抑制差减杂交技术在细菌基因差异表达研究中的应用

同种细菌基因组差异及基因差异表达的鉴定与研究具有重要的分子生物学意义。某一菌株所具有的而另一菌株所缺乏的基因可能决定菌株重要的遗传特征。抑制差减杂交技术是近年来新建立起来的一种快速鉴别差异表达基因的新方法,本文就该方法的原理及在原核细菌中的应用作一综述。     

生物信息学基因表达差异分析

基因的差异化表达由多种因素共同导致,并且与许多疾病的发生和发展有密切联系,对差异化表达的基因进行生物信息学以及生物统计学的分析对于研究细胞调节机制和疾病机理有着重要意义。目前,对差异化表达的基因有以下几种主流的研究方法：DNA微阵列（DNA microarray）,抑制性消减杂交（SSH）,基因表达连续性分析（SAGE）,代表性差异分析（RDA）,以及mRNA差异显示PCR（mRNA DDRT-PCR）。目前许多基因差异化表达数据是建立在时段（time series）基础上,因此对基于时间变化的基因差异化表达分析变得尤为重要。本文将对差异化表达基因的几种主流方法进行详细阐述,并介绍一种基于傅里叶函数的时段基因差异化表达分析。     

基于PCR的基因差异表达分析技术

基因差异表达分析是研究许多生物学过程的分子基础的一条直接、有效的途径。自DDRT-PCR技术建立以来,一系列基于PCR的基因差异表达分析技术,如SAGE、SSH、RDA和DNA微阵列等相继发展起来,为分析和克隆差异表达的基因提供了更为快速、灵敏的工具。本对这几种方法进行了简要综述,比较了不同方法的优缺点,并展望了今后基因差异表达研究技术的发展方向。     

基因差异表达与杂种优势形成机制探讨

对杂种优势这一普遍而重要的生物学现象研究虽有百余年的历史, 但其根本机理尚未阐述清楚。继基因组组成差异及基因效应研究之后, 基因表达差异成为探寻杂种优势分子机理新的切入点。旨在通过揭示杂种中等位基因差异表达、杂种与亲本间基因差异表达的调控机制, 来认识杂种优势形成的分子机理, 从而达到指导育种实践的目的。文章概述了杂种等位基因差异表达现象及其产生机理, 总结了杂种与亲本相比所呈现出的加性、显性和超显性等多种差异基因表达模式, 归纳了表达谱研究筛选出的与杂种优势形成有关的基因, 以及某些关键生化代谢途径对杂种优势形成的贡献。但由于杂种优势机理的复杂性, 基因表达研究并没有得出统一的表达模式, 大多数杂种优势基因也不能被归属为同一类别。尽管如此, 基因表达谱研究毕竟迈出了解析杂种优势形成复杂基因表达网络的第一步, 随着表达谱技术和生物信息学的不断更新和发展, 杂种优势形成的分子机理有望在基因表达层面上取得突破。     

RAP—PCXR技术及其应用

RAP－PCXR是以PCR为基础构建RNA指纹图谱,研究基因差异表达的有效方法,所显示的种系特异性差异可用于对基因的遗传作图,所揭示的组织特异性可用于研究特异基因的表达。该法可检测各种情形下RNA群体间的差异。本简介其基本原理及在基因差异表达研究领域的最新应用。     

基因差异转录表达验证方法研究进展

基因的差异表达与组织、细胞的生物学性状和功能密切相关,随着对组织、器官分化及细胞、生物个体生长发育等的深入研究,大量差异转录基因的验证分析变得越来越重要。为此,该领域基于核酸互补配对和PCR原理建立了Northern blot和荧光定量PCR等一系列基因差异转录分析技术,利用这些方法对不同处理、不同组织器官、不同发育时段的基因差异转录进行了验证分析,为后续的基因功能分析奠定了坚实基础,并且通过检测分析,使基因差异表达分析方法由定性到定量、由繁琐复杂到简单快速、由以大量RNA为前提到对少量RNA样品的检测,甚至建立了单细胞荧光定量PCR方法,基因差异转录验证方法正在向更高效、精准方向发展,并使成本逐步降低。但是,到目前为止,生殖细胞等样品取样较为困难、精子等RNA含量较少样品的基因差异表达验证挑战性还仍然很大。从验证方法发展历程的角度,对基因差异转录验证方法进行了总结,希望为取样难度较大、RNA含量较低样品的基因差异表达分析提供有价值的参考。     

