神经干细胞分化与bHLH转录调控因子

近年来 ,许多 b HLH转录调控因子被克隆。研究揭示 ,b HLH转录调控因子参与了中枢神经系统神经干细胞的分化。根据 b HLH转录调控因子在神经分化过程中的作用 ,它们可分为决定因子和分化因子。此外 ,有负调控因子调控 b

兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

抗氧化途径下大豆GmbHLH130转录因子增强植物耐旱性研究

为了探究大豆GmbHLH130基因参与植物耐旱性调控的分子机制,分析了转基因拟南芥在干旱处理下的表型并测定活性氧含量和抗氧化酶活性,同时检测了拟南芥叶中干旱应答相关基因的表达模式以及转录因子GmbHLH130对下游基因启动子的结合作用。结果显示,GmbHLH130基因过表达拟南芥的耐旱性明显增强。干旱处理下,过表达株系鲜质量和叶片相对含水量均高于WT,而MDA含量和失水率则较低。此外,干旱处理导致拟南芥过表达株系积累更多的可溶性糖和脯氨酸、更少的活性氧以及更高的抗氧化酶活性;同时,干旱胁迫应答基因AtCAT、AtPOD、AtSOD、AtNCED3、AtP5CS1和AtRD29A的表达水平在过表达株系中显著上调。GmbHLH130蛋白则可结合到靶基因的启动子区激活GUS报告基因的表达。本研究初步证明GmbHLH130转录因子通过结合干旱胁迫应答基因启动子激活基因表达,增加转基因植株体内渗透调节物质含量、激活抗氧化途径和提高ROS清除能力,最终缓解干旱胁迫对植株的损伤。

ApiAP2转录因子家族调控弓形虫生长发育的研究进展

弓形虫病是世界范围内危害最为严重的人兽共患寄生虫病之一。WHO数据显示,全球人群弓形虫抗体阳性率在25%—50%。孕妇感染弓形虫引起的垂直传播严重危害胎儿及婴幼儿健康,弓形虫感染也是引起免疫缺陷病人死亡的主要因素。在畜牧生产中,弓形虫病引起孕畜流产、死胎,危害严重。弓形虫(Toxoplasma gondii)是一种专性细胞内原生动物寄生虫,属于顶复门原虫,生活史复杂,包括在中间宿主(人类和其他温血动物)的无性增殖和在终末宿主(猫科动物)的有性繁殖。为完成弓形虫在中间、终末宿主复杂的生命周期,其在不同发育阶段的转化及生长需要严格而精准的基因调控,因此揭示弓形虫生长发育的调控机制对治疗性药物和疫苗的研发具有重要意义。ApiAP2转录因子是一类具有AP2结构域和强大调节功能的蛋白家族,在疟原虫、弓形虫等寄生虫的生长发育中发挥核心调控作用,是阐明弓形虫不同生活史阶段发育与转化调控机制的突破口。弓形虫作为顶复门原虫研究的模式生物,有67个含AP2结构域的转录因子被注释,部分转录因子在弓形虫生命周期生长发育和转化过程中发挥核心调控功能,但尚有大部分AP2转录因子的生物学功能未知,尤其是针对有性繁殖阶段发育调控的研究较为匮乏。本文对已报道的弓形虫AP2转录因子的研究手段、生物学功能、调控的互作基因及网络进行系统梳理,旨在挖掘对弓形虫生长发育的重要节点起核心调控作用的基因或分子,在微观分子层面初步勾勒出弓形虫复杂生活史不同生长发育时期的调控机制,并对其在新型药物和疫苗研发中的作用及潜能进行展望。以期为动物弓形虫病的防控提供新的思路和切入点,阻断人弓形虫病的感染源,践行“人病兽防、关口前移”,实现“同一世界、同一健康”。

