利用蛋白质序列模式识别改善谷氨酸棒杆菌基因组注释

即使细菌基因组的基因结构较为简单,但在注释过程中也可能出现基因遗漏的现象。当潜在基因在高质量数据库中没有显著同源序列时,基于知识库的基因预测方法就会遇到困难。本文希望通过系统扫描基因组所有可能ORF的蛋白质序列模式来搜索遗漏基因。为验证该方法的可行性,作者系统分析了重要的工业发酵微生物谷氨酸棒杆菌的基因组,发现了25个候选疑似基因。它们具有显著的蛋白质序列模式,但在Swiss-Prot中元显著同源序列,并且在GenBank中仍未注释。深入分析发现,25个候选疑似基因中19个为可能基因,3个为可能假基因,3个为疑似基因序列。这些结果说明本文的分析方法可以有效地用于无显著同源序列基因的搜索。     

生物信息学方法挖掘小麦中的microRNAs及其靶基因

microRNAs（miRNAs）是最近发现的一种内源、非编码、长度约为21nt的小分子RNA,在转录后水平起调控基因表达的作用．先前的研究发现,植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为在其他植物物种中通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路．本文利用EST和GSS分析法在小麦中预测miRNA及其靶基因．简单过程是,将其他植物物种中已经发现的miRNA与小麦的EST和GSS数据库比对,经过一系列的标准筛选、预测小麦miRNA．通过这一策略,本文共得到属于18个家族的37条小麦miRNA,其中有10条保守的miRNA是第一次被发现．发现miR395是一个非常特殊的家族,因为它的3个成员成簇的存在形式与动物miRNAs非常相似．本文还利用新发现的小麦miRNAs通过在线软件miRU与编码蛋白的数据库比对,总共预测到361个靶基因,其中一些靶基因参与到了小麦的生长发育、新陈代谢及抗逆过程．     

植物GH3基因家族的生物信息学分析

植物生长素在植物的生长发育过程中至关重要,GH3基因家族是植物生长素早期应答的成员。本研究采用比较基因组学的方法,利用已经分离的拟南芥GH3(Gretchen Hagen3)蛋白为检索序列,在全基因组水平上搜索拟南芥、水稻、葡萄、白杨和苜蓿的GH3基因的同源序列。最终确定了59个GH3候选基因,其中拟南芥19个,水稻14个,葡萄9个,白杨14个,苜蓿3个。对同源序列作进一步的多序列联配、MEME、ESTs和系统发生表达分析,结果表明:GH3基因家族的基本特征在单双子叶植物分离之前就已经形成;GH3结构域在蛋白质间较保守,可以分为3个亚家族,其中个别蛋白发生了基序丢失;59个同源蛋白中的40个成员找到了ESTs的证据,且表达部位多样,不同成员之间的表达部位存在差异。该研究结果将为植物的GH3基因家族的研究提供参考。     

茄子microRNAs与其靶基因的生物信息学预测

microRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中发现的长度为21 nt左右、非编码、内源性的单链小分子RNA,通过与靶基因的互补发挥转录后水平的负调控作用。目前,已在许多物种中报道了miRNAs的存在,然而还未见关于茄子miRNAs的报道。根据miRNAs在植物中的高度保守性及其前体的二级结构特征,文章通过同源预测的方法,将已知植物的miRNAs与茄子EST数据库比对,经过一系列的筛选,最终预测到12个家族的16条茄子miRNAs,其中包括3个miRNA家族的正义/反义miRNAs,而miR390和miR399家族的正义/反义miRNAs属于第一次发现。文章还通过在线软件psRNATarget预测到15条茄子miRNAs的71个靶基因,这些靶基因主要编码与茄子生长发育、新陈代谢以及胁迫响应等过程相关的蛋白。     

基于EST和GSS序列的玉米未知微RNA的数据挖掘

miRNAs通过与靶基因互补位点配对结合,在转录后水平负性调控靶基因的表达.根据miRNA进化上的保守性,以拟南芥、水稻等已知的植物miRNAs为探针,与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对,采用一系列的标准进行筛选,最后预测得到24个玉米miRNA前体,通过靶基因的预测共得到61个靶基因.通过生物信息学方法大大提高了人们发现miRNAs及其靶基因的效率,补充了玉米miRNA数据库的不足.     

