百脉根TALE转录因子家族的鉴定与生物信息学分析北大核心CSCD

三胺酸环延伸(TALE)蛋白是一类在植物生长发育过程中调控分生组织分化的转录因子。本研究通过生物信息学手段从豆科模式植物百脉根(Lotus japonicus(Regel)K.Larsen)全基因组中筛选出分布于6条染色体上的40条TALE家族基因,并对其保守结构域、基因结构、系统进化、在染色体上的分布、理化性质以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。根据结构域不同可将百脉根TALE家族分为BELL和KNOX两个亚族;百脉根TALE家族在进化上较为保守,分化上与大豆存在较大差异;该家族基因有外显子4～6个,氨基酸序列长度在271～792之间,家族成员蛋白均为弱酸性蛋白。Realtime PCR分析表明该家族基因表达与motif元件数之间存在相关性;BELL亚族主要在顶芽表达,KNOX亚族则主要在根组织中表达。研究结果为进一步克隆百脉根TALE基因和分析其功能奠定基础。     

萝卜TALE转录因子家族的鉴定与分析

TALE (three-amino acid loop extension)转录因子在植物生长发育及细胞分化过程中起重要作用。在多种植物中均已鉴定出TALE转录因子的家族成员,但是萝卜TALE转录因子家族的研究鲜有报道。文中通过生物信息学手段在象牙白萝卜全基因组中鉴定出了分布于9条染色体上的33个TALE家族基因。研究结果显示,该家族中除与拟南芥KNATM同源的基因Rsa10037940外,其余基因均含有编码HOX保守结构域的序列。这些基因含有4–6个外显子。萝卜的33个TALE基因与拟南芥中的17个同源基因存在共线性关系。33个TALE基因启动子区的顺式元件中包含大量逆境响应元件。表达特性分析显示,该基因家族BELL亚家族内有4个基因在根内表达量较高,KNOX亚家族内有2个基因在薹和愈伤中表达量较高。该家族不同亚型成员之间的蛋白3D结构高度相似。编码蛋白均为弱酸、有亲水性。萝卜TALE基因家族在进化上较为保守,分化上与拟南芥存在一致性,与水稻差异较大。本研究为开展萝卜中TALE转录因子的生物学功能研究提供了重要参考。     

利用结构优化的TALE-TF高效诱导MEF细胞内源基因Oct4的表达（英文）北大核心CSCD

转录激活子样效应因子核酸酶(TALENs)已用于基因组编辑,而TALE转录激活因子(TALE-TFs)可用于内源基因的调控。通过修饰的TALE蛋白与内源基因的启动子特异性结合来激活或抑制基因的表达。但是,对于截短了N端的TALE是否会影响TALENs的效率还不确定。本文设计了不同长度N端的TALENs哺乳动物及酵母表达载体,对应哺乳动物绿色荧光报告载体及酵母报告载体。分别在哺乳动物细胞和酵母细胞上对不同长度N端TALENs的活性进行了检测。检测结果发现,含120个氨基酸N端的TALEN在酵母AH109细胞中的活性最高,N端长度为153个氨基酸的TALENs在293T细胞中表现最高的活性,但N端长度为153、140和160个氨基酸的TALENs的活性差异不显著(P>0.05)。随后,将结构优化了的TALE-TF用于小鼠胎儿成纤维细胞中激活Oct4基因。相对阴性对照组,TALE-TF将Oct4基因表达量上调了418倍。本研究结果表明,在哺乳动物细胞和酵母细胞中,具有最高活性TALENs的N端长度是不同的。本研究用结构优化的TALE-TF诱导内源基因高水平的表达,为从体细胞中获得iP S细胞提供了研究策略。     

细菌双组分系统应答调控蛋白调控策略的多样性

双组分系统(TCS)是细菌感应并响应外界复杂环境最为重要的信号传导系统,一般由组氨酸激酶(HK)与应答调控蛋白(RR)构成,激酶与调控蛋白之间通过磷酸化进行信号传递.作为信号传导通路的终端,RR通常由N端高度保守的信号响应结构域(REC)和C端可变的效应结构域组成.RR的效应模块通常为DNA结合结构域.在典型的TCS信号通路中,RR磷酸化后DNA结合能力会显著增强,并形成同源二聚体参与下游靶基因的转录调控.随着研究的深入,发现RR的调控模式其实更为复杂、多样,主要表现在以下3个方面:(ⅰ)含DNA结合结构域的RR存在非典型的调控机制,如磷酸化会使RR的DNA结合能力明显降低或丧失,以及不同RR之间可形成异源二聚体;(ⅱ)RR的效应模块除了是DNA结合结构域,还可能是RNA或蛋白质结合结构域,甚至是酶催化结构域;(ⅲ)有些RR仅含REC结构域.本文对RR介导的不同调控模式进行了系统介绍,以展现TCS在感应外界信号后响应策略的多样性及灵活性.     

人类高度进化保守基因hnulp1中转录抑制区段的定位

hnulp1是具有碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)的新的一类转录因子.其C端含一个DUF654结构域,其序列在同源基因中相当保守,但该结构域功能未知.利用GAL4转录因子中的DNA结合结构域(DBD)和含有与DBD结合序列的荧光素酶报告基因(GAL4-Luc)质粒,构建了哺乳动物细胞转录因子活性分析系统,随后利用GAL4-Luc荧光素酶报告基因对5种含DUF654结构域的不同缺失片段转录抑制活性进行检测.检测结果表明,该基因DUF654结构域中从Δ228-407氨基酸区段具有强烈的转录抑制活性.该结果为进一步研究DUF654结构域的功能和hnulp1基因转录调控的机制奠定了基础.     

人工转录因子研究进展

转录因子是真核表达调控中非常重要的一类反式作用因子,通常由DNA结合结构域与效应结构域两部分组成,研究发现这两个结构域可以各自独立发生作用。基于转录因子的这种结构特点,可以人为地选择针对特定序列的DNA结合结构域与具有特定作用的效应结构域构建人工转录因子。目前人工转录因子的DNA结合结构域多为C₂H₂ 型锌指结构,每一个锌指单元由大约30个氨基酸组成,识别DNA双螺旋大沟中相连的3bp序列,并可通过氢键作用与相应的碱基结合;多个锌指可以串联成簇,从而识别并结合较长的DNA序列区域。常见的人工转录因子的效应结构域有激活结构域以及抑制结构域,不同的效应结构域赋予人工转录因子不同的功能。目前人工转录因子已经在基础研究、药物设计以及基因治疗等领域得到了广泛的应用。