2026年 04期
杉木转录因子ClDof1.7基因的表达特性及蛋白互作分析
张子健;文娅婷;李翠萍;莫杏珍;徐增富;李魁鹏;杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国特有的用材树种,也是南方重要的造林树种之一。Dof(DNA binding with one finger)转录因子是植物特有的一类锌指蛋白,在调控植物的生长发育、代谢调控以及逆境响应等多种生物学过程中发挥着重要作用。本研究克隆了杉木Dof家族转录因子基因Cl Dof1.7的c DNA,对其进行生物信息学、表达特性及蛋白互作分析。生物信息学分析结果显示, Cl Dof1.7蛋白为不稳定亲水蛋白,定位在细胞核中,无信号肽和跨膜结构域,含有一个CX_2CX21CX_2C蛋白结构域,属于Dof转录因子家族;系统进化分析表明, Cl Dof1.7与日本柳杉(Cryptomeria japonica)Cj Dof2.4、拟南芥(Arabidopsis thaliana)At Dof1.7、杨树(Populus trichocarpa)PtDof3.1等蛋白亲缘关系较近。实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)结果显示, Cl Dof1.7在增大期木质部中表达量最高,其次为木质化木质部;酵母双杂交实验表明, Cl Dof1.7与Clb HLH30蛋白存在相互作用。通过萤光素酶蛋白互补实验,进一步验证了Cl Dof1.7与Clb HLH30存在互作关系。综合实验结果表明, Cl Dof1.7主要在杉木木质部维管组织中表达,在维管发育中可能具有潜在的调控功能。本研究通过生物信息学、 RT-qPCR、酵母双杂交、萤光素酶蛋白互补实验和亚细胞定位实验,对Cl Dof1.7进行了初步的研究分析,为增进对木本植物Dof转录因子表达与功能的认知提供理论依据。
白藜芦醇通过与脂联素互作抑制脂肪细胞的分化
林鑫源;曹应东;郑欣如;韦荃钟;覃若珊;李禛海;蒙园;蒋钦杨;黄艳娜;机体脂肪的过度蓄积不仅会降低畜禽胴体品质、造成饲料资源浪费,还会引发人类肥胖及糖脂代谢紊乱。白藜芦醇(resveratrol, RES)作为一种具有降脂活性的植物源天然小分子化合物,其降脂作用的分子机制迄今尚未完全阐明。基于此,本研究以诱导分化的3T3-L1脂肪细胞为模型,用油红O染色分析细胞脂滴积累,并测定甘油三酯(triglyceride)水平;利用CCK-8试剂盒检测细胞增殖情况;利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)检测细胞增殖相关基因(PCNA、 CCND2、 CCNB1)、脂肪分化相关基因(PPARγ、 C/EBPα、 FABP4、 ATGL、 Adipo Q)的相对表达量;使用Cy7荧光探针确认RES在3T3-L1细胞的作用位置;利用分子对接方法探究RES与脂联素(adiponectin, Adipo Q)蛋白之间互作的可能性。结果显示,与对照组相比, RES处理显著降低了3T3-L1细胞的脂滴积累和甘油三酯水平,并抑制了细胞增殖; RES处理显著降低了脂肪合成关键基因C/EBPα、 PPARγ及FABP4的相对表达量,增加了脂肪分解关键基因ATGL和脂联素通路关键基因Adipo Q的相对表达量; Cy7-RES处理后可观察到RES分布于3T3-L1细胞质,分子对接显示RES可能直接作用于Adipo Q蛋白。综上, 25μmol/L的RES能够有效减少3T3-L1脂肪细胞的脂肪沉积,其机制可能是RES通过与细胞质内Adipo Q等蛋白互作,调控脂肪生成与分解相关信号通路关键基因的表达,最终实现降脂作用。本研究初步发现RES可能通过与Adipo Q直接互作,进而抑制脂肪的沉积,这一发现为理解RES降脂的分子机制提供了新的视角。
Trib3基因敲除对大鼠睾丸转录组的影响及其在精子发生中的作用
