。LgNHX1的cDNA全长为2 397 bp,5′端非翻译区长度为512 bp,3′端非翻译区长度为229 bp,其中包括12 bp的poly(A)尾巴,中间的开放读码框为1 656bp,编码1个550个氨基酸的多肽,推测分子量为61 kD。氨基酸同源性分析表明,LgNHX1与北滨藜、小麦、盐角草和拟南芥液泡Na+/H+逆向运输蛋白的一致性分别为82.62%,82.01%,80.64%和75.86%。预测分析表明,LgNHX1具有11~12个跨膜结构区域。系统发育分析表明该蛋白(LgNHX1)与液泡型的Na+/H+逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型的Na+/H+逆向转运蛋白亲缘关系较远。

木榄质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白的基因克隆与序列分析

根据已发表的胡杨、毛白杨、蓖麻、番杏、番茄、盐角草等逆向转运蛋白基因的保守区设计兼并引物,通过RT-PCR和RACE技术,从木榄(Bruguiera gymnorrhiza)中克隆出Na+/H+逆转运蛋白的cDNA全长序列,长度为3 703 bp,其中,开放阅读框3 462 bp,编码1 154个氨基酸,含12个跨膜区。序列同源性分析表明,该氨基酸序列与毛果杨、蓖麻、胡杨、葡萄等Na+/H+逆向转运蛋白氨基酸序列具有很高的同源性(70%以上),表明该序列确属Na+/H+质膜型逆向转运蛋白的家族基因。

Na^+/H^+逆向转运蛋白与植物耐盐性研究

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的重要非生物因素。一定浓度的盐分可以通过渗透胁迫、离子胁迫等不同程度地伤害植物的细胞膜透性,并产生次级氧化胁迫,从而造成植物自身代谢紊乱及部分蛋白合成受阻等现象。植物Na^+/H^+逆向转运蛋白可通过将Na^+逆向转运出细胞外或者将其区隔化于液泡中来抵御环境中过高的Na^+,从而维持细胞内正常的Na^+水平及pH等。目前已经从多种植物中克隆到编码Na^+/H^+逆向转运蛋白的基因。经研究发现,将这些基因转入盐敏感植物可大大提高植物的耐盐性,对于开发盐碱地及提高农作物的产量具有非常重要的意义。主要概述了植物Na^+/H^+逆向转运蛋白的分子生物学研究及其与耐盐性之间的关系。

木榄Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆

根据北滨藜、胡杨、毛白杨、番杏、盐爪爪、盐角草等已发表的逆向转运蛋白的保守区设计简并引物,通过RT-PCR和RACE技术,从木榄(Bruguiera gymnorrhiza)中克隆Na+/H+逆转运蛋白长度为2130bp的cDNA全长序列,开放阅读框1626bp,编码541个氨基酸和一个终止子,含10个跨膜区。蛋白序列同源分析表明它与蓖麻、胡杨、葡萄、百脉根等植物的液泡膜型Na+/H+逆向转运蛋白序列具有很高的同源性(80%以上),表明该序列确属Na+/H+逆转运蛋白家族的基因,在细胞中起到Na+区隔化作用。

液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白基因沉默对霸王叶气孔特征的影响

以霸王(Zygophyllum xanthoxylum)野生型植株(WT)、液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(Zx NHX)的RNA干扰(Zx NHX-RNAi)株系L2和L7为材料,分析了Zx NHX沉默后霸王叶下表皮气孔特征的变化情况。结果表明,50 mmol·L-1Na Cl处理下,Zx NHX-RNAi株系叶下表皮气孔开度达到峰值的时间比WT延迟了4 h;渗透胁迫下,L7气孔开度的峰值比WT显著下降12%。对照条件下,L7气孔大小显著低于WT,达到峰值的时间比WT延迟6h。无论是对照条件还是盐处理或渗透胁迫下,Zx NHX-RNAi株系叶组织含水量均显著低于WT,尤其是盐处理下,L7比WT低40%。可见,Zx NHX通过调控霸王叶的水分状况,进而影响气孔运动。

植物Na^+/H^+逆向转运蛋白NHX及其生物学功能

植物Na+/H+逆向转运蛋白NHX是一类重要的离子转运体,在调节液泡pH值、维持细胞质中低Na+浓度和离子的动态平衡及其发育中起着重要的作用。本文主要对植物NHX蛋白的分类地位,NHX基因的表达调控及NHX蛋白的生物学功能进行了综述。