Phospholipids and a protein-conducting channel regulate cotranslational protein targeting

Signal recognition particle (SRP) and signal recognition particle receptor (SR) are evolutionarily conserved GTPases that deliver secretory and membrane proteins to the protein-conducting channel Sec61 complex in the lipid bilayer of the endoplasmic reticulum in eukaryotes or the SecYEG complex in the inner membrane of bacteria. Unlike the canonical Ras-type GTPases, SRP and SR are activated via nucleotide-dependent heterodimerization. Upon formation of the SR•SRP targeting complex, SRP and SR undergo a series of discrete conformational changes that culminate in their reciprocal activation and hydrolysis of GTP. How the SR•SRP GTPase cycle is regulated and coupled to the delivery of the cargo protein to the protein-conducting channel at the target membrane is not well-understood. Here we examine the role of the lipid bilayer and SecYEG in regulation of the SRP-mediated protein targeting pathway and show that they serve as important biological cues that spatially control the targeting reaction.

In the first chapter, we show that anionic phospholipids of the inner membrane activate the bacterial SR, FtsY, and favor the late conformational states of the targeting complex conducive to efficient unloading of the cargo. The results of our studies suggest that the lipid bilayer acts as a spatial cue that weakens the interaction of the cargo protein with SRP and primes the complex for unloading its cargo onto SecYEG.

In the second chapter, we focus on the effect of SecYEG on the conformational states and activity of the targeting complex. While phospholipids prime the complex for unloading its cargo, they are insufficient to trigger hydrolysis of GTP and the release of the cargo from the complex. SecYEG modulates the conformation of the targeting complex and triggers the GTP hydrolysis from the complex, thus driving the targeting reaction to completion. The results of this study suggest that SecYEG is not a passive recipient of the cargo protein; rather, it actively releases the cargo from the targeting complex. Together, anionic phospholipids and SecYEG serve distinct yet complementary roles. They spatially control the targeting reaction in a sequential manner, ensuring efficient delivery and unloading of the cargo protein.

In the third chapter, we reconstitute the transfer reaction in vitro and visualize it in real time. We show that the ribosome-nascent chain complex is transferred to SecYEG via a stepwise mechanism with gradual dissolution and formation of the contacts with SRP and SecYEG, respectively, explaining how the cargo is kept tethered to the membrane during the transfer and how its loss to the cytosol is avoided.

In the fourth chapter, we examine interaction of SecYEG with secretory and membrane proteins and attempt to address the role of a novel insertase YidC in this interaction. We show that detergent-solubilized SecYEG is capable of discriminating between the nascent chains of various lengths and engages a signal sequence in a well-defined conformation in the absence of accessory factors. Further, YidC alters the conformation of the signal peptide bound to SecYEG. The results described in this chapter show that YidC affects the SecYEG-nascent chain interaction at early stages of translocation/insertion and suggest a YidC-facilitated mechanism for lateral exit of transmembrane domains from SecYEG into the lipid bilayer.

The isolation and partial biochemical analysis of Sindbis virus proteins

Recently, the amino acid sequences have been reported for several proteins, including the envelope glycoproteins of Sindbis virus, which all probably span the plasma membrane with a common topology: a large N-terminal, extracellular portion, a short region buried in the bilayer, and a short C-terminal intracellular segment. The regions of these proteins buried in the bilayer correspond to portions of the protein sequences which contain a stretch of hydrophobic amino acids and which have other common characteristics, as discussed. Reasons are also described for uncertainty, in some proteins more than others, as to the precise location of some parts of the sequence relative to the membrane.

The signal hypothesis for the transmembrane translocation of proteins is briefly described and its general applicability is reviewed. There are many proteins whose translocation is accurately described by this hypothesis, but some proteins are translocated in a different manner.

The transmembraneous glycoproteins E1 and E2 of Sindbis virus, as well as the only other virion protein, the capsid protein, were purified in amounts sufficient for biochemical analysis using sensitive techniques. The amino acid composition of each protein was determined, and extensive N-terminal sequences were obtained for E1 and E2. By these techniques E1 and E2 are indistinguishable from most water soluble proteins, as they do not contain an obvious excess of hydrophobic amino acids in their N-terminal regions or in the intact molecule.

