筛选差异表达基因和蛋白质的方法进展

分离和鉴定差异表达基因和蛋白质不仅有助于发现基因和蛋白质的功能,更有助于揭示某些疾病的发生机理.目前筛选差异表达基因的方法主要有差异显示PCR方法(differential display RT-PCR,DDRT-PCR)、消减杂交法(subtractive hybridization,SH)、基因芯片技术(DNA chip technique)和基因表达的系统分析(serial analysis of gene expression,SAGE)等,其中消减杂交法中又先后建立了代表性差异分析技术(representational difference analysis,RDA)、抑制消减杂交法(suppression subtractive hybridization,SSH)和获得全长基因的消减杂交法(full-length-gene-obtainable subtractive hybridization).筛选差异表达蛋白质的方法主要有双向电泳技术(two-dimentional gel electrophoresis)和噬菌体全套抗体库技术(phage display antibody repertoire library technique).这些方法各有特点,各有利弊,研究者可根据自己的需要选择适合于自己的方法.     

弓形虫ZS2和RH株基因差异表达的研究

从RH和ZS2株弓形虫抽提纯化mRNA,经反转录后获得的双链cDNA分别作为driver和tester,采用抑制消减杂交技术(suppression substraction hybridization,SSH)技术扩增ZS2株中差异表达的基因。电泳图谱显示消减的cDNA与未消减的cDNA PCR扩增产物存在明显的差异,说明ZS2和RH株弓形虫转录水平存在着差异。     

抑制消减杂交和辐射小鼠血虚模型筛选"四物汤"诱导表达的基因

应用抑制性消减杂交技术构建受辐射小鼠血虚模型在中药四物汤诱导前后消减cDNA库,并从中克隆鉴定出与四物汤药效相关基因。从受辐射小鼠四物汤诱导前后骨髓细胞中提取mRNA并合成cDNA,分别作为tester和driver进行消减杂交及抑制性PCR,将PCR产物与载体连接构建cDNA库,高效电转化大肠杆菌进行库扩增,随机挑取其中的克隆进行酶切、测序分析。成功构建了具有高消减效率的受辐射小鼠四物汤诱导前后的消减cDNA库。库挑选得到512个阳性克隆。随机挑取30个插入片段测序,生物信息学分析结果显示大部分与红细胞分化、骨髓组织修复、结构重建有密切关系,其中8个为新基因片段。应用抑制性消减杂交技术所构建的受辐射小鼠四物汤诱导前后cDNA消减库为大批量筛选、克隆四物汤药效特异性相关基因奠定了基础。并从分子水平上发现四物汤对抑制凋亡、促进骨髓组织修复和结构重建、诱导红细胞分化的基因具有调节作用,可能和四物汤补血作用有关。     

人细胞差异表达基因cDNA消减杂交体系的建立

为克隆肺腺癌分化相关基因, 采用诱导分化与消减杂交相结合的策略, 建立了全反式维甲酸(RA)诱导前后人肺腺癌细胞系的cDNA消减文库, 得到124个cDNA消减克隆. 经加减法杂交差异筛选、DNA和RNA印迹、cDNA全序列测定和生物学功能分析, 分离到3个在人肺腺癌细胞系分化过程中由RA激活而特异表达的新的cDNA序列这一策略和技术路线适用于分离细胞中呈过量表达或表达抑制基因的cDNA克隆, 并具有反映细胞分化过程中基因表达动态变化特征和相对简便适用的特点.     

消减杂交技术结合限制性显示技术制备K562细胞特异基因探针

建立一种简便、快速、特异的制备基因芯片探针的方法.以K562细胞和正常人淋巴细胞作为消减对象,利用自行建立的消减方法进行消减杂交,结合限制性显示技术,分组扩增差异cDNA,回收K562细胞特异基因片段,制作基因芯片探针.结果显示,分离到400个K562特异的基因,片段大小均一,适于制作cDNA芯片.消减杂交技术结合限制性显示技术制备基因芯片探针,具有快速、简便、特异的特点,降低了芯片制作成本,可加速芯片的推广应用.     

肾癌相关基因克隆——肾癌cDNA消减文库的构建

应用抑制性消减杂交技术,构建人肾癌与正常肾差异表达的cDNA消减文库.分别从肾癌及正常肾细胞系中提取poly(A)⁺RNA,依次合成单链及双链cDNA,经酶切成平均大小为400～600 bp的片段,将肾癌cDNA分为两组,分别与两种不同的接头衔接,再与正常肾cDNA进行两次消减杂交及两次抑制性PCR后,将产物与T/A载体连接构建成功cDNA消减文库,并转染大肠杆菌进行文库扩增.构建成功具有高消减效率的人肾癌cDNA消减文库,非特异性cDNA片段被有效地消减,特异表达的cDNA得到富集.文库扩增后得到6 500个克隆,随机挑取350个制备质粒,酶切分析均得到400～600 bp插入片段.所构建的人肾癌cDNA消减文库为进一步大批量筛选、克隆肾癌特异性表达的未知新基因奠定了基础.     

