Identification and categorization of horizontally transferred genes in prokaryotic genomes

Horizontal gene transfer （HGT）, a process through which genomes acquire genetic materials from distantly related organisms, is believed to be one of the major forces in prokaryotic genome evolution.However, systematic investigation is still scarce to clarify two basic issues about HGT： （1） what types of genes are transferred; and （2） what influence HGT events over the organization and evolution of biological pathways. Genome-scale investigations of these two issues will advance the systematical understanding of HGT in the context of prokaryotic genome evolution. Having investigated 82 genomes, we constructed an HGT database across broad evolutionary timescales. We identified four function categories containing a high proportion of horizontally transferred genes： cell envelope, energy metabolism, regulatory functions, and transport/binding proteins. Such biased function distribution indicates that HGT is not completely random;instead, it is under high selective pressure, required by function restraints in organisms. Furthermore, we mapped the transferred genes onto the connectivity structure map of organism-specific pathways listed in Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG）. Our results suggest that recruitment of transferred genes into pathways is also selectively constrained because of the tuned interaction between original pathway members. Pathway organization structures still conserve well through evolution even with the recruitment of horizontally transferred genes. Interestingly, in pathways whose organization were significantly affected by HGT events, the operon-like arrangement of transferred genes was found to be prevalent. Such results suggest that operon plays an essential and directional role in the integration of alien genes into pathways.     

秦岭川金丝猴冬季和春季在自然栖息地的空间利用

2000年9月到2003年3月共计197天的时间里,我们采用目标动物取样法(Focalanimalsampling)和行为的全事件记录法(Alloccurrencesampling)对一群生活在秦岭北坡周至保护区内的秦岭金丝猴(Rhinopithecusroxellana)在自然栖息地内空间利用的进行了研究。当猴群在离开人工投食区进行自由活动时我们开始收集数据。结果表明:秦岭川金丝猴在不同年龄性别组的个体对植被的空间利用明显不同,它们花费每天活动的14%的时间在地面上活动,53%时间在树叉处活动,33%的时间在树冠中间活动。与其它年龄性别个体相比,成年雄性有27%的观察时间在地上活动,并且20%的取食时间或29%的休息时间是在地上的,明显地高于其它年龄性别组的个体。群体迁移时,成年雄性有53%的时间在地上移动,而只有13%的时间是在树冠层移动的。在通过不同树冠的时候,成年雄性经常会同时抓住两边再把身体摆过去。它们也经常下到地上迁移而回避在树间跳跃。相比之下,亚成年雌性和青少年猴更加经常地在低植被层和树冠层中找食和休息。它们明显地比成年猴更加频繁地在树冠中移动,却很少下地。它们还经常使用跳跃的方式通过树冠间的空隙。从观察到摔下树的事例分析,青少年猴从树上摔下来的风险比成年猴大。本文进而讨论了影响秦岭金丝猴空间分布和移动的因素,比如说身体的重量等.     

S基因在甘蓝EDFs上的高分辨率荧光原位杂交定位

植物细胞壁及细胞质的存在和植物染色体所具有的高浓缩特性,限制高效率原位杂交定位在植物细胞内的进行。针对小型染色体芸薹属植物采用常规方法DNA制备纤维的效果不佳的特点,新建制备方法：利用减数分裂前期的染色体为材料,在硅化的玻片上先后通过蛋白酶解和乙醇：乙酸（3：1）的适当处理,采用移动界而法制备EDFs。制备的EDFs比未经伸长处理的染色体在经向和横向方面分别取得较高程度的伸长与膨胀,长度可达到89-257μm,比相应地中期染色体增长30107倍,分辨率可达42．853．0kb。利用SRK和SCR两种探针同时在甘蓝粗线期染色体和EDFs上进行了原位杂交,首次鉴定了S基因座在其单倍体基因组中单拷贝性。在杂交信号检测中尽管未经过信号放大,但仍然可以观察到清晰的绿色信号;经荧光显微镜观察,在单一的EDF上发现两个相距1μm的SCR和SRK的信号点,由此得出局部分辨率为4kb的最高伸长度。     

HMG盒蛋白1抑制巨噬细胞移动抑制因子启动子的转录激活

HMG盒蛋白1（HMG box-containing protein 1, HBP1）是一种转录抑制因子. HBP1表达上调可抑制肿瘤细胞的增殖和转移,并且在肿瘤细胞中HBP1常常发生丢失或转位,这表明HBP1是一种抑癌基因. HBP1所调节的靶基因无疑将为HBP1的肿瘤抑制机制提供新的线索.本研究通过生物信息学分析发现,在促细胞增殖基因 巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration inhibitory factor, MIF）启动子区域-811 bp至-792 bp发现高亲和力的HBP1反应元件.缺失和突变分析表明,HBP1通过该元件抑制MIF启动子活性.此外,免疫共沉淀研究显示,HBP1在细胞内与该元件结合,并且抑制MIF的转录.功能分析进一步证实,在细胞培养液中加入重组MIF可部分消除HBP1对大肠癌细胞LOVO的抑制作用.这些结果提示,MIF是HBP1的一个靶基因.HBP1通过抑制促细胞增殖基因MIF的表达抑制肿瘤细胞生长.     