The capsid protein was found to be blocked, and so its N-terminus could not be sequenced by the usual methods. However, with the use of a special labeling technique, it was possible to incorporate tritiated acetate into the N-terminus of the protein with good specificity, which was useful in the purification of peptides from which the first amino acids in the N-terminal sequence could be identified.

Nanomole amounts of PE2, the intracellular precursor of E2, were purified by an immuno-affinity technique, and its N-terminus was analyzed. Together with other work, these results showed that PE2 is not synthesized with an N-terminal extension, and the signal sequence for translocation is probably the N-terminal amino acid sequence of the protein. This N-terminus was found to be 80-90% blocked, also by Nacetylation, and this acetylation did not affect its function as a signal sequence. The putative signal sequence was also found to contain a glycosylated asparagine residue, but the inhibition of this glycosylation did not lead to the cleavage of the sequence.

Caracterização de alterações epigenéticas no gene JARID1C e desequilíbrios genéticos como causas do retardo mental ligado ao x de etiologia idiopática

O retardo mental (RM) é caracterizado por um funcionamento intelectual significantemente abaixo da média (QI<70). A prevalência de RM varia entre estudos epidemiológicos, sendo estimada em 2-3% da população mundial, constituindo assim, um dos mais importantes problemas de saúde pública. Há um consenso geral de que o RM é mais comum no sexo masculino, um achado atribuído às numerosas mutações nos genes encontrados no cromossomo X, levando ao retardo mental ligado ao X (RMLX). Dentre os genes presentes no cromossomo X, o Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) foi recentemente identificado como um potencial candidato etiológico do RM, quando mutado. O JARID1C codifica uma proteína que atua como uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão recente como a identificação do gene JARID1C, é a descoberta de que mudanças no número de cópias de sequências de DNA, caracterizadas por microdeleções e microduplicações, poderiam ser consideradas como razões funcionalmente importantes de RMLX. Atualmente, cerca de 5-10% dos casos de RM em homens são reconhecidos por ocorrerem devido a estas variações do número de cópias no cromossomo X. Neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C, através do rastreamento dos éxons 9, 11, 12, 13, 15 e 16, em 121 homens de famílias com RM provavelmente ligado ao X. Paralelamente, realizamos a análise da variação do número de cópias em 16 genes localizados no cromossomo X através da técnica de MLPA no mesmo grupo de pacientes. Esta metodologia consiste em uma amplificação múltipla que detecta variações no número de cópias de até 50 sequências diferentes de DNA genômico, sendo capaz de distinguir sequências que diferem em apenas um nucleotídeo. O DNA genômico foi extraído a partir de sangue periférico e as amostras foram amplificadas pela técnica de PCR, seguida da análise por sequenciamento direto. Foram identificadas três variantes na sequência do gene JARID1C entre os pacientes analisados: a variante intrônica 2243+11 G>T, que esteve presente em 67% dos pacientes, a variante silenciosa c.1794C>G e a mutação inédita nonsense c.2172C>A, ambas presentes em 0,82% dos indivíduos investigados. A análise através do MLPA revelou uma duplicação em um dos pacientes envolvendo as sondas referentes ao gene GDI1 e ao gene HUWE1. Este trabalho expande o estudo de mutações no gene JARID1C para a população brasileira ereforça a importância da triagem de mutações neste gene em homens portadores de RM familiar de origem idiopática, assim como, é primeiro relato científico relativo à investigação de variações no número de cópias de genes localizados no cromossomo X em homens brasileiros com RM, através da técnica de MLPA.

Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Leukemia-Associated Mutations in Nucleophosmin Alter Recognition by CRM1: Molecular Basis of Aberrant Transport

