DNA序列分析技术的发展

测定DNA的核苷酸序列,对于了解基因及其产物的结构、基因表达、及其表达的调控机制,乃至对于基因改造和分子进化研究等方面,均具有重要的意义。本文将就DNA序列分析技术的产生、应用和发展作一简单综述。一、DNA序列间接测定技术在分子生物学研究的早期,DNA序列信息只能由获得的氨基酸序列或RNA序列推测而来。在Waston和Crick的DNA双螺旋模型建立(1953年)不久,Sanger发明了氨基酸序列测     

DNA芯片与应用

DNA芯片就是利用光导原位化学合成或液相合成自动化点样,将数以万计的寡核苷酸固定于固相支持物硅片、尼龙膜上,与荧光素或同位素标记的特检样本DNA/cDNA杂交,通过对杂交信号分析反映样本中的DNA序列信息。它广泛应用基因表达、DNA测序、基因分型、基因突变与多态性检测和遗传作图等生物医学研究领域。     

不同调控序列作用下GUS基因在烟草中瞬时表达活性

以pB1121为出发质粒,利用烟草泛素启动子Ubi．U4、CaMV35S启动子以及Kozak序列构建4种GUS基因表达载体,通过叶盘转化法转化烟草叶片,检测瞬时表达活性,研究不同调控序列对外源基因表达的调控作用。结果表明：CaMV35S启动子附加Kozak序列后使GUS活性比独立使用CaMV35S提高了近2倍：双CaMV35S启动子附加Kozak序列驱动GUS基因的表达活性与单CaMV35S附加Kozak序列相当;烟草泛素启动子附加Kozak序列的表达活性为CaMV35S启动子附加Kozak序列的1．5倍;Ubi．U4-CaMV35S复合启动子附加Kozak序列驱动GUS基因表达水平最高,其表达效率是双CaMV35S启动子附加Kozak序列调控下GUS表达效率的3倍,为CaMV35S独立作用时的10倍。     

不同调控序列作用下GUS基因在烟草中瞬时表达活性的研究

以pBI121为出发质粒, 利用烟草泛素启动子Ubi.U4、CaMV35S启动子以及Kozak序列构建4种GUS基因表达载体,通过叶盘转化法转化烟草叶片, 检测瞬时表达活性, 研究不同调控序列对外源基因表达的调控作用。结果表明: CaMV35S启动子附加Kozak序列后使GUS活性比独立使用CaMV35S提高了近2倍; 双CaMV35S启动子附加Kozak序列驱动GUS基因的表达活性与单CaMV35S附加Kozak序列相当; 烟草泛素启动子附加Kozak序列的表达活性为CaMV35S启动子附加Kozak序列的1.5倍; Ubi.U4-CaMV35S复合启动子附加Kozak序列驱动GUS基因表达水平最高, 其表达效率是双CaMV35S启动子附加Kozak序列调控下GUS表达效率的3倍, 为CaMV35S独立作用时的10倍。     

基因表达研究方法的进展

信使RNA的发现,遗传密码的破解,人们对蛋白质合成的基因调节了更深入的理解,在此基础上提出了基因表达的现代概念。随之出现了全球性的基因表达研究的热点。在检测和定量分析基因表达水平的过程中,出现了很多种方法和技术。本文就Northern杂交法、S1核酶保护法、差减杂交技术、差异显示法、cNDA文库的序列测定、基因表达的系列分析、基因表达芯片等技术作一简要的综述。     

应用cDNA芯片分析79个新基因的人胚组织表达谱

大规模cDNA测序和生物信息学技术相结合,得到来自于商品化的人胚肾cDNA文库79个代表新基因的表达序列标签(EST).随后,采用高速度机械手制备这些cDNA的基因芯片,用于鉴定79个新基因的ESTs在20周、26周两个胚胎时期6种组织中的基因表达状况,以研究这些EST片段代表的新基因功能提供线索.通过芯片杂交及结果分析,得到同一个组织两个不同时相8个差异表达的基因,随后的RNA印迹分析的结果与芯片杂交的结果相一致.     

