果蝇胚胎期不同表达模式基因转录起始位点上游核小体的定位

在研究果蝇胚胎期核小体定位时,发现不同表达模式基因上的核小体定位特征有着很大的差异。与以往研究结果不同的是,在果蝇胚胎期限制性表达基因的转录起始位点上游-1核小体位置上存在着H2A.Z核小体。有趣的是,与单细胞酵母基因上的核小体定位相比较发现,果蝇胚胎期限制性表达基因上的核小体排列与酵母极其相似。     

人多能干细胞分化为巨核细胞和血小板高效功能筛选模型的建立

人多能干细胞具有分化为包括巨核细胞在内的多种成熟血细胞的能力,诱导人多能干细胞高效分化产生功能性血小板,为解决临床上血小板来源不足提供了潜在的新来源.建立高效的功能筛选平台,寻找调控巨核分化和血小板产生的关键基因和作用机制,有助于实现体外高效和大规模产生血小板.利用脐带血CD34+细胞巨核分化和血小板产生体系以及转录组测序鉴定了调控巨核细胞分化的关键信号通路和基因.利用小鼠(Mus musculus)mAGM-S3基质细胞共培养策略,建立了人多能干细胞高效产生功能性血小板颗粒的模型.利用此模型,对候选的基因进行了功能筛选.结果表明,转录因子RUNX1和ERG显著促进人多能干细胞分化为巨核细胞和血小板.本研究建立的筛选平台可用于揭示人多能干细胞巨核分化和血小板发生的机制.同时,鉴定的转录因子可作为重要的编程因子用于规模化血小板的生产.     

毛竹SBP转录因子基因的全基因组鉴定和表达分析

SBP是一类植物特有的转录因子,在调节花发育、信号转导和抗逆反应中均具有重要作用。为研究毛竹(Phyllostachys edulis)中SBP的分子特征和表达模式,开展了全基因组序列分析。结果表明,毛竹含有32个基因编码SBP转录因子,依次命名为PeSBP1~PeSBP32,各基因的结构差异明显,外显子数量2~11个不等,其中15个SBP基因具有mi R156的结合位点。蛋白结构分析显示,PeSBPs具有2个典型的保守锌指结构域结合位点,且具有核定位信号。系统进化分析表明,32个PeSBPs隶属于8个亚类,且与水稻的亲缘关系最近。表达模式分析表明,32个PeSBPs在叶、鞭、根、20 cm笋、50 cm笋、早花期花序和晚花期花序等7个组织中的表达差异明显,呈现出不同的表达模式。本研究为深入研究毛竹SBP转录因子家族的功能提供了参考依据。     

不同水分条件下杜鹃花转录因子的转录组分析

为了解杜鹃花(Rhododendron pulchurum)转录因子在干旱胁迫下的表达模式,利用高通量测序技术,对不同水分条件下"白凤4号"叶的转录因子表达谱进行分析。结果表明,在不同水分处理间有34~161个差异表达的转录因子,杜鹃花响应不同水分的转录调控主要是通过ERF、b HLH和MYB基因的表达协同完成的;干旱胁迫时,特异调动了NAC的差异表达和WRKY、b ZIP、PLATZ的上调表达,干旱后复水时特异调动了GATA表达来调控。RT-q PCR验证结果表明,基因表达趋势与测序结果一致,证明了测序结果的有效性。这为明晰杜鹃花抗旱的分子机理及分子育种奠定了理论基础。     

基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥差异表达基因

研究已表明植物特有的一些NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子可提高植物抗逆性,利用基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥与野生型拟南芥间差异表达基因,能够为研究转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关基因提供依据。结果显示,在转SlNAC1基因拟南芥43 604个基因中有3 046个差异表达2倍以上的基因。对差异表达5倍以上基因经过GO富集度统计学分析表明,细胞组分相关基因占33.05%;分子功能相关基因占33.95%;生物学过程相关基因占33.00%。对差异表达2倍以上基因进行KEGG信号通路分析,结果表明有2 431个基因涉及到88个不同的信号通路。通过筛选获得转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关候选基因,为后续研究NAC转录因子的下游基因及其调控网络的构建提供方向和理论支撑。     

