热带爪蟾bHLH转录因子鉴定与进化分析

爪蟾是重要的生物医学模式动物。文章根据NCBI公布的热带爪蟾(Xenopus tropicalis)基因组数据,利用生物信息学方法提取和鉴定了爪蟾全基因组范围的碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基因信息,应用系统发生方法进行分类并做基因本体论(Gene Ontology,GO)功能富集分布分析,以期从整体上探讨爪蟾bHLH转录因子基因家族的分类及功能。结果表明,在热带爪蟾基因组数据库中发现了70个bHLH转录因子,其中69个可以分别归到6大组(A~F)的34个亚家族中,另一个为"孤儿因子"(Orphan)基因。GO富集分布统计发现有51个显著富集分布的GO注释语句,其中转录调控活性、转录调控、DNA结合、RNA代谢过程调控、DNA依赖的转录调控、转录和转录因子活性等出现频率很高,表明这些GO术语是爪蟾bHLH基因最常见的功能;许多bHLH转录因子在一些重要的发育或生理过程中发挥调控作用,如肌肉组织和器官(横纹肌、骨骼肌、眼部和咽部肌肉)的分化和发育、消化系统发育、咽部和感觉器官的发育、碱基和核苷及核酸的代谢调控、生物合成过程调控、DNA结合和蛋白质异聚化活性等。另外,还有一些重要信号通路(Signaling pathway)的GO术语显著地富集。文章还对Hes转录因子家族做了进化分析。这些结果为热带爪蟾bHLH基因的进一步研究打下了很好的基础。     

金花茶花瓣转录组分析及花瓣发育调控基因挖掘

花瓣大小是影响金花茶(Camellia nitidissima)观赏价值的主要因素之一,但金花茶花瓣发育形成机制尚不清楚。将金花茶花瓣发育过程划分为幼蕾期(S1)、初蕾期(S2)、显色期(S3)、半开期(S4)、盛开期(S5)五个阶段,利用RNA-seq技术分析花发育过程中转录组的动态变化,以期对金花茶花瓣发育形成的转录机理进行初步探究。通过对金花茶花瓣发育过程中的差异表达基因进行富集分析和趋势分析,发现生长素转导途径所含差异表达基因数量最多,部分AUX1/LAX共转运体、AUX/IAA基因、SAUR等生长素应答基因在开花过程中明显上调,表明生长素是调控花瓣生长重要的调控因子。MYB、bHLH、锌指蛋白等转录因子、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)等部分下游功能基因,其中XTH显著富集于GO分类中的水解酶活性,表明它们可能对金花茶花瓣的生长起重要调控作用。此外,对FT、SOC1、AP3、PI、SEP3等开花调控关键基因在金花茶花瓣发育过程中的表达情况进行了分析,结果表明这些基因主要以中低表达为主。高表达基因进行KEGG富集分析结果表明,次生代谢物质合成伴随着金花茶花瓣的整个发育过程。这些结果为进一步揭示金花茶花瓣发育的转录调控机制奠定了理论基础。     

曲霉属bHLH转录因子的研究进展

bHLH(Basichelix-loop-helix)转录因子广泛存在于真核生物中,它可以通过同源或异源二聚体的形式与基因启动子上的E-box结合来调控基因的表达。转录因子的bHLH家族由广泛涉及发育过程(包括细胞增殖和分化)的大量蛋白组成,在生物的生长发育调控过程中起着极为重要的作用。本文对包括构巢曲霉、烟曲霉、米曲霉等曲霉属中现已发现bHLH转录因子的调控过程和生物功能进行概述,以期为深入研究曲霉属的生长发育及bHLH转录因子的功能提供理论参考。     

