小热休克蛋白生化特性及其在植物病毒侵染中的作用分析

发布时间：2020-06-18 07:57

【摘要】：小热休克蛋白家族(small heat shock protein,sHSP)是一类分子伴侣蛋白,不仅能够保护机体免受胁迫损害,还在蛋白质的折叠、细胞内转运、降解过程以及信号传导途径中发挥着重要作用。在之前的研究中我们克隆了一个水稻sHSP基因(OsHSP20),其编码的蛋白不仅与水稻条纹病毒(Rice Stripe Virus,RSV)RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)互作,还能通过自身互作形成同源寡聚体,在细胞质内形成颗粒状结构,但其具体功能尚不清楚。为了进一步探索该基因的功能,本研究首先利用qRT-PCR技术检测了OsHSP20在不同非生物胁迫下的表达特性,发现其表达受高温和盐胁迫诱导,但不受干旱处理的影响。随后我们通过异源表达发现OsHSP20的过表达能够显著增强大肠杆菌和酵母细胞对高温和盐胁迫的耐受性;应用原核表达纯化的重组OsHSP20蛋白进行生化活性分析表明该蛋白在体外具有分子伴侣活性。为了确定OsHSP20自身互作、分子伴侣活性及其介导的抗逆性三者之间存在的关系,我们又构建了5个缺失突变体用于进一步分析。结果显示OsHSP20自身互作、分子伴侣活性和抗逆特性均与其N-端和α-晶状体结构域(α-crystallin domain,ACD)结构域密切相关,表明该蛋白可能通过自身互作发挥其生理生化功能。为了进一步探究此类sHSP在植物体内的功能特性,我们利用农杆菌介导法将OsHSP20和其同源物NbHSP20(本氏烟sHSP基因)分别导入水稻(Oryza sativa)和本氏烟(Nicotiana benthamiana)中。在对转基因水稻进行胁迫处理后发现,过表达OsHSP20有效地减轻了高温胁迫对水稻种子活性的损伤,促进了种子萌发和幼苗的生长发育;同时也减轻了盐胁迫对根生长的抑制,表明OsHSP20增强了水稻对高温胁迫和盐胁迫的耐受性。另一方面,人工接种番茄花叶病毒(Tomato Mosaic Virus,ToMV)、芜菁花叶病毒(Turnip Mosaic Virus,TuMV)和RSV至转基因本氏烟植株,发现过表达NbHSP20的植株均延迟发病,表明NbHSP20可能正向调控本氏烟的抗病防卫反应。本研究结果将有助于阐明sHSP在植物抗逆反应中的作用,同时为深入研究sHSP在植物病毒侵染过程中的生物学功能提供基础。
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S432.41
【图文】：

图 1.2 sHSP 的三维结构Fig.1.2 Typical structure of sHSPA：单倍体 B：二聚体 C：十二聚体A: Monomer B: Dimer C: 12 mer

OsHSP20 的表达量却没有发生显著变化（图2.1 C）。图 2.1 非生物胁迫下 OsHSP20 的转录表达特性分析Fig 2.1 Analysis of transcriptional expression characteristics of OsHSP20 under abiotic stress（A）45 ℃高温胁迫；（B）50 mM NaCl 盐胁迫；（C）5％PEG 干旱胁迫；数据是来自三个独立实验的平均值±SD。顶部列的星号表示与 0 h 处的值的显著差异（ns，不显着; * P <0.05;** P <0.01）。(A) temperature of 45 ℃ (heat stress), (B) 50 mM NaCl (salinity stress), (C) 5% PEG (droughtstress). Data are mean ± SD from three independent experiments. The asterisks on the top of thecolumns indicate significant differences from the value at 0 h (ns, not significant; *P < 0.05; **P <0.01).为了进一步分析 OsHSP20 在蛋白表达水平是否同样受到高温和盐胁迫诱导，我们对两种处理在不同时间段的水稻样品进行了 Western blot 检测。结果如图 2.2 A，在高温胁迫后，OsHSP20 蛋白的表达量显著增加，并且在 4 h 时表达

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 仲苏鄂;王平;;α晶状体蛋白与白内障的研究进展[J];医学综述;2009年06期