细胞全能性转录因子调控植物组培再生的分子机制研究进展

植物细胞在适宜的培养条件下展现出发育成完整新个体的潜能,这种潜能被称为植物细胞全能性。基于细胞全能性的组织培养技术,在植物无性繁殖和遗传改良领域得到了广泛应用。非生物胁迫、植物激素与转录因子协同调控植物离体再生过程。其中,在植物再生过程中起主导作用的转录因子,被称为细胞全能性转录因子。近年来,关于细胞全能性转录因子调控植物离体再生的分子机制研究已取得显著进展。众多转录因子被鉴定出来,并在提高植物遗传转化效率的研究中得到了初步应用。本文按照植物细胞全能性转录因子在植物再生中的功能进行分类梳理,综述近几年植物离体再生过程中信号转导机制,总结植物细胞全能性转录因子在提高植物遗传转化效率方面的作用,并对其应用前景进行展望,为建立有效的无性繁殖体系提供科学依据。

抗生素溶杆菌中PAS-LuxR家族转录因子正向调控吩嗪类抗菌物质myxin的生物合成

溶杆菌Lysobacter是一类具有生防潜力的革兰氏阴性细菌。氮氧化吩嗪myxin是从抗生素溶杆菌Lysobacter antibioticus OH13中分离鉴定到的一种对病原细菌、真菌、卵菌等均具有较强拮抗活性的抗菌物质。我们已对myxin的生物合成机制进行了解析,但其生物合成的调控因子还鲜有报道。本研究在myxin生物合成基因簇上游鉴定到PAS-LuxR家族调控因子编码基因LaPhzR,LaPhzR敲除突变体丧失了产生myxin等吩嗪物质的能力,也丧失了对水稻条斑病菌RS105的拮抗能力,且myxin合成基因与解毒基因LaPhzX均不能表达。这些结果表明LaPhzR正向调控myxin的生物合成,且对myxin的生物合成是必需的。当在野生型菌株中过表达LaPhzR,myxin产量可提高1.6倍,这对myxin的开发应用具有重要意义。

热激转录因子HSF调控植物非生物胁迫响应的作用机制

热激转录因子(Heat shock transcription factors,HSF)是植物抵抗热胁迫最重要的转录因子家族之一,广泛存在于真核生物。HSF拥有高度保守的DNA结合域,可参与复杂的胁迫信号转导和响应网络。HSF作为信号转导链的末端组分,介导非生物逆境胁迫下靶标基因的表达。在逆境胁迫响应中,HSF受上游蛋白激酶介导磷酸化和泛素化或通过ABA信号通路结合热激元件,调控热激蛋白等下游基因的表达,从而提高植物的抗逆性。本文综述HSF的发现、结构、分类、调控机制及其在植物响应非生物逆境胁迫(极端温度、干旱、高盐碱和重金属等)中的作用机制,并对未来研究方向加以展望,以期为农作物和牧草抗逆性遗传改良提供理论依据和基因资源。

bHLH转录因子调控药用植物萜类化合物生物合成的研究进展

萜类是种类最多的植物次生代谢产物,具有广泛的药理活性,但含量低是普遍存在的问题。转录因子(transcription factor,TFs)能在转录水平上调控次生代谢合成途径中多个基因的协同表达,与植物的生长发育、形态建成、次生代谢、抗逆反应和激素信号有着密切的关系,其中bHLH类转录因子是最大的转录因子家族之一。随着bHLH转录因子在不同药用植物中被陆续发现,如何在基因工程和代谢工程中应用,提高萜类化合物的产量,实现大规模工业化生产,满足广大患者的需要成为研究的热点。本文主要总结了近年来bHLH转录因子对萜类合成途径的调控作用。