甜菜夜蛾围食膜肠粘蛋白基因SeM-8的克隆、序列分析及在不同组织中的表达检测

昆虫肠粘蛋白（invertebrate intestinal mucin, IIM）是围食膜（peritrophic membrane, PM）的重要蛋白组分之一,在保护昆虫免受微生物侵染方面起着非常重要的作用。本研究以甜菜夜蛾Spodoptera exigua 5龄幼虫中肠总RNA为模板,根据已知的甜菜夜蛾肠粘蛋白SeIIM-8基因的cDNA序列（GenBank登录号：ABW06596）设计引物,利用RT-PCR技术扩增得到甜菜夜蛾肠粘蛋白基因SeM-8,序列分析发现其开放阅读框（open reading frame, ORF）长2 703 bp,编码900个氨基酸残基,预测分子量为95.7 kDa。序列分析表明,其氨基酸序列（GenBank登录号：GU255994）与棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner）,粘虫Mamestra configurata和小菜蛾Plutella xylostella肠粘蛋白的一致性分别为48%,49% 和45%。Western blot分析结果表明,SeM-8粘蛋白在甜菜夜蛾即将孵化的卵和5龄幼虫的围食膜、中肠和粪便中都有存在,在5龄幼虫马氏管、脂肪体、唾腺、血淋巴等组织部位没有发现。本研究为进一步研究IIM结构和功能,寻找生物防治新靶标奠定了理论基础。     

植物LTR类反转录转座子序列分析识别方法

LTR类反转录转座子(Long terminal repeat retrotransponson)是真核生物中的一类重要转座元件,具有分布广泛、异质性高等特点,在真核生物基因组进化中起着重要作用,现广泛应用于植物的基因功能分析和遗传多样性研究等方面。LTR类反转录转座子的序列识别是其应用的前提条件,因此对LTR类反转录转座子的序列鉴定和分析方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。LTR类反转录转座子序列的生物信息学分析软件按原理可大致分为序列比对分析和相关序列保守区域识别鉴定两类。比对软件如BLAST、DNAstar等,是一种序列相似性搜索程序,通过与已知的反转录转座子序列比对后的序列相似性来判断未知序列是否是反转录转座子序列,但这类软件不能直接获得具体的LTR等特征序列的相关信息,不能对反转录转座子序列的全长进行识别。识别鉴定软件按原理可分为从头算起法、比较基因组法、同源搜索法和结构基础法4种,如LTR-Finder等基于从头算起法的识别鉴定软件,可对LTR类反转录转座子全序列进行较准确地预测和注释,RepeatMasker等基于同源搜索法的软件,通过与数据库中的序列的相似性比对后发现可能存在的LTR类反转录转座子。文章对不同的LTR类反转录转座子预测方法进行了比较和分析,在此基础上归纳总结出一套分析LTR类反转录转座子序列的操作流程,旨在为LTR类反转录转座子序列的分析提供参考。     

玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

甜菜夜蛾过氧化氢酶cDNA序列克隆、 序列分析和表达特征

过氧化氢酶 (catalase, CAT)作为生物体内的重要物质, 其主要功能是参与活性氧代谢过程, 在清除H₂O₂、 超氧自由基和过氧化物以及阻止羟基自由基形成等方面发挥着重要作用。本研究利用RT-PCR技术和RACE方法首次克隆和分析了甜菜夜蛾Spodoptera exigua （Hübner）CAT基因, 命名为SexiCAT, GenBank登录号为JN051294, 其cNDA序列全长为1 755 bp, 开放阅读框长1 524 bp, 推测编码507个氨基酸。经氨基酸序列比对, 此多肽序列具有高度保守性, 与其他昆虫CAT的序列一致性分别为： 家蚕Bombyx mori （87%）、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster （73%）、 埃及伊蚊Aedes aegypti （71%）和赤拟谷盗Tribolium castaneum （70%）。对该基因在甜菜夜蛾各个发育时期以及不同组织表达量的荧光定量PCR分析表明, SexiCAT基因在甜菜夜蛾各个发育阶段的表达水平存在显著差异, 其中成虫期的表达量最高, 是卵期表达量的7倍, 幼虫期次之, 卵期最低; SexiCAT基因在5龄幼虫体壁、 中肠、 脂肪体和马氏管组织中都有表达, 但在脂肪体中表达量最高。甜菜夜蛾SexiCAT基因的成功克隆及同源建模将为今后对其功能研究以及作为靶标设计新型氧化酶抑制剂提供了基础。     

