转基因动物与基因表达调控的研究

十余年来,随着转基因技术的快速发展,基因表达调控的转基因研究已逐渐开展。本文在下列几方面介绍了转基因动物技术在基因表达调控中的应用。转基因动物可作为在体内研究外源基因表达调控的“反应器”,例如研究酶对底物作用的种属特异性。可以精确研究ＤＮＡ顺式作用序列,探讨包括改变基因表达在内的组织和阶段特异性表达,增强子、内含子和核基质附着区的调节作用以及各基因间相互作用。转基因动物可研究发育中的时、空调节（如β－珠蛋白基因和同源异形盒基因）以及基因多级调节系统。通过同源重组得到基因缺陷动物（基因敲除动物）可探讨目的基因突变所致的异常表型以研究基因功能与调控。     

Tet system的调控原理及其在转基因小鼠模型上的应用

基因表达的调控是分子生物学研究的一个重要问题,也是基因治疗和基因功能研究的重要手段。诱导性基因表达系统可以从时间上调控基因的表达,是基因治疗和基因功能研究的重要工具之一。其中,四环素诱导基因表达系统(tetracycline inducible expression system,Tet system)是应用最广泛的一种,它可以在时间和空间上对基因进行严谨和高效地诱导表达。基于该系统获得了不同用途的转基因动物,这些模型动物的建立为研究特定基因的功能及其在疾病发生中的作用打下了实验基础。现就四环素诱导表达系统的原理和在小鼠模型上的研究应用做一综述。     

重组DNA技术中可诱导的基因表达调控系统

在重组DNA技术中,可诱导的基因表达调控系统可被用来调节目的基因的表达以达到基因功能研究、转基因动物研究、以及基因治疗研究等目的。该系统主要由诱导剂、可诱导的受体或转录因子、顺式作用元件以及载体系统四部分组成。本文以诱导剂为分类依据,叙述目前主要的6类可诱导的基因表达调控系统:类固醇激素受体诱导的基因表达调控系统、四环素诱导的基因表达调控系统、缺氧诱导的基因表达调控系统、高热诱导的基因表达调控系统、电离辐射诱导的基因表达调控系统和lac基因表达调控系统。     

果蝇发育中细胞决定和分化与基因表达环境

胚胎发育是个程序化的,复杂而有趣的生命现象。在胚胎发育中,不同细胞的分化和其 功能由基因决定,受到核内遗传物质的控制。而细胞的决定和分化则是在不同的细胞质对细胞核的不断作用下,才能逐步进行。核质之间的相互作用先建立特定的基因表达状态,从而选择性表达发育调控基因或分化基因。发育调控基因产物一旦进入胞质,就可改变原来的基因表达环境,使细胞核进入新的基因表达状态,选择表达新的发育调控基因。如果新的发育调控基因的产物再影响细胞核,改变原来的基因表达状态,其它的发育调控基因的表达就可使胚胎细胞进一步分化。在发育过程中,细胞质和细胞核的这个相互作用不断进行,使控制发育程序的不同基因群在特定的时空中表达,受精卵分裂产生的子细胞才能不断决定和逐步分化,最后形成组成个体所必须的各种细胞类型。     

植物逆境相关启动子及功能

启动子是调控基因表达的重要顺式元件, 在植物基因表达调控过程中起着重要作用。目前植物抗逆基因工程中, 人们大多使用组成型表达启动子驱动目的基因的表达。组成型表达启动子虽然能提高转基因植株的抗逆性, 但是其持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长且减少其产量。因此, 只在胁迫条件下才会驱动外源基因表达的诱导型启动子的研究显得尤其重要, 已成为目前研究的热点。文章综述了受非生物逆境和生物逆境胁迫诱导的植物基因启动子的种类和功能, 并展望了植物逆境诱导启动子的研究方向和前景。     

小鼠转基因的可诱导表达

转基因小鼠是研究基因表达调控及表达产物生物学效应的最佳体系之一。小鼠转基因可诱导表达系统的研究和应用为实现对转基因表达在时间和空间上进行严格调控。深入研究单一基因在生物体不同发育阶段。不同生理条件和不同病理状态下不同组织中的功能作用提供了有力的手段。并为进一步阐明人类生理机能和疾病的分子机制及基因治疗的研究开辟了新的前景。     