基因表达连续分析技术及应用研究的进展

随着功能基因组学研究的兴起,基因表达连续分析技术（SAGE）已成为高通量研究基础表达谱的新手段。SAGE技术不仅可以用来研究大部分基因组序列尚未鉴定的生物个体的基因表达谱,其实验结果还可以直接与发表在SAGEmap表达数据库中不同来源的已知文库相比较,应用日益受到重视。     

杂交酶及其相关技术进展

根据杂交酶研究目的以及构建杂交酶方法,文中总结近年来杂交酶研究的成果,将杂交酶的应用分为以下几个主要的方面：改变酶的非催化特性;创造新活性的酶;研究蛋白质的结构和功能的关系等。还介绍了ＤＮＡ序列改组、表达克隆、分子筛选、人造细胞样区室筛选基因等技术的进展以及这些技术在构建杂交酶方面的应用。     

果蝇基因组中回文序列的分布

回文序列(palindrome)是与基因表达调控、DNA复制和重组密切相关的重要DNA模体.例如,回文序列常存在于基因表达顺式作用元件中,参与基因表达调控;回文序列也可作为限制性内切酶的识别位点或结构信号,诱导重组的发生,而重组作为选择的途径,反过来可能会调节回文序列在染色体上的分布.在全基因组范围内研究回文序列的分布...     

抗口蹄疫病毒相关基因的筛选及分析

口蹄疫是一种烈性传染病,其广泛流行给社会造成了巨大经济损失。为了研究口蹄疫灭活疫苗免疫的分子机制,同时也为抗口蹄疫病毒药物的研制奠定基础,本研究应用mRNA差异显示技术,以PK-15细胞为材料,系统比较了口蹄疫疫苗刺激组（A组）和正常的PK-15细胞（B组）的基因表达情况,回收差异片段,经二次扩增并纯化后,得到30条ESTs。将30条ESTs采用以地高辛标记的反向Northern点杂交鉴定,将阳性条带克隆测序,筛选出8条ESTs,编号E1~E8,应用BLASTn工具将8条ESTs对核酸数据库nr和dbEST中所有序列进行了同源性分析,其中E1,E2分别与猪的热休克蛋白基因、猪的MHCⅠ类基因同源,序列相似性都达到100%。E3,E4,E5,E7分别与已有核酸数据库中的基因克隆或EST具有较高同源性,为已知的EST,但功能未知;E6,E8在数据库中没有发现与其相似性较高的序列,为新的EST。应用数据库资源将E5、E7进行电子延伸后,将延伸序列进行开放阅读框分析,又经TBLASTx分析发现E7蛋白质序列与猪的精氨酸酶Ⅰ类蛋白序列有很高同源性。将E1、E2、E4、E5序列进行了基因表达谱分析,对E6、E8用BLASTx工具对非冗余蛋白质数据库nr进行了相似性搜索,在其他物种中找到了相似的基因序列。本研究筛选出的热休克蛋白基因、MHCⅠ类基因、精氨酸酶Ⅰ类基因和其他未知功能基因可以作为抗口蹄疫病毒研究中的侯选基因,其具体的功能有待今后进一步研究。     

猪链球菌2型全基因组DNA芯片的研制及基因表达谱技术平台的建立

目的：研制猪链球菌2型（SS2）全基因组DNA芯片,建立SS2基因表达谱技术平台。方法：利用SS2全基因组序列,挑选出2194条基因,经PCR扩增出2156条基因并将产物纯化,点样制备芯片;将芯片用于表达谱研究,采用实时定量PCR验证表达谱结果,对芯片进行可靠性分析。结果：芯片杂交数据与实时定量PCR验证显示了较高的相关性,二者相关系数r=0.87。结论：研制了一批SS2全基因组DNA芯片,并建立了基于DNA芯片的表达谱技术平台。     

实验性石棉肺病变中Ⅰ型及Ⅲ型胶原基因表达的研究

以斑点杂交法测定染溫石棉尘后30天与60天大鼠肺组织中前胶原mRNA的水平,即proα_1(Ⅰ)、proα_2(Ⅰ)、proα_1(Ⅲ)mRNA的水平,并与正常大鼠肺组织对比,结果显示,染石棉尘的肺组织中这三种mRNA显著地高于正常对照组。在染尘后60天时Ⅰ型胶原的两种mRNA仍呈上升趋势,而Ⅲ型胶原的mRNA则呈稳定状态。体外实验的结果表明溫石棉及青石棉纤维都可以刺激2BS细胞中Ⅰ、Ⅲ型胶原基因的表达。矽肺组织来源的致纤维化因子与石棉纤维都具有促进胶原基因表达的作用,其共同作用效果更強。证明这两种因素都参与调节石棉肺的纤维化作用。     