弱精子症精子中miRNAs特异表达及潜在致病靶点的分析

摘要 目的：弱精子症可见于40%的不育男性,其特征是精子活力低下。微小RNA（MicroRNAs,miRNAs）在精子发生中发挥重要作用,但关于精子中miRNAs在弱精子症中的作用知之甚少。本研究试图初探miRNAs在弱精子症的分子机制。方法：收集了重度弱精子症患者和健康男性的精子样本,采用高通量序列技术来识别差异表达的miRNAs,并对差异显著的miRNAs进行生物信息学分析。通过qRT-PCR 证实了2个特异性改变的 miRNA及其靶基因表达情况。结果：重度弱精子症患者与正常男性相比,共有146 个miRNAs（P＜0.05; |log2 Fold Change|＞1）发生改变,其中表达上调的52个,下调的94个;预测上下调幅度最显著的前10个miRNAs 的靶基因,同时在miRDB和TargetScan 数据库存在的靶基因共有1407个。富集分析结果显示,miRNAs的靶基因富集于精子细胞的生物过程,还参与精子细胞的氧化代谢、刺激反应、增殖和分化以及凋亡等生物过程。通路分析显示,靶基因可能参与细胞自噬、细胞衰老、PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、HIF-1信号通路、mTOR信号通路等。其中,在弱精子症精子中特异性上调的hsa-miR-371a-5p和hsa-miR-2355-5p,预测靶基因分别为自噬效应蛋白Beclin1和线粒体内膜蛋白抑素2（prohibitin2,PHB2）,二者直接参与线粒体自噬过程。qRT-PCR结果显示随着精子活力的降低,精子中hsa-miR-371a-5p和hsa-miR-2355-5p的表达量升高。结论：本研究发现弱精子症患者精子中特异性失调的miRNAs及其靶基因,为后续深入研究低活力精子中miRNAs参与调控线粒体自噬功能的机制提供新思路和理论依据。     

microRNA在口腔鳞癌中的研究进展

口腔鳞状细胞癌(OSCC)是口腔颌面部恶性肿瘤中最主要的一类,约占80%以上,好发于男性,但近年来女性的发病率也呈现逐年增加的趋势;microRNA,是一类稳定的短序列非编码RNA,其主要功能是在转录后水平参与靶基因的调控,近来研究已发现在OSCC患者中存在许多异常表达的microRNAs,而这些分子在OSAS的发生发展中扮演着重要的角色,异常的microRNA同样对OSCC的临床诊断、治疗以及判断预后都有着重要的作用;本文对当前microRNA在OSCC中的的异常表达、作用机制以及作为诊断标记物、治疗靶点的潜能进行了综述。     

植物激素相关microRNA研究进展

microRNA（miRNA）是22nt左右的非编码RNA,主要在转录后水平调节基因的活性。miRNA通过与靶基因的互补位点结合从而降解靶基因mRNA或抑制其翻译。近年的研究发现,miRNA在植物生长发育中发挥着重要的调控作用。目前已知一些miRNA参与植物激素信号途径的切入点,这为我们了解miRNA和植物激素在植物发育中的作用提供了新思路。本文综述了miRNA参与植物激素信号应答及生物合成的研究进展,并对一些miINA在植物激素信号应答中可能的作用进行了讨论。     

miRConnect: identifying effector genes of miRNAs and miRNA families in cancer cells

micro(mi)RNAs are small non-coding RNAs that negatively regulate expression of most mRNAs. They are powerful regulators of various differentiation stages, and the expression of genes that either negatively or positively correlate with expressed miRNAs is expected to hold information on the biological state of the cell and, hence, of the function of the expressed miRNAs. We have compared the large amount of available gene array data on the steady state system of the NCI60 cell lines to two different data sets containing information on the expression of 583 individual miRNAs. In addition, we have generated custom data sets containing expression information of 54 miRNA families sharing the same seed match. We have developed a novel strategy for correlating miRNAs with individual genes based on a summed Pearson Correlation Coefficient (sPCC) that mimics an in silico titration experiment. By focusing on the genes that correlate with the expression of miRNAs without necessarily being direct targets of miRNAs, we have clustered miRNAs into different functional groups. This has resulted in the identification of three novel miRNAs that are linked to the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in addition to the known EMT regulators of the miR-200 miRNA family. In addition, an analysis of gene signatures associated with EMT, c-MYC activity, and ribosomal protein gene expression allowed us to assign different activities to each of the functional clusters of miRNAs. All correlation data are available via a web interface that allows investigators to identify genes whose expression correlates with the expression of single miRNAs or entire miRNA families. miRConnect.org will aid in identifying pathways regulated by miRNAs without requiring specific knowledge of miRNA targets.     

