鳙Sox基因克隆及序列进化分析

利用简并引物SoxN和Sox9在鳙基因组DNA中进行PCR扩增和产物克隆测序,并对序列进行同源性比较和系统进化分析。结果表明本文鉴定出鳙15个Sox基因HMG盒序列,分别属于SoxB、SoxC和SoxE组,依据斑马鱼同源基因将其分别命名为Sox1a、Sox1b、Sox2、Sox3、Sox4a、Sox4b、Sox9a、Sox9b、Sox10、Sox11b、Sox12、Sox14a、Sox14b、Sox19和Sox21a。基于鳙和斑马鱼 Sox1、Sox4和Sox9 基因核苷酸序列构建的系统进化树显示这3个Sox基因的复制时间发生在鳙和斑马鱼的分化之前,结果支持了鱼类特异的基因组复制假说。以Sox1a、Sox1b和Sox4基因为分子钟标记构建系统进化树探讨鳙和斑马鱼的分化时间,结果显示,同属于鲤科鱼类的鳙（鲤亚科）和斑马鱼（鱼丹亚科）在原始的鱼丹亚科鱼类中存在一个共同祖先,大约出现在63.7百万年前。研究结果为进一步研究鱼类Sox基因复制和基因组进化等问题提供了重要参考资料。       

Nanog基因的功能与调控研究进展

胚胎干细胞的无限增殖能力和亚全能性决定了它在再生医学、新药开发及发育生物学基础研究中具有巨大的应用前景。探索维持胚胎干细胞亚全能性的因子及其网络的调控功能成为胚胎干细胞生物学研究的热点。已研究发现多个与维持胚胎干细胞亚全能性相关的基因如Oct4, Nanog, Sox2等,其中Nanog是2003年5月末发现的一个基因,它对维持胚胎干细胞亚全能性起关键性作用,能够独立于L1F/Stat3维持ICM和胚胎干细胞的亚全能性。几年来,Nanog的生物学功能及其与 Oct4, Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系已有较为深入的研究,并发现多个调控Nanog表达的转录因子,从而进一步明晰Nanog与已知调控胚胎发育的信号通路之间的关系。本文在综述Nanog基因的表达特征和功能的基础上、重点探讨Nanog基因表达调控以及Oct4, Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系,并对未来的研究趋势予以展望。     

Nanog基因的功能与调控

胚胎干细胞的无限增殖能力和亚全能性决定了它在再生医学、新药开发及发育生物学基础研究中具有巨大的应用前景。探索维持胚胎干细胞亚全能性的因子及其网络的调控功能成为胚胎干细胞生物学研究的热点。已研究发现多个与维持胚胎干细胞亚全能性相关的基因如Oct4,Nanog,Sox2等,其中Nanog是2003年5月末发现的一个基因,它对维持胚胎干细胞亚全能性起关键性作用,能够独立于LIF／Stat3维持ICM和胚胎干细胞的亚全能性。几年来,Nanog的生物学功能及其与Oct4,Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系已有较为深入的研究,并发现多个调控Nanog表达的转录因子,从而进一步明晰Nanog与已知调控胚胎发育的信号通路之间的关系。在综述Nanog基因的表达特征和功能的基础上、重点探讨Nanog基因表达调控以及Oct4,Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系,并对未来的研究趋势予以展望。     

Sox1基因在爪蟾早期发育中的时空表达图式

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式,比较了Sox1—3基因在发育的脑和眼中的表达图式。序列比对分析显示Sox1—3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性。通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况,结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达,但表达强度有所差异。原位杂交结果显示,在早期卵裂阶段和囊胚期,Sox1基因主要在动物极表达;从神经板期开始,Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达。在蝌蚪期,Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同。对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。     

野生中国大鲵Sox基因的克隆与序列分析

Sox基因家族是一类编码转录因子的基因家族,其产物具有一个HMG-box基序保守区,调节动物的性别决定与分化过程,并参与多种器官的发育。参照人SRY基因HMG-box保守区序列及有关文献,设计一对简并引物,PCR扩增了野生雌性中国大鲵（Andrias davidianus）基因组DNA,结果得到了一条长约220 bp的产物片段;菌落PCR扩增结果表明,克隆后的白色菌落中90%以上都是阳性克隆;通过SSCP技术筛选到3种有差异的阳性克隆,进行测序,获得了3个Sox基因：Sox4a、Sox4b与Sox14。对所得序列进行序列比对和聚类分析,结果显示该基因在分子进化上具有高度的保守性。对中国大鲵Sox基因的研究,目前国内外尚未见报道。为研究中国大鲵性别决定机制以及Sox基因进化提供了分子遗传学资料。     

