黄瓜HAK基因家族的鉴定与生物信息学分析

为了深入研究黄瓜K^(+)转运蛋白基因家族KUP/HAK/KT的相关功能,本研究通过全基因组分析技术等生物信息学手段鉴定CsHAK家族成员,分析其进化关系、基因结构,蛋白质三级结构、顺式作用元件及共线性关系。结果发现,黄瓜基因组共有15个CsHAK基因,不均匀分布在黄瓜染色体chr1、chr3、chr4、chr5、chr7上,亚细胞定位预测发现CsHAK基因位于细胞质膜;CsHAK基因家族可分为3个亚家族,大部分家族成员包含12个保守基序和K_trans保守功能结构域,基因启动子区所含元件与激素调节、光响应、胁迫密切相关;CsHAK家族成员之间发生2个串联重复事件,Ks/Ka值均小于1,表明其进化受纯化选择作用。研究结果为进一步深入挖掘CsHAKs在黄瓜生长发育及逆境胁迫响应中的功能及作用机制提供了理论基础。

离子转运蛋白抑制-听觉实验研究NKCC1和Na,K-ATPase在耳蜗K^+循环中的作用

目的通过离子转运蛋白抑制-听觉功能实验,探讨NKCC1和Na,K-ATPase在内耳K+循环及听觉中的作用,并验证耳蜗K+循环模式与听觉的关系。方法应用NKCC1抑制剂呋塞米(Furosemide)和Na,K-ATPase抑制剂乌巴因(Ouabain),对CBA/CaJ和Castel两种鼠系进行离子转运蛋白抑制-听觉实验,检测小鼠的听觉脑干反应(ABR)阈值。结果Furosemide 0.2 mg/g注射30 min后,小鼠的ABR阈值明显升高,与正常对照组比较差异有极显著性意义(P<0.01)。Ouabain 0.003μg/(g.d)连续注射5 d后,小鼠的ABR阈值也明显升高,与对照组相比较差异有极显著性意义(P<0.01)。而先后注射Ouabain和Furosemide,ABR阈值虽较正常对照组升高(P<0.05),但低于单独注射Ouabain组(P<0.05)和明显低于单独注射Furosemide组(P<0.01)。停药3 d后,小鼠的ABR阈值均恢复到接近正常对照组的阈值(均P>0.05)。结论在小鼠实体中验证了NKCC1和Na,K-ATPase是耳蜗K+循环的关键离子转运蛋白,其中任一功能失衡均可影响听觉功能。

植物钾(K^+)离子通道的研究

钾在植物生长发育过程中具有许多重要的作用,钾离子通道是植物吸收钾离子的重要途径之一,根据结构和功能的不同钾离子通道可分为Shaker家族通道、KCO通道、其他通道。对上述植物钾离子通道蛋白的生化特性以及结构功能及相关基因研究的进展进行了详细的综述。

甘蓝型油菜钾离子转运载体HAK/KUP/KT家族的全基因组鉴定与分析

钾离子转运载体HAK/KUP/KT(high-affinityK^(+)/K^(+)uptake permease/K^(+)transporter)家族成员在植物对钾(K)的吸收和转运以及植物生长发育、耐盐性和渗透势的调节中起着重要作用。本研究以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)为材料,共鉴定出45个HAK/KUP/KT基因,分别命名为BnHAK1~BnHAK45,并对油菜中的HAK/KUP/KT基因家族进行基因结构、进化和表达以及染色体定位分析。结果表明,甘蓝型油菜中的HAK/KUP/KT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中在A01号染色体上分布最多,有5个BnHAKs基因。根据不同物种HAK/KUP/KT蛋白构建系统进化树,将其分为2个组群,其中双子叶植物中的拟南芥、甘蓝、白菜和甘蓝型油菜基因的保守性更强,亲缘关系更近。在表达量分析中,尽管HAK/KUP/KT基因家族的表达模式各不相同,但是总体而言,它们在根中的表达量最高,在角果中的表达量最低,这说明不同HAK/KUP/KT基因家族成员的分工是不同的。BnHAK4、BnHAK9基因在叶中特异性高表达,BnHAK11、BnHAK18和BnHAK23在根中特异性高表达,BnHAK7和BnHAK17在花中的表达量最高,说明该基因家族的表达具有组织特异性。本研究为进一步揭示甘蓝型油菜HAK/KUP/KT基因家族的功能机制提供了相应的参考依据。