Nucleophosmin (NPM) is a nucleocytoplasmic shuttling protein, normally enriched in nucleoli, that performs several activities related to cell growth. NPM mutations are characteristic of a subtype of acute myeloid leukemia (AML), where mutant NPM seems to play an oncogenic role. AML-associated NPM mutants exhibit altered subcellular traffic, being aberrantly located in the cytoplasm of leukoblasts. Exacerbated export of AML variants of NPM is mediated by the nuclear export receptor CRM1, and due, in part, to a mutationally acquired novel nuclear export signal (NES). To gain insight on the molecular basis of NPM transport in physiological and pathological conditions, we have evaluated the export efficiency of NPM in cells, and present new data indicating that, in normal conditions, wild type NPM is weakly exported by CRM1. On the other hand, we have found that AML-associated NPM mutants efficiently form complexes with CRM1HA (a mutant CRM1 with higher affinity for NESs), and we have quantitatively analyzed CRM1HA interaction with the NES motifs of these mutants, using fluorescence anisotropy and isothermal titration calorimetry. We have observed that the affinity of CRM1HA for these NESs is similar, which may help to explain the transport properties of the mutants. We also describe NPM recognition by the import machinery. Our combined cellular and biophysical studies shed further light on the determinants of NPM traffic, and how it is dramatically altered by AML-related mutations.

Specific Interaction with Cardiolipin Triggers Functional Activation of Dynamin-Related Protein 1

Dynamin-Related Protein 1 (Drp1), a large GTPase of the dynamin superfamily, is required for mitochondrial fission in healthy and apoptotic cells. Drp1 activation is a complex process that involves translocation from the cytosol to the mitochondrial outer membrane (MOM) and assembly into rings/spirals at the MOM, leading to membrane constriction/division. Similar to dynamins, Drp1 contains GTPase (G), bundle signaling element (BSE) and stalk domains. However, instead of the lipid-interacting Pleckstrin Homology (PH) domain present in the dynamins, Drp1 contains the so-called B insert or variable domain that has been suggested to play an important role in Drp1 regulation. Different proteins have been implicated in Drp1 recruitment to the MOM, although how MOM-localized Drp1 acquires its fully functional status remains poorly understood. We found that Drp1 can interact with pure lipid bilayers enriched in the mitochondrion-specific phospholipid cardiolipin (CL). Building on our previous study, we now explore the specificity and functional consequences of this interaction. We show that a four lysine module located within the B insert of Drp1 interacts preferentially with CL over other anionic lipids. This interaction dramatically enhances Drp1 oligomerization and assembly-stimulated GTP hydrolysis. Our results add significantly to a growing body of evidence indicating that CL is an important regulator of many essential mitochondrial functions.

Visualization by High Resolution Immunoelectron Microscopy of the Transient Receptor Potential Vanilloid-1 at Inhibitory Synapses of the Mouse Dentate Gyrus

We have recently shown that the transient receptor potential vanilloid type 1 (TRPV1), a non-selective cation channel in the peripheral and central nervous system, is localized at postsynaptic sites of the excitatory perforant path synapses in the hippocampal dentate molecular layer (ML). In the present work, we have studied the distribution of TRPV1 at inhibitory synapses in the ML. With this aim, a preembedding immunogold method for high resolution electron microscopy was applied to mouse hippocampus. About 30% of the inhibitory synapses in the ML are TRPV1 immunopositive, which is mostly localized perisynaptically (similar to 60% of total immunoparticles) at postsynaptic dendritic membranes receiving symmetric synapses in the inner 1/3 of the layer. This TRPV1 pattern distribution is not observed in the ML of TRPV1 knock-out mice. These findings extend the knowledge of the subcellular localization of TRPV1 to inhibitory synapses of the dentate molecular layer where the channel, in addition to excitatory synapses, is present.

Differential activity of GSK-3 isoforms regulates NF-kappa B and TRAIL- or TNF alpha induced apoptosis in pancreatic cancer cells

