snthr-1Bao稀毛小鼠突变基因的精确定位及克隆鉴定

snthr-1Bao稀毛小鼠足本实验室培育的呈单基因隐性遗传的突变系小鼠,突变基因已被初步定位于第9号染色体末端;为了精确定位并鉴定snthr-1Bao稀毛小鼠的突变基因,将(C57BL/6Jxsnthr-1Bao)F1代互交繁殖F2代小鼠4400余只,其中稀毛小鼠1100只,并在2个微卫星、35个可能的简单序列重复标记(simple sequence repeat,SSR)及3个酶切扩增多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequences,CAPS)标记中找到4个合适的基因组标记.利用这些标记及F2代稀毛小鼠将突变基因精确定位到第9号染色体距着丝粒117.763 kb及119.129kb之间1.367Mb的范用内,在其问的21个基因中确定Plcdl为稀毛突变的强力候选基因.通过对基因组的直接测序,发现snthr-1Bao稀毛小鼠基因组上有一个14883bp的缺失,这一缺失包含了Plcd1基因的4-15号外显子及Vill基因的10-19号外显子.推测极可能是Plcdl基因缺失导致snthr-1Bao小鼠出现稀毛表型.     

snthr-1Bao稀毛小鼠突变基因的精确定位及克隆鉴定

snthr^-1Bao稀毛小鼠是本实验室培育的呈单基因隐性遗传的突变系小鼠,突变基因已被初步定位于第9号染色体末端;为了精确定位并鉴定snthr^-1Bao稀毛小鼠的突变基因,将(C57BL/6J×snthr^-1Bao)F₁代互交繁殖F₂代小鼠4 400余只,其中稀毛小鼠1 100只,并在2个微卫星、35个可能的简单序列重复标记（simple sequence repeat,SSR）及3个酶切扩增多态性序列（c1eaved amplified polymorphic sequences,CAPS）标记中找到4个合适的基因组标记。利用这些标记及F₂代稀毛小鼠将突变基因精确定位到第9号染色体距着丝粒117.763 kb及119.129 kb之间1.367 Mb的范围内,在其间的21个基因中确定Plcd1为稀毛突变的强力候选基因。通过对基因组的直接测序,发现snthr^-1Bao稀毛小鼠基因组上有一个14 883 bp的缺失,这一缺失包含了Plcd1基因的4—15号外显子及Vill基因的10—19号外显子。推测极可能是Plcd1基因缺失导致snthr^-1Bao小鼠出现稀毛表型。     

两例新的稀毛小鼠突变基因的染色体定位

用连锁分析法对乙烷基亚硝基脲(ENU) 诱变获得的两例被毛突变小鼠(snthr 1Bao及snthr 2Bao) 的突变基因进行定位。选择平均分布于小鼠基因组且在C57BL/6J和DBA/2 间有差异的39 个微卫星对B6D2F1 互交得到的稀毛F2 进行全基因组扫描。扫描了9个微卫星后发现snthr 1Bao突变基因与D9Mit243 的LOD值为7 73。突变基因被定位于9号染色体。在此基础上又选择了D9Mit355 和D9Mit18 两个微卫星进行检测, 并扩大F2 的数量至145只。结果发现, snthr 1Bao与D9Mit18间无1 例重组, 稀毛突变基因与该微卫星紧密连锁, 距着丝点71cM。同理, 将snthr 2Bao突变基因也定位在与snthr 1Bao相近的区域。检索发现snthr 1Bao是一尚未克隆的新基因。     

