人Daintain 基因5'调控区序列的生物信息学分析

目的：探讨人Daintain 基因5''调控区的序列特征。方法：利用在线软件BLAST、Neural Network Promoter Prediction、Promoter 2.0、Promoter SCAN、EMBOSS、CpG Island Searcher 和TF SEARCH预测人Daintain 基因启动子区域、CpG 岛分布和转录因子结 合位点。结果：人Daintain 基因5''调控区存在1 个CAAT盒。Daintain 基因可能存在6 个启动子位点,CpG岛可能位于216 bp 区 间( 23 ~ 238 bp)。评分85 分以上时,该序列存在251 个可能的转录因子结合位点;评分90 分以上时,该序列存在70 个可能的转 录因子结合位点;评分95 分以上时,该序列存在16个可能的转录因子结合位点;评分100 分以上时,该序列存在7 个可能的转 录因子结合位点;这些结合的转录因子基本是与免疫细胞增殖或性别发生有关。结论：人Daintain 基因5''调控区的生物信息学研 究表明其转录受甲基化和多种转录因子的调控,为研究Daintain 基因启动子的功能提供理论基础。     

凉山州新银合欢根瘤菌的共生有效性及遗传多样性

【目的】研究分离自四川凉山州新银合欢根瘤菌的遗传多样性和共生有效性。【方法】采用16S rRNA RFLP、BOX-PCR、AFLP、多位点持家基因序列的联合分析及无氮水培法对33株供试新银合欢根瘤菌的遗传多样性和共生有效性进行研究。【结果】分析表明,3种方法在属水平的分群结果具有较好的一致性,有1个Mesorhizobium属的菌株、3个Bradyrhizobium属的菌株、3个Rhizobium属的菌株,26个相似度较高的菌株属Sinorhizobium。16S rRNA-recA-atpD-glnII序列联合构建的新银合欢根瘤菌系统发育树表明,SCAU203、SCAU211可能分别是Rhizobium和Bradyrhizobium的新类群,另外3个代表菌株分别位于Sinorhizobium、Mesorhizobium、Bradyrhizobium分支,分别与S.americanum、M.Plurifarium、R.huautlense亲缘关系最近。无氮水培接种试验筛选出2个共生固氮效果好、与不接种对照处理差异达显著水平的菌株SCAU229和SCAU307,有3个菌株不仅不具共生有效性,甚至不利于宿主的生长,其余84%的供试菌为低效或无效菌株。【结论】凉山州新银合欢根瘤菌具有丰富的遗传多样性,分布于4个属:Rhizobium、Bradyrhizobium、Mesorhizobium、Bradyrhizobium,79%为Sinorhizobium属的菌株,优势菌群为Sinorhizobium。该区的新银合欢根瘤菌大多数的共生有效性差。     

面向蛋白质功能位点识别的机器学习平台构建

有关蛋白质功能的研究是解析生命奥秘的基础,机器学习技术在该领域已有广泛应用。利用支持向量机(support vectormachine,SVM)方法,构建一个预测蛋白质功能位点的通用平台。该平台先提取非同源蛋白质序列,再对这些序列进行特征编码(包括序列的基本信息、物化特征、结构信息及序列保守性特征等),以编码好的样本作为训练数据,利用SVM进行训练,得到敏感性、特异性、Matthew相关系数、准确率及ROC曲线等评价指标,反复测试,得到评价指标最优的SVM模型后,便可以用来预测蛋白质序列上的功能位点。该平台除了应用在预测蛋白质功能位点之外,还可以应用于疾病相关单核苷酸多态性(SNP)预测分析、预测蛋白质结构域分析、生物分子间的相互作用等。     

基于BAC重组酶系统构建莱航鸡多位点基因打靶载体的研究

以莱航鸡重复的rDNA基因间的间隔序列为靶位点,利用BAC重组酶系统构建含人干扰素基因的多位点基因打靶载体,为建立莱航鸡多位点基因打靶技术获得关键材料。首先构建BAC-TDN筛选载体,然后构建pYLVS-GID表达载体。将BAC-TDN筛选载体和pYLVS-GID表达载体共转化至大肠杆菌NS3529中,通过其Cre重组酶的作用形成BAC-TDN-VS-GID质粒,采用归位内切酶I-SceⅠ切除pYLVS质粒骨架,利用接头LS使之环化,构建成莱航鸡大容量多位点基因打靶载体BAC-TDN-GID。每次克隆均经酶切或PCR、测序等鉴定DNA片段的插入及插入方向。以该载体为材料的多位点基因打靶技术将提高基因定点整合效率,解决外源基因不能稳定表达、安全性等部分问题,突破了DNA重复序列不能作为外源基因整合靶位点的禁区。     