基于转录组测序的红树莓bHLH转录因子家族鉴定及分析

bHLH转录因子是植物中数量较大的一类转录因子家族,在植物的生长发育、次级代谢调控、激素响应等方面发挥着重要作用。红树莓果实中含有丰富的树莓酮,为了深入探究bHLH转录因子在红树莓生长发育及树莓酮合成过程中的作用,该研究基于‘波尔卡’和‘橙色传奇’2种红树莓果实的转录组测序,鉴定了红树莓bHLH基因家族成员,并对这些基因进行生物信息学分析。结果表明:(1)红树莓果实中共鉴定到95个bHLH转录因子家族成员。(2)红树莓的bHLH转录因子家族成员多数为不稳定蛋白;超过半数成员定位于细胞核。(3)bHLH转录因子N端包含保守的His5-Glu9-Arg13序列,C端包含保守的Leu序列。(4)系统发育树将该家族成员分为20个亚家族,其中R亚家族成员最多,有12个。(5)表达模式图表明bHLH转录因子在青果期表达量较高,成熟期表达量较低。该研究结果为筛选与树莓酮含量变化一致的bHLH转录因子提供了依据,为进一步探究红树莓bHLH家族的功能提供了参考。

MYB转录因子在调控植物响应逆境胁迫中的作用

MYB作为植物中最大的多功能转录因子(transcription factors,TFs)家族之一,在基因转录水平上广泛地参与调控植物生长发育、激素信号转导及逆境胁迫应答等过程。该类转录因子N端含有典型的MYB结构域,根据MYB结构域中R重复序列的数量分为不同的亚组;而C端结构域差异较大,因此功能上具有多样性。大量研究表明,在受到外界环境信号的激活后,MYB可单独或通过和其他蛋白互作后,与下游靶基因启动子区域的顺式作用元件MYBCORE和AC-box结合,参与调控下游胁迫应答相关基因的表达,从而调节植物对逆境胁迫的耐受性。另外,MYB也通过参与脱落酸(abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(brassinolide,BR)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)和活性氧(reactive oxygen species,ROS)等信号通路的方式,对非生物胁迫以及生物胁迫做出应答反应。论文对植物MYB家族的结构与分类及其作用方式进行了归纳,重点对植物MYB参与调控响应盐、干旱、极端温度、营养亏缺、重金属以及病原菌等非生物和生物逆境胁迫的作用机制进行了综述,并对未来重点研究方向提出了展望,为今后农作物的抗逆性遗传改良和生物育种提供优异基因资源和理论支持。

扭果花旗杆bHLH转录因子家族成员鉴定与表达分析

基于扭果花旗杆(Dontostemon elegans Maxim.)转录组数据,鉴定其bHLH转录因子家族成员,并通过生物信息学方法分析该转录因子家族成员的理化性质、保守基序及结构域、系统进化关系、组织表达模式及逆境胁迫表达模式。结果表明:从扭果花旗杆转录组数据库中共筛选出66个bHLH转录因子家族成员,其氨基酸残基数为63~668,理论等电点为pI 4.74至pI 10.17,理论相对分子质量为7396.56~73508.47,65个家族成员属于亲水蛋白,60个家族成员定位在细胞核中;所有家族成员含有motif1和(或)motif2,且都含有保守的bHLH_SF超家族结构域。扭果花旗杆bHLH转录因子家族成员可划分为13个亚家族,亚家族ⅩⅣ含有的扭果花旗杆bHLH家族成员最多(10个)。组织表达模式分析结果表明:扭果花旗杆bHLH基因在不同组织中的相对表达量有所差异,De11684.2214、De11684.23639和De11684.33169在叶中的相对表达量最高,De11684.2906和De11684.31669在茎中的相对表达量最高,De11684.7549在根中的相对表达量最高,De11684.7900在根和叶中的相对表达量接近且显著(P<0.05)高于茎。扭果花旗杆bHLH基因对不同逆境胁迫有不同程度的响应:在150 mmol·L^(-1)NaCl胁迫下,7个bHLH基因的相对表达量在不同时间均显著上调;在250 mmol·L^(-1)聚乙二醇(PEG)胁迫下,6个bHLH基因的相对表达量在2 h时显著下调;在4℃胁迫下,6个bHLH基因的相对表达量在8 h时显著上调。综合分析表明:扭果花旗杆bHLH转录因子家族成员具有bHLH转录因子家族的基本特征;bHLH基因具有组织表达特异性,bHLH家族成员可能参与盐胁迫和低温胁迫的调控过程。

