Sonic Hedgehog基因及其在发育过程中的调控作用

Sonic Hedgehog(Shh)基因属于Hedgehog(Hh)基因家族,该家族最早在果蝇体内被发现,进化上呈高度保守状态。Sonic Hedgehog定位在7号染色体长臂远端(7q36),其通过细胞表面特殊受体Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)被接收和传导,从而激活锌指蛋白C i/G li家族。Sonic Hedgehog基因作为重要的形态发生素,在胚胎发育、机体器官组织形成的过程中发挥了重要的作用,它的缺失或者失活会导致一系列严重的遗传疾病。其与体节、神经管、消化道、头面部、上下肢芽的发育以及肿瘤形成等有密切关系。本文主要就Sonic Hedgehog基因及其在发育中的调控作用作一综述。     

Krüppel样因子7(KLF7)生物学功能研究进展

Krüppel样因子7(Krüppel-like factor 7,KLF7)是Sp1样或Krüppel样转录因子家族(specificity protein/Krüppel-like factor,SP/KLF)成员,在多种生物学过程中发挥重要作用,该基因完全敲除小鼠出生时大部分死亡.KLF7是肥胖症、Ⅱ型糖尿病、心血管疾病、癌症、面部发育异常、氧化磷酸化缺陷和Ⅰ型自身免疫性胰腺炎等疾病的相关基因.功能分析显示,KLF7是神经系统发育和脂肪形成的关键因子,同时也在肌肉再生和造血作用中发挥功能.在SP/KLF家族中,KLF7研究相对较少,大部分作用机制尚不清楚.本文从结构和功能方面详述了KLF7的最新研究进展,为其和KLFs家族深入研究提供重要的科学依据.     

配对盒基因家族——发育过程中重要的转录因子

在大量的脊椎和无脊椎动物中发现的配对盒转录因子（paired box,PAX）及其同源物,在胚胎发育的许多阶段发挥着关键的作用。该基因家族因其具有保守的成对结构域而得名,除此之外其还具有八肽和同源域。根据结构域的组成和序列的同源性,该基因家族主要分为4个亚家族：PAX1/9（PAX1、PAX9）,PAX2/5/8（PAX2、PAX5、PAX8）,PAX3/7（PAX3、PAX7）,PAX4/6（PAX4、PAX6）。各亚家族具有不同的特征结构,例如PAX1/9亚家族的PD-OP、PAX2/5/8亚家族的PD OP-PTHD、PAX3/7亚家族的PD OP-PTHD以及PAX4/6亚家族的PD和PTHD。其中,PAX家族的3个成员PAX2、PAX4和PAX6在胰腺发育和分化的多个阶段中发挥了重要作用,在调节胰岛激素的合成和分泌中也发挥了关键作用,揭示这些转录因子及其在胰腺中的原始和分化作用,为糖尿病的研究和治疗提供帮助。PAX1/9亚家族与肿瘤细胞的相互作用在癌症诊断和检测中具有重要作用,例如在肿瘤中PAX1的甲基化和PAX9表达程度等,而且PAX基因发挥作用具有时间性和空间性。在多种肿瘤中,发现PAX基因功能和结构异常。PAX3/7是作为骨骼肌发育的肌原性转录因子,PAX基因发挥作用具有时间性和空间性。在多种肿瘤中,发现PAX基因功能和结构异常。本文就上述内容进行综述。     

Sox基因家族功能的研究进展

Sox（Sry-related high mobility group box）基因是由众多具有HMG-box保守基序构成的超基因家族,是与位于雄性动物Y染色体上的Sry基因同源的家族基因,在很多动物中都有表达。由于其编码的蛋白质具有结合DNA的能力,因而认为Sox基因家族是一类重要的转录调控因子。在个体发育过程中,Sox基因广泛参与了动物的早期胚胎发育、性别决定和分化、神经系统发育、软骨及多种组织器官的形成,具有重要的生物学功能。主要对Sox家族基因的功能及其研究进展进行简要的综述。     

