Interactions between HMG proteins and the core sequence of DNaseI hypersensitive site 2 in the locus control region (LCR) of the human β-Mike globin gene cluster

HMG proteins are abundant chromosomal non-histone proteins. It has been suggested that the HMG proteins may play an important role in the structure and function of chromatin. In the present study, the binding of HMG proteins (HMG1/2 and HMG14/17) to the core DNA sequence of DNasel hypersensitive site 2 (HS2core DNA sequence, -10681-10970 bp) in the locus control region (LCR) of the human β-like globin gene cluster has been examined by using both the in vitro nucleosome reconstitution and the gel mobility shift assays. Here we show that HMG1/2 can bind to the naked HS2core DNA sequence, however, HMG 14/17 cannot. Using the in vitro nucleosome reconstitution we demonstrate that HMG14/17 can bind to the HS2core DNA sequence which is assembled into nucleosomes with the core histone octamer transferred from chicken erythrocytes. In contrast, HMG 1/2 cannot bind to the nucleosomes reconstituted in vitro with the HS2core DNA sequence. These results indicate that the binding patterns between HMG proteins and t     

The in vitro reconstitution of nucleosome and its binding patterns with HMG1／2 and HMG14／17 proteins

Using atomic force microscopy (AFM), the dynamic process of the in vitro nucleosome reconstitution followed by slow dilution from high salt to low salt was visualized. Data showed that the histone octamers were dissociatedfrom DNA at 1M NaC1. When the salt concentration was slowly reduced to 650 mM and 300 mM, the core histones bound to the naked DNA gradually. Once the salt concentration was reduced to 50 mM the classic “beads-on-a-string“ structure was clearly visualized. Furthermore, using the technique of the in vitro reconstitution of nucleosome,the mono- and di- nucleosomes were assembled in vitro with both HS2core (-10681 to -10970 bp) and NCR2 (-372to -194 bp) DNA sequences in the 5‘flanking sequence of human b-globin gene. Data revealed that HMG 1/2 and HMG 14/17 proteins binding to both DNA sequences are changeable following the assembly and disassembly of nucleosomes. We suggest that the changeable binding patterns of HMG 14/17 and HMG1/2 proteins with these regulatory elements may be critical in the process of nucleosome assembly, recruitment of chromatin-modifying activities, and the regulation of human b-globin gene expression.     

腺相关病毒介导基因组来源的基因转移与整合

构建一个带β-珠蛋白基因组序列的腺相关病毒载体AV53HS2Δβ2Neo.经包装成重组腺相关病毒后,转导红系细胞.DNA印迹证实包含红系增强子、β-珠蛋白基因和筛选标志基因的前病毒基因组完整整合于红系细胞基因组中.结果说明腺相关病毒载体能介导基因组序列来源的目的基因稳定整合于受体细胞基因组中.     

β珠蛋白基因5'远端新沉默子克隆及定点诱变

通过凝胶滞留分析和荧光素酶报告基因检测系统,鉴定出人类β珠蛋白基因5'旁侧远端帽位上游-2 132～-1 82 2 bp间存在一个活性沉默子片段(310 bp),将其亚克隆至pUC-T载体中,然后采用人工设计的突变引物,将经DNA足纹分析确定的两个结合位点的核心基序(β珠蛋白基因帽位上游 -2 017～-2 011 bp间的"CTTCCGC"序列和-2 006～-1 997 bp间的"CACTTT ATTT"序列) 分别定点诱变为"CTTAAGC"和"CACTTAAGTT"两个突变序列,从而构建成两种突变型310 bp片段,可用于对活性沉默子位点的结构与功能及β珠蛋白基因表达调控机制的深入研究.     

KLFs对珠蛋白基因表达和红系分化的调控作用

Krüppel样因子(Krüppel-like factors, KLFs)是一组与真核基因转录调控密切相关的锌指蛋白.KLFs高度保守的羧基末端含3个串联的Cys2His2型锌指结构,用于结合GC盒和CACCC盒等DNA序列. 红细胞中特异表达的珠蛋白基因和许多红系调控因子中都含有CACCC盒.已有研究发现,多个KLFs通过结合CACCC盒参与调控珠蛋白基因表达和红系分化,例如,KLF1通过结合β-珠蛋白启动子和位点控制区(locus control region, LCR),促进β-珠蛋白的表达、γ-向β-珠蛋白基因的转换和红系分化;KLF2、KLF11和KLF13分别促进ε-和γ-珠蛋白基因的表达;KLF4促进α-和γ-珠蛋白基因的表达;KLF3和KLF8则抑制ε-和γ-珠蛋白基因的表达. 本文综述了KLFs调控珠蛋白基因表达和红系分化的研究进展.     