高林;张信来;刘珊珊;徐旭光;孔令怡;郭玉婷;苏杰;杨铮;钱智勇;张岩;刘陶迪;Trib3是整合细胞代谢与应激反应的关键因子,但其在雄性生殖系统中的功能尚不清楚。为探究Trib3在雄性生殖系统中的功能,本研究通过CRISPR/Cas9技术构建Trib3敲除(knockout, KO)大鼠(Rattus norvegicus)模型,以阐明其缺失对睾丸发育及精子发生的系统性影响与分子机制。对31日龄野生型与Trib3基因敲除型大鼠睾丸组织进行转录组测序与生物信息学分析,结果显示Trib3敲除导致5 621个基因表达发生显著改变,这些基因主要富集于外源物质代谢与解毒、细胞信号传导与相互作用、基础代谢与细胞活动三大功能模块。RT-qPCR验证发现,生殖干细胞维持相关基因(Nanos1、 Foxo1、Sox3、 Lin28a、 Zbtb16、 Sall4)表达下调,而细胞间识别与DNA损伤反应相关基因(Thy1、 Tp53rk)表达上调。组织学及免疫荧光结果进一步证实,敲除后睾丸出现曲细精管萎缩、生精上皮紊乱、晚期精子细胞缺失及圆形精子细胞异常累积, TRIB3蛋白缺失且生殖细胞标志物VASA阳性细胞数量异常增多。综上所述, Trib3敲除通过广泛改变睾丸基因表达谱,削弱干细胞干性调控网络并广泛重编程代谢与解毒、精子发生及细胞信号传导相关基因的表达,从而破坏生精微环境与精子发生,最终导致曲细精管结构异常与精子发生衰竭。
藏羊LH和LHR基因克隆及LHR基因多态性与产羔性状的关联分析
张理谭;张玉祥;邓玉婷;张军霞;藏羊作为青藏高原特有的绵羊(Ovis aries)品种,受极端环境影响,其产羔率普遍较低,这已成为制约当地畜牧业发展的瓶颈。促黄体生成素(luteinizing hormone, LH)及促黄体生成素受体(luteinizing hormone receptor, LHR)是调控哺乳动物下丘脑-垂体-性腺轴的关键因子,在卵泡发育及排卵过程中发挥核心作用。本研究旨在通过克隆藏羊LH和LHR基因编码区,并利用生物信息学分析其结构特征,探讨LHR基因多态性与产羔性状的相关性,以期挖掘影响藏羊繁殖性能的分子标记,为藏羊的高效分子育种提供参考。本研究以200只具有完整产羔记录的藏羊为研究对象,对藏羊LH和LHR基因编码区进行克隆与测序,利用生物信息学方法对编码蛋白的理化性质与结构特征进行预测,并采用多重连接酶检测反应技术(improved multiple ligase detection reaction, i MLDR)对LHR基因SNP位点进行分型及与产羔性状关联分析。结果显示,藏羊LH基因开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为426 bp,编码141个氨基酸; LHR基因ORF长度为1 965 bp,编码654个氨基酸。序列同源性分析表明,藏羊与绵羊、牛(Bos taurus)和牦牛(Bos mutus)的物种相似性较高,与斑马拟丽鱼(Maylandia zebra)的亲缘关系最远。理化性质预测显示, LH与LHR均为疏水蛋白,且LH具有典型的分泌蛋白特征。二级结构预测表明,两者均以α-螺旋、无规则卷曲和延伸链为主要结构元件,其预测的三级结构与二级结构相符。在LHR基因中检测到5个SNP位点,其中g. 75819207G>A为内含子区突变; g. 75833215C>A与g. 75833994A>T为第11外显子上的同义突变;g. 75833440C>T与g. 75833944G>A为第11外显子上的错义突变。群体遗传学分析表明,所有位点均处于中度(0.25
叶瘤病菌全基因组测序及其致病相关基因分析
李美霞;陈亚丽;钱新;刘伟中;付佑胜;陈香华;周长勇;叶瘤病菌(Fereydounia khargensis)是引起芡(Euryale ferox)叶瘤病的病原之一,本研究以该病原菌菌株QB24为研究对象,利用PacBio三代测序技术完成其全基因组测序,并系统开展了基因组结构、功能注释及次级代谢潜能分析。基因组特征显示,该基因组大小为23.7 Mb, G+C含量为59.93%,预测的编码基因有5 572个,编码区覆盖率为38.71%。通过KOG、 CAZy、 PHI数据库分别注释到1 819、 326、 803个基因,其中包括225个细胞壁降解酶相关基因。研究发现2个致病效应因子与玉米瘤黑粉菌(Ustilago maydis)毒力效应蛋白基因erc1高度同源, 7个导致致病性丧失的基因在玉米瘤黑粉菌中保守存在。次级代谢产物分析预测到10个基因簇,包含3个非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase, NRPS)基因簇。MAPK信号通路分析鉴定出Fus3、 Hog1及Kss1三条核心通路,提示其可能协同调控病菌发育、代谢、胁迫耐受和致病力。这些结果为进一步解析叶瘤病菌的致病机制提供了基因组学基础。
剪接因子Prp19在黑腹果蝇生殖发育中的功能研究