Bmal1对小鼠胚胎期皮层神经元放射状迁移和轴突投射的影响

大脑皮层的发育是脑结构形成与功能建立的重要基础,在此过程中,皮层神经元放射状迁移及胼胝体区的轴突投射是必不可少的关键环节,该环节受基因转录的调控,但相关的分子机制目前仍不明确。转录因子BMAL1 (brain and muscle Arnt-like protein1)是体内重要的生物钟节律因子之一,最新研究发现其还参与调节海马神经祖细胞增殖,提示其与神经发育存在潜在的相关性。为明确Bmal1基因在大脑皮层发育中的具体作用,本研究首先通过RT-PCR和Real-timePCR检测Bmal1基因在神经系统中的表达情况。结果表明,Bmal1基因在神经系统中表达丰富,并且在发育期的大脑内呈现特定的表达规律:在胚胎后期和出生后早期脑内表达水平相对较高,以出生后第3 d为高峰。进一步通过联合使用小鼠子宫内胚胎电转和RNAi干扰方法敲减脑内神经元中Bmal1的表达水平,结果发现胚胎期皮层神经元的放射状迁移发生了延迟,延迟程度与RNAi的敲减效率呈正相关,存在一定的基因剂量-效应关系。进一步观察发现,在胚胎期脑内神经元中降低Bmal1表达水平以后,胼胝体轴突向对侧大脑半球的投射也出现了明显的缺陷。上述研究结果表明,BMAL1是大脑皮层神经元的放射状迁移以及轴突投射发育过程中的一个重要的调控分子,为从转录因子角度深入理解大脑皮层发育的分子调节机制和寻找调控靶点提供了新的线索。     

养殖施氏鲟的性腺转录组特征分析

鲟是目前世界上最古老的软骨硬鳞鱼类之一, 雌雄个体之间无明显的第二性征。为了解人工养殖下鲟性腺发育的分子特征, 研究以人工养殖2龄施氏鲟(Acipenser schrenckii Brandt)为研究对象, 对其精巢与卵巢进行转录组测序分析。结果发现, 雌雄性腺中共有19690个差异表达基因转录本, 其中与性别分化相关基因包括转录因子Dmrt1、Sox9、Foxl2等和生长转化因子Amh、Bmp15、Gdf9等。另外, 通过差异表达基因KEGG代谢通路富集分析发现了4条与卵巢发育相关的通路, 分别为黄体酮介导的卵母细胞成熟、卵母细胞减数分裂、卵巢类固醇合成、促性腺激素释放激素信号通路。其中, 卵巢类固醇合成通路中18个差异表达基因的表达模式暗示了2龄施氏鲟限制卵巢雌激素的合成, 但精巢中雄激素的合成未受影响。研究结果为研究鲟性腺分化和发育机制以及今后在mRNA表达水平上鉴定鲟性别提供了基础。     

金针菇高表达基因的密码子偏好性及特征分析

为探究金针菇的密码子偏好性,挖掘高表达基因的特征信息,以金针菇基因组及转录组数据为材料,分析金针菇的密码子偏好性及其影响因素,并对发育阶段高表达基因进行功能注释和顺式元件分析。分析表明,金针菇高表达基因表现出较强的密码子偏好性,且其偏好密码子多以胞嘧啶(C)结尾,此外在高表达基因中存在6种氨基酸的最优密码子较为保守。在进化过程中,金针菇高表达基因密码子偏好性受到自然选择压力的影响较大。功能注释分类表明,高表达基因多为核糖体通路相关的基因,与蛋白质翻译和生物合成相关。顺式元件分析表明,高表达基因启动子区域大多存在MeJA响应元件、ABA响应元件、光响应元件及MYB转录因子结合元件。研究结果可为提高金针菇异源表达效率和挖掘强启动子提供理论基础和思路。     