高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制

在含１ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ的杜氏盐藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）培养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上的ＫＣｌ可观察到Ｋ＋对杜氏盐藻生长有明显的抑制作用，而当ＫＣｌ达１００ｍｍｏｌ／Ｌ时，杜氏盐藻的生长被完全抑制。另一方面，当培养液中缺乏Ｋ＋时，杜氏盐藻的生长也被显著抑制。在正常培养条件下，伴随着杜氏盐藻的生长，培养液的ｐＨ由８左右升高至１０左右，而高浓度Ｋ＋则显著抑制杜氏盐藻培养液ｐＨ的升高；而在培养液ｐＨ为７．０至１０．０的范围内，不同ｐＨ对杜氏盐藻的生长无明显影响。将杜氏盐藻在高浓度Ｋ＋条件下预处理１２ｈ以上，杜氏盐藻的光合放氧速率显著下降，光合速率下降的程度与Ｋ＋浓度的高低和预处理的时间长短呈正相关。高浓度Ｋ＋处理也引起杜氏盐藻叶绿素含量的显著下降。对经高浓度Ｋ＋预处理的杜氏盐藻的光合放氧速率与培养液中ｐＨ变化同时进行测定的结果表明，Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合速率的同时也显著抑制了光照条件引起的培养液ｐＨ的上升。实验结果表明，Ｋ＋抑制杜氏盐藻光合作用以及抑制杜氏盐藻生长与Ｋ＋影响跨盐藻质膜的质子运输之间可能存在一定关系。

植物钾营养高效与膜转运系统的关系(英文)

HKT1和HAK1等转运子介导钾离子的高亲和吸收以及K+/Na+共运转 ,从而可能增强Na+替代K+的能力 ;KAT1和KST1等离子通道介导钾离子的累积和转运 ,从而调节气孔细胞的渗透压 ,控制气孔运动。阐述了植物生物膜上离子转运机制和钾营养高效机理的某种可能的关系。

植物质膜钾离子转运体研究进展

近年 ,随着分子生物学技术的不断发展和广泛应用 ,有关植物质膜钾离子转运体的研究取得重要进展。目前已经克隆到多种质膜钾离子转运体基因并对钾离子转运体生化特性以及结构功能进行了广泛研究。研究认为 ,质膜钾离子转运体可分为钾离子载体和钾离子通道。钾离子通道又可分为内向性K+通道α亚基、K+通道β亚基及外向性K+通道等三类。本文对上述质膜钾离子转运体的生化特性以及结构功能研究的进展进行了综述。

四苯硼酸钾衍生物为载体的锂离子选择性电极

合成了3种四苯硼酸钾衍生物，并以此作载体研制了PVC膜锂离子选择性电极。其中四（对－甲氧基苯基）硼酸钾作载体的电极对锂离子响应的线性范围为5．2×10－5～1．0×10－1mol／L；检测下限1．4×10－5mol／L；斜率55．6±0．3mV／pLi（20℃），电极具有较好的稳定性、重视性。研究了这些载体溶剂聚合膜的Li＋离子的传输实验，对含四（对－甲氧基苯基）硼酸钾载体的膜传输离子的次序为Li＋＞Na＋＞K＋，其次序与载体膜响应离子的选择性次序一致。电极用于碳酸锂片剂中锂含量测定，获得满意的结果。

感音神经性聋小鼠耳蜗外侧壁形态及功能的改变

目的:探讨感音神经性聋发生后小鼠耳蜗外侧壁形态和功能的改变。方法:选用3-4周龄的CBA/J小鼠为实验对象,联合应用卡那霉素及呋塞米致聋。在给药后0.5 d、1 d、2 d、7 d、28 d及112 d监测耳蜗内电位(EP)的改变;应用HE染色、免疫化学和透射电镜方法检测耳蜗外侧壁形态以及2种K+转运蛋白NKCC1和α2Na,K-ATPase的变化。结果:序贯应用卡那霉素及呋塞米后0.5 d小鼠EP开始下降,至1 d进行性下降,至2 d完全恢复正常并在随后长时期保持稳定。HE染色显示毛细胞损失和耳蜗外侧壁萎缩是主要病理改变。免疫化学结果表明耳蜗外侧壁NKCC1和α2Na,K-ATPase蛋白表达明显下降。透射电镜结果显示血管纹厚度在致聋后进行性下降,主要为边缘细胞萎缩造成。结论:萎缩后的耳蜗外侧壁在毛细胞严重缺失的情况下仍然可以保证EP的正常维持。

冠醚配合物的研究(ⅩⅠⅤ)——2,3-苯并-11-甲基-18-冠-6液膜模拟细胞膜传输钾离子的研究

以2,3-苯并-11-甲基-18-冠-6(BCl-18C6)为液膜载体研究其对钾离子的传输,金属离子可以逆其浓度梯度进行跨膜传输。当源相金属离子浓度和膜相载体浓度相近时,传输为串联一级反应,传输速率正比于源相及受相阴、阳离子浓度乘积之差。同时讨论了搅拌速度对传输的影响,探讨了传输机理。

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有“抗逆元素”和“品质元素”之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。