While TRAIL is a promising anticancer agent due to its ability to selectively induce apoptosis in neoplastic cells, many tumors, including pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA), display intrinsic resistance, highlighting the need for TRAIL-sensitizing agents. Here we report that TRAIL-induced apoptosis in PDA cell lines is enhanced by pharmacological inhibition of glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) or by shRNA-mediated depletion of either GSK-3 alpha or GSK-3 beta. In contrast, depletion of GSK-3 beta, but not GSK-3 alpha, sensitized PDA cell lines to TNF alpha-induced cell death. Further experiments demonstrated that TNF alpha-stimulated I kappa B alpha phosphorylation and degradation as well as p65 nuclear translocation were normal in GSK-3 beta-deficient MEFs. Nonetheless, inhibition of GSK-3 beta function in MEFs or PDA cell lines impaired the expression of the NF-kappa B target genes Bcl-xL and cIAP2, but not I kappa B alpha. Significantly, the expression of Bcl-xL and cIAP2 could be reestablished by expression of GSK-3 beta targeted to the nucleus but not GSK-3 beta targeted to the cytoplasm, suggesting that GSK-3 beta regulates NF-kappa B function within the nucleus. Consistent with this notion, chromatin immunoprecipitation demonstrated that GSK-3 inhibition resulted in either decreased p65 binding to the promoter of BIR3, which encodes cIAP2, or increased p50 binding as well as recruitment of SIRT1 and HDAC3 to the promoter of BCL2L1, which encodes Bcl-xL. Importantly, depletion of Bcl-xL but not cIAP2, mimicked the sensitizing effect of GSK-3 inhibition on TRAIL-induced apoptosis, whereas Bcl-xL overexpression ameliorated the sensitization by GSK-3 inhibition. These results not only suggest that GSK-3 beta overexpression and nuclear localization contribute to TNF alpha and TRAIL resistance via anti-apoptotic NF-kappa B genes such as Bcl-xL, but also provide a rationale for further exploration of GSK-3 inhibitors combined with TRAIL for the treatment of PDA.

Analytical method development for the uptake study of different organic pollutants by crops cultivated in compost-amended soils

256 p.

Análise da via Wnt e seu envolvimento no processo da tumorigênese do câncer colo-retal

O câncer colo-retal (CCR) representa o quarto tipo de câncer mais freqüente no Brasil entre homens e mulheres e a sobrevida para esse tipo de neoplasia é considerada boa, se a doença for diagnosticada em estádio inicial. Neste tipo de câncer a progressão do adenoma (tumor benigno) para o adenocarcinoma (tumor maligno) é dependente do acúmulo de mutações em diversos oncogenes e genes supressores de tumor. Estas mutações podem levar a alterações de importantes vias de sinalização que controlam estes eventos como, por exemplo, as vias Wnt e EGFR. No entanto, os mecanismos moleculares e celulares mediados por estas vias durante a progressão do CCR permanecem por serem definidos. Neste trabalho foi avaliada a participação da via Wnt e do EGFR durante a progressão do CCR usando células Caco-2, uma linhagem celular derivada de adenocarcinoma de cólon humano como modelo. As células foram tratadas com EGF, ativador da via EGFR, e cloreto de lítio (LiCl), um conhecido inibidor da enzima GSK-3β e conseqüentemente, ativador da via Wnt, ou alternativamente com a combinação de ambas drogas. Após os tratamentos, foi avaliada a morfologia celular, localização e expressão de proteínas juncionais, os padrões proliferativos e do ciclo celular e o potencial tumorigênico (migração e formação de colônias). Nossos resultados mostram que a localização subcelular das proteínas juncionais claudina-1 e β-catenina foi alterada após tratamento com EGF e LiCl, porém a expressão não foi afetada. A localização nuclear de β-catenina, um marcador da ativação da via Wnt, foi observada após tratamento com ambos os compostos, no entanto estes agentes modularam a enzima GSK-3β de forma diferencial. Além disso, tratamento com EGF aumentou a capacidade proliferativa e migratória da célula, mas não alterou a formação de colônias. LiCl, apesar de ser um conhecido ativador da via Wnt, inibiu o aumento da proliferação e migração causado pelo EGF, como visto pelo tratamento das células com EGF+LiCl, e reduziu a formação de colônias. Nossos resultados revelaram que LiCl possui uma atividade supressora de tumor o que pode representar um novo papel para este composto como um possível agente terapêutico para o tratamento do CCR.