杨树和葡萄UBX蛋白质家族分析

UBX（泛素调控X因子）蛋白质家族在泛素化相关的过程中起着重要的作用,如细胞周期调控、转录调控、信号转导、发育、胁迫响应、细胞程序性死亡、内吞作用和DNA修复。然而,到目前为止。UBX家族在杨树和葡萄中还没有被研究过。为了更好的弄清这两个植物的UBX家族,我们对UBX的基因结构、染色体位置、基因重复、系统发育关系作了分析。该研究对葡萄和杨树的UBX蛋白质家族作了第一个系统的分析。基因的外显子／内含子结构和蛋白质基序组成在同一个组里相对比较保守。基因重复分析表明．串联重复和片段重复对于杨树和葡萄的UBX基因家族的扩张有一定贡献,基因缺失在UBX基因家族的扩张过程中也发生了作用。本研究为UBX蛋白质功能的研究奠定了基础。     

Oct-4/Sox-2 协同调控下游基因表达的分子机制

Oct-4属POU家族蛋白,是一类在动物早期胚胎发育过程中起重要作用的转录因子,参与维持细胞的全能性及未分化状态。Oct-4蛋白的主要结构特征为具有POU家族特有的保守结构域（POUS）和POU同源异型结构域（POUHD）,这两个结构域可与DNA上特定区域形成双向结合,进而对基因转录进行调控。Sox-2是另一种转录因子,其HMG结构域可结合在DNA的特定序列上,并可通过与Oct-4的POUs结构域之间的蛋白质．蛋白质相互作用形成POU／HMG／DNA三元复合体以调控下游靶基因的表达。文章就POU家族成员Oct-4和HMG-box家族成员Sox-2在动物早期胚胎发育中调控部分下游基因表达的分子机制进行了概述。     

白桦MYB家族基因序列及表达分析

MYB转录因子家族是植物重要的转录因子家族之一,其成员在植物的生长、发育、细胞壁形成及胁迫反应等多方面发挥重要作用。从白桦(Betula platyphylla Suk.)中鉴定了17条MYB家族基因,与拟南芥家族基因进行系统进化分析结果表明,17个白桦MYB基因分属不同亚家族的不同亚类,其中10条属于1R/4R型亚家族,其余7条属于2R型亚家族。BplMYB13与已知的次生细胞壁合成相关基因At MYB46聚为一组,BplMYB15和BplMYB26分别与胁迫响应和非生物胁迫应答相关MYB聚为一组,BplMYB23与硫代葡萄糖苷合成相关MYB聚为一组,BplMYB9、21和22与苯丙烷生物合成相关MYB聚为一组。利用Real time RT-PCR分析白桦MYB家族基因在白桦形成层和木质部组织一个生长季不同发育时期及人工弯曲处理6 h的表达模式。结果显示17个MYB基因在5月中旬至7月中旬白桦形成层活动旺盛,木质部迅速形成期表达量较高,其中Bp MYB13在全生长季形成层和新生木质部中都有较高的表达水平,推测该基因与次生细胞壁的形成相关;在白桦茎干人工弯曲处理6 h时,与直立木和对应木相比,14条基因在应拉木中上调表达;与直立木相比,7条基因在对应木中上调表达。说明这些基因对人工弯曲处理和重力刺激具有应答反应,可能在白桦木质部发育和响应外力刺激等过程的生理变化中起重要作用。     

bHLH转录因子家族研究进展

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控中具有重要作用, 它们组成了转录因子的一个大家族。已经有20种生物基因组中bHLH家族的成员得到鉴定, 其中动物17种、植物2种、酵母1种。动物bHLH因其调控基因表达的功能不同而被分成45个家族; 此外, 根据它们所作用DNA元件和自身结构特点又被分成6个组。A组包含22个家族, 主要调控神经细胞生成、肌细胞生成和中胚层形成; B组包含12个家族, 主要调控细胞增殖与分化、固醇代谢与脂肪细胞形成以及葡萄糖响应基因的表达; C组包含7个家族, 主要负责调控中线与气管发育和昼夜节律、激活环境毒素响应基因的转录; D组只有1个家族, 它与A组bHLH蛋白形成无活性的异源二聚体; E组有2个家族, 调控胚胎分节、体节形成与器官发生等; F组也只有1个家族, 调控头部发育、嗅觉神经元生成等。文章综述了bHLH转录因子家族分类、起源、功能方面的研究进展情况。     

