生物技术前沿一周纵览(2018年1月26日)

2018-01-26 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 生物技术前沿一周纵览(2018126日)

 

玉米多基因表达体系与紫胚玉米种质创制的工作取得新进展

 

花青素作为一种天然存在的强抗氧化活性物质,在一些疾病预防、功能性食品制造和食品饮品着色剂添加中均扮演重要角色。为了提高玉米籽粒中花青素的含量,研究发现多基因表达体系在引入两个转录因子ZmC1ZmR2以及两个结构基因ZmBZ1ZmBZ2后,首次以基因工程的方式在玉米胚中实现花青素的生物合成与积累,创制了高花青素的紫胚玉米种质。研究利用前期工作挖掘的一个玉米胚特异性双向启动子PZmBD12A连接肽为关键支撑点,利用多个可视化报告基因和花青素合成相关的基因,建立了一个可同时驱动11个基因同步表达的多基因表达体系。无论是通过基因枪介导的幼胚瞬时表达体系还是稳定表达的转基因玉米植物中,均可检测到报告基因和花青素相关基因的表达。实验结果表明该体系具有载体构建简便快捷、基因表达高效同步的特点。(Plant biotechnology Journal

 

 

解析基因叠加对玉米转录组代谢组的影响

 

 基因叠加(Gene stacking)是当前转基因作物研发的趋势,即在一个植物中同时转入两个或两个以上外源基因。该研究以我国自主研发的转基因玉米12-5IE034为研究材料,将上述2个转基因玉米材料进行杂交后,分别对比了转基因杂交玉米12-5×IE034和两个亲本转基因玉米以及6个常规玉米品种中的转录谱和代谢谱的差异。结果显示,转基因玉米育种复合所带来的基因表达和代谢物的变化数量介于常规玉米品种间的变异范围之内。(Plant Journal

 

 

植物细胞全能性分子调控新机制

 

植物细胞极高的全能性是植物可重复再生的基础,基于植物细胞全能性的植物激素诱导的离体再生体系已被广泛应用于农业生产和基因改良中。研究人员以拟南芥为材料,在前期发现受生长素诱导的LBD转录因子能直接调控愈伤发生的基础上,进一步发现bZIP类转录因子能够与LBD以异源二聚复合体的形式,调控生长素诱导的愈伤发生过程。研究显示,bZIP59LBD在愈伤形成过程中高度重叠表达,生长素能够维持bZIP59蛋白的稳定性并增强其与LBD形成复合体的能力;在拟南芥中超表达bZIP59基因能够引起在无外源生长素的培养基上自发愈伤组织的发生;bZIP59LBD16具有共同的靶基因,表明bZIP59LBD是以复合体的形式参与调控愈伤起始的体细胞编程过程。研究揭示了bZIP-LBD复合体是控制愈伤形成中体细胞重编程的关键因子,建立了植物再生体系中生长素信号和细胞全能性获得的分子联系。(Nature Plants 

 

 

植物天然免疫平衡调节器

 

与动物相同,植物具有天然免疫系统,通过免疫受体蛋白感受各种病原微生物分子,并将信号传递给细胞内的其它蛋白激活防卫反应。近期研究人员发现了植物精确调控免疫活性的分子机理。研究表明E3泛素连接酶PUB25PUB26通过对BIK1蛋白进行泛素化修饰,促进其通过蛋白酶体途径进行降解,负向调节免疫反应和抗病性。PUB25/26的活性受到G蛋白CPK28的双重调控;静息状态下,G蛋白与PUB25/26直接相互作用,抑制其泛素连接酶的活性,从而增强BIK1的稳定性,确保在病原来袭时能快速启动免疫应答;而免疫激活状态下,CPK28直接磷酸化PUB25/26,增强其泛素连接酶的活性,促进BIK1的降解,防止免疫反应的过度激活。研究人员还发现,PUB25/26特异地靶向非激活形式的BIK1,而对已经激活的BIK1没有作用,这说明植物一方面通过降解尚未激活的BIK1,避免过多积累激活状态的BIK1,另一方面维持已经激活的BIK1,形成免疫平衡,确保免疫反应的进行。该研究成果表明,E3泛素连接酶PUB25/26G蛋白和CPK28三者组成一个免疫平衡调节器,精细调控BIK1的稳定性。(Molecular Cell

 

 

长链非编码RNA与表观遗传对克隆胚胎的影响

 

克隆技术发展几十年,但包括猪在内的大动物克隆效率仍然十分低下。研究人员通过基因编辑技术,定点失活XIST基因,可以拯救下调的基因,从而提高猪克隆胚胎的体外发育质量和体内发育的潜能,将猪的克隆效率提高约7倍。研究进一步发现,XIST敲除克隆胚胎的发育能力提高与胚胎中组蛋白H3K9me3的水平有密切关系。研究人员主动下调克隆胚胎中H3K9me3水平,同样可以显著地提高猪早期克隆胚胎发育效率,但主动下调H3K9me3水平会解除其对XIST的抑制作用,诱导XIST基因在克隆胚胎中的异常高表达,因此,通过向猪克隆胚胎中注射H3K9me3去甲基化酶来下调H3K9me3水平,并不能像小鼠那样提高克隆效率,反而导致猪克隆胚胎在体内发育能力变低。(STEM CELL REPORTS

 

 

不同RNA修饰间的互作调控机制

 

迄今为止,多达100多种的RNA修饰已在体内被发现,其中m6A修饰及A-to-I编辑是存在于(m)RNA上最普遍的两种RNA水平的表观修饰,且均发生于腺苷(adenosine, A)上。研究人员利用计算和实验相结合的系统研究方法,对m6A阳性和m6A阴性的RNA-seq数据进行A-to-I编辑的比较分析,揭示m6A修饰与A-to-I编辑之间存在一定的负相关关系;通过分析m6A甲基化酶METTL3/METTL14敲除样本中的A-to-I编辑进一步揭示m6A修饰对A-to-I编辑的负向调控作用;通过对多个内源转录本和构建的报告质粒在正常条件和METTL3/METTL14双敲条件下进行比较分析,发现ADAR1m6A阳性转录本的结合能力较弱,而在METTL3/METTL14双敲抑制m6A时,ADAR1m6A阴性转录本的结合能力则显著提高,这提示m6A修饰对A-to-I编辑的负向调控作用可能是通过调节其与ADAR1的结合能力而实现。(Molecular Cell

 

 

双生病毒致病新机制

 

双生病毒在经济和粮食作物上造成毁灭性危害。云南番茄曲叶病毒(TLCYnV)是从云南番茄上分离到的双生病毒,研究发现TLCYnV编码的C4蛋白是症状决定因子和RNA沉默抑制子,但目前对其致病机制尚不明确。该研究利用TLCYnV C4作为诱饵从烟草中成功筛选到与C4互作的肝糖原合成酶激酶3蛋白NbSKη。利用细胞生物学等手段发现C4NbSKη互作后改变了NbSKη的亚细胞定位,使NbSKη在细胞核中的积累量降低。进一步研究发现,在健康植物中NbSKη通过磷酸化细胞周期蛋白D (NbCycD1;1)促进26S蛋白酶体对NbCycD1;1的降解从而负调控细胞分裂;而C4NbSKη互作后引起NbSKη在细胞核中积累量的下降,干扰了NbSKη对NbCycD1;1的磷酸化,增加了NbCycD1;1的稳定性,促进已分化的植物细胞进入细胞周期,从而创造有利于双生病毒复制的细胞环境,并在叶表面引起组织突起症状。(PLoS Pathogens

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