文冠果性别分化关键期花芽转录组分析

为探究文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)性别分化过程的分子机制,本研究对其性别分化关键期花芽进行RNA-seq分析.结果 共获得37.13 Gb原始数据,de novo组装后共产生29430条Unigenes,平均长度1144 bp,其中21887条Unigenes获得功能注释.此外,共得到差异基因4864个,其中相对于性别分化前期(Ta)差异上调基因3003个,差异下调基因1861个.GO富集分析显示,差异基因主要注释到代谢进程、植物激素信号转导、生长素激活的信号通路等功能.KEGG富集分析显示,差异基因主要注释到植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等生物功能.还筛选出6个MADS-box相关基因(TR576|c0_g1,TR7438|c0_g1,TR10037|c1_g10,TR13325|c0_g1,TR 6316|c0_g1,TR5807|c0_ g1),参与雄蕊发育、花粉管生长、花发育调节、花瓣发育、胚珠发育、转录因子活性等过程调节.RT-qPCR检测了16个基因在两个时期的表达量,结果均与RNA-seq一致.研究结果将为进行文冠果性别分化过程中基因表达分析提供参考.     

应用SELEX技术检测水稻RFL转录因子的DNA结合位点

FLORICAULA/LEAFY是植物特有的转录因子,其可以通过调控下游基因的表达对植物的发育起到调控作用。水稻(Oryza sativa)中的同源基因RFL(Rice FLORICAULA/LEAFY)能够调控多个发育过程,包括开花、叶间期以及枝梗和颖花分化。指数富集配体的系统进化(SELEX)技术已经被广泛应用于体外筛选转录因子的DNA结合位点。应用SELEX技术检测水稻RFL的DNA结合序列,经过7次PCR循环富集过程获得结合特异序列,通过测序和MEME分析,鉴定到RFL的DNA结合序列为(C/A)(C/T)NN(T/C/A)G(G/T)。实验结果为进一步阐明RFL分子功能奠定了基础。     

高通量转录组RNA-seq研究成年牛下丘脑-垂体-卵巢

肉牛的性成熟受下丘脑-垂体-卵巢(HPO)轴的调节,但其具体作用机制尚不清楚.为了探讨HPO轴繁殖相关基因和调控机制,采用高通量转录组RNA-seq技术,研究了成年安格斯牛(30个月大)的下丘脑、垂体和卵巢.结果表明,HPO共有18 179个基因在GO(基因本体论)中注释,37 158个基因在KEGG(京都基因百科全书和基因组)中注释,36 645个基因在KOG(KEGG同源数据库)中注释.GO分析表明,HPO富集了8种生殖相关功能,主要是受精、单个组织生殖过程、子宫胚胎发育和雌激素反应.KEGG分析发现,HPO富集300条信号通路(SP),主要是癌症SP和磷脂酰肌醇3激酶蛋白激酶(PI3K-Akt)SP.与生殖有关的SPs共有16条,主要是Notch SP、神经营养素SP、哺乳动物雷帕霉素(mTOR)SP和血管内皮生长因子(VEG F)SP.为今后肉牛繁殖性能的提高、分子育种和同行参考提供了科学依据.     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

miR-29a靶基因预测及其相关生物信息学分析

目的:通过对miR-29a进行靶基因预测及相关生物信息学分析,为miR-29a靶基因的实验验证提供数据支持,以期为深入研究miR-29a的生物学功能和调控机制提供理论指导。方法:利用PubMed检索miR-29a相关文章,通过miRBase在线工具分析miR-29a序列。应用TargetScan及miRNAda两种计算方法预测miR-29a靶基因并取其交集作为分析的基因集合,分别进行基因本体(gene ontology,GO)中的分子功能和生物学过程以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)生物通路富集分析。结果:(1)miR-29a序列在多物种间具有高度保守性。(2)两种方法预测miR-29a靶基因交集共191个。(3)miR-29a靶基因GO分子功能集中于转录因子活性、DNA结合和钙离子结合等(P0.05);miR-29a靶基因GO生物学过程集中于调控转录、细胞粘附、细胞增殖与凋亡等(P0.05);KEGG生物通路主要富集于PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路、T细胞受体信号通路和胰岛素信号通路等信号转导通路,以及肺小细胞癌和子宫内膜癌等疾病通路(P0.05)。结论:miR-29a可能通过参与多个靶基因信号通路的调控,在机体的多种生理病理过程中发挥重要作用,是一个颇有研究价值的生物学靶标。     