FHL1的结构和功能及其与疾病的关系

FHL（four and a half LIM domain）家族是含有4 个半LIM结构域的蛋白家族,现发现该家族由5 个成员,即FHL1、FHL2、FHL3、FHL4、FHL5 /ACT 组成,其表达具有组织特异性.它们通过LIM结构域与某些结构蛋白、激酶、转录调控因子等多种蛋白质相互作用,对某些基因的表达、细胞分化与发育、细胞骨架形成等发挥重要调控作用.FHL1（four and a half LIM domain 1）是FHL家族中表达最广泛的成员,尤其在骨骼肌和心肌中高表达.近年研究表明其参与某些病理过程,与心血管疾病、肌肉疾病、肿瘤疾病等相关.     

FKBP52对小鼠前列腺发育的影响

目的通过FKBP52基因敲除小鼠模型探索FKBP52在小鼠前列腺发育过程中的作用。方法分别对胚胎第17．5天、新生的和出生后3周的野生型和FKBP52基因敲除小鼠的前列腺进行切片HE染色,观察不同发育时期里野生型和FKBP52基因敲除小鼠前列腺发育的异同。结果（1）小鼠前列腺发育的起始不依赖于FKBP52基因的参与;（2）随着胚胎的发育,FKBP52在雄鼠前列腺发育中的作用逐渐显现出来,即FKBP52的缺失会导致前列腺叶发育受阻,最终不能形成成熟的前列腺。结论FKBP52在小鼠前列腺的发育过程中具有重要作用,它不参与前列腺的发育起始过程,但其缺失会导致前列腺发育受阻,即不能形成成熟的前列腺。     

ThPOK在T细胞分化发育中的作用

ThPOK（T-helper-inducing POZ/Krueppel-like factor）又被称为Zbtb7b、Zfp67、cKrox,隶属于一个很大的转录因子家族——POK家族。ThPOK最初是被认为与Ⅰ型胶原蛋白基因的转录抑制有关,但近年来的研究发现,ThPOK在T细胞分化过程中至关重要,特别是对CD4^＋T细胞的分化发育起着命运决定的核心作用。该文综述了ThPOK在CD4^＋T细胞分化过程中的作用特点及其与另外两种重要转录因子GATA3和Runx3的相互作用关系,并在此基础上阐述了ThPOK在其他T细胞,如iNKT细胞、γδT细胞及效应CD8^＋T细胞中的作用功能。     

Vax基因与视觉神经系统的早期发育

视觉神经系统的发育与形成是一个相当复杂的过程,其基因调控机理是神经发育生物学领域的研究热点.Vax基因家族是新近发现的一类与视觉神经系统发育密切相关的同源异型盒基因,调控前脑、眼原基、视泡、视柄以及视网膜的发育.Vax-1参与色素上皮和视柄的分化;Vax-2则在视网膜及视神经背腹轴建立方面起重要作用.Vax基因的研究将对阐明视觉神经系统发育调控机制提供新的认识.     