2 秦焱;王慧;昌增益;;线虫中的小分子热休克蛋白HSP12.1具有类分子伴侣活性[J];生物化学与生物物理进展;2007年06期

3 柴飞燕;严宏;;蛋白质组学在白内障研究中的应用[J];眼科研究;2006年03期

4 陈永庄;张天辉;石小东;;哺乳动物小分子热休克蛋白在神经退行性疾病中作用及机制的研究进展[J];山东医药;2017年37期

5 薛佳莹;关洪斌;秦燕;;保守GTP酶ObgE的分子伴侣活性研究[J];生物物理学报;2011年06期

6 肖文斐;阮松林;倪深;马华升;;植物冷激蛋白的研究进展[J];植物生理学报;2012年06期

7 严宏,王建伟,范建国;6-磷酸果糖和核糖对α-晶状体蛋白分子伴侣活性的作用[J];第四军医大学学报;2004年11期

8 严宏;翻译后修饰对α-晶体蛋白分子伴侣活性的影响及白内障形成机制[J];国外医学.眼科学分册;2002年02期

9 严宏,姚立农,惠延年;离体氨甲酰化诱导α-晶体蛋白分子伴侣活性的丧失[J];眼科学报;2004年04期

10 孙爱清;刘箭;张杰道;;植物中的金属蛋白酶FTSH[J];植物生理学通讯;2006年01期

相关会议论文 前8条

1 刘川鹏;黄国昌;李震宇;朱榴琴;周筠梅;;无PPI活性的trigger factor突变体的制备[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年

2 王丽燕;张耀洲;;家蚕小热激蛋白19.9的克隆表达、缺失突变及分子伴侣活性比较[A];华东六省一市生物化学与分子生物学会2009年学术交流会论文摘要汇编[C];2009年

3 梁毅;李剑;陈杰;王志珍;;蛋白质二硫键异构酶帮助3-磷酸甘油醛脱氢酶重折叠的微量热研究[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年

4 郑芳;刘媛媛;陈强;饶艳;EMILY;;三例遗传性白内障家系的分子诊断[A];第八次全国医学遗传学学术会议(中华医学会2009年医学遗传学年会)论文摘要汇编[C];2009年

5 陈强;宋贵波;杨娜;刘媛媛;郑芳;;αB-晶体蛋白R11H突变导致先天性白内障的分子机制研究[A];第八次全国医学遗传学学术会议(中华医学会2009年医学遗传学年会)论文摘要汇编[C];2009年

6 杨红梅;黄素芳;戴红政;昌增益;;结核杆菌HSP16.3分子伴侣蛋白的作用机制研究[A];第七届全国生物膜学术讨论会论文摘要汇编[C];1999年

7 路伟振;范冬洁;周启明;刘川鹏;;Trigger factor表面性质的改变对其功能的影响[A];第十届全国酶学学术讨论会论文集[C];2011年

8 郗冬;魏平;曹傲能;来鲁华;;小热休克蛋白Mj HSP16．5突变研究[A];第五届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2007年

相关重要报纸文章 前1条

1 由中国科学院生物物理研究所王志珍等完成;蛋白质二硫键异构酶的分子伴侣活性以及分子伴侣帮助的蛋白折叠[N];中国医药报;2003年

相关博士学位论文 前4条

1 付新苗;结核杆菌小分子热休克蛋白Hsp16.3调控分子伴侣活性的结构基础[D];清华大学;2004年

2 陈效友;一、结核分枝杆菌Hsp16.3分子伴侣活性及其相关功能的研究　二、卡介苗菌MDP1基因敲除的研究[D];北京市结核病胸部肿瘤研究所;2003年

3 刘亮;硫矿硫化叶菌Hsp14.1和Hsp20.1的结构和分子伴侣活性调控机制研究[D];华南理工大学;2015年

4 王琦玮;先天性核性白内障家系的疾病相关候选基因定位及功能研究[D];浙江大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 郭留明;小热休克蛋白生化特性及其在植物病毒侵染中的作用分析[D];浙江师范大学;2019年

2 薛佳莹;保守GTP酶的分子伴侣活性研究[D];山东大学;2011年

3 张婷婷;小麦蛋白质二硫键异构酶的表达与性质研究及其对面粉品质的影响[D];华南理工大学;2014年

4 王金;Trigger factor生理功能位点的鉴定[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 田雪利;DnaK蛋白质的纯化及其生物化学性质分析[D];天津科技大学;2015年

6 孙业润;化学修饰对Trigger Factor分子伴侣功能的影响[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 张磊;异源蛋白对胰岛素淀粉样纤维化及其细胞毒性的抑制作用[D];陕西师范大学;2009年

8 李磊;分子伴侣Trigger Factor新功能位点的鉴定[D];吉林大学;2014年

9 丁晓蓉;基于靶向多肽检测热休克蛋白70分子伴侣活性的新方法[D];南京医科大学;2013年

10 王萍;棉花中一个新的Parvulin类型肽酰脯氨酰顺反异构酶的功能分析[D];山东农业大学;2012年

本文编号：2718945