茉莉JsMYB108和JsMYB305转录因子对萜烯合成酶基因TPS启动子的调控研究

【目的】探明茉莉香气合成相关转录因子JsMYB108和JsMYB305对3个萜烯合成酶基因JsTPS启动子的调控机制。【方法】以茉莉叶片DNA为模板,采用染色体步移法克隆3个JsTPS基因的启动子片段,预测启动子序列顺式作用元件,并在此基础上将3个JsTPS基因启动子片段分别构建到报告载体pGWB433,单独转化烟草叶片或与pK7FWG2.0-JsMYB108、pK7FWG2.0-JsMYB305效应载体共同转化烟草叶片以检测JsMYB108和JsMYB305对3个TPS基因启动子的激活作用;同时,通过酵母单杂交实验进一步检验JsMYB108和JsMYB305与3个TPS基因启动子的结合作用。【结果】克隆了3个JsTPS基因启动子片段,长度分别为1357、1849、1005 bp。这些序列中均含MYB识别位点,不同启动子序列包含不同顺式作用元件,如光反应元件、损伤响应元件、脱落酸诱导顺式作用元件等;叶片GUS染色和GUS活性检测结果显示3个JsTPS基因启动子片段均具有启动活性且JsMYB108和JsMYB305能不同程度地激活3个TPS基因启动子活性。JsMYB108使JsTPS1、JsTPS3、JsTPS4启动子活性增强至对照的1.96倍、6.47倍和4.15倍;JsMYB305使JsTPS1、JsTPS3、JsTPS4启动子活性增强至对照的1.57倍、15.18倍和3.12倍;酵母单杂交结果显示JsMYB108和JsMYB305能与JsTPS1、JsTPS3和JsTPS4启动子结合。【结论】JsMYB108和JsMYB305可以不同程度激活JsTPS基因启动子活性,推测这2个转录因子在茉莉花萜烯香气合成和代谢过程具有一定作用。

基于GEO数据库和转录因子调控网络的结核病药物作用靶点筛选及其作用机制

目的基于GEO数据库和转录因子调控网络筛选抗结核病药物及药物作用靶点。方法通过NCBI的GEO数据库,筛选结核病患者和健康者之间差异表达的基因;通过AnimalTFDB 3.0数据库预测差异表达基因中的转录因子,并构建转录因子调控网络;通过调控网络中的关键基因筛选相关miRNA,并筛选关键节点,初步阐明结核病致病的分子机制。结果通过GEO数据库检索,筛选出的差异表达基因为784个;通过AnimalTFDB 3.0数据库筛选出23个转录因子和对应的790个靶基因,构建了转录因子-靶基因的调控网络;通过TargetScanHuman 7.2查询到关键节点对应的miRNA,构建“转录因子-靶基因-miRNA”调控网络,筛选出4个结核病药物靶点(EP300,CREBBP,ELAVL1,HSP90AA1),阐明了其与转录因子和miRNA之间的调控机制。结论通过构建结核“转录因子-靶基因-miRNA”网络,筛选出结核病新的潜在药物作用靶点——EP300、CREBBP、ELAVL1、HSP90AA1;同时发现,EP300、CREBBP、HSP90AA1通过激活转录因子STAT2,导致机体内炎症因子TNF-α水平增高,进而抑制了miR-9-5p的表达;而基因ELAVL1直接抑制miR-9-5p的表达,并且与NOD-like receptor signaling pathay通路密切相关,导致结核病的发生发展。

黄花蒿bHLH转录因子基因家族鉴定及光调控分析

目的:基于黄花蒿全基因组及转录组数据,进行AabHLH基因家族生物信息学分析及在不同光处理下的基因表达分析。方法:基于基因隐马科夫模型(HMM)对AabHLH基因进行鉴定,利用Pfam、GSDS、MEME等在线分析软件对基因结构、分子进化及保守结构域等进行分析。结果:全基因组水平共鉴定出99条黄花蒿AabHLH基因,包含49对复制基因对;基于系统发育树将其分为13个亚族,所有亚族AabHLH蛋白亚细胞定位于细胞核且均为亲水性蛋白,同一亚族基因具有相似的外显子-内含子结构及保守基序。基因表达模式分析发现,AabHLH基因在不同水平上响应蓝光、红光、远红光、白光调控,推测其中6个亚族基因为光照条件下,7个亚族基因为非光照条件下青蒿素合成途径调控基因。结论:在全基因组水平鉴定了AabHLH基因,为深度解析AabHLH基因功能及其对光调控下青蒿素生物合成调控机制提供参考。