两种白斑小鼠突变基因的染色体定位

以本中心ENU诱变获得的两种白斑突变小鼠W-4Bao与Kitl-1Bao为研究对象[均为C57BL/6J(B6)背景],遗传试验表明它们都为单基因显性遗传,W-4Bao及Kitl-1Bao突变基因纯合子小鼠的表型分别为全白色及“黑头白”;将白斑杂合子小鼠与DBA/2(D2)交配获得具有白斑表型的F1小鼠,F1小鼠再回交D2繁殖[(B6×D2)F1×D2]F2小鼠,利用微卫星标记对F2代小鼠进行连锁分析。结果发现W-4Bao与微卫星D5Mit356、D5Mit308之间的LOD值分别为56.82、51.50,从而把该突变基因定位于第5号染色体D5Mit356与D5Mit308之间;Kitl-1Bao与微卫星D10Mit70、D10Mit68之间的LOD值分别为27.37、21.20,从而把该突变基因定位于第10号染色体上D10Mit70与D10Mit68之间。经过检索小鼠基因组数据库确认它们的候选基因分别为kit及kitl。     

中国野生小鼠来源1号染色体替换系缺失突变的发掘及功能注释

目的基于野生小家鼠来源1号染色体替换系群体(population of specific chromosome 1 substitution strains,PCSSs)中18个品系的全基因组重测序结果,鉴定1号染色体上的缺失突变并对其进行功能注释。方法采用Illumina二代测序平台获取18个品系的全基因组序列信息,通过Speed Seq软件鉴定缺失突变,进一步利用Snp Eff软件完成功能注释。结果在18个品系的1号染色体上共检测到13 803个缺失突变。缺失长度从51 bp到70 kb不等,其中长度500 bp的缺失突变约占总数的50%。多数缺失突变位于内含子区(50.361%)和基因间隔区(28.745%)。发现31个蛋白编码基因含有功能性缺失,其中有3个基因和人类疾病相关,7个基因参与了11条KEGG通路。结论 PCSSs的1号染色体上含有丰富的缺失突变,是在研究复杂性状的重要遗传标记。     

ENU诱导获得一种短尾小鼠及其突变基因的初步定位

用一种化学诱变剂ENU(乙酰基亚硝基脲 )腹腔注射 3 0只 8～ 1 0周龄C5 7BL 6J(简称B6)雄鼠 (G0代 ) ,6周后与同品系正常母鼠配种繁殖后代 (G1代 )小鼠 3 5 1只。对其后代进行筛选获得一种可遗传的显性短尾突变小鼠。为了定位该突变基因 ,运用平均分布于B6和DBA 2 (简称D2 )小鼠常染色体而在这两者间又有差异的 3 9个微卫星对突变小鼠的 (D2×B6)F1代短尾突变小鼠回交D2得到的有短尾表型的[(B6×D2 )F1×D2 ]F2 代小鼠进行基因组扫描。反向运用经典的位置候选基因法 ,将短尾突变基因定位于 1 7号染色体 ,与D1 7Mit3 3的LOD值为 9 0 8。选用该染色体上与短尾表型相关基因Brachyury (T)最近的微卫星D1 7Mit1 43引物扩增 ,在 1 0 9只F2 代短尾小鼠中未发生一例交换 ,表明Brachyury基因是本例短尾突变强有力的候选基因。     

ENU诱变获得一例巨结肠症小鼠及其突变基因的染色体定位

采用化学诱变剂乙酰基亚硝基脲(N-ethyl-N-nitrosourea,ENU)获得一种可遗传的腹部白斑突变杂合子小鼠,将该杂合子小鼠互交后获得具有花斑表型的突变纯合子小鼠,进一步研究表明突变纯合子小鼠表现为严重的巨结肠表型。肠全标本乙酰胆碱酯酶组织化学染色显示突变纯合子小鼠巨结肠段神经节细胞缺失。为定位该基因,利用微卫星标记(B6×D2)对F1互交获得的F2突变纯合子小鼠进行基因组扫描,初步将该突变基因定位于小鼠第14号染色体。     