Os efeitos das drogas vasoativas na densidade capilar funcional intestinal de ratos endotoxêmicos: uma análise com videomicroscopia intravital

Introdução: o uso de drogas vasoativas para restaurar a pressão arterial em pacientes com choque séptico é frequentemente utilizada em medicina intensiva. No entanto, os agentes vasopressores podem acentuar a hipoperfusão esplâncnica durante o choque séptico facilitando a translocação bacteriana e endotoxemia. Neste estudo foram comparados os efeitos de diferentes drogas vasoativas na microcirculação intestinal e nos parâmetros de oxigenação tecidual independentemente de reposição volêmica, num modelo experimental de choque séptico. Métodos: Ratos Wistar Kyoto anestesiados com pentobarbital foram submetidos a choque endotoxêmico através da administração de 2mg/Kg IV de lipopolissacarídeo da Escherichia Coli. A pressão arterial média foi restaurada através da administração de diversas drogas vasoativa, incluindo adrenalina, noradrenalina, fenilefrina, dopamina, dobutamina e uma combinação de noradrenalina com dobutamina. A densidade capilar funcional (DCF) da camada muscular do intestino delgado foi avaliada através de microscopia intravital. Gasometria e concentração de lactato da veia mesentérica superior também foram analisadas. Resultados: A DCF diminui aproximadamente 25% a 60% após a administração intravenosa de adrenalina, noradrenalina e fenilefrina. A administração de dopamina, dobutamina e da associação de noradrenalina com dobutamina não reduziu significativamente a DCF intestinal. A concentração de lactato da veia mesentérica aumentou após a administração de fenilefrina e mostrou uma tendência de aumentar após o uso de adrenalina e noradrenalina enquanto não se observou aumento de lactato após o uso de dopamina, dobutamina e da associação entre noradrenalina e dobutamina. Conclusões: O estudo confirma a presença de uma dissociação entre alterações hemodinâmicas sistêmicas e alterações microcirculatórias num modelo experimental de choque séptico. Os resultados indicam que o uso de dopamina, dobutamina e da associação entre noradrenalina e dobutamina apresentam um efeito de proteção na microcirculação da camada muscular intestinal de ratos submetidos a choque endotoxêmico.

Ação molecular da 1,25(OH)2D3 em células endoteliais humanas submetidas a diferentes concentrações de leptina

Altas concentrações plasmáticas de leptina têm sido relacionadas ao aumento da formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) que podem desempenhar um papel regulador central em eventos inflamatórios e cardiovasculares. Estudos recentes têm demonstrado que a vitamina D é capaz de reduzir marcadores do estresse oxidativo, bem como modular a produção de citocinas inflamatórias. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do pré-tratamento com concentração fisiológica (10-10 M) e suprafisiológica(10-7 M) de 1,25(OH)2D3 na produção do ânion superóxido (O2) e nos fatores de transcrição NF-κB e Nrf2,em células endoteliais humanas estimuladas com diferentes concentrações de leptina (1 e 10 ng/mL). Quando as células foram pré-tratadas com 1,25(OH)2D3, e estimuladas com leptina (1 e 10 ng/mL), a 1,25(OH)2D3 reduziu (p<0,05) a produção de ânion superóxido (O ), principalmente na concentração de 10-7 M. O fator de transcrição NF-κB foi positivamente ativado em células incubadas com 10 ng/mL de leptina, entretanto, quando se realizou o pré-tratamento com 1,25(OH)2D3 houve redução da translocação do NF-κB, assim como a produção de citocinas reguladas por este fator de transcrição. Também foi observado que o pré-tratamento com 10-7 M de 1,25(OH)2D3 aumentou de forma significativa (p<0,05) a expressão do fator de transcrição Nrf2 na fração nuclear em comparação ao controle, principalmente quando associada à 10 ng/mL de leptina (p<0,05). Tomados em conjunto, nossos resultados indicam que o tratamento com ambas as concentrações, 10-10 e 10-7 M de 1,25(OH)2D3 em células endoteliais humanas, foram eficazes em inibir a produção do ânion superóxido (O2), citocinas pró-inflamatórias, bem como inibir a translocação nuclear do fator de transcrição NF-κB, e ativar a via antioxidante Nrf2. Estes achados sugerem que o pré-tratamento com ambas as concentrações (fisiológica e suprafisiológica) de 1,25(OH)2D3 na presença de alta concentração de leptina, pode ter um efeito positivo no endotélio através da regulação de marcadores de inflamação e atividade antioxidante

Estudo da sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo de ratos submetidos à desnutrição materna no início da lactação

