家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶基因克隆及其在模拟失重环境中的表达模式分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆了家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶(hibadh)基因全长cDNA(GenBank登录号EU719652)并对其序列进行了分析, 用RT-PCR方法检测了hibadh基因在家蚕5龄幼虫不同组织中的分布, 最后用real-time RT-PCR方法分析了整个胚胎期家蚕hibadh基因在模拟失重环境中的表达模式。克隆的hibadh基因cDNA全长1074 bp, 包含1个能编码完整Hibadh长度为969 bp的开放阅读框。家蚕hibadh基因与伯霍尔德杆菌、果蝇、蜜蜂、热带爪蟾、小鼠、人类等6个物种hibadh基因推导的氨基酸序列同源性分别达到46%、43%、48%、44%、45%、45%。Hibadh蛋白为分泌蛋白, 不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点, 分子量和等电点分别为34.1 kD和9.14。hibadh基因在家蚕5龄幼虫的头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪体、马氏管等组织中稳定表达。模拟失重环境中家蚕hibadh基因在胚胎发育的不同时期表达量不同, 胚体突起发生期和反转期hibadh基因表达量分别上调2.3倍(P<0.05)和4.6倍(P<0.01), 气管形成期hibadh基因表达量下调7.6倍(P<0.01), 其余时间段hibadh基因表达量没有明显变化。整个胚胎发育期内, 模拟失重组与对照组相比较hibadh基因总表达量下调2.6倍(P<0.05)。在模拟失重环境中, 家蚕hibadh基因的表达模式与家蚕整体的响应模式有相似之处但不尽相同。基因对环境反应的灵敏度高于有机体整体对环境反应的灵敏度。该研究有利于进一步探讨hibadh基因的重力生物学机制。     

家蚕动力蛋白轻链8基因克隆及其对重力的响应

克隆家蚕动力蛋白轻链8(dynein light chain 8, Dlc8)基因开放阅读框架并对其序列进行分析．探讨Dlc8基因在家蚕胚胎、头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪和马氏管等组织中的分布．在细胞水平,应用RT-PCR和实时定量RT-PCR方法分析大梯度强磁场(large gradient high magnetic field, LGHMF)重力模拟环境(0 g、1 g、2 g)对家蚕Dlc8基因表达的影响．在整体水平,应用实时定量RT-PCR方法分析Dlc8基因在家蚕胚胎反转期和整个胚胎期对LGHMF模拟失重环境的响应．克隆的家蚕Dlc8基因开放阅读框架长度为270 bp,编码89个氨基酸．家蚕Dlc8基因推导的氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、果蝇(Drosophila melanogaster)、线虫(Caenorhabditis elegans)、热带爪蟾(Xenopus tropicalis)、小鼠(Mus musculus)、人类(Homo sapiens)等6个物种Dlc8基因的氨基酸序列同源性分别为67%、96%、91%、95%、92%、92%．信号肽分析结果显示,该蛋白质为非分泌蛋白,不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点．家蚕Dlc8分子质量与等电点分别为10.34 ku和6.81．Dlc8基因在家蚕的胚胎、头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪、马氏管中稳定表达．在细胞水平,家蚕Dlc8基因表达对重力变化较敏感,对磁场变化不敏感．在整体水平,Dlc8基因在家蚕胚胎发育的不同时期对重力的响应不同．整个胚胎发育期Dlc8基因在模拟失重条件下表达量与对照组接近．家蚕Dlc8基因可以作为重力生物学效应研究的分子靶标．该研究为深入探讨家蚕Dlc8基因重力生物学效应机制奠定了基础．     

模拟失重对大肠杆菌K12基因表达及表型的影响

【目的】通过低剪切力模拟失重(Low-shear modeled microgravity,LSMMG)连续传代培养大肠杆菌,检测大肠杆菌在模拟失重条件下的表型变化及基因改变。【方法】利用旋转细胞培养系统模拟失重环境对大肠杆菌K12进行连续传代培养,对菌株进行增殖速率、耐酸性和生物膜形成的测定,以此评估LSMMG对大肠杆菌K12表型的影响。利用转录组测序检测模拟失重条件下差异表达的基因,与表型作比对。【结果】模拟失重导致大肠杆菌增殖速率降低,耐酸性下降,生物膜形成能力增强;模拟失重条件下,营养代谢相关差异表达基因有25个,其中20个表达下降,2个与耐酸相关基因表达均下降。【结论】模拟失重会引起大肠杆菌表型及相应的基因变化,其中生物膜形成能力的增强可能对航天飞行造成潜在威胁。     

