内源性逆转录病毒生物学功能及与肿瘤的关系

内源性逆转录病毒(endogenous retrovirus,ERV)是在生物进化过程中外源性逆转录病毒感染宿主生殖细胞,继而整合入基因组而被后代遗传下来的产物。虽然之前被认为是垃圾DNA序列,但越来越多的研究表明,ERV不但有着重要的生理功能,如参与胎盘的形态发生和抑制外源性逆转录病毒的感染等,还可能与某些疾病,如肿瘤的发生相关。主要围绕人和小鼠中的内源性逆转录病毒,就其生物学功能以及与肿瘤的关系作一简要综述。     

Alu家族在人类基因组中的作用

Alu家族是灵长类动物特有的且是最重要的短散在元件(short interspersed elements,SINEs),经过6千5百万年的进化,Alu序列在基因组中约有120万份拷贝,占基因组的10%以上。Alu家族在基因组中有很多功能,如介导重组、基因插入和删除、甲基化和A-to-I的编辑作用、调控转录和翻译、选择性剪接等等。Alu家族的变异与疾病和进化存在密切关系。     

植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化

LTR-反转座子是植物基因组的主要组成部分。它们在结构上非常保守, 通常含有gag和pol两个基因, 是完成其转座过程所必需的。在前期研究中, 本项目组对大豆基因组SARE转座子家族进行了详细的分析。结果表明, 该家族的拷贝中还存在第3个基因——Orf1。文章借助生物信息学的研究方法, 对33个已测序的基因组进行了全基因组注释。结果发现, 在7个植物基因组(桉树、杨树、棉花、大豆、百脉根、亚麻和苜蓿)中, 部分LTR-反转座子元件在gag基因的上游存在约1~2 kb未知的Orf1基因或基因片段。这类转座子多数在0~3百万年内插入到其所在的寄主基因组中, 但它们在不同物种中的分子结构、发生的频率、扩增的强度和活跃的时期等方面差异较大。系统进化树分析表明, 这类具有特殊结构的转座子较整齐的聚类到双子叶植物的一个进化分支上, 表明它们可能是部分双子叶植物在进化过程中所产生的。不同物种间的相对保守性、大量拷贝的转录活性以及可能存在的多个功能结构域, 提示Orf1基因可能具有一定的生物学功能。     

33种鱼类微型反向重复转座元件鉴定

微型反向重复转座元件(MITEs)是一类短的非自主DNA转座子, 其分布的位置会对宿主产生影响。文章使用生物信息学的方法对无颌类、软骨鱼纲、肉鳍鱼纲和辐鳍鱼纲鱼类基因组进行了MITEs预测, 最终在33种鱼类基因组中鉴定出2433个MITEs家族。文章发现鱼类基因组中MITEs含量存在较大差异(0.11%—21.18%), 并且MITEs含量与鱼类基因组大小呈正相关关系。根据末端重复序列(TIRs)和靶位点重复序列(TSDs)的特征将MITEs分为10个超家族, 其中TC1-Mariner超家族的含量最高。MITEs在鱼类基因组中的插入事件主要发生在4百万年前至今, 大多数物种的MITEs在2百万—0.5百万年前发生了爆发式扩增。鱼类基因组中的MITEs多数插入到基因内部或附近, 这些转座子可能在基因的表达调控方面存在重要作用。     

植物反转录转座子及其在功能基因组学中的应用

高等植物中的反转录转座子是构成植物基因组的重要成分之一.它分病毒家族和非病毒家族两类,病毒家族包括反转录病毒和类似于反转录病毒的非病毒转座子,病毒家族中的反转录转座子可再细分为Ty3-gypsy类和Ty1-copia类;非病毒家族可细分为LINE类和SINE类.正常情况下大部分反转录转座子不具有活性,某些生物或非生物因素胁迫可激活部分反转录转座子转座.反转录转座子自身编码反转录酶进行转录,以"拷贝-粘贴"的转座模式导致基因组扩增和进化.具有活性的反转录转座子通过插入产生新的突变,可作为一种基因标签技术,应用于功能基因组学研究,并成为研究植物基因功能和表达的重要技术平台.本文综述了近几年来在植物反转录转座子方面的研究进展,主要包括植物反转录转座子的结构、特征、活性及其对基因组的影响和它们在功能基因组学中的应用.     