闫姝璇;于艳君;刘达顺;于茜;刘营;程琳;本研究旨在阐明前体m RNA加工因子19(pre-mRNA processing factor 19, Prp19)在黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)生殖发育中的功能及调控机制,为理解RNA剪接在昆虫生殖发育中的作用提供依据。本研究通过生物信息学分析Prp19的系统进化关系、蛋白结构域及氨基酸序列的保守性;利用Gal4/UAS系统在生殖腺中特异性敲低prp19,观察其对生育力、产卵量及性腺发育的影响;通过免疫荧光染色检测生殖干细胞维持与分化状态;利用转录组测序筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并结合KEGG富集分析及RT-qPCR验证关键基因表达变化。结果显示, Prp19在真核生物中高度保守,生殖腺特异性敲低prp19导致雌雄果蝇完全不育,雌性产卵能力完全丧失,精巢与卵巢发育不良以及生殖干细胞的维持与分化缺陷。转录组分析显示, prp19敲低引起大量基因表达异常,其中BMP信号通路核心基因表达异常,剪接体Sm复合物亚基显著下调。本研究表明, Prp19通过参与剪接体组装,调控BMP信号通路相关基因表达,影响果蝇生殖干细胞维持与分化,是雌雄生殖发育共同必需的关键剪接因子。本研究为基于生殖干扰的害虫防控策略提供了潜在靶点与理论依据。
结肠癌中氨诱导细胞死亡的免疫图谱、预后模型与靶点研究
韦现鹏;闫志华;顾艳;胡祖权;欧阳燕;结肠癌(colon cancer, CC)是全球范围内发病率和死亡率均较高的消化系统恶性肿瘤,其预后受肿瘤代谢重编程与免疫微环境重塑的显著影响。氨作为谷氨酰胺代谢的副产物,近年来被发现可诱导一种新型调节性细胞死亡形式——氨诱导细胞死亡(ammonia-induced cell death, AICD),但AICD在CC中的分子特征及免疫学意义仍缺乏系统研究。本研究整合CC批量转录组、单细胞RNA测序及空间转录组数据,系统解析AICD相关基因的表达模式与免疫微环境特征。结果显示,CC中存在212个AICD相关差异表达基因(differentially expressed genes associated with ammonia-induced cell death, AICDDEGs),基于其中9个与预后显著相关的基因构建的预后风险模型能够有效区分高风险与低风险患者亚群(两组生存差异显著)。单细胞与空间转录组分析表明, AICD活性主要富集于肿瘤相关巨噬细胞,且在免疫抑制性的M2巨噬细胞中更为显著。进一步分析鉴定RNF207为潜在的关键靶点,其在多种癌症中异常表达,并与免疫代谢相关分子特征密切相关。分子对接结果提示,阿培利司(alpelisib)可能与RNF207蛋白形成稳定结合。因此,本研究构建了基于AICD相关基因的CC预后评估工具,揭示了AICD与免疫抑制微环境之间的潜在联系,并提出了RNF207作为候选免疫代谢治疗靶点,为研发基于免疫代谢的CC诊疗新策略提供了依据。
8-O-乙酰山栀苷甲酯通过靶向MMP2及抑制IL-17A信号通路抗神经胶质瘤进展
吴城荔;罗汉将;江敏;罗玉;石芳;陈敏;为阐明8-O-乙酰山栀苷甲酯(8-O-acetyl shanzhiside methyl ester, Barlerin)抑制神经胶质瘤的作用机制,本研究开展系统性分析。通过网络药理学和分子对接分析预测,基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2, MMP2)为Barlerin的关键潜在靶点。细胞实验表明, Barlerin可呈剂量依赖性抑制胶质瘤U251和U-87MG细胞的活力、增殖、迁移和侵袭(P<0.05)。细胞热位移实验进一步证实Barlerin与MMP2蛋白具有高亲和力。机制上,过表达MMP2可逆转Barlerin对上述细胞恶性表型的抑制作用(P<0.05),并上调白介素-17A(interleukin 17A, IL-17A)信号通路相关蛋白的表达。本研究提示, Barlerin可能通过直接靶向MMP2并抑制其下游的IL-17A信号通路来发挥抗胶质瘤作用,为开发潜在抗胶质瘤药物提供了理论依据。
氧化应激通过MSP/RON信号轴抑制PI3K磷酸化诱导腹主动脉瘤内皮细胞损伤