不同发育阶段雄性小鼠睾丸组织mEppin基因mRNA的表达差异研究

目的实时荧光定量PCR检测雄性小鼠不同发育阶段睾丸组织中m Eppin基因的mRNA表达差异,为探究m Eppin基因表达与雄性生殖相关性提供生物学数据。方法分别选取胚胎期、50日龄、90日龄雄性ICR小鼠各6只,共18只,取各组小鼠睾丸组织提取总RNA,实时荧光定量PCR方法检测m Eppin基因mRNA表达水平。结果不同发育阶段小鼠睾丸m Eppin基因表达水平差异明显。胚胎组小鼠中没有检测到m Eppin基因mRNA表达,50日龄小鼠和90日龄小鼠中均检测到m Eppin基因mRNA有较高表达水平。其中,90日龄小鼠睾丸中m Eppin基因mRNA的相对表达水平是50日龄小鼠的2.65倍。结论本研究结果表明m Eppin基因mRNA的表达在小鼠睾丸组织中具阶段特异性。     

高等植物的雄核发育

雄核发育的过程可以人为划分为3个阶段：小孢子胚性潜能的获得、细胞分裂的起始和胚胎的分化形成。文章介绍每一阶段所发生的细胞和分子水平的变化，其中侧重点在基因表达的变化，包括转录因子基因、与胁迫有关的蛋白质基因、淀粉合成及蛋白质分解相关基因以及近年来发现的与胚胎发生有关的调节基因的研究进展。     

胚胎神经管缺陷大鼠模型差异基因的表达

通过构建妊娠合并糖尿病诱发先天性神经管缺陷的SD大鼠模型, 与胚胎不伴有先天性神经管缺陷组大鼠和正常对照组大鼠胚胎进行研究, 提取卵黄囊细胞的mRNA, cDNA 基因芯片技术对表达差异基因进行检测, 应用特异性抗磷酸化抗体进行免疫共沉淀及Western blotting, 对卵黄囊细胞MAP Kinase信号途径蛋白激酶活性进行分析。在神经管缺陷大鼠胚胎卵黄囊细胞和对照组1 200个基因中, 共筛选出表达差异基因79个, 其中42个基因表达上调、37个基因表达下调。同时发现神经管缺陷胚胎卵黄囊细胞出现细胞凋亡特征性的DNA ladder(梯状电泳), 凋亡相关基因 caspase-3、Bax 高表达, 凋亡抑制基因 AKT活性明显受抑; 与正常对照组相比ERK1/2蛋白激酶活性显著下降、JNK1/2活性明显升高。因此, 认为妊娠合并糖尿病诱发胚胎先天性神经管缺陷的发生存在多种差异基因表达, 以及MAP Kinase、凋亡信号传导机制的共同作用。     

叶绿体基因表达调控的研究进展

在植物生长和发育过程中,叶绿体基因表达包括两个方面：一方面在光照条件下质体转化成为叶绿体,一系列质体基因激活,表达叶绿体所必需的基因产物;另一方面叶绿体中由于环境条件变化引起基因表达的改变。叶绿体基因表达调控的机制主要包括转录水平、转录后的mRNA加工、mRNA稳定性和翻译水平的调节,并且在各个步骤中多种核编码蛋白因子的参与也起着重要的作用。     

糖尿病小鼠胚胎早期发育的差异表达基因

目的利用小鼠糖尿病模型,探讨母体糖尿病环境对早期胚胎基因表达的影响。方法ICR雌性小鼠腹腔注射150mg／kg剂量STZ诱发糖尿病,与正常雄鼠交配受孕,取14d胎龄的胚胎,提取胚胎的总RNA。将Cy3和Cy52种荧光分别标记到实验组和对照组的RNA上,制成RNA探针,并与包含24859个基因的表达谱芯片进行杂交及扫描,重复3次实验,采用Agilent扫描仪进行扫描软件读取数据。结果筛选出差异表达基因397个,其中有328个基因在实验组表达量比对照组大2倍,69个基因在实验组表达量比对照组小2倍。结论母体糖尿病环境能影响早期胎儿的基因表达,通过上调代谢相关基因和下调发育相关基因影响小鼠胚胎的早期发育。为深入探讨糖尿病胚胎病理和代谢疾病的分子机理提供了基本数据和研究的方向。     

