神经退行性疾病的标志性特征为蛋白聚集.哺乳动物小分子热休克蛋白(HspB)是一种结构特殊的分子伴侣蛋白,其在多种神经退行性疾病的中枢神经系统中表达上调,具有稳定细胞骨架、对抗氧化应激、抑制细胞凋亡等保护作用;而HspB突变则会导致遗传性神经退行性疾病的发生.HspB主要通过其分子伴侣活性,即辅助蛋白正确折叠、阻止蛋白异常聚集,清除错误折叠蛋白以及异常聚集蛋白在神经退行性疾病发生发展中发挥作用.

为了探索人工栽培白及的适宜条件,该研究以湖北省十堰市野生白及为对象,采用同源克隆和3′RACE技术,从白及(Bletilla striata)中获得与热激蛋白合成有关的BsHsp17.3基因,并分析BsHsp17.3基因对不同胁迫的响应.结果表明:BsHsp17.3基因开放阅读框长度为453 bp,编码150个氨基酸;蛋白的分子量为17.42 kD,等电点为6.33.进化树分析表明BsHSP17.3蛋白与同为兰科的铁皮石斛进化关系较近,同在一分支上.半定量RT-PCR分析显示BsHsp17.3基因在白及根、叶、鳞茎及花组织中的表达具有特异性,且BsHsp17.3基因在叶中的表达量较高,在鳞茎及花中不表达.实时荧光定量PCR检测显示BsHsp17.3对非生物胁迫高温、低温具有明显应答反应,20％PEG模拟干旱胁迫不诱导该基因表达,推测该基因在白及防止倒苗过程中可能发挥一定作用.

热激蛋白和植物对高温的响应密切相关,同时在植物生长发育调控和逆境抵抗等方面具有重要作用.该研究克隆了马铃薯热激蛋白基因StHSP17.7(GenBank登录号为XP_006350804.1),对其全长cDNA序列进行了相关生物信息学分析,并利用qRT-PCR分析StHSP17.7基因在高温胁迫下的差异表达特性.结果 显示:(1)StHSP17.7全长755 bp,包含465 bp开放阅读框,编码154个氨基酸.(2)StHSP17.7分子质量约为17.62 kD,等电点7.91,为亲水性蛋白,C端含有保守序列Ⅰ和Ⅱ组成的ACD结构域,属于典型的sHSPs家族成员.(3)系统进化分析发现马铃薯小分子热激蛋白归为12个亚家族,其中StHSP17.7与马铃薯HSP17.6蛋白亲缘关系较近,属于小分子热激蛋白C的Ⅰ类家族成员;基因结构分析显示,在马铃薯48个sHSP基因中,StHSP17.7基因不含内含子,含1个内含子的基因有23个,占47.9％.(4) qRT-PCR分析显示,高温能够快速诱导StHSP17.7基因表达,且基因表达量呈爆发式变化,在24 h达到最高值.研究表明,StHSP17.7基因明显参与了马铃薯对高温的响应.

[目的]小分子热激蛋白(small heat shock protein,sHSP)在昆虫抵御外界环境压力中至关重要.本研究旨在探究小分子热激蛋白sHSP19.8基因在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育、抵御高温胁迫和对Cry1Ac杀虫蛋白抗性机制中的作用,为更深入探析该基因作用机理及棉铃虫的防治奠定基础.[方法]通过PCR结合RACE克隆棉铃虫sHSP19.8基因序列,利用生物信息学软件对该基因序列进行分析;通过qRT-PCR测定Cry1 Ac敏感棉铃虫5龄幼虫在40℃高温下处理1h和2h及饲喂含30 μg/mL Cry1 Ac的人工饲料1h和2h后该基因的表达量,并测定抗感Cry1 Ac棉铃虫不同发育阶段(1-5龄幼虫、蛹及成虫)和5龄幼虫不同组织(前肠、中肠、后肠、马氏管及表皮)中该基因的表达模式.[结果]获得了棉铃虫sHSP19.8基因的全长cDNA序列,命名为HaHSP19.8(GenBank登录号:XP_021195228.1),长608 bp,开放阅读框长528 bp,编码175个氨基酸残基,具有小分子热激蛋白的典型α-晶体结构域(α-crystallin domain,ACD).该基因受40℃高温和30 μg/mL Cry1 Ac杀虫蛋白诱导时在Cry1Ac敏感棉铃虫5龄幼虫中均过量表达;在Cry 1Ac敏感棉铃虫整个发育阶段和5龄幼虫各组织中均表达,其中在成虫和5龄幼虫以及5龄幼虫表皮、马氏管和中肠内表达量较高;但是该基因在Cry1 Ac抗性品系各个发育阶段和5龄幼虫各组织中表达量相比敏感品系都显著较低.[结论]结果说明HaHSP19.8参与棉铃虫生长发育和生理生化的过程,帮助昆虫抵御外界环境压力,并可能参与到棉铃虫对Cry1 Ac的抗性机制中.