大绿蛙6个Sox基因的克隆及进化讨论

Sox基因家族编码一类转录调控因子,他们参与到个体发育的许多过程,如中枢神经系统的形成、性别分化、骨和淋巴细胞的发育等.许多动物体内都检测到Sox基因,基于序列及其结构特点,Bowles等将其划分为10个族.本文采用简并PCR技术,扩增了大绿蛙Sox基因的HMG-box保守区,经SSCP及序列分析,获得6个基因并分别命名为:RlSox3a、RlSox3b、RlSox3c、RlSox11、RlSox14 和RlSox21.所获序列无性别差异,经系统发生分析发现分属于大绿蛙Sox家族的B 和C 亚族.其中RlSox3基因出现多拷贝,为Sox基因家族进化的DDC(duplication-degeneration-complementation)模式提供了一定的分子证据.结合GenBank中已登录的31个Sox基因氨基酸序列,使用MEGA 3.0软件构建NJ (neighbor-joining) 系统发生树,讨论了Sox基因的系统发生历程.     

Sox2在内耳发育中的作用

转录因子Sox2是Sox基因家族的成员之一,由于它在早期胚胎发生、神经分化和内耳发育等多种重要的发育事件中都起着关键的作用,从而引起了越来越广泛的关注。哺乳动物的内耳主要由6个形态上和功能上不同的感觉区组成,这些区域对声音和前庭信息的传导是必需的,在这些区域的发育过程中,Sox2基因是内耳细胞早期发育所必需的基因。该文就Sox2在内耳发育中的作用作一综述。     

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。     

团头鲂foxO基因家族的序列特征及表达分析

为了研究鱼类foxO(Forkhead box O)基因的功能, 基于组学测序及PCR扩增获得了团头鲂(Megalobrama amblycephala)foxO家族7个基因, foxO1a/b、foxO3a/b、foxO4和foxO6a/b的编码序列, 分别为1965、1892、1929、1959、1878、1803和2157 bp。SMART结构域分析显示该家族基因属于典型的FoxO家族蛋白, 具有保守的Forkhead、FOXO_KIX_bdg和 FOXO-TAD结构域。系统进化分析显示, 团头鲂FoxO与其他鲤科鱼类的同源基因具有较高的相似性。基于qPCR分析显示7个基因在所检测的9个组织中均有表达, 但在各组织间存在表达差异, 其中foxO4在血液中表达量最高, foxO6a在肝脏中表达量最高, 而foxO6b在脑中表达量最高。在胚胎早期发育过程中, foxO1a和foxO1b、foxO3a和foxO3b、foxO6a和foxO6b的表达模式类似; 而foxO4在发育早期, 除了体节出现期、眼色素沉淀晚期、体节生成期和受精后10d表达量高外, 其他时期表达量都比较低。经急性低氧处理后, 团头鲂foxO家族基因的表达水平在所检测的大部分组织中呈现显著上调趋势, 尤其是在肌肉组织中。基于JASPAR分析显示foxO家族基因都包含有Hif-1α结合位点, 利用双荧光素酶报告系统对foxO1b启动子进行了验证, 发现该基因受到Hif-1α调控。这些结果说明foxO基因可能通过Hif-1α介导的途径在团头鲂低氧应激中发挥重要作用。     

翘嘴鲌Sox9基因的克隆及CpG岛甲基化与基因表达的关系

为了揭示翘嘴鲌(Culter alburnus)性别决定与分化的作用机制, 进而更好地发展性别控制育种技术, 研究重点分析了Sox9基因在翘嘴鲌性腺分化过程中的作用。通过RT-PCR和RACE方法获得了翘嘴鲌2个旁系同源基因Sox9a和Sox9b的cDNA序列: Sox9a全长1642 bp, 编码458个氨基酸; Sox9b全长1673 bp, 编码456个氨基酸。序列分析表明两者相似度达到73.95%, 编码HMG盒区域极其保守。蛋白质次级结构预测显示Sox9a和Sox9b除了保守的HMG盒结构域外, 还存在2个核定位信号; 两者的三维结构都存在多个螺旋结构。系统进化树分析发现翘嘴鲌Sox9a与罗非鱼关系最近, 但Sox9b形成单独的一支。利用实时荧光定量PCR技术分析了翘嘴鲌Sox9a和Sox9b基因在各成体组织中的表达水平, 结果显示Sox9a在脑和精巢中表达量最高, 其次是肌肉、鳍条、眼睛和卵巢, 在肾脏、脾脏、肝脏中相对较低; Sox9b只在脑、鳍条、眼睛和精巢中检测到一定水平的表达。通过重亚硫酸氢盐DNA测序方法分析了翘嘴鲌性腺组织Sox9a启动子CpG岛甲基化修饰模式, 结果显示在精巢中CG位点几乎不发生甲基化, 然而卵巢中的甲基化程度非常高。这些结果表明启动子CpG甲基化可以调控Sox9a的性别异形表达, 表观遗传修饰在翘嘴鲌性腺发育过程中可能具有重要的生物学功能。