羟基脲诱导前后HEL细胞内GATA转录因子与人β—类珠蛋白基因调控元件的结合模式分析

HEL细胞是一株人红白血病细胞株,其中成年型β-珠蛋白基因不能表达。我们以往的试验证明,羟基脲诱导以后,能使HEL细胞内成年型β-珠蛋白基因表达。本文以此为模型,探索了β-珠蛋白基因在HEL细胞内诱导表达的分子机制。结果表明,羟基脲诱导之后,与人β-珠蛋白基因5’远侧端DNaseⅠ超敏感点2核心DNA序列以及近侧端启动子DNA序列相结合的GATA-1蛋白因子量明显增多,而GATA-2蛋白因子量明显减少。结果显示,GATA蛋白家族各成员在HEL细胞分化及珠蛋白基因表达的过程中扮演着不同的角色。推测GATA-1可能有促进β-珠蛋白基因的表达,使HEL细胞趋向终末分化的作用,GATA-2则可能与胚胎型珠蛋白基因表达有关,并有抑制红细胞向终末分化的功能。     

The interaction between the human β-globin locus control region and nuclear matrix

Our previous study showed that hydroxyurea (Hu) could induce HEL cells to express humanβ-globin gene. However the molecular mechanisms by which the expression of β-globin gene is activated and regulated are poorly understood. Here we show that the binding patterns between the core DNA sequences (HS2 core sequence -10681- -10971 bp , HS3 core sequence -14991- -14716 bp and HS4 core sequence -18586- -18306 bp) of DNase I hypersensitive sites in the human β-globin LCR and nuclear matrix proteins isolated from Hu induced and uninduced HEL cells are quite different. Results demonstrated that nuclear matrix proteins might play important roles in regulating the expression of humanβ-like globin genes through their interaction with HSs (HS2,HS3 and HS4 core sequences) in the LCR. Moreover, the results obtained from the in vitro DNA-matrix binding assay showed that the core DNA sequences of DNase I hypersensitive sites (HS2, HS3 and HS4) were unable to bind to the nuclear matrix isolated from uninduced HEL cel     

恶臭假单胞菌SJTE-1中氧化17β-雌二醇的17β-羟甾类脱氢酶2及其转录调控因子AraC的鉴定

[目的]假单胞菌SJTE-1可高效转化17β-雌二醇,但其代谢机制尚不清楚。本文鉴定和表征了该菌株中参与雌二醇降解与调控过程的17β-羟甾类脱氢酶2(17β-HSD2)和转录调控因子AraC。[方法]我们通过荧光定量PCR分析了17β-hsd2和araC的转录水平;我们在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中异源表达了17β-HSD2和AraC基因,并利用金属离子亲和层析法纯化获得了重组蛋白;我们体外表征了17β-HSD2的酶学性质,利用高效液相色谱鉴定了其产物;通过电泳迁移转移法和DNase酶I足迹试验,我们鉴定了重组蛋白AraC的结合能力与结合位点。[结果]17β-HSD2和AraC可被17β-雌二醇诱导表达;蛋白序列比对结果表明17β-HSD2含有短链脱氢酶/还原酶(SDR)和β-羟甾类脱氢酶的保守结构与残基。该酶以NAD+为辅助因子,在C17位点氧化17β-雌二醇,其Km值为0.082 mmol/L,Vmax值为56.26±0.02μmol/(min·mg);5 min内可转化97.4%以上的雌二醇。转录调控因子AraC可直接结合17β-hsd2基因启动子区的特异位点;雌二醇与雌酮可解除这一结合,启动17β-hsd2基因转录;过表达AraC蛋白可抑制17β-hsd2的转录。[结论]假单胞菌SJTE-1的17β-羟甾类脱氢酶2可高效催化17β-雌二醇转化,并受到转录因子AraC的直接调控。本工作可推进细菌的雌激素降解酶学机制与调控网络研究。     

小鼠成纤维细胞凋亡与bcl-2结合蛋白

为检测细胞凋亡过程中bcl-2基因的结合蛋白,用PCR技术扩增小鼠bcl-2基因(mbcl-2)调控区,经亚克隆后的序列分析证实其准确性.用5-氟尿嘧啶(5-Fu)诱导小鼠成纤维细胞(C3H 10 T1/2 Cl 8)凋亡,以此PCR产物作探针,对上述细胞的核蛋白质粗提物进行迁移位移法(EMSA)与DNA-蛋白质印迹分析.结果表明,细胞核内一分子质量为53 ku的结合蛋白与mbcl-2调控区的结合信号在5-Fu刺激12 h后明显增强,而一种100 ku的DNA结合蛋白与该区的结合信号在5-Fu刺激12 h后明显减弱.因而,p53蛋白有可能是bcl-2的负转录因子,100 ku的DNA结合蛋白有可能是bcl-2的正转录因子.     

