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生物大分子相分离及其在转录调控中的功能

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 743-753页

作者：赵相东王乐马卢杰谢德宝高梦迪孟亚南曾凡力河北农业大学生命科学学院保定071001

相分离(phase separation)是包括蛋白质、核酸在内的生物大分子形成凝聚体或无膜细胞器(membraneless organelles,MLOs)的基本组织原理。已发现生物大分子发生相分离需要一些典型的内在特征条件,如无序区域、模块化结构域、多价相互作... 详细信息

相分离(phase separation)是包括蛋白质、核酸在内的生物大分子形成凝聚体或无膜细胞器(membraneless organelles,MLOs)的基本组织原理。已发现生物大分子发生相分离需要一些典型的内在特征条件,如无序区域、模块化结构域、多价相互作用等。生物大分子相分离在许多重要细胞活动中发挥关键功能,近年来基因转录调控中生物大分子相分离成为研究热点。RNA聚合酶、转录因子(transcription factors,TFs)、超级增强子(super enhancers,SEs)等转录调控元件都通过相分离发挥重要作用。而且转录调控过程中的相分离与癌症发生密切相关。本文就生物大分子相分离形成的内在特征条件和相分离在转录调控中的重要作用进行综述,为理解基本细胞活动和癌症中的基因调控提供参考。

关键词：无膜细胞器相分离转录调控生物大分子癌症

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蛋白质计算中的机器学习

物理学报 2024年第6期73卷 95-107页

作者：张嘉晖中国科学技术大学生命科学学院合肥230027

蛋白质计算一直以来都是科学领域中的重要课题,而近年来其与机器学习的结合,更是极大地推进了相关学科的发展.本综述主要讨论了机器学习在四个重要的蛋白质计算领域内的研究进展,这四个领域包括:分子动力学模拟、结构预测、性质预测和... 详细信息

蛋白质计算一直以来都是科学领域中的重要课题,而近年来其与机器学习的结合,更是极大地推进了相关学科的发展.本综述主要讨论了机器学习在四个重要的蛋白质计算领域内的研究进展,这四个领域包括:分子动力学模拟、结构预测、性质预测和分子设计.分子动力学模拟依赖于力场参数,准确的力场参数是分子动力学模拟的必需品,而机器学习可以帮助研究者得到更加准确的力场参数.在分子动力学模拟中,机器学习也可以从复杂的体系中以较小的代价计算出所需求解的自由能.结构预测一般是给定蛋白质序列预测其结构.结构预测复杂度高、数据量大,而这恰恰是机器学习所擅长的.在机器学习的协助下,近年来科研人员已经在单个蛋白质三维结构预测上取得了不错的成果.性质预测则是指通过给定的已知蛋白质信息,推断其可能拥有的性质,这对于蛋白质的研究也是至关重要的.更具挑战性的是分子设计,虽然近年来机器学习在蛋白质设计上取得突破,但这一领域还有很大空间值得探索.本综述将针对以上四点分别展开论述,并对蛋白质计算中的机器学习研究进行展望.

关键词：蛋白质机器学习分子动力学模拟结构预测性质预测分子设计

金属抗性促生细菌Burkholderia sp.减缓玉米幼苗镉毒害和阻抗镉转运

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 763-773页

作者：庄杰孙乐妮杨恩东欧阳文凯曹媛媛张夕红安徽农业大学生命科学学院合肥230036

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3(Burkholderia sp.)对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表... 详细信息

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3(Burkholderia sp.)对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表明,接种菌株YM3能促进玉米生长,且在镉胁迫环境中菌株促生效果更显著,使玉米根、茎、叶干质量分别增加9.09%~40.00%、63.33%~84.41%、48.50%~67.48%;接种处理玉米叶绿素总量增加1.70%~53.17%、根系活力增加7.40%~16.93%;游离脯氨酸降低3.04%~21.82%;当镉浓度为12 mg·L^(-1)时,丙二醛含量降低26.37%;接种菌株显著降低玉米地上部镉含量,使茎、叶镉含量分别降低13.64%~41.84%和17.85%~20.29%;q-PCR对金属转运相关基因HMA2、HMA3和Nramp5进行表达量的检测,结果表明接种菌株对重金属转运相关基因转录水平的表达调控受镉浓度影响。在0 mg·L^(-1)和8 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2、HMA3和Nramp5表达量在根中均表现为下调,在8 mg·L^(-1)和12 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2和Nramp5表达量在叶中均表现为下调。接菌处理通过不同程度影响基因HMA2、HMA3和Nramp5表达量来阻控玉米苗对镉的吸收转运。研究表明,在镉胁迫环境下接种镉抗性促生菌株Burkholderia ***3能促进玉米苗生长,减缓玉米苗镉毒害,并阻控镉从根部向地上部转运,这对于玉米安全生产具有重要应用潜力。

关键词：金属抗性促生细菌玉米镉转运基因生理特性

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小麦PLC基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

