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Sequence analysis and protein interactions of Arabidopsis CIA2 and CIL proteins
(2020-06-18) Yang, Chun-Yen; Sun, Chih-Wen
Abstract Background A previous screening of Arabidopsis thaliana for mutants exhibiting dysfunctional chloroplast protein transport identified the chloroplast import apparatus (cia) gene. The cia2 mutant has a pale green phenotype and reduced rate of protein import into chloroplasts, but leaf shape and size are similar to wild-type plants of the same developmental stage. Microarray analysis showed that nuclear CIA2 protein enhances expression of the Toc75, Toc33, CPN10 and cpRPs genes, thereby up-regulating protein import and synthesis efficiency in chloroplasts. CIA2-like (CIL) shares 65% sequence identity to CIA2, suggesting that CIL and CIA2 are homologous proteins in Arabidopsis. Here, we further assess the protein interactions and sequence features of CIA2 and CIL. Results Subcellular localizations of truncated CIA2 protein fragments in our onion transient assay demonstrate that CIA2 contains two nuclear localization signals (NLS) located at amino acids (aa) 62-65 and 291-308, whereas CIL has only one NLS at aa 47-50. We screened a yeast two-hybrid (Y2H) Arabidopsis cDNA library to search for putative CIA2-interacting proteins and identified 12 nuclear proteins, including itself, CIL, and flowering-control proteins (such as CO, NF-YB1, NF-YC1, NF-YC9 and ABI3). Additional Y2H experiments demonstrate that CIA2 and CIL mainly interact with flowering-control proteins via their N-termini, but preferentially form homo- or hetero-dimers through their C-termini. Moreover, sequence alignment showed that the N-terminal sequences of CIA2, CIL and NF-YA are highly conserved. Therefore, NF-YA in the NF-Y complex could be substituted by CIA2 or CIL. Conclusions We show that Arabidopsis CIA2 and CIL can interact with CO and NF-Y complex, so not only may they contribute to regulate chloroplast function but also to modulate flower development.
以5×FAD模式鼠以及細胞模型探討天然物對阿茲海默氏症的神經保護作用
(2025) 楊駿諺; Yang, Chun-Yen