植物低温胁迫应答bHLH转录因子研究进展

低温环境严重限制了植物的生长发育和作物产量。在长期的进化过程中,植物在分子、生理和生化水平上形成了复杂的适应低温胁迫的机制。其中,在分子水平上,转录因子是低温胁迫信号传导的主要参与者,一些转录因子构成了信号网络中的主要枢纽。该网络中主要的转录因子包括MYB、bHLH、bZIP、ERF、NAC和WRKY等。人们利用基因工程、生物信息学和转录组学等多种生物学技术,逐渐发现了bHLH转录因子在植物逆境响应中的重要作用。bHLH转录因子在低温胁迫响应中起关键作用,是植物分子育种中提高低温胁迫耐受性的宝贵基因资源。因此,阐明bHLH转录因子植物响应低温胁迫的调控机制具有重要意义。本文简要介绍了bHLH转录因子的基本特征和各植物中bHLH家族成员数量,对参与低温胁迫的bHLH转录因子家族成员(如ICE、MYC2)进行叙述,并阐述了bHLH转录因子在低温胁迫中的调控机制,包括与下游靶基因或其他转录因子互作、ICE-CBF通路和活性氧(ROS)及植物激素介导的信号通路,为进一步提高植物抗寒性和培育抗寒新品种提供参考。

云南栘[木衣]bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为鉴定和分析云南栘[木衣](Docynia delavayi)bHLH(DdbHLH)转录因子家族,筛选与果皮花青素生物合成相关的DdbHLH转录因子。【方法】基于云南栘[木衣]红、绿2种颜色果皮的转录组数据,对DdbHLH转录因子家族进行鉴定,并通过生物信息学工具对其bHLH保守结构域、蛋白理化性质、系统进化发育关系以及基因的表达情况进行分析。【结果】在云南栘[木衣]中共鉴定到177个DdbHLH转录因子家族成员,其氨基酸长度为69~699 aa,相对分子质量为7.965~75.419 kDa,平均理论等电点为6.93,大部分属于不稳定亲水蛋白。系统发育进化关系显示,DdbHLH转录因子与拟南芥AtbHLH转录因子共同聚类的有15个亚族,17个DdbHLH转录因子聚类到与花青素相关的第2亚族;结合红、绿果皮中DdbHLH基因表达情况,初步筛选11个在红色果皮中表达量较高的成员,对这11个成员进行差异表达分析,最终获得2个可能参与调控花青素生物合成的DdbHLH基因;再对这2个DdbHLH基因进行RT-qPCR检测,结果显示其相对表达量与转录组测序情况基本一致,证实转录组测序结果的可靠性。【结论】从云南栘[木衣]红、绿果皮转录组数据中鉴定到177个DdbHLH转录因子家族成员,筛选到2个转录因子(DdbHLH68、DdbHLH150)与果皮花青素生物合成相关的成员,为DdbHLH转录因子家族在调控云南栘[木衣]果皮色泽方面的研究奠定基础。