家蚕ABP与ABPX基因定位与表达分析

气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）在昆虫与外界环境化学信息交流过程中起着重要作用, 对昆虫的觅食、 求偶、 繁殖具有重要意义。触角结合蛋白（antennal binding protein, ABP）是OBP家族中的重要成员之一。为进一步探明家蚕Bombyx mori ABP与ABPX基因的结构、 表达及功能, 本研究利用染色体定位、 基因分析及半定量表达分析方法对其进行了研究。染色体定位分析表明, BmABP和BmABPX分别位于家蚕第5和第26染色体上, 基因结构差异较大, 可能功能上有较大差异。对家蚕胚胎、 幼虫和成虫不同发育阶段的雌、 雄虫多种组织进行基因表达谱分析发现, BmABP在家蚕发育的各个虫态、 多种组织器官中都有较高表达, 无时间特异性和组织特异性; BmABPX在不同发育时期和不同组织间差异显著（P<0.05）, 相对表达量以触角中最高, 其他非嗅觉组织中也多有表达, 性别间差异不大。结果提示, BmABP和BmABPX除了具有嗅觉相关功能外, 很可能还具有其他未知的生理功能。     

模拟失重对白假丝酵母菌增殖和毒性的影响

【背景】近年来研究发现,失重条件可对一些致病微生物的增殖和毒性产生影响,白假丝酵母菌(Candida albicans)是典型的条件性致病真菌,在太空环境和人体中普遍存在,研究失重条件下白假丝酵母菌的增殖和毒性意义重大。【目的】利用旋转细胞培养系统(Rotary cell culture system,RCCS)模拟失重环境对白假丝酵母菌进行连续传代培养,检测模拟失重环境对白假丝酵母菌增殖情况、毒性以及基因表达的变化。【方法】将白假丝酵母菌接种在旋转生物反应器(High aspect rotating vessel,HARV)中,利用旋转细胞培养系统连续传代培养14 d,然后对菌株进行增殖速率测定、不同pH条件下增殖能力测定、生物膜相对形成能力测定和细胞毒性和动物毒力测定;利用转录组测序技术找出差异表达基因,结合性状分析模拟失重可能对白假丝酵母菌增殖和毒力的影响。【结果】与对照组相比,模拟失重组白假丝酵母菌对数期提前,增殖速率加快,在适宜pH条件下的增殖能力普遍提高,但其生物膜形成能力相对减弱,对LoVo细胞和小鼠的毒性减弱;转录组测序发现,模拟失重组共有280个基因表达差异达1.5倍以上(P0.05),其中248个上调、32个下调。差异基因经基因功能注释(Gene ontology,GO)和京都基因及基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析发现,相关胞膜形成及细胞分裂基因表达上调,生物膜形成、细胞黏附及共生粘连宿主基因表达下调。【结论】模拟失重环境可引起白假丝酵母菌增殖和毒性水平发生变化,相关改变可为研究失重环境对微生物的影响提供参考。     

Suppression subtractive hybridization identifies differentially expressed genes in Brassica napus chlorophyll-reduced mutant

Suppressive subtraction hybridization (SSH) was used to identify differentially expressed genes caused by a chlorophyll-reduced mutation in B. napus. The cDNA fragments, derived from SSH positive subtractive library (tester: normal wild type, driver: mutant) were cloned into pMD18-T vector. Two hundred SSH cDNA clones were screened by dot blot array, and 151 clones were identified as differentially expressed cDNA fragments in Cr3529 line. Thirty-six positive clones which showed marked expression differences were selected and sequenced. After redundant cDNAs were removed, 33 differentially expressed unique cDNA section clones were obtained. Among the 33 clones, two clones possess different parts of the cDNA sequence of the same gene coding geranylgeranyl reductase, four clones belong to unknown proteins, and the rest share homology to genes of diverse class. Sequence analysis showed that at least 12 genes were discovered to be related to the photosynthesis, seven of them coded the proteins which belong to the subunit of photosystem 2. RNA gel blot analysis showed that compared with 3529, the gene expression of the chlorophyll a/b-binding protein Lhcb2 in photosystem 2 declined markedly in the cotyledons and seedling leaves of Cr3529, indicating that the reduced light-harvesting complex 2 accumulation in thylakoid membrane of Cr3529 was due to the decrease of the related gene mRNA level for translation.     