人成纤维细胞生长因子受体2的研究进展

人成纤维细胞生长因子受体（FGFRs)家族在细胞的增殖、分化、血管生成、胚胎及骨骼发育和在与生长发育相关的进程中起着十分重要的作用。成纤维细胞生长因子受体2（FGFR2）是该家族4个成员中的一员,本文就其结构特点及与骨骼发育、肿瘤形成和其他疾病的关系加以综述。     

FHL蛋白与肺动脉高压研究进展

FHL（four-and-a-half-LIM domain）是含4（1/2）个LIM结构域富含半胱氨酸的细胞骨架蛋白,LIM是一种在C.elegans线虫的Lin-1和Mec-3基因及大鼠Isl-1基因编码的DNA结合蛋白中分离鉴定出来的基因序列,LIM取三个基因的首字母而成。FHL家族含FHL-1-5五个成员,而FHL-1-3最早发现在心脏的发育过程中起重要作用,后面发现在肺动脉高压中有促进增殖、迁移等作用。本文就FHL家族和肺动脉高压关系作一综述,阐明FHL蛋白在PH进程中的重要作用。     

AP2功能基因在植物花发育中的重要作用

AP2基因作为调控植物花发育的功能基因,参与花分生特性建立、花器官的特性特化以及形成调控。所编码的AP2/EREBP转录因子的主要特征是都至少含有一个由60到70个左右的氨基酸组成高度保守的DNA结合区,称作AP2结合域。按其所含的AP2结构域的数目分为3个亚族,即AP2亚家族、EREBP亚家族和RAV亚家族,每个亚家族都有各自的作用。AP2基因不但自身调控着花、胚珠的发育,而且与其他因子相互协作,参与到复杂的花发育调控网络。将对AP2基因的特征和分类及其在花发育中的作用进行概述。     

MADS-box 基因家族基因重复及其功能的多样性

基因的重复(duplication)及其功能的多样性(diversification)为生物体新的形态进化提供了原材料。MADS-box基因在植物(特别是被子植物)的进化过程中发生了大规模的基因重复事件而形成一个多基因家族。MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用, 在调控开花时间、决定花分生组织和花器官特征以及调控根、叶、胚珠及果实的发育中起着广泛的作用。探讨MADS-box基因家族的进化历史有助于深入了解基因重复及随后其功能分化的过程和机制。本文综述了MADS-box基因家族基因重复及其功能分化式样的研究进展。     

MADS-box基因家族基因重复及其功能的多样性

基因的重复(duplication)及其功能的多样性(diversification)为生物体新的形态进化提供了原材料。MADS-box基因在植物(特别是被子植物)的进化过程中发生了大规模的基因重复事件而形成一个多基因家族。MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用,在调控开花时间、决定花分生组织和花器官特征以及调控根、叶、胚珠及果实的发育中起着广泛的作用。探讨MADS-box基因家族的进化历史有助于深入了解基因重复及随后其功能分化的过程和机制。本文综述了MADS-box基因家族基因重复及其功能分化式样的研究进展。     

灵宝杜鹃SBP基因家族的鉴定及非生物胁迫下的表达分析

【目的】 SQUAMOSA启动子结合蛋白（SBP）家族在植物发育和非生物胁迫等方面起重要作用,本研究可为灵宝杜鹃SBP基因家族成员的生物学功能和在非生物胁迫响应的调控功能提供参考,并为灵宝杜鹃物种保护奠定基础。【方法】采用生物信息学方法对灵宝杜鹃（Rhododendron henanense subsp. lingbaoense）SBP基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,基于转录组数据分析组织特异性,并利用qRT-PCR方法检测SBP在非生物胁迫下的表达。【结果】结果表明：（1）从灵宝杜鹃基因组中共鉴定出19个含SBP保守结构域SBP成员,依次命名为RhlSBP1- RhlSBP19,基因不均匀分布在8条染色体上,编码的氨基酸长度为179~1 072 aa,分子量为20.26~118.73 kD;蛋白定位于细胞核。（2）系统发育分析将19个RhlSBP分为5个亚族,大部分RhlSBP与拟南芥SPL家族成员聚类。（3）MEME分析表明,所有的RhlSBP共有motif 1、motif 2和motif 4,基因结构显示Ⅳ、Ⅴ亚族内含子数量远多于I、Ⅱ、Ⅲ亚族。（4）顺式作用元件分析表明,RhlSBP启动子中含有大量光响应元件、激素响应元件和环境胁迫响应元件,推测RhlSBP可能在灵宝杜鹃响应光调控、环境胁迫发挥重要作用。（5）物种间的共线性分析显示灵宝杜鹃和羊踟蹰、圆叶杜鹃SBP基因共线性关系与水稻、拟南芥相比更强。（6）转录组数据分析显示,RhlSBP基因亚家族成员具有相似的组织表达模式。（7）qRT-PCR分析表明,RhlSBP基因对非生物胁迫具有响应作用,但不同成员在不同胁迫下的响应程度存在差异。茉莉酸甲酯和低温处理后,基因表达总体呈上调趋势,高盐会抑制RhlSBP基因表达,干旱条件下,RhlSBP基因表达处于先上调再下调趋势,RhlSBP1、RhlSBP8可能是干旱、低温和MeJA诱导关键基因。     