核酸-蛋白质结合能在剪切位点识别中的应用

把最大信息原理应用到核酸序列的保守位点分析中。利用最大信息原理,推导出了核酸和蛋白质特异性结合时的结合能表达式,并且估计了和蛋白质发生相互作用的核酸序列上的位点范围。为了检验此理论是否较为成功地反映了核酸和蛋白质结合时的实际情况,把它应用到基因内含子剪切位点的识别中,识别结果达到了较高的敏感性和特异性,这说明利用最大信息原理推导结合能表达式及估计核酸序列上参与反应的位点范围的理论是较为成功的。此研究结果一方面有助于核酸和蛋白质相互作用的理解,另一方面,也有助于和蛋白质发生相互作用的各种核酸序列的计算机识别研究。     

重新评价G-480位点变异对Ⅰ型脊髓灰质炎疫苗病毒神经毒力的影响

在对分离于中国贵州省的9株Ⅰ型循环的疫苗衍生脊髓灰质炎病毒（cVDPVs）进行全基因组核苷酸序列分析后,发现已知最重要的决定病毒神经毒力的位点G-480和U-525并没有发生回复野生型突变;另外一些已知的神经毒力决定位点,如A-2438、A-2795、C-6203和G-7441等均已经发生了回复野生型突变。根据核苷酸序列的不同,从9株Ⅰ型cVDPVs毒株中选取5株病毒感染转人脊髓灰质炎病毒受体基因的小鼠进行神经毒力实验,发现它们的神经毒力都有所升高,其中CHN8184株和CHN8229-1．1株的神经毒力已经十分接近P1／Mahoney株,CHN8229-1．1株、CHN8229-2株和CHN8229-3株神经毒力依次递减,但仍处于较高水平,在它们的全基因组中分别只有7个和2个核苷酸的差异,而毒力却相差很多,提示有新的未鉴别的神经毒力决定位点的存在。对这些毒株5′非编码区（5′NCR）的第Ⅴ结构域进行二级结构预测,发现它们的二级结构很稳定。在G-480位点没有发生回复突变的情况下,部分毒株的神经毒力已经非常接近P1／Mahoney的水平,提示先前的研究中关于G-480突变对Ⅰ型脊髓灰质炎病毒神经毒力的作用可能被估计过高,G-480位点不是唯一重要的神经毒力决定位点,可能多个核苷酸联合突变才能达到减毒的效果。要真正全面了解P1／Sabin株的减毒机制,还需要进行更加深入的研究。     

翘嘴红鲌苏州和宜兴养殖种群的遗传多样性分析

目的:对翘嘴红鲌养殖种群遗传多样性进行分析,以科学地评价它们的种群遗传结构。方法:采用RAPD技术,对翘嘴红鲌苏州和宜兴养殖种群的遗传多样性进行分析。结果:苏州养殖种群的多态位点比例为25%,种群平均杂合度为0.1654,Shannon多样性指数为0.671;宜兴群体的多态位点比例为22.4%,群体平均杂合度为0.1446,Shannon多样性指数为0.0594。苏州群体内各个体之间的遗传相似度度为0.9378,遗传距离为0.0622;宜兴群体内各个体之间的遗传相似度度为0.9444,遗传距离为0.0556;两群体之间的遗传距离为0.0146。结论:两种群具有较低的遗传多样性。     