人内源性逆转录病毒的生物学功能及与疾病的关系

人内源性逆转录病毒（human endogenousretroviruses,HERV）是逆转录病毒在几百万年前感染人类并整合到人类基因组中,以孟德尔方式遗传至今的残余物.其在人体内数量众多,并且每个家族都存在多拷贝.HERV各家族基因结构基本相同,但许多功能都不明确,过去大多数研究人员将内源性逆转录病毒视为垃圾DNA.但随着研究的深入,人们发现HERV与人类的进化关系密切,是哺乳动物生殖所必需的,并且影响哺乳动物胎盘发育,是妊娠所不可或缺的基因.同时和胎盘共同构建了一个防止微生物感染胎儿的屏障.除了以上生理功能外,HERV还参与人体多种自身免疫性疾病和肿瘤的发生和发展过程.     

噬菌体PaP3末端酶大亚单位的克隆表达

末端酶 (terminase)是双链DNA病毒包装过程中 ,将病毒基因组多串联体 (concatemer)与病毒前衣壳连接 ,切割并转移单拷贝基因组进行前衣壳 (procapsid)的异源寡聚体 ,由一个大亚单位及 1～ 7个小亚单位组成。大亚单位具有ATP酶和核酸酶活性 ,在全酶活性中起到重要的作用。由我室分离并完成测序的绿脓杆菌噬菌体PaP3(GeneBank序列号 :AY0 78382 )为双链DNA病毒 ,其中4 0 6 93 4 2 14 1基因编码末端酶大亚单位。本研究采用PCR技术从噬菌体PaP3基因组中扩增出编码噬菌体PaP3末端酶大亚单位的目标片段 ,将目标片段插入原核表达载体 pQE…     

家蚕LTR逆转录转座子的鉴定、分类及系统发育分析

转座子是真核生物基因组的重要组成成分。为了研究家蚕Bombyx mori长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR)逆转录转座子的分类及进化, 本研究采用de novo预测和同源性搜索相结合的方法, 在家蚕基因组中共鉴定出了38个LTR逆转录转座子家族, 序列长度占整个基因组的0.64%, 远小于先前预测的11.8%, 其中有6个家族为本研究的新发现。38个家族中, 26个家族有表达序列标签 (expression sequence tag, EST)证据, 表明这些家族具有潜在的活性。对有EST证据的6个家族和没有EST证据的5个家族用RT-PCR进行了组织表达谱实验, 结果表明这11个家族在一些组织中有表达, 这进一步证实了这些家族具有转录活性, 基于此我们推测家蚕中大部分的LTR逆转录转座子家族很可能具有潜在活性。对转座子的插入时间进行估计, 结果表明绝大部分元件都是最近1百万年内插入到家蚕基因组中的。我们还比较了黑腹果蝇Drosophila melanogaster、 冈比亚按蚊Anopheles gambiae和家蚕B. mori中Ty3/Gypsy超家族分支的差异, 结果表明不同枝在不同昆虫中有着不同的扩张。家蚕中LTR逆转录转座子的鉴定和系统分析有助于我们理解逆转录转座子在昆虫进化中的作用。     

逆转录病毒的复制

逆转录病毒含有由核心蛋白包裹着的(+)RNA基因组。这个球形的核蛋白核心又被宿主质膜衍生的脂双层被膜围绕着,其中含有病毒编码的糖蛋白分子。逆转录病毒粒子的直径约为100nm。     

用慢病毒载体制备转基因动物的研究进展

慢病毒是逆转录病毒的一种 ,具有逆转录病毒的基本结构 ,但也有不同于逆转录病毒的组份和特性 ,作为基因治疗载体发展起来 ,最近已用于转基因动物制备。慢病毒像其它逆转录病毒一样 ,其基因组经逆转录后能整合在宿主DNA上 ;由于病毒载体经改构后 ,不在宿主细胞增殖 ,不会导致寄主细胞的死亡 ,被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代 ;这种载体的最大优势是能感染静止细胞和不产生嵌合体动物。详细介绍了慢病毒载体构建原理、近年慢病毒载体在转基因动物制备方法和应用研究的新进展。