水稻胚乳特异表达基因的挖掘及顺式元件分析

本研究旨在利用计算机方法对水稻胚乳特异性表达基因进行挖掘和功能分析,及特异性顺式调控元件的预测。我们将基因在不同组织中的表达信号谱看作多维空间内的向量,利用向量夹角余弦法计算其与理想状态下该基因在某一组织特异表达向量的相似度,以此来判断组织特异性表达基因。本文通过对水稻芯片数据的大规模分析,共挖掘出了127个在水稻胚乳中特异表达基因。并对其启动子进行顺式元件预测,发现两个与胚乳特异表达相关的顺式调控元件,其保守序列分别为CATGCATSCM和GATCGATCGR。与已知功能的顺式元件比较显示,前者为种子特异基因表达相关的RY repeat元件,而后者则与元件RNFG1相似,但其具体功能尚不明确。     

人工合成根特异启动子SRSP的功能分析

根负责吸收水分和养分,是重要的植物组织,但易受生物及非生物胁迫,影响作物的生长发育和产量。设计合成根特异启动子,可为与胁迫相关的抗性基因在作物根部的功能研究及高效表达提供候选启动子。文中将4拷贝的根特异性顺式作用元件(OSE1ROOTNODULE、OSE2ROOTNODULE、SP8BFIBSP8AIB和ROOTMOTIFAPOX1)以串联排列方式设计合成了一个根特异性模块(pro-SRS),并与来自CaMV35S启动子的最小启动子融合,合成一个人工合成启动子SRSP。通过替换CaMV35S启动子将SRSP启动子克隆到pCAMBIA2300.1中以驱动GUS表达。将携带SRSP启动子的构建体通过农杆菌介导的方法转化到烟草中。GUS组织化学染色分析和实时PCR (RT-PCR)分析显示SRSP启动子在转基因烟草中赋予根特异性表达。说明顺式作用元件重复排列可实现启动子预期功能,本研究为理性设计植物组织特异启动子奠定了理论基础。     

植物非生物胁迫诱导启动子顺式作用元件的研究方法

非生物胁迫严重影响植物生长发育,降低作物产量。植物通过各种途径忍受或抵抗非生物胁迫,主要表现是各种抗非生物胁迫基因的表达。基因表达受其上游启动子及转录因子的调控,目前对抗非生物胁迫诱导启动子顺式作用元件及转录因子的研究成为热点。本文综述了植物非生物胁迫诱导启动子顺式作用元件及转录因子的研究方法,并展望了顺式作用元件及转录因子研究的方向及前景。     

植物非生物胁迫诱导启动子顺式元件及转录因子研究进展

顺式作用元件(cix-acting element)是与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合调控基因转录的精确起始和转录效率,在植物基因表达调控过程中起着重要的作用.非生物胁迫诱导基因的表达受其上游启动子顺式作用元件及转录因子的调控,目前已发现了多种与非生物胁迫相关的顺势作用元件及转录因子,如DRE元件及DREB类转录因子、MYB元件及MYB类转录因子、GT-1元件及GT-1类转录因子等.顺式作用元件及转录因子的研究对研究植物非生物胁迫相关基因的表达调控具有重要意义,综述植物非生物胁迫诱导启动子功能元件及转录因子的研究进展.     

LCRG1基因启动子关键顺式调节元件的鉴定

LCRG1基因(laryngeal carcinoma related genel,LCRG1)是一个新的喉癌候选抑瘤基因,其转录调控机制一直未被阐明.通过限制性内切酶酶切介导对LCRG1基因(-169～+127)区域进行剪切体分析,将LCRG1基因最小启动子定位于-169～-57.应用连接体扫描突变体分析,将关键顺式作用元件确定在-137～-122.生物信息学提示该区存在SP1、E2F1/DP1、EKLF和ZF9转录因子结合位点.利用已知反式作用因子与报告基因质粒进行共转染,提示Sp1为有效的反式作用因子,且能上调LCRG1基因的表达.凝胶迁移阻滞实验确定LCRG1基因关键的顺式作用元件区域具有Sp1结合位点.LCRG1基因启动子-137～-122片段在该基因表达过程中可能起重要作用,为LCRG1基因功能研究提供了新的证据.     