Vários estudos sugerem que a desnutrição materna no período pós-natal poderia causar alterações na homeostase glicêmica da prole na vida adulta. Neste trabalho objetivamos investigar a interferência da programação metabólica induzida pela desnutrição protéica materna durante o início da lactação sobre a homeostase glicêmica e a sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo. Animais desnutridos (D-dieta da mãe contendo 0% de proteína nos primeiros 10 dias de lactação) ou controle (C-dieta da mãe contendo 22% de proteína) foram estudados do nascimento até a vida adulta. Em resumo, observamos uma diminuição na insulina plasmática acompanhada de normoglicemia nos animais adultos desnutridos. A ativação do receptor de insulina (IR), após a estimulação com o hormônio apresentou-se diminuída durante o período de restrição protéica em músculo isolado destes animais experimentais. Durante o período da lactação, observamos uma diminuição na captação de glicose, na fosforilação do substrato para o receptor de insulina (IRS 1) e na translocação do GLUT 4 no tecido muscular. Na idade adulta, entretanto, houve aumento significativo na captação de glicose e translocação do GLUT 4 no músculo, associado com o aumento na expressão da PI3 quinase associada ao IRS 1. No tecido adiposo de ratos desnutridos adultos observamos menor fosforilação em tirosina tanto do IR quanto do IRS 1, que foi compensada pela maior ativação do IRS 2 e da PI3 quinase. Os níveis basais de pAkt e de GLUT 4 na membrana estavam aumentados, culminando em um aumento na captação de glicose. Observamos também uma redistribuição do citoesqueleto de actina e maior resistência aos efeitos da Ltrunculina B nos adipócitos dos ratos desnutridos. Em conclusão, este estudo demonstrou que a desnutrição materna no início da lactação é capaz de causar alterações na prole na vida adulta, o que parece estar relacionado com a expressão e ativação de proteínas chave na cascata da sinalização da insulina nos tecidos periféricos, importantes na regulação do metabolismo da glicose.

PEFCSH 的建立及在基因组特异序列克隆上的应用

基因组特异序列是跟踪外源染色质、鉴定易位系的特异探针。本文介绍一种带反馈控制的PCR增效减法杂交（PEFCSH），证明可高效克隆基因组特异序列。 带PCR接头的黑麦DNA片段与固定化的小麦ssDNA杂交，同源的片段将被吸附。用PCR扩增吸附的DNA，可监测杂交液中与小麦同源的DNA，确定是否还要再杂交。5轮连续杂交后，杂交液中的DNA几乎全为黑麦特异DNA，纯化后，用PCR扩增到方便操作的数量。经检测，PEFCSH片段99%为黑麦基因组特异性序列，富集度超过230倍。 PEFCSH片段克隆后检测：插入片段在120bp～2000bp，峰值250bp左右;306个克隆中301个显黑麦特异性，表明了PEFCSH的高效性。Tomita等曾用普通减法杂交富集黑麦特异序列，所得克隆只有6.3%为黑麦特异。 与数据库对比，分离片段有的为新序列，更多的与已知的黑麦特异重复序列同源。用其中一条作探针进行Southern杂交，小麦不显带，黑麦显阶梯型带，说明它是特异性串联重复序列。 PEFCSH有如下特点：1. 实时监测杂交液中非特异DNA，首次引入反馈控制，确保杂交达到预期效果。2. 用PCR制备Tester只需少量样品就可以分离特异序列。3. 采用固相减法杂交，大大简化Test与Driver的分离。4. 用PCR克服常规减法杂交操作性差的弱点。5. 富集特异单链和双链DNA，减少特异序列丢失。6. 适用于大多数分离两组相关核酸中的差异成分。

