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生物技術前沿一周縱覽(2017年7月21日)

2017-07-21 13:19 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

 生物技術前沿一周縱覽(2017721日)

植物光形態建成轉錄調控取得進展

 

轉錄調控是生物體內由轉錄因子和其他調節蛋白協同或拮抗調控基因表達的重要生化機制。光信號是高等植物早期生長發育中光形態建成的決定性因素。研究人員通過對模式植物擬南芥開展研究,發現B-box型蛋白家族第四亞家族成員BBX23能夠促進紅光、遠紅光和藍光條件下的光形態建成。同時,在轉錄水平上,PIF1PIF3蛋白能夠直接結合到HY5BBX23的啟動子并激活它們的表達;在翻譯后水平上,BBX23蛋白在黑暗下受到COP1介導的泛素化降解。研究也表明,BBX23通過與HY5相互作用被招募到下游光響應基因的啟動子上,并與HY5協同調控下游基因的表達。研究人員還發現,BBX23的轉錄受到光的抑制,而它的蛋白在光下積累。研究揭示了由PIF1/PIF3、HY5BBX23組成的轉錄級聯反應調控植物光形態建成的分子機制。(plant physiol

 

 

RDDK-Shld1系統直接精細調控單子葉作物體內蛋白水平的研究獲進展

 

RDDK-Shld1系統通過在DD結構域(FKBP12的一種突變形式,穩定性非常低)的氨基端引入一個精氨酸(R),在羧基端引入一個賴氨酸(K)作為潛在的泛素接受基團,形成一個新型融合標簽RDDK,然后在RDDK標簽的N端融合一個泛素。RDDK融合蛋白在細胞翻譯過程中,N端的泛素被切除暴露出精氨酸。根據N端法則該融合蛋白極其不穩定而被蛋白酶體降解。當人工合成小分子化合物Shld1存在時,Shld1DD結構域結合,穩定了RDDK融合蛋白,使其在細胞中得以積累。該研究在水稻和小麥中均未檢測到RDDK融合蛋白的滲漏表達,顯示RDDK-Shld1系統在單子葉植物中的嚴謹性。Shld1處理能誘導水稻和小麥中RDDK融合蛋白的積累,并且積累水平與Shld1施加濃度相對應。重要的是,Shld1誘導的蛋白積累具有可逆性,即在去除Shld1后,融合蛋白逐漸被降解至免疫印跡無法檢測?;诖?,RDDK-Shld1系統在單子葉植物中可對目標蛋白累積實現精細的時空調控。進一步研究發現,抗除草劑蛋白Bar和抗稻瘟病蛋白Pid3的積累都可以通過RDDK-Shld1系統進行調控,并且Shld1誘導積累的RDDK-BarRDDK-Pid3蛋白能夠分別使相應的轉基因植物具有除草劑抗性和稻瘟病抗性,表明利用RDDK-Shld1系統可以對水稻和小麥中目標蛋白的功能進行直接調控。(Plant Biotechnology Journal

 

 
研究人員揭示細菌雙組分調控復合體感受木糖的分子機制

 

木糖是秸稈等木質纖維原料中除葡萄糖外最主要的糖組分,是自然界中儲量最豐富的五碳糖。產溶劑梭菌是一類重要的工業微生物,它可以通過發酵產生丁醇、乙醇和丙酮等大宗化學品及生物燃料。研究人員解析了拜氏梭菌中的木糖信號感應復合體XylFII-LytS周質空間結構域(XylFII-LytSN)在結合與不結合木糖狀態下的三維結構。通過對這些結構的比較與分析發現,木糖分子可以特異性地結合在XylFII蛋白上,并誘導其N端和C端結構域由開啟狀態轉變為閉合狀態。這種構象改變進而誘導兩個XylFII-LytSN二聚體形成異源四聚體,成為有利于信號傳導的分子構架。因此推斷,結合兩分子木糖的XylFII-LytS異源四聚體是其活性形式,木糖信號經由這一四聚體中的兩分子組氨酸激酶LytS傳導到膜內,通過激活應答調控蛋白啟動木糖ABC轉運蛋白XylFGH的表達來改善木糖的利用。進一步利用生理生化及遺傳學方法,通過定點突變目的蛋白的關鍵氨基酸殘基,并結合梭菌體內實驗和表型分析,證實了上述推斷。(PNAS