研究叶面喷施外源MeJA对高温胁迫下半夏的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响;对脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、可溶性糖含量及有效成分含量的影响;对小分子热激蛋白(sHSP)等胁迫相关基因表达的影响.将生长状况一致的半夏植株在40℃高温下进行胁迫处理,实验组喷施50μmol·L-1的外源MeJA溶液,空白组喷施等量的水,分别在处理2、6、12、24、48h时进行取样,对样品进行指标测定.结果发现,在40℃高温下,喷施一定浓度的外源MeJA可以提高半夏叶片的SOD、POD、APX活性,降低MDA质量分数,增加脯氨酸及可溶性糖含量;对半夏有机酸含量无明显影响.2个细胞质型小分子热激蛋白和GRRBP蛋白,在MeJA处理后表达量显著增加.由此得出结论:喷施外源MeJA可以增强半夏中部分抗氧化酶的活性,保护半夏的细胞膜,增强细胞的渗透调节能力,且外源MeJA可能增加半夏高温胁迫响应基因的表达.

为揭示小分子热激蛋白在丹参抵御逆境胁迫和有效成分积累的分子机制,根据橙根丹参转录组测序结果并结合RT-PCR技术在丹参中克隆获得一个小分子热激蛋白基因,其开放阅读框长度为585 bp,编码194个氨基酸,根据该基因编码的蛋白分子质量命名为SmHSP21.8.根据氨基酸多重序列比对和系统进化树分析,SmHSP21.8属于小分子热激蛋白的内质网亚族,并含有内质网小分子热激蛋白N端保守基序DPFR-I/V-LE-H/Q-x-P.构建原核表达载体pMAL-c2X-SmHSP21.8,并转化至大肠杆菌BL21感受态细胞,经诱导,成功表达出目的蛋白.时空表达分析表明,该基因在花中表达量最高,有显著的组织特异性.经38℃、PEG6000、脱落酸(abscisic acid,ABA)和吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)的诱导,该基因的相对表达量均有提高,表明SmHSP21.8参与了丹参幼苗对非生物胁迫高温、干旱,以及外源激素ABA和IAA响应的过程,为进一步研究小分子热激蛋白参与丹参响应逆境的分子机制奠定了基础.

目的:观察小分子热休克蛋白HSPB1是否减轻过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)诱导的人血管内皮细胞早衰,并从沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)信号通路来探讨其可能的作用机制.方法:将常规培养的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)随机分为空白对照组、50μmol/L H2O2组和H2O2+HSPB1过表达组.通过RT-qPCR法检测p16和p21的mRNA表达;衰老相关β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-Gal)活性检测试剂盒检测SA-β-Gal活性;Western blot检测p53、p16、p21、血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)和细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)的蛋白水平;流式细胞术检测细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平.同时,通过沉默SIRT1基因,观察SIRT1对HSPB1减缓H2O2诱导HUVECs衰老的影响.结果:与H2O2组比较,HSPB1过表达可减轻H2O2诱导的HUVECs损伤,包括p16和p21 mRNA水平降低、SA-β-Gal活性及ROS水平显著降低(P<0.05或P<0.01).同时,HSPB1过表达可使p53、p16、p21、VCAM-1和ICAM-1蛋白水平显著降低(P<0.05或P<0.01).沉默SIRT1基因可逆转HSPB1对p16和p21 mRNA表达及组蛋白H2AX磷酸化的抑制作用(P<0.05或P<0.01).同时,沉默SIRT1基因导致HSPB1抑制SA-β-Gal活性作用也显著减弱(P<0.01).另外,SIRT1 siRNA逆转了HSPB1对p53、p21及p16蛋白表达的抑制作用(P<0.05或P<0.01).结论:小分子热休克蛋白HSPB1能够有效减轻H2O2诱导的HUVECs早衰,其机制与激活SIRT1信号通路,抑制氧化应激反应有关.

小分子热激蛋白(small heat shock proteins,sHSPs)是一类重要的具有调控有机体生长发育及响应环境变化功能的蛋白家族.本研究以广东虫草(Tolypocladium guangdongense)为对象,对其小分子热激蛋白基因HSP30进行克隆,对其氨基酸结构进行生物信息及系统发育分析,并采用实时荧光定量(RT-qPCR)方法检测HSP30在广东虫草不同发育时期及非生物胁迫下的相对表达量.结果表明:HSP30基因编码211个氨基酸,编码区序列长度为636 bp,无内含子,预测其蛋白分子量约为23 864.42 Dao系统发育分析显示,广东虫草HSP30蛋白与头状弯颈霉(Tolypocladium capitatum)的同源蛋白聚为一个分支,与奇异弯颈霉(T.paradoxum)和冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)的同源蛋白具有较高的相似性,序列一致性分别为86.38％和66.81％.RT-qPCR结果表明,与菌丝期相比,原基期和子实体发育过程中HSP30表达量显著下调;与对照相比较,非生物胁迫条件下HSP30表达量亦显著下调.上述研究结果表明,HSP30可能在广东虫草生长发育及非生物胁迫响应过程中具有重要调控作用.