抗逆基因AtRPK1启动子关键顺式作用元件的研究

为确定拟南芥抗逆相关基因AtRPK1启动子的顺式功能元件;对其启动子区进行了分段克隆。通过5′端缺失方法得到203、316、604、809 bp 4个启动子片段;分别构建成p1300-pro-GUS表达载体;并转入拟南芥;进行GUS染色和GUS定量检测。通过对809 bp全长启动子转基因拟南芥GUS染色发现;转基因拟南芥的叶片、茎、花、根中均有表达;在分生能力强的组织和维管束集中的组织;AtRPK1基因启动子具有较高启动表达能力。5′端缺失启动子检测结果表明;转录起始点到启动子上游114位点区域包含AtRPK1基因启动子的关键顺式作用元件。对启动子缺失片段转基因植株利用200 mmol·L^-1 NaCl胁迫3 h后;β-葡萄糖苷酸酶活力定量检测结果表明;在启动子上游-19位点处的GT-1顺式作用元件GAAAAA可能直接与盐胁迫应答相关。     

Nodal基因的第一内含子中存在着顺式调控增强子元件

小鼠ｎｏｄａｌ基因是在胚胎发育时期表达的一个基因,它在原肠期起着重要作用,并且参与左－右体轴的决定,４１３－ｄ小鼠胚胎干细胞系３５６３在ｎｏｄａｌ基因的第一内含子中含有单拷贝逆转录病毒的插入。采用定量ＲＮａｓｅ保护法比较了该细胞系及其母源ＥＳ细胞ＣＣＥ中ｎｏｄａｌ基因的表达量,ＣＣＥ细胞中ｎｏｄａｌ ｍＲＮＡ的含量是３５６３ＥＳ细胞含量的２．３倍。这一结果提示原病毒在ｎｏｄａｌ基因第一内含子中的整     

基因及其顺式调控元件在动物表型进化中的作用

顺式调控假说是当前进化发育生物学中重要的理论之一, 该假说认为顺式调控元件的进化是调控外表性状进化的主要遗传机制。然而越来越多的实验结果表明, 仅靠顺式调控假说远不足以解释复杂的进化发育过程, 其他因素也会导致表型的进化, 如：与顺式调控元件相联基因的蛋白序列改变; 基因及染色体组复制; 蛋白结构域与顺式调控元件的灵活性等。文章回顾了近年来顺式调控元件以及与顺式调控元件相联基因的进化发育研究, 探讨了进化发育生物学研究的新方法与新思路。     

肌肉特异性基因启动子的上游转录调控元件研究进展

真核生物启动子位于基因5’端上游转录起始位点附近,是包含核心启动子以及上游转录调控元件的一段DNA序列,这些转录调控元件控制着基因表达的强度和特异性。肌肉特异性启动子的上游调控元件种类、数量和排列顺序决定着基因在肌肉中的特异性表达。深入研究肌肉启动子的上游调控元件,可以进一步了解肌肉基因表达机制,从而为肌肉性状的改良、增殖分化的机理和疾病的基因治疗等研究提供重要依据。该文回顾了近年来肌肉特异性启动子研究领域中的新发现,包括肌肉特异性启动子转录调控元件的分子机制、建立人工合成肌肉启动子的方法及应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景。     

NMD作用的顺式调控元件

真核生物利用无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay,NMD),对含有提前终止密码子(premature termination codons,PTC)的异常转录产物进行快速清除,防止毒害性截短蛋白(truncatedproteins)的产生,是真核生物重要的mRNA监视机制。NMD作用的启动与多种顺式调控元件有关,它们包括：提前终止密码子的标识;PTC下游特定位置的序列元件,在酵母细胞称为DSE(downstream sequence element,DSE),在哺乳动物细胞主要为内含子剪接依赖性序列元件(exon-exon junction,EEJ);稳定作用元件(stabilizer elements,STE)对NMD作用的阻抑调节;以及其他与NMD作用相关的序列,如poly(A)延长、5’-UTR的uORF(upstream open reading frame,uORF)和程序化核糖体移码(programmed-1 ribosomal frameshift,-1PRF)信号序列等。NMD途径中的这些顺式调控元件可能是分子遗传调控的关键靶点。     

增强子及其生物信息学预测

真核生物基因表达调控是当代分子生物学研究的重要课题之一。增强子是主要的真核生物基因表达调控的顺式作用元件,能有效促进基因表达。因此,增强子的相关研究是当今分子生物学研究的重点之一。运用生物信息学方法具有方便、快捷以及成本低等优势,这使得生物信息学成为当代分子生物学研究的重要工具。本文简单综述了增强子相关研究进展和采用生物信息学策略对序列保守性增强子进行预测和定位的几个常用数据库和具体方法。     