表皮生长因子家族及其在海胆中的研究进展

表皮生长因子家族(Epidermal growth factor family)是一组具有与表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)较高同源结构及相似生物学功能的糖蛋白,均为EGF受体的配体,具有调节胚胎细胞生长和分化以及与移动的细胞外基质蛋白相互作用等特点.综述了海胆EGF家族成员的基本生物学特性及其EGF相关蛋白家族的研究进展.     

移动抑制因子介导脊髓蛛网膜下腔注射半抗原诱发的大鼠结肠炎

近年来有观点认为溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是一种神经源性炎症.我们实验室曾报道,以脊髓蛛网膜下腔(intrathecal, ith)注射半抗原二硝基氯苯(2,4-dinitrochlorobenzene, DNCB)的方法,在致敏大鼠建立了结肠炎模型.本研究拟进一步探讨此结肠炎过程中神经免疫介导物移动抑制因子(migration inhibitory factor, MIF)是否参与其发病机制.选用7～9周龄健康雄性Sprague-Dawley大鼠,用免疫荧光双染法分别测定ith注射DNCB后肠壁经组织和脊髓组织MIF蛋白的表达.观察MIF抗体预处理对ith注射DNCB后大鼠的疾病活动指数(disease active index, DAI)评分和结肠组织病理变化的影响.结果表明:ith注射DNCB大鼠的结肠神经组织和脊髓组织MIF蛋白的荧光强度显著高于ith注射乙醇(对照)组;MIF抗体(1:10,1:5)预处理能够显著减轻由ith注射DNCB引起的DAI高评分和结肠病理变化.上述结果提示,肠和脊髓神经组织MIF活性升高或/和释放增多是ith注射DNCB后结肠炎发生的一个重要原因,神经免疫机制参与了ith注射DNCB引起的大鼠结肠炎过程.     

大兴安岭森林草原过渡带白桦及主要草本植物生态位关系的研究

以白桦、日阴菅及其它主要草本植物的个体数量为指标,分析了各植物种群在土壤有机质,速效P和pH值3个资源维上的生态位宽度和生态位重叠及其在不同海拔条件下的变化规律。日阴菅生态位宽度随海拔升高而增大,其余植物种类在有机质资源维上的生态位宽度,大都是以中等海拔（800m)的样带最宽,而在速效P资源维上,又以中等海拔的样带为最窄,由于高海拔及相应低气温在某种程度上限制了植物种群在土壤有机质和速效P的利用,主要植物种对之间在这两个资源维上的生态位重叠以高海拔（950m)样带为最小,在土壤pH值资源维上,溪荪与其它主要植物种间的生态位重叠皆以低海拔（650m)样带为最小,可能是其特殊的环境组合迫使溪荪发生了生态位移动,大多数种对在土壤有机质,速效P和pH值3个资源维上都以海拔800m的样带生态位重叠最大。     

胞间连丝：共质体运输的动态通道

胞间连丝作为一种细胞质结构将相邻的细胞连系起来而形成植物的共质体。胞间连丝通过调控许多离子和分子的共质体运输而广泛地参与植物的生命活动。胞间连丝的主要构成部分是细胞质膜、连丝小管、以及位于二之间的环层细胞质。这三都很容易在电子显微镜下观察到。细胞骨架的成分（肌动蛋白和肌球蛋白）起到稳定胞间连丝的作用。同时,钙结合蛋白可能具有调节间连丝功能的作用。在胞间连丝里,环层细胞质为大多数溶质提供共质体运输的通道,而有些 共质体运输则可能是通过连丝小管的内腔、连丝小管的壳层、甚或是细胞质膜来实现的。共质体可以细分为数个区块,它们各自允许不同大小的分子（从低于1000到高于10000道尔顿）通过。从发生上看,胞间连丝可以是初生的,也可以是次生的。前是伴随着新细胞壁的形成则产生的,而后则是在已有的细胞壁上产生的。胞间连丝的动态性质还表现在它们的频率是处于变化之中,这是由于组织或植物整体的发育和生理状态决定的。虽然共质体运输的基本形式是扩散,但胞间连丝对于某些离子和分子却是选择性的。在病毒感染细胞时,病毒的移动蛋白作用于胞间连丝的受体蛋白,结果,胞间连丝被显地扩张（其机理尚不清楚）。于是,病毒的移动蛋白连同与之结合在一起的病毒基因组进入毗邻的健康细胞。一些植物源性的蛋白质也能够通过胞间连丝来运输;推测其方式类似于病毒的移动蛋白。有些植物蛋白质本身就是信号分子,它们调节分化和其他活动。与此相反,还有一些植物蛋白质的共质体运输并不是通过特异的方式来实现的。     

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