SNP标记对角膜混浊小鼠 突变相关基因的精细定位

为深入研究前期工作中以ENU诱变技术建立的遗传性角膜混浊突变系小鼠(B6-Co)的遗传机制, 利用 SNP标记对其突变基因进行精细定位, 将该品系中具有角膜混浊表型的小鼠(B6-CoP)与DBA/2小鼠(简称D2)配种得到F₁代, 再回交D2亲本品系得到F₂代, 提取F₂代角膜混浊小鼠鼠尾DNA。在MGI数据库中选取小鼠13号染色体已定位区间附近5个在C57BL/6(简称B6)和D2两个品系之间有差异的SNP, 应用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术及连锁分析方法对B6-Co小鼠突变基因进行精细定位。结果表明: B6-Co小鼠突变基因定位于13号染色体上112 546 283~113 397 654 bp之间, 因该区间内有5个已知基因, 其中Map3k1基因与小鼠眼睛形态生成和眼睑闭合密切相关, 提示Map3k1是B6-Co小鼠突变的强力候选基因。     

青鳉p53基因克隆、结构分析及同源重组载体构建

应用“Long PCR”技术 ,用 6对 p5 3引物从青胚胎干细胞基因组DNA中扩增出 6个相互重叠的片段 ,其中最大的片段长达 4 5kb ,这 6个PCR片段覆盖了整个 p5 3基因。序列分析表明青p5 3基因长约 8 7kb ,由 11个外显子和 10个内含子组成。结构比较表明 ,青 p5 3基因在大小上与人和小鼠 p5 3基因存在较大差异。青p5 3基因的内含子 1仅为 0 85kb ,而人和小鼠p5 3基因的内含子 1则分别长达 10kb和 6kb ;青 p5 3基因的外显子 3(86bp)明显大于人和小鼠 p5 3基因的外显子 3(2 2bp) ;外显子 4 (170bp)比人 (2 80bp)和小鼠 (2 6 0bp)的外显子 4小 ;内含子 10 (3 5kb)则比人和小鼠内含子 10 (0 7kb和 0 9kb)大得多。用SVTK neo基因作正选择标记基因 ,用SVTK tk基因作负选择标记基因 ,用青 p5 3基因组片段作同源序列 ,构建了鱼类 p5 3基因同源重组载体。将此载体转染青胚胎干细胞 ,并经G4 18和Ganc药物选择后证明上述正、负选择标记基因在干细胞中能够有效表达 ,并提供对G4 18的抗性和对Ganc的敏感性。     

青Jiang p53基因克隆、结构分析及同源重组载体构建

应用“Long-PCR”技术,用6对p53引物从青Jiang胚胎干细胞基因组DNA中扩增出6个相互重叠的片段,其中最大的片段长达4.5kb,这6个PCR片段覆盖了整个p53基因。序列分析表明青Jiang p53基因长约8.7kb,由11个外显子和10个内含子组成。结构比较表明,青Jiang p53基因在大小上与人和小鼠p53基因存在较大差异。青Jiang p53基因的内含子1仅为0.85kb,而人和小鼠p53基因的内含子1则分别长达10kb和6kb;青Jiang p53基因的外显子3（86bp)明显大于人和小鼠p53基因的外显子3（22bp);外显子4（170bp)比人（280bp)和小鼠（260bp)的外显子4小;内含子10（3.5kb)则比人和小鼠内含子10（0.7kb和0.9kb)大得多。用SVTK－neo基因作正选择标记基因,用SVTK－tk基因作负选择标记基因,用青Jiang p53基因组片段作同源序列,构建了鱼类p53基因同源重组载体。将此载体转染青Jiang胚胎干细胞,并经G418和Ganc药物选择后证明上述正、负选择标记基因在干细胞中能够有效表达,并提供对G418的抗性和对Ganc的敏感性。     