胶孢炭疽菌热休克蛋白基因Cghsp90的RNAi突变体获得与功能分析

为揭示胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)热休克蛋白基因Cghsp90在抗逆境胁迫中的功能,利用RNAi技术结合PEG介导的原生质体转化方法,获得了Cghsp90的RNAi突变体菌株,经实时荧光定量PCR (qRT-PCR)对野生型菌株和突变体菌株间Cghsp90基因差异表达分析以及NaCl、H_2O_2、SDS、Congo Red、18℃(Cold)和33℃(Hot)等非生物胁迫条件下野生型菌株和突变体菌株的胁迫耐受性分析。通过特异性引物检测鉴定、qRT-PCR分析,获得Cghsp90的RNAi突变体pSilent-1:Cghsp90-1和pSilent-1:Cghsp90-2;与野生型菌株相比,侵染过程中Cghsp90基因的表达量显著低于野生型菌株,8个致病相关基因显著下调表达;突变体菌株的产孢量下降、分生孢子畸形、萌发率下降;在非生物胁迫条件下,突变体菌株较野生型菌株更为敏感;在胶孢炭疽菌的分生孢子中研究Cghsp90基因的形态建成与萌发,对应变逆境胁迫以及调控致病相关基因等方面发挥重要的作用。     

基于蛹虫草转录物组学的虫草素生物合成相关基因的表达和功能分析

蛹虫草Cordyceps militaris是我国著名的中药，而虫草素是蛹虫草重要的生物活性成分之一。通过转录物组分析野生型C.militaris、虫草素高产菌株C.militaris GYS60和低产菌株C.militaris GYS80虫草素生物合成相关基因的表达和功能变化。利用Illumina NovaSeq 6000测序获得3株菌株的转录物组数据，以鉴定差异表达基因。与C.militaris相比，在GYS60和GYS80中，分别有145和470个上调基因及96和594个下调基因；GYS60与GYS80相比，GYS60有306个上调基因和207个下调基因。这些基因经过GO和KEGG分析，与C.militaris相比，GYS60和GYS80分别有10和8个与嘌呤途径相关的基因差异表达；与GYS80相比，GYS60有12个基因差异表达。定量聚合酶链式反应验证8个关键酶的基因表达与转录物组分析一致。在GYS60中，参与虫草素生物合成的嘌呤核苷酸代谢中的氧化还原酶(CCM＿07507,cmORE)、3′,5′-环AMP磷酸二酯酶(CCM＿02777,cmAPE)、转移酶(CCM＿0472...     

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.     

安捷伦推出小鼠cDNA微阵列试剂盒

安捷伦日前宣布 ,推出小鼠ｃＤＮＡ微阵列试剂盒 (Ｇ410 4) ,其中ｃＤＮＡ克隆序列由ＩｎｃｙｔｅＧｅｎｏｍｉｃｓ认证。通过这套微阵列试剂盒 ,研究人员可以在一次微阵列实验中 ,对 85 0 0多个小鼠基因进行大规模的基因差异表达筛选。安捷伦的小鼠ｃＤＮＡ微阵列采用双色标记 ,方便研究人员在一次实验中对“疾病”样本和“对照”样本上同时进行基因差异表达分析。传统的单色标记技术需两次分别的微阵列标记、杂交及后继分析步骤 ,而新的方法则减少了传统单色标记技术中固有的偏差。此外 ,所有安捷伦ｃＤＮＡ微阵列都以方便使用的试剂盒形…     

基于PCR技术的研究基因差异表达的方法比较

随着PCR技术的发展,如何分离新的基因也取得了长足进步。本文将对m RNA差异显示技术(DDRT-PCR)、c DNA-AFLP、抑制性差减杂交(SSH)、基因表达系列分析(SAGE)等几种基于PCR技术的研究基因差异表达的方法进行比较,以此来探讨如何进行新基因的分离和基因差异表达的分析。     