抑制性消减杂交在生物基因克隆中的应用

抑制性消减杂交(SSH)是抑制PCR与消减杂交技术相结合,能对未知序列差异表达基因克隆的一种方法。该方法具有速度快、效率高、假阳性率低、目的序列富集程度高、实验结果复杂程度低等特点。本主要介绍其基本原理、操作过程、优缺点、在生物基因克隆中的应用,并对其应用前景进行了分析。     

大鼠正加速度高耐力相关基因的分离

 为从基因水平上揭示正加速度 (+Gz)高耐力产生机理及寻找 +Gz高耐力相关功能性蛋白 ,利用抑制消减杂交技术分离 +Gz高耐力相关基因 .雄性SD大鼠在离心机上处理后 ,选取耐受终点在高、低两个极端的动物 ,立即取全脑 ,分离mRNA .以高耐力者为Tester ,低耐力者为Driver,利用抑制消减杂交技术进行 +Gz耐力处于高、低两个极端动物脑组织间基因表达差异显示 ,获得 +Gz高耐力大鼠脑组织相关cDNA .以高、低耐力大鼠脑组织mRNA来源的cDNA为探针 ,对获得的cDNA克隆进行斑点杂交 .分别以杂交筛选出的阳性克隆为探针 ,对高、低耐力大鼠脑组织总RNA进行Northern杂交分析 .两次杂交结果均选择高耐力组杂交信号是低耐力组 3倍以上的cDNA克隆 .经过斑点杂交筛选 ,从大鼠脑组织中获得了 6 7个在 +Gz高耐力大鼠脑组织中上调表达的cDNA克隆 .Northern杂交分析发现 ,钙离子 钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱβ亚基 (Camk2b)和一未知基因在 +Gz高耐力大鼠脑组织中的表达量增加 .结果提示 ,+Gz耐力处于高、低两个极端的大鼠脑组织基因表达有明显差异 ,这些差异表达的基因很可能与 +Gz高耐力的产生有关 ,且钙离子 钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱβ亚基和一未知基因是初步获得的与 +Gz高耐力的产生特异相关的基因     

小麦抗病基因表达谱中的文库构建与筛选方法研究

以抗白粉病品系“百农 32 17×Mardler”BC5F4为材料 ,构建了白粉病菌诱导的普通cDNA文库和抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。分别对两文库进行了一定规模的测序 ,获得普通cDNA文库不重复ESTs 387条和SSHcDNA文库ESTs 76 0条。将获得的ESTs与GenBank序列进行了BLASTn、BLASTx同源性分析。结果表明 :在普通文库中 ,一些参与光合作用与核糖体构成等的基因出现频率较高 ,而获得的抗病相关基因则较少。消减文库在构建方法、抗病相关基因的富集等方面具有明显的优越性 ,是目前抗病基因表达谱研究中的较好方法。利用高密度点阵膜杂交技术对两文库的筛选结果表明 ,该方法具有相对简便易操作、杂交膜可反复使用等优点 ;但也存在mRNA及同位素用量大等问题。经筛选 ,消减文库中有 5 4 1%的功能已知ESTs为抗病相关基因 ,被证明参与了小麦抗白粉病反应     

RAI——一候选的人肺腺癌分化相关基因

通过进一步分析采用全反式维甲酸(all trans retinoic acid,ATRA)诱导人肺腺癌GLC-82细胞,经cDNA文库消减杂交构建的cDNA消减文库,得到一在ATRA诱导GLC-82细胞分化过程中激活表达(retinoic acid induced,RAI)的基因的cDNA片段,应用菌落原位杂交技术在胎脑cDNA文库中进行筛选,克隆RAI的全长cDNA序列并测序.RT-PCR分析表明,RAI在多种胎儿组织中表达.结果表明,RAI可能与细胞分化有关,并在细胞基本生命活动中发挥重要作用.     

几种差别表达基因显示技术及其在植物方面的应用

９０年代以来,先后出现了ＤＤ,ＲＤＡ,ｃＤＮＡ－ＲＤＡ,ＳＡＧＥ,ＧＥＦ,ＲＦＤ,ＳＳＨ以及ＡＴＡＣ－ＰＣＲ等数种未知产物的差别表达基因显示技术,本文对这些技术的异同。各自的优缺点以及它们在植物方面的应用现状和前景作了简单综述。     

分离差异表达基因的方法

了解不同细胞或同类细胞在不同发育阶段、不同生理状态下的基因表达状况,可以为研究生命活动过程提供重要信息。以差别筛选,扣除杂交等基本方法为出发点,研究基因表达差异的方法不断完善,先后出现了DDRT-PCR,RDA,SSH,cDNA微阵列(基因芯片)等技术。这里着重对这些方法的优缺点及改进进行了论述和评介,并对技术的发展趋势进行了分析。     