不同海拔饲育的麦洼牦牛肺脏组织转录组学分析

为了探讨牦牛适应高海拔低氧环境的基因表达特征与规律,对在高海拔（3 560 m）和低海拔地区（478 m）饲育4个月的2.5~3岁健康雄性麦洼牦牛肺组织进行转录组测序。转录组测序采用Illumina高通量测序平台(HiSeqTM2500/4000)进行,并以qRT-PCR验证差异表达基因的表达量。结果显示,高海拔组牦牛肺脏转录组平均每个测序样本得到约5.76亿条Clean Reads,低海拔组牦牛中得到约6.10亿条Clean Reads,比对到参考基因组上的Reads数分别占91.74%和91.28%以上,共发现了2 047个新转录本。低海拔组与高海拔组牦牛肺脏组织之间共有199个差异表达基因,其中含89个差异上调表达基因和110个差异下调表达基因。所得差异表达基因富集在297个GO条目和146个KEGG通路中,包含62个低氧适应相关的GO条目和35个低氧适应相关代谢通路。其中低氧适应相关GO条目在生物过程、细胞组成和分子功能三种类别中占比最多的分别为细胞粘附、蛋白复合物和钙离子结合。低氧适应相关KEGG通路中占比最多的为肿瘤坏死因子(TNF)信号通路,其次为低氧诱导因子1(HIF-1)信号通路。qRT-PCR验证结果显示,Ⅱ类人类白细胞抗原α链(HLA-DOA、HLA-DRA)、补体因子 (C2)和甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶1（MASP1）基因的表达量变化与转录组测序结果相符。本研究为全局和深入理解牦牛肺组织转录本表达对高海拔低氧的响应提供了有价值的切入点。     

谷子Trithlix转录因子鉴定与生物信息学分析

Trihelix转录因子家族在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面具有重要的作用,但是目前关于谷子Trihelix转录因子家族研究鲜见报道。本试验共鉴定到34个谷子转录因子,对其进行染色体定位、系统进化树、保守基序、基因结构和不同组织的表达分析发现,该家族成员均含有高度保守的Trihelix结构域,分为5个亚族,同一亚族含有相同的保守基序,同一亚族含有相似的基因结构,在不同的亚族中,组织表达模式不同。本研究初步明确了谷子Trihelix转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究谷子Trihelix转录因子家族的系统发育以及生物学功能奠定了基础,为谷子的分子育种提供科学依据。     

Rates of DNA Evolution in Drosophila Depend on Function and Developmental Stage of Expression

DNA-sequence divergence of genes expressed in the embryonic stage was compared with the divergence of genes expressed in adults for 13 species of Drosophila representing various degrees of relatedness. DNA-DNA hybridization experiments were conducted using as tracers complementary DNA (cDNA) reversed transcribed from poly(A)(+) mRNA isolated from different developmental stages. The results indicate: (1) cDNA is less diverged than total single-copy DNA; (2) cDNA sequences are not in the rapidly evolving fraction of the single-copy genome of Drosophila; (3) early in evolutionary divergence embryonic messages are about half as diverged as adult messages; sequence data from some of the species compared indicate this is likely due to differences in rates of silent substitutions in genes expressed at different stages of development; and (4) at greater evolutionary distance, the differences in embryonic and adult messages disappear; this could be due to lineage-specific shifts in codon usage.     

Gene expression profiling between embryonic and larval stages of the silkworm, Bombyx mori

To elucidate the molecular mechanisms associated with metamorphic phenomenon relating to Bombyx mori, an important organism in the sericulture industry, we identified genes that are expressed in the different developmental stages, specifically the embryonic (ES) and larval (LS) stages of B. mori. Of 8230 high-quality ESTs from two full-length enriched cDNA libraries, 3442 of the ES ESTs were coalesced into 1325 clusters, while 4788 were coalesced into 927 clusters. The functional classification of these ESTs based on Gene Ontology showed that the types of genes that are associated with oxidoreductase activity, enzyme inhibition, and larval development were highly observed in LS, whereas the types of genes that are involved in nucleotide binding, enzyme activity, and protein transport activity were highly observed in ES. In addition, when the gene expression profile between ES and LS was examined by counting the EST frequencies in each library, 69 genes were identified as being either up- or down-regulated in the larval stage compared to the embryonic stage (P>0.99) and this was confirmed by semi-quantitative RT-PCR. The results show that genes involved in proteolysis and peptidolysis, and lipid and carbohydrate metabolism were dramatically up-regulated in LS, while those related to protein metabolism, DNA/RNA, and coenzymes were highly down-expressed. In particular, a GO analysis of these genes revealed that genes that are involved in hydrolase activity were observed to be highly expressed in amount as well as diversity in LS, while those involved in nucleic acid binding were highly expressed in ES. These data may contribute to elucidating genetic events that distinguish the developmental stage and to our understanding of the metamorphosis of B. mori.     