家蚕油蚕oc突变体突变基因的精细定位

【目的】油蚕oc突变体是家蚕Bombyx mori油蚕突变体的一种,经典遗传学连锁图谱已经将oc突变基因定位在5号染色体40.8 c M座位。本研究旨在对oc突变体候选基因进行精细定位并克隆,探究oc性状形成的分子机制。【方法】以油蚕oc突变品系和野生型家蚕品系大造(Dz)为亲本,其杂交产生的F1代雄性个体与oc突变的雌性个体进行回交得到的1 397头BC_1代个体为定位材料,以家蚕已经报道的基因组序列为参考设计markers,通过亲本及F1代个体筛选多态性markers,并利用多态性markers和BC_1代个体对oc突变基因进行精细定位。通过半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR(q PCR)筛选oc紧密连锁区间内的候选基因,确定目标候选基因,继而克隆和测序该基因,分析油蚕oc突变的原因。【结果】利用1 397头BC_1代个体和11对有效的多态性markers将oc突变基因定位在M10与M11两个markers之间,物理图谱距离大约为234 kb。通过家蚕基因组数据库对oc连锁区域内的基因进行检索发现该区域有5个预测基因。对这5个预测基因在10个家蚕品系中进行的表达分析发现,只有BGIBMGA003572基因在oc突变个体体壁的表达量明显比正常个体中的低。通过基因的同源分析发现该基因编码的蛋白和人类单羧酸转运蛋白9(可能的尿酸转运蛋白)是同源蛋白,推测其为oc突变的候选基因。对BGIBMGA003572进行的克隆和测序结果显示其编码序列有5个氨基酸在oc突变体中发生了突变。【结论】通过定位克隆,本研究将oc突变基因定位在了234 kb的紧密连锁区间,其中编码单羧酸转运蛋白9的BGIBMGA003572可能和oc突变体的表型有关。     

B6-Chr1~(LY)和B6-Chr1~(SJ)小鼠1号染色体遗传变异信息的解析

[目的]鉴定B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ小鼠品系1号染色体上的遗传变异。[方法]采用Illumina测序平台获得B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ品系的全基因组序列并比对到参考基因组。利用Samtools/Bcftools以及speedseq软件鉴定单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)、插入缺失(indel)和结构变异,并对其进行功能注释。[结果]两个品系共鉴定380万个SNPs、55万个indels、10 123个大片段缺失、152个重复和87个倒位。二者共享1 642 629 SNPs和190 248个indels;近16.1%SNPs和20.7%indels未在小鼠基因组计划和db SNP142数据集中报道。大片段缺失长度在51~70 kb之间,2 kb的占总数的76%。功能注释发现上百个蛋白编码基因含有非同义突变、移码突变、编码序列缺失等功能性变异。[结论]B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ小鼠1号染色体上含有丰富的遗传变异信息,可为后续利用这两个品系的遗传学研究奠定基础。     

ENU诱变获得一种多趾小鼠及其突变基因的鉴定

采用化学诱变剂乙酰基亚硝基脲(N-ethyl-N-nitrosourea,ENU)获得一种常染色体显性遗传多趾突变小鼠(Mus musculus),该突变小鼠在后趾内侧(即轴前部)多出一个脚趾,且严重程度不一,部分小鼠双侧后足都有多趾表型。阿尔新蓝-茜素红染色结果表明,多趾突变杂合子小鼠除多趾异常发育外,其余骨骼无明显异常。为定位该突变基因,利用微卫星标记对(C57BL/6J×DBA/2J)F1代多趾突变小鼠回交C57BL/6J得到的[(C57BL/6J×DBA/2J)F1×C57BL/6J]N2代多趾小鼠进行全基因组扫描,最终将本例多趾突变基因定位于小鼠第2号染色体微卫星D2mit45与D2mit184之间,并初步确定Alx4为该突变候选基因。在此基础上对Alx4进行测序分析,测序结果发现突变小鼠Alx4基因编码区第433位碱基处发生A到T的颠换,导致编码区第145位密码子AAA(编码赖氨酸)变为终止密码子TAA,引起蛋白编码提前终止,是引起多趾表型的原因。     