Expression patterns of vascular-specific promoters RolC and Sh in transgenic potatoes and their use in engineering PLRV-resistant plants

The expression patterns of GUS fusion constructs driven by the Agrobacterium rhizogenes RolC and the maize Sh (Shrunken; sucrose synthase-1) promoters were examined in transgenic potatoes (cv. Atlantic). RolC drove high-level gene expression in phloem tissue, bundle sheath cells and vascular parenchyma, but not in xylem or non-vascular tissues. Sh expression was exclusively confined to phloem tissue. Potato leafroll luteovirus (PLRV) replicates only in phloem tissues, and we show that when RolC is used to drive expression of the PLRV coat protein gene, virus-resistant lines can be obtained. In contrast, no significant resistance was observed when the Sh promoter was used.     

雷蒙德氏棉和拟南芥基因启动子中顺式作用元件的分布

随着雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)基因组草图的完成, 相关的基因组学研究已经全面展开。文章利用已公布的雷蒙德氏棉和拟南芥基因组序列, 结合顺式作用元件(cis-regulatory element, CRE)数据库PLACE中的CRE序列信息, 对两个物种中带有5′UTR注释的基因启动子上游1 000 bp序列进行CRE扫描和统计。结果表明, 雷蒙德氏棉和拟南芥基因组中分别有44(12.3%)和57(15.5%)个CRE在启动子的特定位置呈峰状分布, 其中在两个基因组均呈峰状分布的有34个, 这些CRE又可以根据核心序列分为4大类。TATABOX类CRE顶峰在启动子中出现的位置和其真实位置(~ -30 bp)具有一致性, 预示CRE真实位置在不同基因启动子中相对保守, 从而推测本研究中呈峰状分布CRE的顶峰位置可能就是转录因子和该CRE结合的真实位置。而同一CRE在两个基因组中存在的位置差异则主要源于雷蒙德氏棉基因的5′UTR长度变异大于拟南芥。另外, 文章还发现绝大多数峰状分布的CRE的位置都集中在-110 bp~0 bp之间, 这种集中的分布可能更有利于转录因子之间相互作用, 从而调控下游基因的表达。     

拟南芥鼠李糖合成酶基因AtRHM1启动子区葡萄糖应答调控元件的鉴定

植物中,UDP-L-鼠李糖是细胞壁骨架的主要成分,由鼠李糖合成酶催化底物UDP-α<,-D->葡萄糖合成.本实验从拟南芥基因组中分离了鼠李糖合成酶基因AtRHM1 1058bp的启动子序列并对启动子5'端进行了不同长度的缺失.将全长启动子及不同缺失启动子与GUS报告基因进行融合后转化野生型拟南芥,获得了一系列转基因植株.启动子缺失分析结果表明,AtRHM1基因在转录水平上受葡萄糖的诱导,参与葡萄糖应答反应的顺式调控元件位于启动子的-931 bp～-752bp区域.     

神经胶质瘤中前体mRNA可变剪接研究进展

胶质瘤是最常见的脑肿瘤,前体mRNA可变剪接可能在不同类型胶质瘤的发生、恶化以及侵入中发挥作用.参与调控胶质瘤中前体mRNA可变剪接的因素包括顺式元件如内含子剪接抑制序列(ISS)、外显子剪接抑制序列(ESS)等,反式因子包括SRp55、SC35、SF2/ASF、PTB等剪接调节因子.近期的研究进展发现,有多种与胶质瘤相关的基因受到可变剪接的调控,包括肿瘤抑制因子、肿瘤促进因子、酶、受体、离子通道等.因此,研究胶质瘤中的前体mRNA可变剪接将有利于深入了解胶质瘤发生的分子机制、有利于为胶质瘤的早期诊断和治疗提供新的潜在靶点.     

猪血清白蛋白基因5′-端调控区的克隆与分析

根据已报道的hsa(人血清白蛋白基因)启动子的序列设计了一对引物,以猪的基因组DNA为模板,采用PCR扩增出一条256 bp的DNA链,用Primer Premier5.0和Promoter ScanⅡ软件进行分析。结果表明,此序列为psa基因5′-端上游调控区,该区域含有一般启动子的CAAT-box、TATA-box等基本的顺式作用元件。另外,还含有CTF/NF-1,CTF,APF,HNF-1, CP1等转录因子的结合位点。