大鼠不同发育时期胰腺相关蛋白的差异表达

探讨大鼠胰腺不同发育时期相关蛋白的差异表达,应用显微技术分离了大鼠孕15.5天,孕18.5天胚胎胰腺和新生鼠及成年鼠的胰腺,提取其蛋白质后,用固相pH梯度双向聚丙烯酰胺凝胶电泳和质谱分析等蛋白质组学方法,得到了4个不同发育时期的蛋白质表达谱.对其中的6个在孕18.5天胚胎胰腺中有高丰度表达,而在成年鼠胰腺中缺失的蛋白质点,4个在成年胰腺中特异表达的蛋白质点, 8个在成年胰腺中表达明显下调的蛋白质点和1个在成年中表达上调的点,进行了肽质量指纹分析和蛋白质鉴定,共获得18个点的肽质量指纹图.经BIOWORK等软件搜索大鼠非冗余蛋白质数据库来鉴定其身份,发现其中7个点为大鼠甲胎蛋白（AFP）、5个点为胰脂酶相关蛋白1前体、1个点为微管蛋白β、2个点为蛋白二硫异构酶、1个为FLN29基因产物的类似物、1个为胰蛋白酶V-A前体、1个为过氧化物氧化还原酶4.其中AFP为特异表达于大鼠胚胎期及新生期胰腺的蛋白质,在孕18.5天的胰腺中表达量最高,在成年胰腺中极低表达.对它们的功能和与胚胎胰腺代谢调节功能完善过程的可能关系进行了初步探讨.     

Borealin is differentially expressed in ES cells and is essential for the early development of embryonic cells

Maintaining undifferentiated state and self-renewal ability of embryonic stem cells is a process that many genes and factors participate in. Using bioinformatics analyses and suppression subtractive hybridization we cloned a novel human gene related to the proliferation of human embryonic stem (hES) cells and its mouse homologue and identified them as being borealin. Our data demonstrated that borealin was highly expressed in undifferentiated ES cells, mouse pre-implantation embryos and the brain of 8.5–9.5 day post-coitum mouse embryos. Furthermore, following Borealin depletion by microinjecting anti-Borealin antibody into the zygotes the mouse embryos were arrested at the 2 or 4-cell stage and chromosomes could not correctly localize at the equator plane of the mitotic spindle and most cells had two or more nuclei. Taken together, these results indicate that Borealin plays a crucial role in the early mouse embryonic development.     

多组学大数据整合分析揭示早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律

摘要 目的：探究哺乳动物早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律。方法：收集小鼠早期胚胎发育各时期的RNA-seq,ATAC-seq,MethylC-Seq和H3K4me3 ChIP-seq数据进行整合分析,观察小鼠早期胚胎发育各时期转录因子表达量的变化,计算各时期基因表达量与转录因子结合位点数量及染色质可及性的相关性,筛选各时期表达量前10%的基因,统计其表达量和转录因子占比,并进行启动子可及性分析。根据前期报道的转录因子三节点调控网络,对早期胚胎各时期转录因子调控网络的富集模式进行分析。根据多组学数据分析结果,推测早期胚胎发育调控过程中转录因子和表观遗传修饰信息的共调控模型。结果：转录因子数量和调控关系变化以及染色质可及性、DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传修饰共同调控早期胚胎发育各时期的基因表达,这些因素在不同时期发挥不同程度的调控作用。结论：转录因子和表观遗传修饰在早期胚胎发育过程中动态调控基因表达。