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植物生理学报 2024年第2期60卷 339-352页

作者：娄贵成任治鹏姜云爽彭瞰看包雨卓王多佳苍晶东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030

质体蓝素蛋白(PLC)是一种I型蓝色铜蛋白,在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用,然而目前对小麦(Triticum aestivum) PLC基因家族的研究报道较少。为探究小麦PLC基因的特征,本研究对小麦全基因组进行了分析,共鉴定到74个小麦PL... 详细信息

质体蓝素蛋白(PLC)是一种I型蓝色铜蛋白,在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用,然而目前对小麦(Triticum aestivum) PLC基因家族的研究报道较少。为探究小麦PLC基因的特征,本研究对小麦全基因组进行了分析,共鉴定到74个小麦PLC家族基因,系统发育树分析将其分为6组。将这些基因定位于小麦染色体上,并对它们的理化性质、基因结构、进化树以及共线性进行分析,结果表明:小麦PLC蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位发现主要分布在细胞质和质膜中;小麦PLC蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守。进一步以强抗寒冬小麦品种‘东农冬麦1号’为材料,对其转录组数据库中低温差异表达的12个PLC基因进行实时荧光定量PCR验证,发现这12个基因在不同组织(分蘖节和叶片)中表达量均有差异;在不同温度下,大多数PLC具有相似的表达模式。PLC在小麦抗寒过程中发挥重要作用。

关键词：小麦 PLC 系统发生分析低温胁迫

决明子的药理学作用及其在食品领域应用研究进展

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食品工业科技 2024年第16期45卷 425-438页

作者：毛琳余黎许增智王靖仪郭鹏刘明扬孙宗宇史雪盟许君河南农业大学生命科学学院河南郑州450002

决明子是豆科植物决明(Cassia obtusifolia Linn.)或小决明(*** Linn.)的干燥成熟的种子,具有清热明目、润肠通便、降压降脂、保肝护肝、抗糖尿病等多种药理学功效,且其具有药食同源的特性,在医学与食品领域具有广阔的开发前景。本文通... 详细信息

决明子是豆科植物决明(Cassia obtusifolia Linn.)或小决明(*** Linn.)的干燥成熟的种子,具有清热明目、润肠通便、降压降脂、保肝护肝、抗糖尿病等多种药理学功效,且其具有药食同源的特性,在医学与食品领域具有广阔的开发前景。本文通过对现有的文献进行归纳和分析,从决明子的生物活性成分、药理学作用、毒性及其在食品领域的应用等方面对决明子近年来的研究进展进行了系统的综述。同时,讨论了目前决明子研究中出现的新挑战和可能的发展方向。在决明子未来的研究中,应进一步关注萘并吡酮类和多糖类的药理作用及其改善眼病的作用机制,重点加强决明子的药代动力学研究和相关保健食品的安全性评价。本文为决明子的进一步研究、开发和利用提供新的基础资料。

关键词：决明子生物活性成分药理学作用毒性食品领域

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草酸青霉C11对地黄生长的影响及其代谢产物分析

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植物生态学报 2024年第6期48卷 809-816页

作者：郝尚华罗梦香曹宏丽张森王明道河南农业大学生命科学学院郑州450002

分离对地黄(Rehmannia glutinosa)生长有害的菌株并解析其代谢产物对地黄生长的影响,可为破解地黄连作障碍问题提供理论支持。从地黄重茬土壤中分离霉菌并研究其发酵液对地黄生长的影响,然后通过不同极性梯度萃取、硅胶柱层析方法分离... 详细信息

分离对地黄(Rehmannia glutinosa)生长有害的菌株并解析其代谢产物对地黄生长的影响,可为破解地黄连作障碍问题提供理论支持。从地黄重茬土壤中分离霉菌并研究其发酵液对地黄生长的影响,然后通过不同极性梯度萃取、硅胶柱层析方法分离对地黄危害最严重的代谢产物,并通过高效液相色谱和液相色谱-质谱联用技术鉴定分离出的物质。结果:筛选出1株草酸青霉(Penicillium oxalicum)菌株C11,分离鉴定到其有害化感物质是环(精-亮)二肽(分子量为269.347,分子式为:C12H23N5O2)。结果表明草酸青霉C11抑制了地黄产量41.5%,其有毒代谢产物环(精-亮)二肽可能是造成地黄连作障碍的原因。

关键词：地黄连作障碍霉菌草酸青霉环二肽

牛下丘脑lncRNA SNHG3的筛选及其调控CART表达的功能鉴定

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生物工程学报 2024年第7期40卷 2162-2177页