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中HS3与反式调控因子相互作用的研究

人β-簇珠蛋白基因LCR调控元件位于ε-珠蛋白基因5’上游20Kb内,由四个DNase-Ⅰ超敏感点(HS1-HS4)组成。已有转基因实验表明,HS3可能与发育早期的胚胎型ε-珠蛋白基因表达调控相关。基因调控是通过调控元件与调控因子的相互作用而完成的。为了揭示HS3的调控作用,我们选用了发育不同时期的小鼠胚胎造血组织作为材料,用凝胶电泳阻抑法,分析了调控因子与HS3的结合。我们的实验结果表明,怀孕13天和18天的小鼠胚胎造血组织的核蛋白因子与HS3的结合模式完全不同;同时我们用Southwestern Blot的方法进一步证明了这种差异性的存在。现已知HS3中有GA-TA和CACCC两类转录因子结合的motif,采用竞争实验分析,发现CACCC motif对结合区带没有竞争作用,而GATA有竞争作用;另外还存在没有被竞争的条带,我们推测它们可能是一类新的、发育时期专一性的核蛋白因子。Western Blot的实验结果表明,在基因调控过程中起到重要作用的红系转录因子GATA家族中的GATA-1和GATA-2的表达也具有时期专一性:即怀孕13天的小鼠造血组织中表达GATA-2,不表达GATA-1;而怀孕18天的小鼠造血组织中则表达GATA-1,不表达GA-TA-2。因此,我们推测,HS3很可能参与时期专一性的基因表达调控,其中时期专一性的蛋白因子可能起到了重要作用。     

人体β-珠蛋白基因5’旁侧调控元件与不同发育时期调控因子的相互作用

人β-珠蛋白基因主要在成年期的骨髓中表达,在胎儿肝,成年肝和K 562细胞中则处于关闭状态。凝胶电泳阻抑法分析发现,在人胎儿肝,成年肝及K 562细胞的核蛋白抽提物中存在着不同的与β-珠蛋白基因5'旁侧调控元件(-372到-194 bp)相结合的红系组织特异性的调控因子。竟争试验的结果表明,成年肝和K 562细胞中的调控因子与β-珠蛋白基因5'旁侧调控元件相互作用的方式具有一定的相似性,这两种细胞的调控因子既结合于负调控区(NCR 2)也结合于正调控区,说明两种细胞中β-珠蛋白基因的关闭机制可能是相似的。胎儿肝的核蛋白因子只结合于负调控区,推测在胎儿期存在独特的关闭机制。     

人、鼠、兔β-珠蛋白基因的信息分析

信息熵的计算是分析DNA分子结构和进化规律的有效方法之一。人们通过计算二联碱基水平的熵的偏离D_2揭示了DNA分子进化的方式,同时表明,D_2可作为进化指标。随着基因的核苷酸序列的不断确定,有可能进一步分析DNA的信息特性。本文就从三联碱基水平计算人、鼠、兔β-珠蛋白基因的各项熵值,并就这些结果在DNA的结构和进化特性上作些探讨。一、材料和方法我们用的材料是人、兔β-珠蛋白基因和鼠β~(maj)——珠蛋白基因,它们的核苷酸序列已完全确定。计算方法 (1)碱基实际出现概率的计算取DNA     

恶臭假单胞菌SJTE-1中氧化17β-雌二醇的17β-羟甾类脱氢酶2及其转录调控因子AraC的鉴定（英文）

[目的]假单胞菌SJTE-1可高效转化17β-雌二醇,但其代谢机制尚不清楚。本文鉴定和表征了该菌株中参与雌二醇降解与调控过程的17β-羟甾类脱氢酶2 (17β-HSD2)和转录调控因子AraC。[方法]我们通过荧光定量PCR分析了17β-hsd2和araC的转录水平;我们在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中异源表达了17β-HSD2和AraC基因,并利用金属离子亲和层析法纯化获得了重组蛋白;我们体外表征了17β-HSD2的酶学性质,利用高效液相色谱鉴定了其产物;通过电泳迁移转移法和DNase酶I足迹试验,我们鉴定了重组蛋白AraC的结合能力与结合位点。[结果]17β-HSD2和AraC可被17β-雌二醇诱导表达;蛋白序列比对结果表明17β-HSD2含有短链脱氢酶/还原酶(SDR)和β-羟甾类脱氢酶的保守结构与残基。该酶以NAD+为辅助因子,在C_(17)位点氧化17β-雌二醇,其K_m值为0.082 mmol/L,V_(max)值为56.26±0.02μmol/(min·mg);5 min内可转化97.4%以上的雌二醇。转录调控因子AraC可直接结合17β-hsd2基因启动子区的特异位点;雌二醇与雌酮可解除这一结合,启动17β-hsd2基因转录;过表达AraC蛋白可抑制17β-hsd2的转录。[结论]假单胞菌SJTE-1的17β-羟甾类脱氢酶2可高效催化17β-雌二醇转化,并受到转录因子AraC的直接调控。本工作可推进细菌的雌激素降解酶学机制与调控网络研究。     