鹿凯;黎仁强;李雪岩;腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)的发生发展与氧化应激诱导的血管内皮细胞功能障碍密切相关。巨噬细胞刺激蛋白(macrophage-stimulating protein, MSP)及其受体(recepteur d′origine nantais, RON)在炎症与细胞稳态中起关键作用,但其在AAA血管内皮细胞中的功能未知。本研究旨在探究MSP/RON信号在AAA背景下如何调控氧化应激诱导的内皮细胞损伤及其具体机制。采用过氧化氢(hydrogen peroxide, H_2O2)刺激人血管内皮细胞(human vascular endothelial cells,HVECs)建立氧化应激模型。通过沉默MSP或RON表达,利用实时定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)、 Western blot、流式细胞术等技术检测线粒体自噬、凋亡、炎症及活性氧(reactive oxygen, ROS)等指标。采用血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ, Ang-Ⅱ)灌注的Apo E-/-小鼠构建AAA模型,通过体内沉默MSP评估其对动脉瘤形成的影响。H_2O2处理的HVECs中MSP和RON表达水平提高,而PI3K的磷酸化蛋白水平下降。此外, H_2O2刺激可诱导HVECs凋亡、炎症及线粒体损伤,并抑制线粒体自噬;而沉默MSP或RON则促进线粒体自噬,减轻上述损伤。最后的体内研究证明,沉默MSP显著减轻了Ang-Ⅱ诱导小鼠AAA的严重程度。MSP/RON信号通过抑制PI3K通路,加剧氧化应激下的内皮细胞功能障碍,从而促进AAA的进展。靶向抑制MSP/RON信号轴可能为AAA的治疗提供新策略。
基于生物信息学及体外实验分析CDCA8在肝细胞癌中的表达及临床意义
王宁;孟令凯;周进;李强;李大勇;潘立峰;张晔;细胞分裂周期相关蛋白8(cell division cycle associated 8, CDCA8)作为细胞周期调控关键分子,已被证实在肺癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤中异常高表达,且与肿瘤增殖、侵袭及不良预后密切相关,但目前其在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中的表达模式、调控机制及临床价值尚未明确。本研究基于癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据库,联合TIMER 2.0、 UALCAN及Kaplan-Meier Plotter等生物信息学工具,系统分析CDCA8在HCC中的m RNA表达水平、启动子甲基化状态、临床预后意义、免疫细胞浸润关联性及蛋白相互作用网络,并通过体外实验验证其对肝癌细胞生物学行为的调控作用。同时基于基因表达综合(gene expression omnibus, GEO)数据库分析了CDCA8在HCC中的m RNA表达水平。结果显示, CDCA8 m RNA在HCC组织中呈显著高表达,且与肿瘤分化程度呈负相关,其启动子区域甲基化水平显著降低并随分化程度下降进一步下调; CDCA8高表达与HCC患者总生存期(overall survival, OS)缩短存在显著相关性,在男性患者中该相关性更为突出,提示其或可作为HCC预后评估的候选参考指标。免疫浸润分析结果表明, CDCA8表达与CD4~+T细胞、CD8~+T细胞、巨噬细胞及NK细胞浸润水平呈正相关;蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络分析显示其可与BUB1有丝分裂检查点丝氨酸/苏氨酸激酶B(BUB1 mitotic checkpoint serine/threonine kinase B,BUB1B)、细胞周期蛋白依赖性激酶1(cyclin dependent kinase 1,CDK1)、细胞分裂周期蛋白20(cell division cycle 20, CDC20)等核心蛋白互作,上述互作蛋白富集于细胞周期及染色体分离相关生物学过程。体外实验证实,沉默CDCA8可显著抑制肝细胞癌细胞的增殖与迁移能力。综上,本研究仅明确CDCA8在HCC中呈启动子低甲基化相关的高表达特征,其表达水平与肿瘤恶性表型、患者预后及免疫微环境浸润特征存在多项相关性,与细胞周期相关蛋白的互作提示其可能与相关生物学过程存在潜在联系。CDCA8可作为HCC中与增殖及预后相关的候选分子,为后续研究提供前期参考数据。