作者：郝琴琴闫俊蓉任静成俊丽朱芷葳李鹏飞山西农业大学生命科学学院山西太谷030801

本研究旨在筛选调控牛下丘脑可卡因-苯丙胺调节转录肽(cocaine and amphetamine regulated transcript peptide,CART)表达的长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)小核仁RNA宿主基因3 (small nucleolar RNA host gene 3,SNHG3),明确lncRNA SNHG3调控牛下丘脑CART表达的作用机制。利用Star Base v2.0、NCBI、DIANA tools数据库预测分别与极显著抑制CART表达的miR-381、miR-491存在靶向关系的lncRNAs,分析其结合位点;选取3头健康成年西门塔尔母牛,提取其下丘脑组织总RNA,通过半定量RT-PCR技术鉴定所筛选的lncRNAs内源表达情况;双荧光素酶报告基因技术检测miR-381/491与lncRNAs间的靶向结合关系;构建lncRNAs、CART过表达载体及miR-381/491 mimics,分别转染至293T细胞,分析lncRNAs对CART基因表达的调控作用机制;利用动物活体实验对在细胞水平调控作用效果最强的lncRNA进行功能分析。lncRNA TUG1、SNHG3与miR-381存在结合位点,lncRNA H19、SNHG12、DANCR与miR-491存在结合位点,且lncRNA TUG1、SNHG3、H19、SNHG12、DANCR均在牛下丘脑中有表达;双荧光素酶检测结果显示,miR-381显著抑制TUG1-WT重组荧光质粒的相对荧光活性(P<0.05),极显著抑制SNHG3-WT重组荧光质粒的相对荧光活性(P<0.01);miR-491显著抑制DANCR-WT和H19-WT的荧光素酶活性表达(P<0.05),极显著抑制SNHG12-WT荧光素酶活性表达(P<0.01);在细胞水平,lncRNA SNHG3通过特异性结合miR-381极显著提高CART表达(P<0.001),lncRNA SNHG12通过特异性结合miR-491极显著提高CART表达(P<0.01),其中,lncRNA SNHG3调控CART表达效果最强;动物实验结果表明,lncRNA SNHG3通过特异性结合miR-381显著提高CART m RNA和蛋白表达。本研究证实了lncRNA SNHG3作为miR-381的竞争性内源RNA (competing endogenous RNAs,ce RNA),在转录和转录后水平均显著上调CART表达,为进一步研究牛下丘脑CART的分子网络调控机制奠定了基础。

关键词：牛卵泡发育下丘脑可卡因-苯丙胺调节转录肽(CART) 长链非编码RNA(lncRNAs) miR-381/491

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多胺调控青海草地早熟禾抗旱性

草地学报 2024年第4期32卷 1210-1216页

作者：李钰辉刘瑞罗玉容卢少云华南农业大学生命科学学院广东广州510642

青海草地早熟禾(Poa pratensis ***)具有极强的耐寒性,已广泛应用于青海三江源退化高寒草地的修复,但对其抗旱性研究较少。本研究利用聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)模拟干旱处理青海草地早熟禾,测定其响应干旱的生理变化,并检测外... 详细信息

青海草地早熟禾(Poa pratensis ***)具有极强的耐寒性,已广泛应用于青海三江源退化高寒草地的修复,但对其抗旱性研究较少。本研究利用聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)模拟干旱处理青海草地早熟禾,测定其响应干旱的生理变化,并检测外源腐胺、亚精胺处理提高青海草地早熟禾抗旱性的效应。结果显示,PEG处理后,青海草地早熟禾脯氨酸、腐胺、亚精胺和精胺含量不断升高,脯氨酸含量的变化与腐胺、亚精胺和精胺含量正相关;多胺合成关键酶基因ADC1,ADC2-1,SAMDC2,SPDS1基因的表达量也提高。外源腐胺与亚精胺预处理能够提高青海草地早熟禾抗旱性和脯氨酸含量,本文研究结果表明,多胺通过调控干旱条件下脯氨酸的积累提高青海草地早熟禾抗旱性。

关键词：青海草地早熟禾多胺脯氨酸抗旱性

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DELLA蛋白介导的海岛棉新型遗传转化体系的建立

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农业生物技术学报 2024年第11期 2681-2690页

作者：姑扎丽努尔·吐鲁洪张佳伟李悦王晓云张霞新疆农业大学生命科学学院

植物遗传转化技术的关键是植株再生体系的建立，而植物遗传转化体系中抗生素的使用不利于植物细胞分化，从而增加了植株再生体系建立的难度。DELLA蛋白GbGAI4 (GAI:gibberellic acid insensitive)基因的过表达赋予植株矮化的特性是一种... 详细信息

植物遗传转化技术的关键是植株再生体系的建立，而植物遗传转化体系中抗生素的使用不利于植物细胞分化，从而增加了植株再生体系建立的难度。DELLA蛋白GbGAI4 (GAI:gibberellic acid insensitive)基因的过表达赋予植株矮化的特性是一种肉眼可见、十分容易辨认的植物形态变化，有望作为形态筛选标记用于植株遗传转化体系的建立。本研究首先通过构建pTA7002-GbGAI4载体，通过农杆菌(Agrobacterium)介导法侵染海岛棉(Gossypium barbadense)'新海16'棉花胚尖，借助地塞米松特异性诱导GbGAI4基因表达，初步筛选出具有植株矮化性状的转化植株，并进一步借助RT-PCR技术鉴定出转基因阳性植株，从而建立一种新型棉花遗传转化体系。在此基础上，选择生长调控因子(growth-regulating factors, GRF) GRF4作为基于GbGAI4介导的遗传转化系统的转基因示例基因，获得(4±0.6)%的基因转化率。本研究为棉花分子育种工作提供一种新的遗传转化技术平台。

关键词：新型遗传筛选标记 DELLA蛋白海岛棉农杆菌介导法胚尖