2型腺相关病毒载体介导正常人β珠蛋白基因在重型地贫流产胎儿造血细胞中的表达

目的:探讨2型重组腺相关病毒(recombinant adeno-associated virus 2,rAAV2)载体介导人β-珠蛋白基因转染地贫患者造血细胞治疗β-地中海贫血的可行性.方法:分离β 41-42/β 654杂合子型重型β-地贫流产胎儿造血细胞,经rAAV2-β-globin病毒转染(MOI=50)后移植入经X射线照射的BALB/c裸小鼠体内,分别于移植后14d、21d处死受体小鼠,RT-PCR及等位基因特异性PCR法检测人珠蛋白基因在受体小鼠体内的表达.结果:RT-PCR方法于3只受体小鼠骨髓样本中成功检测到人β-actin和人β-珠蛋白基因的表达,而21d处死的转染与对照小鼠外周血样本中未检测到人β-珠蛋白基因表达;等位基因特异性PCR方法在所有受体鼠体内同时检测到β 41-42和β 654突变基因,以及正常β-珠蛋白基因的表达,但rAAV2-β-globin转染组小鼠体内正常人β-珠蛋白基因表达水平明显高于对照组.结论:rAAV2可有效转染β 41-42/β 654杂合子型重型地中海贫血患者造血细胞,并通过exvivo途径介导β-珠蛋白转基因的体内表达,提高红系细胞内正常β-珠蛋白基因的表达水平.     

木质素降解条件下黄孢原毛平革菌lip基因转录调控序列的筛选与鉴定

用DNA-蛋白质体外结合实验和凝胶迁移率变动分析技术筛选黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）木质素过氧化物酶基因lipA、lipC、lipF的5′-端调控区内能与该菌在木质素降解条件下形成的蛋白特异结合的顺式作用元件。结果表明,来自lipC、lipF基因的5′-端片段LG2P3(396 bp)和 LG6S1-2（738 bp）能特异结合培养于Kirk低氮培养基中的菌丝体蛋白;而来自于lipF基因的5′-端的LG6S2 (226 bp) DNA片段能特异结合培养于天然冷杉木片中的菌丝体蛋白。对这些片段的DNA序列分析表明,它们均存在各种顺式作用元件,由此推测它们可能是被一些木质素过氧化物酶基因转录调控相关的蛋白质所结合的序列。     

Oct-4/Sox-2 协同调控下游基因表达的分子机制

Oct-4属POU家族蛋白,是一类在动物早期胚胎发育过程中起重要作用的转录因子,参与维持细胞的全能性及未分化状态。Oct-4蛋白的主要结构特征为具有POU家族特有的保守结构域（POUS）和POU同源异型结构域（POUHD）,这两个结构域可与DNA上特定区域形成双向结合,进而对基因转录进行调控。Sox-2是另一种转录因子,其HMG结构域可结合在DNA的特定序列上,并可通过与Oct-4的POUs结构域之间的蛋白质．蛋白质相互作用形成POU／HMG／DNA三元复合体以调控下游靶基因的表达。文章就POU家族成员Oct-4和HMG-box家族成员Sox-2在动物早期胚胎发育中调控部分下游基因表达的分子机制进行了概述。     

与人体β-珠蛋白基因5'旁侧正调控区(PCR)相结合的调控因子(简报)

β-珠蛋白基因簇是研究真核基因表达时空秩序性的理想模型,在它的5个结构基因(ε,~Aγ,~Gγ,δ和β)中,成年型的β-珠蛋白基因主要在出生后人的骨髓中表达。过去的研究表明,在β-珠蛋白基因的5′旁侧序列内至少存在三个调控元件,即两个负调控区     

用酵母单杂交系统筛选与人ε—珠蛋白基因表达相关的基因

人体胚胎型ε－珠蛋白基因5‘旁侧一个沉默子（－392－－177bp）对关闭该基因在胎儿期的表达起重要作用。DNaseⅠ足谠法分析已表明在沉默子区内存在着一个明显的蛋白质因子结合位点（－278－－235bp）。为了筛选与沉默子DNA特异结合的蛋白质因子,将该保护区域的DNA序列作为靶序列,采用酵母单杂交系统对人胎儿肝cDNA表达文库进行筛选,并对获得的克隆进行序列分析。初步的结果表明,已分离到了人核糖体大亚基蛋白3(ribosomal protein L3,RPL3）的全长cDNA克隆。体外凝胶电泳阻抑分析及竞争实验亦证明该蛋白质与沉默子DNA存在相互作用。提示RPL3可能通过与沉默子DNA的结合参与调节ε－珠蛋白基因的关闭。