酵母转录调控协作网络的分析

协作网通常被用于描述各种社会关系,相似的概念也可以应用到转录调控网络的研究中.针对被调控基因共享转录因子的相似性,可以建立一个被调控基因协作网,同样,根据转录因子调控基因的相似性可以建立一个相对较小的转录因子协作网.对被调控基因协作网的聚类研究发现,大部分的类都显著地富集一个或者多个GO功能注释.进一步的结果分析发现某些GO注释的基因更倾向于共享相似的调控机制.这表明,在协作网中,相对简单的调控机制相似性能捕捉生物功能相关的信息.并且,将在二部图分析中使用的概念--"异常点"引入到协作网的分析中,发现协作网的异常点和致死基因有相关性.综上所述,协作网的方法是分析转录调控网络的一个有用的补充.     

基于转录组测序的宁夏枸杞不同品种果实活性成分合成差异表达基因分析

为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平,筛选关键差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制,本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序,比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示:转录组测序共获得811818178条clean reads,有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2827、2552和2311个;分别有2153、2050和1825个差异基因在基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析和同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,KOG)分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因,在GO数据库分别有1307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中;KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程;在KOG数据库,3个发育期分别注释了1775、1751和1541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索,在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个,这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据,为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。     

Sequence Ontology terminology for gene regulation

The Sequence Ontology (SO) is a structured, controlled vocabulary that provides terms and definitions for genomic annotation. The Gene Regulation Ensemble Effort for the Knowledge Commons (GREEKC) initiative has gathered input from many groups of researchers, including the SO, the Gene Ontology (GO), and gene regulation experts, with the goal of curating information about how gene expression is regulated at the molecular level. Here we discuss recent updates to the SO reflecting current knowledge. We have developed more accurate human-readable terms (also known as classes), including new definitions, and relationships related to the expression of genes. New findings continue to give us insight into the biology of gene regulation, including the order of events, and participants in those events. These updates to the SO support logical reasoning with the current understanding of gene expression regulation at the molecular level.     

独行菜种子bHLH类转录因子基因家族及幼苗laICE1表达对冷胁迫的响应

该研究在转录组数据基础上,以独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子耐受和不能耐受低温萌发的2组样本为材料,对其bHLH转录因子家族成员进行分析,并对该家族成员表达差异极显著的laICE1基因进行克隆、序列分析、结构预测,以探讨独行菜幼苗中laICE1基因表达对低温胁迫的响应特征。结果表明:(1)萌发中的独行菜种子,至少有83个bHLH转录因子序列表达,相对于低温萌发停滞组,在低温萌发耐受组的独行菜种子中,有10个下调、13个上调、60个表达差异不显著。其中表达量极显著下调的序列c20009_g1具有1 503bp开放阅读框,GO注释到ICE1基因,该基因命名为laICE1。(2)laICE1基因编码500aa,蛋白分子量为54 635.19kD,理论等电点为5.45,分子式为C2364H3742N688O758S22;该蛋白具有保守结构域bHLH。(3)定量分析表明,laICE1基因在非低温胁迫的独行菜种子中的表达量显著低于一直处于低温胁迫中不能进行萌发的独行菜种子,这与转录组数据库中该序列表达情况一致;而laICE1基因在独行菜幼苗期经低温处理后,其表达量显著上调,表明laICE1基因可能在独行菜幼苗耐受低温生长中具有一定的作用。     

植物花青素合成相关的bHLH转录因子

花青素是由类黄酮途径一个特异的分支合成的,它不仅能够决定花和果实的颜色,还能保护植物免受各种生物和非生物胁迫损伤。bHLH转录因子广泛存在于植物中,在植物的生长发育与形态建成、次级代谢产物的合成及对外界环境胁迫应答中起着重要的调控作用。近年来,随着大规模基因组测序技术和分子生物学的发展,植物中越来越多的bHLH转录因子得到鉴定。本文主要对花青素合成相关的bHLH转录因子及其在调节结构基因表达和花青素合成中的作用进行了综述。