灌喂氧化鱼油对黄颡鱼胃肠道黏膜胆固醇和胆汁酸合成途径基因差异表达的影响

分别提取灌喂氧化鱼油以及鱼油的黄颡鱼胃肠道肠道黏膜的总RNA。将氧化鱼油组、鱼油组总RNA等量混合后,采用RNA-Seq测序,用Trinity进行de novo拼接、组装,对单一基因进行功能注释;再将氧化鱼油组、鱼油组总RNA分别测序、注释后进行基因表达量分析,并计算氧化鱼油组对鱼油组单一基因的差异表达定量分析,以log_2(OFH/FH)值代表氧化鱼油组相对于鱼油组基因的差异表达量。基因差异表达显示,氧化鱼油导致黄颡鱼胃肠道黏膜组织中胆固醇、胆汁酸生物合成代谢途径的酶以及涉及胆固醇和胆汁酸吸收转运蛋白基因差异表达。黄颡鱼胃肠道黏膜中以乙酰辅酶A为原料的胆固醇生物合成途径关键酶基因差异表达显著下调,从细胞外吸收转运胆固醇的主要蛋白基因差异表达下调,显示灌喂氧化鱼油导致黄颡鱼胃肠道黏膜胆固醇合成能力下降、从其他组织吸收胆固醇的能力下降,血清胆固醇含量下降4.06%。灌喂氧化鱼油后,黄颡鱼胃肠道黏膜以胆固醇为原料的初级胆汁酸合成代谢的关键酶差异表达显著上调,而胆汁酸转运到细胞外和转运到肠腔的载体蛋白基因差异表达下调,肠道再吸收胆汁酸的转运载体蛋白基因差异表达下调及肝细胞从血液吸收转运的载体蛋白基因差异表达上调,而血清胆汁酸含量下降了20.00%。结果表明,胆汁酸的肠肝循环发生障碍,肠腔和血清胆汁酸含量下降、胆汁酸在细胞出现淤积的趋势。     

香菇杂交子农艺性状与差异基因表达类型的相关性研究

以香菇(Lentinula edodes)4个菌株为亲本组成3个杂交组合,采用单孢菌株配对获得杂交子,观察锁状联合鉴别出真正的杂交子,测定杂交子及其亲本的农艺性状。在每个杂交组合中分别各选取3个杂交子,研究杂交子和亲本在子实体发育阶段差异基因表达情况。结果表明:杂交子共有4种基因表达类型:双亲沉默型(W1型),单亲沉默型(W2型),杂交子特异表达型(W3型),单亲表达型(W4型)。香菇杂交子农艺性状与基因差异表达类型的相关性分析表明:菌盖厚与双亲沉默型(W1型)呈极显著负相关,而菌柄长与单亲沉默型(W2型)呈显著负相关。     

cDNA RDA——研究基因差异表达的新方法

ｃＤＮＡＲＤＡ——研究基因差异表达的新方法蔡在龙毛积芳胡惠民（第二军医大学生物化学教研室，上海２００４３３）关键词基因差异表达ｃＤＮＡＲＤＡ生物个体发育与基因有序的选择性表达有关。许多疾病的产生是由于基因表达不正常所致，因此，确定细胞中基因表达差异是...     

小麦抗黄矮病相关基因cDNA-AFLP差异表达片段的验证

cDNA-AFLP技术是研究基因差异表达的有利工具,广泛用于植物抗病、抗逆和生长发育等研究领域.本研究以cDNA-AFLP技术分离的抗黄矮病小麦与感黄矮病小麦间差异表达片段为对象,利用反向Northern方法,从cDNA-AFLP技术筛选的46个候选抗黄矮病防御基因差异表达片段中,筛选出抗黄矮病相关防御基因片段6个;采用对回收的差异片段进行再扩增(延伸引物再扩增),再与原选扩产物一起进行PAGE电泳分析法,并结合半定量RT-PCR分析法,又验证了候选抗黄矮病相关基因表达片段3个.反向Northern方法以及对回收的差异片段进行再扩增(PAGE再分析法),结合(半)定量RT-PCR分析方法,可以比较准确地验证cDNA-AFLP所筛选出的基因差异表达片段.     