长途火车运输对红细胞质量的影响

目的探讨长途火车运输对红细胞质量的影响。方法选取悬浮红细胞(2 U)7袋,无菌技术将7袋悬浮红细胞各分装50 mL于7个无菌小袋,将分装的7袋50 mL标本置于4℃冰箱保存作为对照组,分装后剩余的7袋约250 mL标本作为试验组放置在血液运输箱,经长途火车运输后,分别在特定储存期测定试验组和对照组的血浆游离血红蛋白(FHb)、钾离子(K^+)、三磷酸腺苷(ATP),并计算溶血率,进行对比分析。结果在储存期7 d、14 d、28 d、35 d,试验组K^+水平[(15.82±0.34)、(10.62±0.40)、(32.96±1.52)、(55.47±5.83)mmol/L]均显著高于对照组(P<0.01);在储存期7 d、21 d、28 d、35 d,试验组FHb水平[(0.42±0.20)、(0.74±0.25)、(0.80±0.34)、(1.04±0.33)g/L]均高于对照组(P<0.05);在储存期14 d,试验组ATP水平(1.85±0.03)μmol/gHB显著低于对照组(P<0.01);试验组的溶血率在储存期7 d、14 d、21 d、28 d、35 d[(0.09±0.04)%、(0.08±0.04)%、(0.15±0.05)%、(0.16±0.07)%、(0.21±0.07)%]均显著高于对照组(P<0.01)。结论经长途火车运输后,红细胞质量明显下降,且随储存时间延长,血液质量下降更加显著,运输后的血液可以保存至21 d并应用于临床。

嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫相关离子转运蛋白研究进展

离子转运蛋白在维持细胞内pH稳态、离子动态平衡等方面发挥着重要作用。钠离子转运体和钾离子转运体在嗜盐耐盐微生物中广泛存在,其“保钾排钠”机制是微生物抗盐胁迫的两大策略之一。近年来,嗜盐耐盐微生物中许多新型钠、钾离子转运体被陆续发现,如RDD蛋白、UPF0118蛋白、DUF蛋白和KimA蛋白等;Fe^(3+)、Mg^(2+)等其他金属离子的转运蛋白也被证实可通过影响微生物胞内相容性溶质的合成起到渗透调节的作用。本文综述了嗜盐耐盐微生物中抗盐胁迫相关的各类离子转运蛋白,分析其分子结构和工作机理,并对这些蛋白在农业方面的应用进行了展望。继续发现新的离子转运蛋白,探究抗盐胁迫相关离子转运蛋白的结构和机理,解析各转运系统的协同作用及分子调控机制,将进一步加深对嗜盐耐盐微生物抗盐胁迫调控的认识,并为盐碱地农作物的改良等提供新的思路。

Molecular modeling of voltage-gated potassium channel pore

目的：建立和验证电压门控型钾通道的结构模型．方法：（１）从实验和理论研究结果中提取结构约束条件；（２）建立满足这些约束条件的初始结构模型，并进一步用限制性分子力学优化；（３）根据模型能否成功地解释通道功能分子机制和许多实验事实来判断其合理性．结果：（１）建立了一个孔区模型，其中信号序列残基（对应Ｓｈａｋｅｒ４３９－４４６）以非周期性构象嵌入膜中并形成孔区比较窄的部分，而孔区域的其它残基构成孔区外口；（２）通道离子选择性在４４５，４４７位置处分别通过阳离子π轨道作用机理和氧笼机理来实现；（３）ＣＴＸ和ＡｇＴｘ２与孔区的不同结合方式导致了它们通道亲和力的差异；（４）孔区内侧静电势主要为负．结论：构建的模型与从实验结果导出的限制信息是相一致的．

钩端螺旋体c-di-AMP结合蛋白调控钾离子转运

目的寻找和鉴定钩端螺旋体中编码第二信使c-di-AMP结合蛋白KtrA,并探究c-di-AMP-KtrA/B系统的功能及调控机制。方法采用PCR扩增ktrA基因并克隆入pET42a质粒获得pET42aktrA原核表达载体,将其转入表达宿主菌中获得表达rKtrA的工程菌E.coli BL21DE3pET42a-ktrA。通过亲和层析法提纯上述工程菌表达的重组蛋白rKtrA后,运用BIAcore技术检测rKtrA与c-di-AMP的结合能力。采用细菌双杂交法检测钩端螺旋体Ktr系统中KtrA与KtrB的结合能力以及外源c-di-AMP对其结合的调控机制。通过在钾离子转运功能缺失大肠埃希菌LB2003株中回补相关基因,分析c-di-AMP-KtrA/B通路功能。结果成功构建钩端螺旋体ktrA基因原核表达工程菌,纯化的rKtrA可与c-di-AMP特异性结合;KtrA可与KtrB发生相互作用,该结合作用可被c-di-AMP解离;KtrA/B系统参与调控钾离子的摄取,该系统功能受c-di-AMP负调控。结论钩端螺旋体KtrA为c-di-AMP结合蛋白,c-di-AMP-KtrA/B系统参与调控钾离子的转运。