调控植物种子发育的转录因子研究进展

植物种子是裸子植物和被子植物所特有的繁殖器官,也是人类赖以生存粮食的最主要来源。植物种子发育的过程包括形态发育和种子成熟,由一个复杂的转录因子网络管控,转录因子调控和监管整个发育过程。转录因子包含DNA结合区、寡聚化位点区、核定位信号区和转录调控区4个功能结构域,通过结构域与顺式元件相互作用调控基因的表达。研究表明,WOX家族调控胚芽发育,HAP3家族调控胚胎形态发生和细胞分化,MADS-box家族调控胚座和胚珠的发育,NAC家族调控胚珠珠被生长发育,b HLH家族调控种皮细胞的大小和形态,MYB家族是种皮发育的正调节因子。HAP家族成员LEC1和B3超家族的AFL亚家族成员LEC2、FUSCA3、ABI3一起互相作用形成一个调控网络,共同调控种子的成熟发育。Zinc finger超家族的Dof家族调控种子的胚乳发育、贮藏蛋白的合成及脂肪含量的变化,bZIP家族调控种子贮藏基因表达,AP2/EREBP家族调控种子体积与重量、蛋白与油类积累,WRKY家族、IKU、MINI3、SHB1基因和KLU基因调控种子体积大小。综述了植物种子发育过程中转录因子的结构和种类,分析了其作用顺序和功能,解析了种子发育的分子调控机制,展望了其研究方向和前景,以期为种子品质改良奠定理论基础和提供新的思路。     

小麦甲基转移酶基因TaDnMT2的克隆及特性分析

依赖于DNA甲基化的基因表达调控在植物生长发育过程中发挥重要功能,而DNA甲基转移酶是调节DNA甲基化模式的功能蛋白之一。本研究采用RACE技术克隆了小麦甲基转移酶基因TaDnMT2的包含完整编码区的cDNA序列,并系统分析了该基因的结构特征及其在小麦生长发育过程中的表达特性。结果表明,TaDnMT2的cDNA序列为1321bp（GenBank登录号：JN642641）,其中5′-和3′-UTR（非翻译区）分别为84和115bp、ORF（开放阅读框）1122bp;TaDnMT2编码的氨基酸序列包含2个S-腺苷甲硫氨酸结合域（I和X）、甲基转移酶活性位点（IV）、靶胞嘧啶结合位点（VI）、中和DNA骨架负电荷域（VIII）和靶位点识别区（IX）6个高度保守域,属于DNA甲基转移酶家族的DnMT2亚类;三维结构预测显示,TaDnMT2蛋白可以形成包括7个β-折叠和4个α-螺旋的特定空间结构。表达特性分析的结果表明,TaDnMT2基因在‘京841’小麦不同发育时期的叶中表达量均较高,且其在三叶龄期和五叶龄期的表达量受春化处理的影响;在种子发育过程中,该基因在授粉后5d的种子中表达量较高,随着种子发育进程的推进其表达水平呈逐渐下降趋势;在不同发育时期的根系中,TaDnMT2基因均具有较高水平的表达,且在分蘖期根系中的表达量最高。推断TaDnMT2基因可能在小麦生长发育过程中发挥重要功能。