稀有的黑檀体基因（ebony）5′UTR自发突变导致黑腹果蝇的黑条体突变

由于果蝇Drosophila群体中有很多自发突变其中包括多种体色突变, 因此它是一个研究自发突变的优秀的模式体系。本研究证实我们实验室发现的一个可以引起果蝇体色突变的自发突变（bsr）是一个黑檀体（e）的等位基因, 将其命名为e^bsr。序列分析显示e^bsr的5′端缺失了953个碱基, 其中包括外显子1后端的206个碱基及相连的内含子1的747个碱基。逆转录PCR结果显示5′端的缺失导致内含子1不能从mRNA中剪接掉, 由此导致该mRNA的翻译起始密码子AUG前端增加了一个3.2 kb的序列。该序列导致e^bsr的mRNA的5′UTR（5′-untranslated region）区较野生型基因增加近3 kb的长度。通过mRNA二级结构分析发现这个增加的3 kb的片段可以形成复杂的颈环结构（stem-loop）。免疫印迹结果显示该突变基因没有基因产物产生。本研究进一步证实了由于mRNA的5′UTR序列结构的改变可以影响到蛋白质的翻译。     

家蚕非滞育红卵突变体Re-nd突变基因的定位克隆

【目的】家蚕Bombyx mori非滞育红卵突变体Re-nd是唯一在非滞育状态下卵色呈现鲜红色的突变品种。本研究通过基因连锁分析和定位克隆的方法确定Re-nd的突变基因所在的染色体及紧密连锁位置,为后续Re-nd的功能研究及应用奠定基础。【方法】以家蚕卵色突变体Re-nd和野生型大造进行杂交,配制基因连锁分析群体材料和定位克隆群体材料;针对家蚕全染色体进行SNP标记开发,利用BC₁代群体材料进行基因连锁分析,确定Re-nd的突变基因所在的染色体;针对定位的Re nd的突变基因所在染色体进行SNP标记开发,利用BC₁群体材料对Re-nd的突变基因进行定位克隆。【结果】基因连锁分析结果显示Re-nd的突变表型与第6号染色体上的SNP标记完全连锁;初步定位克隆结果显示Re-nd的突变基因位于SNP标记SNP7和SNP17之间,物理距离4.04 Mb;以SNP7和SNP17之间筛选出的6个SNP标记和25个重组个体进行精细定位克隆,结果显示Re-nd的突变基因所在的区域位于SNP10和SNP12两个SNP标记之间的nscaf2853上,物理距离949.3 kb左右。【结论】将Re-nd的突变基因定位于第6号染色体的2个SNP标记SNP10和SNP12之间,物理距离约949.3 kb。本研究为后续Re-nd突变基因的精细定位及功能应用研究奠定了基础。     

外源性人TIMP-1基因在转基因小鼠染色体上的整合及定位

为探讨外源基因人基质金属蛋白酶组织抑制物-1（human tissue inhibitor of metalloproteinase-1, hTIMP-1）基因在转基因小鼠家系染色体上的整合和精确定位,应用Southrn印迹检测外源基因在染色体上整合的位点及拷贝数.结果表明,外源基因是以单拷贝、单位点形式整合;应用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术检测F4～F20代转基因小鼠中外源基因的整合.结果证明,该家系转基因小鼠自F4代起是纯合子,外源基因整合在17号染色体E区;反向PCR法（Inverse PCR, IPCR）克隆出约3.8 kb外源基因整合位点处的侧翼序列.分析表明,外源基因整合在17号染色体E1.3区,ALK（anaplastic lymphoma kinase, ALK）基因第23个内含子区域.结果提示,获得的转基因小鼠为纯系,外源基因hTIMP-1已稳定整合在转基因小鼠染色体上,并能遗传给后代.     

人分泌粒蛋白Ⅲ的克隆和表达

研究了一个新的人分泌蛋白基因－分泌粒蛋白Ⅲ（secretograninⅢ,SgⅢ),SgⅢ蛋白序列共有468个氨基酸残基,N端有一段疏水信号肽,序列中含有DSTK重复序列和7对二元碱性氨基酸（dibasic sites),这些结构特点同其他分泌蛋白家族成员相类似,人源SgⅢ蛋白在小鼠,大鼠和爪蟾中各有一个同源蛋白,基因组分析表明,SgⅢ基因位于15号染色体上,含有12个外显子, 分布在39kb长的基因组DNA上,Western印迹和免疫细胞化学实验证实,SgⅢ蛋白同其他分泌粒蛋白家族成员一样,通过分泌途径被分泌到胞外,SgⅢ在多种组织中都表达,Northern印迹显示SgⅢ的mRNA主要有2．2kb和1．9kb两种形式,但在脑中还有4．5kb和3．3kb大小的两种特异转录本。     