G蛋白在松类植物花粉管发育中的亚细胞定位及调控机制

G蛋白参与了哺乳动物内多种细胞信号途径，但其在植物花粉萌发和花粉管发育过程中的细胞学定位、生化特性及功能研究比较滞后，有关这方面的研究报道较少。在显花植物授粉受精过程中，具顶端极性生长特性的花粉管是雄性生殖单位的载体，也是研究细胞生长分子调控机理的理想体系。与被子植物相比，裸子植物具有生长周期长，花粉管生长缓慢、易分叉等特点，具有不同于被子植物花粉发育的独特发育模式。对于裸子植物花粉萌发和花粉管生长的调控机理，目前尚不十分清楚。本文以松类植物中比较有代表性的裸子植物青杆（Piceawillsonii）和白皮松(Pinus bungeana)花粉为试材，应用免疫分析和间接免疫荧光显微镜技术，结合药理学实验和FTIR手段，研究了异三聚体G蛋白和小G蛋白在花粉管细胞中的定位、生化特性及其在花粉管发育中的调控作用。结果如下： 应用Western Blotting技术和来自于抗哺乳动物中不同序列G蛋白O【亚基抗体，我们在白皮松花粉管中检测到一条分子量为40 kDa左右的蛋白。去污剂处理显示，该蛋白与质膜偶联。间接免疫荧光显微镜实验发现，在花粉管发育的整个时期，代表Ga蛋白的荧光均一的分布在整个质膜区域，尤其在尖端皮层区域荧光最亮，显示此处该蛋白浓度最高。无论是在正常发育的花粉管抑或是发生弯曲或扭曲生长的花粉管，均呈现同样的分布模式。随着花粉管发育，Ga蛋白表达量发生变化。在花粉管发育中期，Ga蛋白表达量比较高;随着花粉管离体培养时间的延长，Ga蛋白表达量下降。另外，在花粉刚刚萌发时，Ga蛋白表达量也比较低。 对白皮松花粉萌发进行的药理学实验显示，G蛋白调节剂 CTX和PTX对白皮松花粉管的影响呈现双阶段效应。当添加的药剂浓度小于400 ng mL-I时，无论CTX还是PTX均抑制了花粉萌发和花粉管生长，且花粉管容易破裂;而当二者浓度分别升至500 ng mL-I时，同对照相比，花粉管生长明显受到促进。这一结果不支持Ma等人在百合花粉中的研究结果。进一步应用FTIR技术分析发现，当用浓度为400 ng mL-I CTX或PTX处理花粉管时，花粉管细胞壁酚类物质增加，而纤维素、半纤维素、木聚糖等物质下降，这可能是导致此浓度处理下花粉管易破裂的原因。这些结果显示了G蛋白a亚基参与了白皮松花粉管生长，CTX和PTX可能通过下游对其敏感的功能蛋白而非Ga本身，影响着花粉管生长并调控着花粉管壁的建成。 利用来源于烟草的抗NtRacl抗体和拟南芥的抗ROPs抗体，应用WeternBlotting技术，我们在青杆花粉管中检测到分子量为23kDa的多肽。间接免疫荧光显微镜实验显示，在花粉萌发18和24小时后，Rac蛋白主要定位于花粉管尖端质膜区域，时而会延伸到顶端两侧区域，但从尖端到基部存在浓度梯度，这种分布模式多在花粉管发育的后期观察到。Rac蛋白在青杆花粉管不同发育时期的分布模式变化可能和花粉管的生长状态有关，在花粉管发育早期和中期，正是花粉管旺盛生长期，Rac蛋白的尖端定位保证了花粉管的极性生长。对Rac蛋白在花粉管的分布进行的连续切片扫描发现，Rac蛋白不但分布在质膜上，并与质膜偶联，而且在胞质中亦有分布。通过对一系列正常发育（即极性生长的花粉管）和畸形发育的花粉管进行观察发现，Rac蛋白主要分布在旺盛生长的花粉管尖端质膜或离顶端20 Vm处，在分叉的生长缓慢的分枝端分布较少。而在那些发生分叉生长的花粉管中，处于次要位置的基本停止生长的分枝端几乎没有Rac蛋白存在。在顶端发生膨大的花粉管中，Rac蛋白均匀分布在花粉管整个质膜上，丧失浓度梯度，失去极性生长。这些结果显示了Rac蛋白参与了青杆花粉管生长。 应用抗NtRacl抗体进行的间接免疫荧光显微镜定位实验，我们在正在生长的花粉管的管核中观察到明亮的荧光，显示了有Rac蛋白的存在。当精细胞在花粉粒中未移动到花粉管中时，几乎没有观察到荧光信号。随着花粉管发育，两个精细胞的位置发生变化，当其中一个较大的精细胞移动到花粉管中时，观察到明亮的荧光信号，这些结果显示了Rac蛋白可能参与了管核或精细胞在花粉管内的移动。