 

 

擬南芥生物量雜種優勢的遺傳機制被揭示

 

雜種優勢指雜交子代在生長勢、產量和抗性等多方面優于其親本。研究人員采用來自全球各地不同擬南芥生態型配制了大量雜交組合,并利用其中200個雜交組合進行苗期生長和生物量雜種優勢的研究。結果顯示,擬南芥生物量雜種優勢極普遍存在,生物量雜種優勢源于多個SNP位點的聚合,這些位點對應的候選基因參與細胞代謝、發育和刺激響應等多個生物學過程。其中重要候選基因包括WUSCHEL、ARGOS以及多個涉及細胞周期調控的基因,它們是調控擬南芥生長發育的關鍵因子,其有利等位基因在雜交子代中的積累可能對生物量雜種優勢起重要貢獻。 (PNAS)

 

 

錐形細胞發育的分子機制研究獲進展

 

自然界中約80%被子植物的花器官中含有獨特錐形的花瓣表皮細胞。錐形細胞能為傳粉昆蟲提供支撐點、維持花瓣的濕度和表面溫度和影響花瓣顏色等。研究建立了擬南芥花瓣錐形細胞的活細胞成像技術體系,用于定量統計錐形細胞形態和統計微管骨架的排列方式。通過遺傳突變體篩選和藥劑處理,證明了微管而非微絲在花瓣錐形細胞發育過程中起決定作用?;罴毎上窦夹g揭示了微管骨架的時空排列調控花瓣錐形細胞形態建成。研究錐形細胞發育的分子機制,不僅對植物細胞生物學領域的研究產生影響,其潛在的應用價值在于將來希望通過改良蟲媒農林作物的花瓣錐形表面結構,增加吸引傳粉昆蟲(如蜜蜂)訪問和傳粉,實現提升品質和增加產量的目的。(PLoS Genetics

 

 

降雨季節變化對樹木生理的影響

 

全球環流模型和經驗觀測數據均表明未來降雨格局變得更加不均勻,很多地區呈現“干季更干、濕季更濕”,勢必影響或改變森林生態系統的結構和功能。研究人員利對次生常綠闊葉林兩個共存樹種火力楠(Michelia macclurei)和木荷(Castanopsis fissa)的樹木液流變化、水分利用效率、葉片和木材養分含量以及形態參數進行了2年的觀測研究,以解析響應降雨季節格局改變的生理生態學機制。研究結果顯示,兩樹種的整樹液流和內在水分利用效率(WUEi)對降雨處理表現一定的生理穩態性,樹木蒸騰對水汽壓虧缺(VPD)和光合有效輻射(PAR)的響應無論在干旱、春旱還是加水期均無明顯的處理差異。 (Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics)

 


PHBHV
具有多樣化的降解速度和良好的生物相容性

 

地中海富鹽菌可利用多種廉價碳源高效合成3HV單體比例恒定(~10 mol%)PHBHV,并可采用水提法方便地提取,因此具有重要的工業開發潛力。針對該菌合成PHBHV種類較單一的問題,研究人員以該菌為細胞工廠,通過發酵工程技術合成了具有不同單體聚合方式的系列R-PHBHVO-PHBHV。聚合物的3HV單體含量由10 mol%提高到了60 mol%,豐富了嗜鹽菌PHBHV的材料性能,如材料的斷裂伸長率由5%提高到508%。O-PHBHV同時含有無規共聚物片段和嵌段共聚物片段,膜表面具有規則的微米級孔洞,表現出了優良的凝血性能,可以作為潛在的創傷修復材料。(Biomaterials

 

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