一个新的小鼠被毛突变位点（Uncv）的高分辨遗传图谱和物理图谱的构建

迄今为止 ,人们已经发现了 10 0多个影响小鼠和人的毛发发育的基因 ,在以前的研究中 ,Uncv被证实是一个新的影响小鼠被毛的位点 ,具体表现为纯合突变体为无毛 ,杂合突变体表现为稀毛。除此之外 ,纯合的突变体还表现为生长和发育的迟缓。克隆这一突变基因将有助于更好地了解人类毛发发育异常相关的疾病。尽管这一位点已经被定位在小鼠 11号染色体上 ,但是没有该区域的精细遗传图谱和物理图谱直接克隆该基因有一定的难度。利用了两组杂交方式 ,[BALB/c(Uncv/Uncv)×C3H ( / ) ]×BALB/c (Uncv/Uncv)和 [BALB/c (Uncv/Uncv)×C5 7BL/6 ( / ) ]×BALB/c(Uncv/Uncv) ,共 2 0 74个F2代个体 ,通过对 11号染色体上的 16个微卫星标记的基因分型连锁分析 ,最终把该基因定位于11号染色体上位于D11Mit337和D11Mit338之间的约 1.4cM之间的区域。随后 ,利用BAC文库杂交和BAC末端序列PCR锚定的方法 ,构建了由 35个BAC构成的高分辨的BAC重叠群 ,这一高分辨的遗传图谱和物理图谱的构建 ,为进一步克隆这一突变基因打下了基础。     

人类21号染色体与疾病

21号染色体是人类染色体中最小的常染色体,由日本等13个国家的研究单位组成的国际基因组已完成了21号染色体的DNA序列分析,其99．7％的序列已被测定。21号染色体长臂（21q)DNA,由33546361bp组成,其中只剩下3个小的克隆裂隙和7个序列裂隙（约100kb)尚未确定,在21q,q的近着丝粒处有21q远,近区域存在很多重复序列。21号染色体有39个断裂点,原因是由于21号染色体与其他染色体发生相互易位、21号染色体内重排或受到辐射所致。人类21号染色体上的特异基因与小鼠16、17及10号染色体上的某些基因互为同质异构基因,显示了基因组在进化过程中的变异性和保守性,21号染色体基因密度较小,含有127个已知基因,98个预报基因和59个假基因,21号染色体与Down′s综合征,某些单基因遗传紊乱,某些复杂疾病（双相情感障碍、家族性复合高血脂症）、实体瘤及白血病的发生有关。     

稀有的黑檀体基因(ebony)5''UTR自发突变导致黑腹果蝇的黑条体突变

由于果蝇Drosophila群体中有很多自发突变其中包括多种体色突变,因此它是一个研究自发突变的优秀的模式体系。本研究证实我们实验室发现的一个可以引起果蝇体色突变的自发突变(bsr)是一个黑檀体(e)的等位基因,将其命名为ebsr。序列分析显示ebsr的5′端缺失了953个碱基,其中包括外显子1后端的206个碱基及相连的内含子1的747个碱基。逆转录PCR结果显示5′端的缺失导致内含子1不能从mRNA中剪接掉,由此导致该mRNA的翻译起始密码子AUG前端增加了一个3.2kb的序列。该序列导致ebsr的mRNA的5′UTR(5′-untranslated region)区较野生型基因增加近3kb的长度。通过mRNA二级结构分析发现这个增加的3kb的片段可以形成复杂的颈环结构(stem-loop)。免疫印迹结果显示该突变基因没有基因产物产生。本研究进一步证实了由于mRNA的5′UTR序列结构的改变可以影响到蛋白质的翻译。