Periostin‐like‐factor in osteogenesis

Phytoestrogens (PEs) are non‐steroidal ligands, which regulate the expression of number of estrogen receptor‐dependent genes responsible for a variety of biological processes. Deciphering the molecular mechanism of action of these compounds is of great importance because it would increase our understanding of the role(s) these bioactive chemicals play in prevention and treatment of estrogen‐based diseases. In this study, we applied suppression subtractive hybridization (SSH) to identify genes that are regulated by PEs through either the classic nuclear‐based estrogen receptor or membrane‐based estrogen receptor pathways. SSH, using mRNA from genistein (GE) treated MCF‐7 cells as testers, resulted in a significant increase in GNB1 mRNA expression levels as compared with 10 nM 17β estradiol or the no treatment control. GNB1 mRNA expression was up regulated two‐ to fivefold following exposure to 100.0 nM GE. Similarly, GNB1 protein expression was up regulated 12‐ to 14‐fold. GE regulation of GNB1 was estrogen receptor‐dependent, in the presence of the anti‐estrogen ICI‐182,780, both GNB1 mRNA and protein expression were inhibited. Analysis of the GNB1 promoter using ChIP assay showed a PE‐dependent association of estrogen receptor α (ERα) and β (ERβ) to the GNB1 promoter. This association was specific for ERα since association was not observed when the cells were co‐incubated with GE and the ERα antagonist, ICI. Our data demonstrate that the levels of G‐protein, beta‐1 subunit are regulated by PEs through an estrogen receptor pathway and further suggest that PEs may control the ratio of α‐subunit to β/γ‐subunits of the G‐protein complex in cells. J. Cell. Physiol. 219: 584–594, 2009. © 2009 Wiley‐Liss, Inc.     

模拟失重大鼠心肌与血管组织的热应激诱导HSP70表达

为研究模拟失重是否可以引起大鼠心肌与血管组织HSP70的诱导表达发生改变,用尾部悬吊大鼠模型模拟失重,以研究失重对生理的影响,用Northern杂交与Western印迹分析检测4周模拟失重大鼠热应激后并在室温下恢复1h(SUS-H1)或2h(SUS-H2_心肌,血管组织HSP70表达的变化,结果表明,热应激后,各组大鼠心肌组织的HSP72 mRNA表达的均显著增加,但SUS－H2大鼠心肌组织的表达显著低于CON－H2组;各组大鼠心肌组织HSP72表达也均显著增加,但SUS－H1与SUS－H2大鼠的表达与相应对照组相比,则仅呈降低趋势,其底动脉血管组织的HSP72 mRNA与HSP72诱导表达均显著增高,而在股动脉则两者仅呈降低趋势,上述结果提示,模拟失重可导致大鼠心肌发生类似衰老的心肌改变;身体前,后部血管组织HSP70的诱导表达变化可能与血管的分化性适应方向一致。     

Microarray analysis of genes differentially expressed in hepG2 cells cultured in simulated microgravity: Preliminary report

Developed at NASA, the rotary cell culture system (RCCS) allows the creation of unique microgravity environment of low shear force, high-mass transfer, and enables three-dimensional (3D) cell culture of dissimilar cell types. Recently we demonstrated that a simulated microgravity is conducive for maintaining long-term cultures of functional hepatocytes and promote 3D cell assembly. Using deoxyribonucleic acid (DNA) microarray technology, it is now possible to measure the levels of thousands of different messenger ribonucleic acids (mRNAs) in a single hybridization step. This technique is particularly powerful for comparing gene expression in the same tissue under different environmental conditions. The aim of this research was to analyze gene expression of hepatoblastoma cell line (HepG2) during early stage of 3D-cell assembly in simulated microgravity. For this, mRNA from HepG2 cultured in the RCCS was analyzed by deoxyribonucleic acid microarray. Analyses of HepG2 mRNA by using 6K glass DNA microarray revealed changes in expression of 95 genes (overexpression of 85 genes and downregulation of 10 genes). Our preliminary results indicated that simulated microgravity modifies the expression of several genes and that microarray technology may provide new understanding of the fundamental biological questions of how gravity affects the development and function of individual cells.