光控诱导重组系统的开发与应用

位点特异性重组系统由重组酶和特异性识别位点两部分组成,是一种强大的基因操作工具,被广泛运用于生命科学研究。已开发的诱导型重组系统以时空方式精准调控细胞和动物的基因表达,被用于基因功能研究、细胞谱系示踪和疾病治疗等领域。根据诱导重组酶时空表达方式的不同,诱导型重组系统可分为化学诱导和光控诱导两种方式。光控诱导重组系统是利用光作为诱导剂,根据光控方式和对象的不同,可进一步分为光笼和光遗传学两类。光笼诱导重组系统是利用光敏基团来控制化学诱导剂或重组酶,光诱导前它们的活性被光敏基团抑制;在特定光照射后,它们的活性被恢复,进而实现光控诱导基因重组。光遗传学诱导重组系统是通过光遗传学开关介导分割型重组酶的重新激活来诱导基因重组。其中光遗传学开关由一系列基因编码的光敏蛋白组成,包括隐花色素、VIVID蛋白、光敏色素等。这些类型丰富的光控诱导重组系统为从高时空分辨率的维度解析基因的表达和功能提供了更多的工具,以满足日益复杂的生命科学研究需求。本文主要对不同类型光控诱导重组系统的开发原理及应用进行综述,比较其优缺点,最后对未来开发更多光控重组系统进行展望,旨在为系统优化升级提供理论基础和指导。     

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分型及流行现状

【目的】研究杭州地区耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)的基因型别,探讨MRSA菌株流行变化趋势及进化特点,为该地区MRSA的进一步防治提供科学依据。【方法】对86株MRSA进行葡萄球菌盒式染色体SCCmec基因、spa基因分型,并开展多位点序列分型(Multi-locus sequence typing,MLST),与国际上MRSA的流行型别进行比较,分析进化关系。【结果】86株MRSA共发现13个spa型(以t311型为主,占48.8%;其次为t6418型,占11.6%);MLST分型共发现9个ST型(以ST5为主,占59.3%;其次为ST239,占16.3%),经e BURST软件分析它们属于4个群(Group 1、Group 6、Group 8、Group 12)和8种克隆复合体(CC1、CC5、CC630、CC20、CC59、CC88、CC239、CC573);SCCmec基因分型以SCCmecⅡ型为主,占61.6%;其次为SCCmec III型,占22%;5株社区相关性MRSA(SCCmec-Ⅳ型)。其中第一流行克隆型为SCCmec-Ⅱ-ST5-t311-CC5(占47.7%)、其次为SCCmec-III-ST239-t030/t037-CC239(占12.8%)。【结论】SCCmec-Ⅱ-ST5-t311为杭州地区当前流行菌株;CA-MRSA菌株的出现,提示MRSA菌株有由医院向社区播散的趋势;此外,对新发展了单位点变体的菌株(SCCmec-Ⅰ-ST1921-t164-CC20和SCCmec-Ⅳ-ST965-t062-CC5),应加强重视。     

重组阳离子抗肿瘤肽AIK的原核表达、纯化及活性测定

利用Gateway克隆技术构建重组抗瘤肽AIK的原核表达体系,建立表达及纯化重组AIK的最优条件,为深入研究和利用AIK奠定基础。首先,设计含AttB重组位点的引物,通过重叠PCR技术扩增出Att B-TEV-FLAG-AIK序列,利用BP重组反应将目的序列TEV-FLAG-AIK克隆到供体载体pDONR223中,构建入门载体,再通过LR重组反应,将目的序列转移到目的载体pDEST15中,构建GST-AIK融合蛋白原核表达质粒。随后,在BL21(DE3)工程菌中优化诱导融合蛋白表达的条件。以谷胱甘肽磁珠纯化GST-AIK融合蛋白,再以rTEV酶切除GST,获得FLAG-AIK重组蛋白。最后以MTS法检测FLAG-AIK对白血病细胞HL-60的细胞毒性。菌液PCR验证和测序分析表明成功构建了重组抗瘤肽AIK的入门质粒和原核表达质粒。在BL21(DE3)工程菌中实现了GST-AIK融合蛋白的高效可溶性表达。并测得在37℃下以0.1 mmol/L IPTG诱导工程菌(OD600=1.0)4 h,重组蛋白表达量占菌体总蛋白的30%以上。经GST亲和层析、rTEV酶切除GST标签及二次GST亲和层析获得纯度高于95%的FLAG-AIK蛋白。MTS法测得所制备的FLAG-AIK蛋白抑瘤活性与化学合成的AIK相当。总之,本课题应用Gateway克隆系统成功构建了抗瘤肽AIK的原核表达质粒,实现了GST-AIK融合蛋白的高效可溶性表达,经亲和层析获得了有生物活性的重组AIK多肽,为后续深入研究和大规模制备奠定了基础。