差异表达基因克隆技术的进展

分离并克隆差异表达基因,不仅有助于揭示生命的奥秘,而且还能为基因诊断与治疗提供重要的理论依据。基因差异表达的变化有两种,即新出现的基因表达与表达量差异的基因表达。以前,过多强调克隆新出现的表达基因,忽略表达量差异的基因。目前研究认为,表达量差异的基因...     

有序差异显示:一种基因表达谱系统比较法

系统研究具有同一基因组的各种细胞群之间基因的差异表达谱十分重要。目前,研究基因差异表达的技术大致有ｍＲＮＡ差异显示［１］、ＲＤＡ［３］、ＳＳＨ［４、５］和ｃＤＮＡ阵列［６］等。近几年,还发展了一些研究基因差异表达谱系统的技术,如ＲＬＣＳ（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｌａｎｄ－ｍａｒｋｃＤＮＡｓｃａｎｎｉｎｇ）［８］、ＧＥＦ（ｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓ－ｓｉｏｎｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ）［２］和ＲＮＡ指纹法［９］等。然而,这些技术或较为复杂,或灵敏度偏低。本文拟介绍一种有效的基因表达谱系统比较法——有序差…     

作用于cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶的鉴定

【目的】本研究以革兰氏阳性细菌解纤维素梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)为研究对象,筛选作用于纤维小体编码基因簇cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶。【方法】通过对预测的4个假定编码核糖核酸内切酶基因进行基因敲除、体内过表达、体外过表达和活性分析等方法,分析它们对cip-cel mRNA剪切位点的剪切能力。【结果】敲除rnc和rnj基因,对cip-cel mRNA剪切没有任何影响;体内过表达RNase时能够加速cip-cel mRNA的降解,而过表达RNase G时,则结果与野生型对照菌株无异;RNase G基因rng和RNase Y基因rny的体外活性鉴定分析,发现RNase G对体外转录的包含cip-cel mRNA剪切位点的RNA没有作用,而RNase Y能够对其进行剪切和降解。【结论】RNase Y是能够作用于cip-cel mRNA的核酸内切酶。该研究结果对理解革兰氏阳性细菌核糖核酸内切酶的作用机制,及其在转录后水平的调控基因差异表达等方面具有重大意义。     

基于木糖异构酶途径的木糖发酵酿酒酵母菌株构建研究进展

通过异源表达木糖代谢途径,构建能高效发酵木糖产乙醇的工业酿酒酵母菌株,对木质纤维素燃料乙醇的开发具有重要意义。与氧化还原途径相比,木糖异构化途径的表达不会因辅酶不平衡而造成中间产物木糖醇的累积,因此被视为是理想的木糖代谢途径。在木糖异构途径的表达过程中,选择工业酿酒酵母作为出发菌株进行木糖异构酶途径的表达具有突出优势。同时,提高木糖异构酶基因xyl A的表达效率对木糖异构菌株的构建至关重要。另外,在对XI菌株进行代谢工程改造时,GRE3的敲除、木糖转运的提升、木糖代谢途径的定向改造等均能有效改善菌株发酵木糖产乙醇的能力。除此之外,进化工程也是提升XI菌株木糖发酵效率的重要方法之一。而在相关机理阐释和改造策略的制定过程中,组学技术已显示出强大的功能。综述了近年来木糖异构酶途径在酿酒酵母中的表达研究进展,同时还对相关研究存在的问题进行了分析。     

几种cDNA差减文库构建方法的比较

ｃＤＮＡ差减文库的构建是研究基因差异表达、缩小目的基因筛选范围的理想方法。近年来报道了多种构建方法,并形成了两个发展趋势,但目前还无一种方法被普遍认可。现就几种常见方法的原理、思路及优缺点进行了比较,以供借鉴。