对与小鼠胚胎发育相关的印记基因Mcts2的研究

目的：对与小鼠胚胎发育相关的印记基因Mcts2表达模式及生物学功能做初步的分析。方法：采用切片原位杂交,全胚胎原位杂交,Northern blot和real-time PCR对该基因进行了表达谱的分析。结果：切片原位杂交结果显示Mcts2基因在E13.5和E15.5胚胎中的脑、舌、心脏、肺脏、肝脏、肾脏等重要脏器中都有普遍表达。全胚胎原位杂交结果显示Mcts2基因在E10.5胚胎中的前脑、前肢、尾芽中出现较强的信号,其他部位信号较弱。Northern和Real-time PCR实验分析了Mcts2基因在E12.5,E15.5,E18.5胚胎和新生小鼠的脑、心脏、肺脏、肝脏和肾脏中的表达谱,发现Mcts2基因在这几个主要发育时期都有普遍表达,在E15.5胚胎中表达信号最为强烈。结论：Mcts2基因在小鼠胚胎的发育的各主要时期的重要脏器中都有普遍的表达,提示该基因在小鼠胚胎发育过程中起到了重要的作用。     

Combined method of whole mount and block-face imaging: Acquisition of 3D data of gene expression pattern from conventional in situ hybridization

Visualization of spatiotemporal expression of a gene of interest is a fundamental technique for analyzing the involvements of genes in organ development. In situ hybridization (ISH) is one of the most popular methods for visualizing gene expression. When conventional ISH is performed on sections or whole-mount specimens, the gene expression pattern is represented in 2-dimensional (2D) microscopic images or in the surface view of the specimen. To obtain 3-dimensional (3D) data of gene expression from conventional ISH, the “serial section method” has traditionally been employed. However, this method requires an extensive amount of time and labor because it requires researchers to collect a tremendous number of sections, label all sections by ISH, and image them before 3D reconstruction. Here, we proposed a rapid and low-cost 3D imaging method that can create 3D gene expression patterns from conventional ISH-labeled specimens. Our method consists of a combination of whole-mount ISH and Correlative Microscopy and Blockface imaging (CoMBI). The whole-mount ISH-labeled specimens were sliced using a microtome or cryostat, and all block-faces were imaged and used to reconstruct 3D images by CoMBI. The 3D data acquired using our method showed sufficient quality to analyze the morphology and gene expression patterns in the developing mouse heart. In addition, 2D microscopic images of the sections can be obtained when needed. Correlating 2D microscopic images and 3D data can help annotate gene expression patterns and understand the anatomy of developing organs. These results indicated that our method can be useful in the field of developmental biology.     

DNA芯片制作原理及其杂交信号检测方法

文章讨论了DNA芯片的制作原理和杂交信号的检测方法。依其结构,DNA芯片可分为两种形式,DNA阵列和寡核苷酸微芯片。DNA芯片的制作方法主要有光导原位合成法和自动化点样法。DNA芯片与标记的探针或DNA样品杂交,并通过探测杂交信号谱型来实现DNA序列或基因表达的分析。适应于DNA芯片的发展,同时出现了许多新型的杂交信号检测方法。主要有激光荧光扫描显微镜、激光扫描共焦显微镜、结合使用CCD相机的荧光显微镜、光纤生物传感器、化学发生法、光激发磷光物质存储屏法、光散射法等。     

Identification of a novel gene SRG4 expressed at specific stages of mouse spermatogenesis

Spermatogenesis is a complex process. Duringspermatogenesis, the production of sperm occurs withinthe testicular seminiferous tubules through three separatedphases. First of all, diploid germ cells, primitivespermatogonia, will self renew to amplify and producetypes A and B spermatogonia. Type B spermatogonia willdifferentiate into primary spermatocytes. Then, meioticdivisions of spermatocytes will produce round spermatids.Finally, after a series of biochemical and morphologicalchanges, sper…     

昆虫小器官RNA荧光原位杂交技术

【目的】在昆虫基因表达和功能研究中,RNA原位杂交技术越来越受到青睐。该技术不仅能定性定量反应基因表达的时空特异性,而且能在细胞水平上检测基因表达的调控模式。为了将该技术更好地在昆虫小器官研究中运用,我们以果蝇幼虫翅芽为例优化了改技术。【方法】解剖果蝇3龄幼虫翅芽进行原位杂交实验。【结果】我们发现影响原位杂交结果的因素十分复杂,包括取材时期,探针的合成,预杂交/杂交的时间和温度,清洗时间,适当的对照等。通过RNA荧光原位杂交实验,我们揭示了调控细胞记忆的trithorax基因在3龄翅芽广泛表达,并且受到转录因子Optomotor-blind的负调控。【结论】这一技术方法为研究昆虫小器官的基因表达和调控提供了便捷手段。