Identification of conserved microRNAs and their target genes in tomato (Lycopersicon esculentum)

MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-coding RNAs that have important gene regulation roles in various organisms. To date, a total of 1279 plant miRNAs have been deposited in the miRNA miRBase database (Release 10.1). Many of them are conserved during the evolution of land plants suggesting that the well-conserved miRNAs may also retain homologous target interactions. Recently, little is known about the experimental or computational identification of conserved miRNAs and their target genes in tomato. Here, using a computational homology search approach, 21 conserved miRNAs were detected in the Expressed Sequence Tags (EST) and Genomic Survey Sequence (GSS) databases. Following this, 57 potential target genes were predicted by searching the mRNA database. Most of the target mRNAs appeared to be involved in plant growth and development. Our findings verified that the well-conserved tomato miRNAs have retained homologous target interactions amongst divergent plant species. Some miRNAs express diverse combinations in different cell types and have been shown to regulate cell-specific target genes coordinately. We believe that the targeting propensity for genes in different biological processes can be explained largely by their protein connectivity.     

Computational identification of miRNAs in medicinal plant Senecio vulgaris (Groundsel)

RNAs Interference plays a very important role in gene silencing. In vitro identification of miRNAs is a slow process as it is difficult to isolate them. Nucleotide sequences of miRNAs are highly conserved among the plants and, this form the key feature behind the identification of miRNAs in plant species by homology alignment. In silico identification of miRNAs from EST database is emerging as a novel, faster and reliable approach. Here EST sequences of Senecio vulgaris (Groundsel) were searched against known miRNA sequences by using BLASTN tool. A total of 10 miRNAs were identified from 1956 EST sequences and 115 GSS sequences. The most stable miRNA identified is svu-mir-1. This approach will accelerate advance research in regulation of gene expression in Groundsel by interfering RNAs.     

长链非编码RNA生物学功能及其意义研究进展

人类基因组DNA核苷酸序列中约93%能被转录为RNA,其中仅2%的转录产物被翻译为蛋白质,余下98%属于非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）。ncRNA中长度超过200 nt的称为长链非编码RNA（long non-coding RNA,LncRNA）,长期以来LncRNA被认为是转录过程中的副产物而不具有生物学功能。近年随着微小RNA（microRNA,miRNA）的研究进展,揭示了ncRNA在人类基因转录后调节、细胞生长、分化、增殖中起着相当重要的作用。同时也提示,相比miRNA,在细胞内转录比例更高的LncRNA具有极其复杂而重要的生物学功能,并与人类疾病密切相关。结合LncRNA的表观遗传学功能及其病理生理意义作一简述。     

miRNA调控骨髓增生异常综合征的发生发展

骨髓增生异常综合征(MDS)是一组起源于造血干细胞(HSC)的异质性克隆性疾患,以形态学改变(病态造血)和造血功能异常(无效造血)为主要特征,然而其发生、发展及白血病转化的分子机制尚不明确。MicroRNA(miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在调控造血干细胞发育进程中起着重要作用,其在MDS的发生发展及白血病转化中的作用也逐渐被认识,以miRNA为分子靶点诊治造血干细胞受损疾患的研究具有广阔的应用前景。     

MicroRNA及其在昆虫学中的研究进展

MicroRNA(miRNA)是真核生物中对转录后调控起着重要作用的一类非编码单链RNA分子,参与调控胚胎发育、干细胞分化、神经发生及细胞凋亡等几乎所有的生物过程。本文简要总结了miRNA的生物合成、命名、表达及功能等方面的研究进展,同时从昆虫miRNA的鉴定、表达及功能、miRNA的代谢等方面对miRNA在昆虫学研究中的最新进展做了综述。