筛选差异表达基因方法的新进展

了解不同细胞或同类细胞在不同发育阶段、不同生理状态下的基因表达状况,可以为研究生命活动过程提供重要信息。以差别筛选、削减杂交等基本方法为出发点,研究基因表达差异的方法不断完善,先后出现了DDRT—PCR、RDA、SSH、cDNA微阵列(基因芯片)、基因表达的系统分析(SAGE)等技术。本着重对这些方法的优缺点及改进进行论述和评介,并对技术的发展趋势进行了分析。     

Modified differential display technique that eliminates radioactivity and decreases screening time

Several techniques are available that detect variations in gene expression between cellular populations. These include subtractive hybridization (SH), differential colony hybridization (DCH) and mRNA differential display, all based on the analysis of mRNA. The first two techniques, however, are limited because they require large amounts of mRNA for SH or several rounds of screening for DCH. Differential display overcomes both of these limitations. However, the conventional differential display technique is plagued by false positives and is labor intensive. The identification of genes that are truly differentially expressed, therefore, becomes a formidable task. We describe a modified differential display technique that overcomes the limitations of the conventional technique. This new technique eliminates a source of false positives, decreases the time required to screen a set of primers and reduces the use of radioactivity.     

Efficient priming of PCR with short oligonucleotides conjugated to a minor groove binder.

The tripeptide 1,2-dihydro-(3H)-pyrrolo[3,2-e]indole-7-carboxylate (CDPI3) binds to the minor groove of DNA with high affinity. When this minor groove binder (MGB) is conjugated to the 5'-end of short oligodeoxynucleotides (ODNs), the conjugates form unusually stable hybrids with complementary DNA in which the tethered CDPI3group resides in the minor groove. We show that these conjugates can be used as PCR primers. Due to their unusually high binding affinity, conjugates as short as 8-10mers can be used to amplify DNA with good specificity and efficiency. The reduced length primers described here might be appropriate for the PCR amplification of viral sequences which possess a high degree of variability (e.g., HPV, HIV) or for recent techniques such as gene hunting and differential display which amplify multiple sequences using short primer pairs.     

An informatics approach to distinguish RNA modifications in nanopore direct RNA sequencing

Modifications in RNA can influence their structure, function, and stability and play essential roles in gene expression and regulation. Methods to detect RNA modifications rely on biophysical techniques such as chromatography or mass spectrometry, which are low throughput, or on high throughput short-read sequencing techniques based on selectively reactive chemical probes. Recent studies have utilized nanopore-based fourth-generation sequencing methods to detect modifications by directly sequencing RNA in its native state. However, these approaches are based on modification-associated mismatch errors that are liable to be confounded by SNPs. Also, there is a need to generate matched knockout controls for reference, which is laborious. In this work, we introduce an internal comparison strategy termed “IndoC,” where features such as ‘trace’ and ‘current signal intensity’ of potentially modified sites are compared to similar sequence contexts on the same RNA molecule within the sample, alleviating the need for matched knockout controls. We first show that in an IVT model, ‘trace’ is able to distinguish between artificially generated SNPs and true pseudouridine (Ψ) modifications, both of which display highly similar mismatch profiles. We then apply IndoC on yeast and human ribosomal RNA to demonstrate that previously reported Ψ sites show marked changes in their trace and signal intensity profiles compared with their unmodified counterparts in the same dataset. Finally, we perform direct RNA sequencing of RNA containing Ψ intact with a chemical probe adduct (N-cyclohexyl-N′-β-(4-methylmorpholinium) ethylcarbodiimide [CMC]) and show that CMC reactivity also induces changes in trace and signal intensity distributions in a Ψ specific manner, allowing their separation from high mismatch sites that display SNP-like behavior.     

鸡L-FABP基因全长cDNA克隆表达及与杂种鸡脂肪沉积的关系

肝脏脂肪酸结合蛋白(L-FABP)与脂肪运输及沉积关系密切。文章以8周龄丝羽乌鸡(CC)、农大褐蛋鸡(DD)及其正反杂交组合鸡(CD和DC)为试验材料,利用mRNA差异显示技术,在肝脏组织中获得一条阳性差异表达片段。通过片段回收、测序及序列比对发现,该差异表达片段为鸡L-FABP基因的全长cDNA编码序列(NCBI登录号:AY321365)。Northern杂交和半定量RT-PCR结果显示,该基因在正反杂交组合CD及DC的肝脏组织中表达量均明显高于亲本CC和DD,与杂种鸡的高腹脂及较大肌间脂宽表型趋势相同。鉴于L-FABP基因的高表达可能导致杂种鸡的脂肪沉积高于亲本,有必要针对鸡L-FABP基因进行深入的功能研究。     

基因差异表达分析技术进展

比较了目前几种主要的基因差异表达分析技术并简要地归纳了各种基因差异表达分析方法的特点,重点介绍了经典的基因差异表达分析技术———差异显示技术及其改进与完善,最后根据差异显示技术在高等植物方面已取得的成就乐观地展现了该技术在园艺植物研究上的应用前景.