金钗石斛bHLH转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】bHLH转录因子广泛存在于植物中,是调控植物生长发育和响应逆境胁迫的重要转录因子家族之一。从金钗石斛全基因组中鉴定DnbHLHs转录因子家族,分析其表达特点,为后续深入研究DnbHLHs转录因子的生物学功能奠定基础。【方法】利用生物信息学方法从金钗石斛全基因组中鉴定出bHLH转录因子家族成员,并对其理化特征、系统进化关系、基因结构、染色体定位和启动子顺式作用元件等进行分析,利用转录组数据和RT-qPCR分析DnbHLHs转录因子的组织表达模式和不同非生物胁迫下的表达规律。【结果】在金钗石斛中共鉴定出137个bHLH转录因子,DnbHLHs蛋白的氨基酸数量为85-1260,分子量为9855.23-140024.19 Da,等电点为4.52-10.66,不稳定系数为31.94-87.42,脂溶指数为56.66-106.06,亲水指数为-0.815-0.185。DnbHLHs分布于金钗石斛的19条染色体上,都存在bHLH结构域,与拟南芥的bHLH同源,且组内、种间存在着共线性关系。基因表达模式分析显示,DnbHLHs家族成员存在组织表达特异性,且DnbHLH26和DnbHLH33对多种逆境胁迫有响应。【结论】从金钗石斛全基因组中鉴定出137个DnbHLHs转录因子家族成员,该家族成员的理化性质和保守基序存在特异性和多样性的特征,不同DnbHLHs转录因子之间具有组织表达差异性,且DnbHLH26主要受高盐和高温胁迫的诱导,DnbHLH33主要受高盐、高温和低温胁迫的诱导。

基于茉莉酸甲酯诱导金铁锁ptMYC2转录因子调控的初步探究

目的研究外源激素茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后金铁锁转录因子ptMYC2-1及其靶基因法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯环氧酶(SE),β-香树素合酶(β-AS)等基因表达量之间的联系,揭示金铁锁三萜皂苷代谢途径中转录因子的调控机制。方法培育遗传背景单一的组培苗,喷施茉莉酸甲酯(100μmol/L)进行诱导实验,分别在0,3,6,12,24 h采集新鲜材料,以β-Actin为内参基因,运用实时荧光定量PCR对转录因子ptMYC2-1及次生代谢途径上的靶基因FPS、SE-1、SE-2、β-AS的表达水平进行检测,并通过R语言和Prism5分析基因表达量的P值和R值。结果喷施MeJA后,转录因子和其靶基因与未进行茉莉酸甲酯处理时相比均有显著性变化。转录因子与靶基因的相关性分析显示pt MYC2-1的表达量与靶基因FPS、SE-1、SE-2、β-AS的表达量均有显著的正相关性。结论实验初步探究了金铁锁转录因子及其靶基因对MeJA诱导的响应模式,为后期研究金铁锁转录因子对靶基因的调控机制奠定了基础。实验材料可能存在基因差异,因此本实验的实验数据不能直接证明转录因子与靶基因的调控关系,还需进一步设计实验进行研究。

转录因子调控植物挥发性有机物生物合成的研究进展

【目的】为进一步研究和利用植物中挥发性有机物提供参考。【方法】通过查阅文献,系统总结了近年来转录因子调控挥发性有机物生物合成的研究进展。【结果】挥发性有机物是植物特征性香味的主要成分,其广泛存在于植物中,种类丰富,结构复杂。MYB、NAC、AP2/ERF、bHLH、bZIP和NAC等6类转录因子可通过调控挥发性有机物生物合成途径中的关键基因表达,进而调控挥发性有机物的积累。【结论】概述了植物中挥发物有机物的种类及结构特点、挥发物有机物合成途径中的重要基因、6类转录因子调控挥发物生物合成的分子机制等方面的研究进展,并为进一步开展挥发性有机物相关研究做了展望。

两个拮抗的bHLH转录因子对水稻种子休眠的调控

种子休眠(seed dormancy)是指有生活力的种子在适宜的萌发条件下不能萌发的现象,且其程度受环境调节[1,2]。种子休眠不仅为种子传播扩散争取了时间,也是调节种子最佳时间、空间萌发的有效方法,是植物经过长期演化而获得的一种对环境尤其是季节性变化的适应性生存策略[2]。然而,在作物驯化过程中,由于考虑到大规模生产实践需要保证种子播种后发芽的一致性,往往忽略了对种子适度休眠的保留,导致种子在收获期如遇高温高湿条件籽粒易在穗上萌发的现象.