阿茲海默氏症（Alzheimer’s disease, AD）是全球最常見之神經退化性疾病，病患的症狀為記憶喪失和認知行為的改變。AD的典型病理特徵包含：細胞外Aβ（amyloid-β）堆積形成類澱粉斑塊（amyloid plaques）、細胞內tau蛋白過度磷酸化導致神經纖維纏結（neurofibrillary tangles, NFT）、以及伴隨而來的神經發炎、氧化壓力最終導致神經元走向凋亡。本研究探討兩種天然來源物質分別為微生物發酵大豆粉（Fermented Soybean, FS）及Hedysarum alpinum多醣萃取物（HAP）於在阿茲海默症5×FAD小鼠模型中的神經保護潛力。動物行為結果顯示，長期口服FS或HAP可顯著改善5×FAD小鼠的短期與長期記憶缺損。後續機制探討發現FS可能經由調控Akt/GSK3β/Nrf2路徑使小鼠海馬迴中氧化酵素表現及抑制NF-κB訊號路徑抑制神經發炎反應，同時，FS能促進BDNF成熟及其下游突觸蛋白表現，減少Aβ堆積與神經膠質細胞活化，進而保護神經元存活。而HAP則可能透過降低Bace1表現減緩大腦中Aβ斑塊堆積，並可提升突觸功能蛋白NR2B表現，抑制GFAP、Iba-1等膠細胞增生指標及發炎相關基因iNOS、NLRP3、IL-1β、TNF-α等表現。此外，HAP具有改善腸道屏障完整性、抑制結腸組織中發炎細胞因子含量、以及增加如Lactobacillus等潛在益生菌的相對豐度之潛力。細胞實驗亦進一步證實HAP可有效抑制LPS誘導RAW264.7細胞發炎反應。綜合以上結果顯示FS以及HAP均具有改善阿茲海默氏症的神經保護潛力，並且FS源自於大豆製品製造過程中的副產物，可進一步提升產品的附加價值，減少製造過程中廢棄物的產生。
箱型冷氣機之節能研究
(2016) 楊竣硯; Yang, Chun-Yen
臺灣在2014年空調機銷售量已達1,353,616台，如何運用節能設計以提昇空調設備之EER (Energy efficiency ratio)值，為節能之重要課題。本研究旨在提昇R22箱型冷氣機之性能，其方法為利用箱型冷氣機運轉時所產生之大量冷凝水，並以冷凝水進入壓縮機降溫器，藉以帶走壓縮熱，降低其產生熵，達到減少壓縮功、提昇系統性能與水資源的利用。利用熱力學第一定律分析比較改良壓縮機前後，結果顯示，壓縮機降溫器可減少25%之壓縮機產生熵，並提昇10%之COP (Coefficient of performance)值，於壓縮機消耗功率上降低80 W。
阿拉伯芥核蛋白CIA2和CIL調控葉綠體發育機制研究
(2020) 楊俊彥; Yang, Chun-Yen
CHLOROPLAST IMPORT APPARATUS 2 (CIA2)與CIA2-LIKE (CIL)隸屬於一羣植物特有、會參與開花時間或蓋日韻律調節的CCT [CONSTANS (CO), CO-LIKE (COL), TIMING OF CAB EXPRESSION1 (TOC1)] 轉錄因子。有別於其他CCT蛋白，CIA2會提高一些葉綠體蛋白合成基因的表現量，進而確保葉綠體的正常發育。 CIL與CIA2的胺基酸序列具有65％的相似性；CIL在葉子和花苞中表現，其表現型態與CIA2相似，這表明CIL和CIA2在阿拉伯芥中是同源的。CIL在cia2突變株中表現量增加，而cia2 /cil雙突變株的葉色比cia2突變株更為淺綠。對cia2 /cil雙突變株的微陣列分析(Microarray analysis) 顯示，與葉綠體發育有關的細胞核表現基因，包括與光合作用和葉綠素生合成相關的基因，表現量明顯降低，顯示CIA2和CIL共同調節了GOLDEN2-LIKE 1和葉綠體發育相關基因的表現。微觀結構觀察(Microstructure observation) 顯示10天齡的cia2 /cil雙突變株具有特定的發育異常。 CIA2是細胞核轉錄蛋白，包含位於氨基酸62-65和291-308的兩個細胞核導引訊息(nuclear localization signal, NLS)。 CIL也是細胞核轉錄蛋白，其NLS位於胺基酸 47-50。 CIA2和CIL的CCT結構不具有核定位信號功能。酵母雙雜交（yeast two-hybrid, Y2H）篩選確認了與CIA2 相互作用的蛋白。除了自身和CIL外，還確認了諸如CO、NUCLEAR FACTOR Y B1 (NF-YB1)、NF-YC1、NF-YC9 和ABSCISIC ACID-INSENSITIVE 3 等蛋白與葉綠體功能和開花時間的調節有關。Y2H進一步確認CIA2和CIL的N 和C 端區域對於與其他蛋白的交互作用很重要。儘管CIA2 和CIL 的CCT 結構是兩個蛋白質之間的主要相互作用片段，但CIA2和CIL N 端的CIA2 and CIL conserved 1 (CC1) 結構使上述CIA2、CIL和開花時間調節蛋白之間能夠交互作用。本研究中顯示阿拉伯芥CIA2 和CIL 與CO 和NF-Y複合體(complex) 交互作用，並參與CO相關的開花機制調控。CIA2 和CIL 的N端CC1結構與CO 和NF-Ys (B1、C1和C9) 相互作用形成更高階的複合體，並且CC1 結構中的胺基酸序列與NF-Ys中NF-YA1 結構的序列相似。其中，NF-YAs 蛋白是利用NF-YA1結構與NF-YB / NF-YC複合體交互作用。最後，本研究的結果顯示CIA2 和CIL 參與葉綠體發育和CO 相關開花機制的調控。