高表达水稻WRKY72基因影响拟南芥生长素信号传导

植物转录调控因子WRKY基因家族是一个拥有众多成员的超家族,功能涵盖了植物生长发育的控制与抗病耐逆的调节。我们主要分析了OsWRKY72基因在外源植物拟南芥中的生物学功能。通过转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的遗传学研究发现外源高表达该基因不单明显地抑制转基因植株的顶端优势,增强植株侧枝的生长,还改变了转基因植株叶片和角果的发育。进一步分析证实,高表达OsWRKY72基因所导致转基因拟南芥植株的表型和其它生理现象都与生长素信号通路改变所导致的表型和生理变化极其相近。这些结果说明OsWRKY72基因在外源植物拟南芥体内高表达后很可能改变了其正常的生长素信号通路。     

转基因动物与基因表达调控的研究

十余年来,随着转基因技术的快速发展,基因表达调控的转基因研究已逐渐开展。本文在下列几方面介绍了转基因动物技术在基因表达调控中的应用。转基因动物可作为在体内研究外源基因表达调控的“反应器”,例如研究酶对底物作用的种属特异性。可以精确研究ＤＮＡ顺式作用序列,探讨包括改变基因表达在内的组织和阶段特异性表达,增强子、内含子和核基质附着区的调节作用以及各基因间相互作用。转基因动物可研究发育中的时、空调节（如     

病原物诱导型植物启动子的研究方法

植物启动子是控制基因转录的DNA序列之一,按其表达方法可分为组成型(或非特异性)表达和诱导型(或特异性)表达启动子两种类型.当受到病原物侵染时,植物通常通过诱导型启动子中的W-box、RAV1 AAT和WRKY等元件/位点、调控下游基因的表达,作出相应的应答反应.近年来,通过计算机预测与试验测定方法的有效结合,发掘和鉴定出了一些病原物诱导型启动子,并进行了调控功能的解析.此外,在通过转基因方法改良植物抗病性的途径中,利用病原物诱导型启动子可以实现对抗病功能相关基因表达的精准控制,避免由组成型启动子持续驱动基因表达、对植株本身带来的负效应.结合本室对水稻启动子OsBTF3-p的研究结果,重点对近年来国内外有关病原物诱导型启动子及其调控元件/位点的研究方法和应用进展作一综述.     

MicroRNA与胚胎神经发育

胚胎神经发育过程中,众多基因时空性表达及其表达产物相互作用形成精确的调控,其中某些基因表达质或量的改变会引起胚胎发育异常,导致先天畸形的发生.这一精确的基因表达调控过程是在转录及转录后等不同水平进行的.MicroRNAs(miRNAs),是这个基因调控大家族中新的成员.目前研究表明miRNAs在神经干细胞的不同发育阶段和哺乳动物脑发育过程中有不同的表达模式,这表明miRNAs可能在胚胎神经发育过程中起作用.本文就miRNAs在胚胎神经发育过程中的表达及功能作一综述.     

转录因子GGS1参与赤霉素和糖信号调控

MYB类转录因子GGS1（glucose and GA signaling 1）既受到DELLA蛋白的调控,又与糖受体蛋白HXK1形成核内复合体.前人的这些研究结果暗示,GGS1可能同时参与了赤霉素和糖的信号调控.为了进一步证实GGS1基因在两信号途径中发挥的作用,我们对以下两个方面进行了研究.首先对GGS1基因表达谱进行分析,结果表明,GGS1特异在拟南芥各器官的维管组织的韧皮部细胞中表达;用赤霉素和高浓度蔗糖处理能抑制GGS1基因的表达.GGS1同源基因虽和GGS1具有相似的表达谱,但是其表达却不受GA和糖处理的影响,暗示二者间不存在功能冗余.其次,我们获得GGS1过表达转基因植株并通过Q-PCR分析这一植株中GA和糖代谢途径中一些重要相关基因表达变化.结果表明,在GGS1过表达植株中参与GA合成的基因表达升高,GA分解代谢基因表达降低;与糖信号密切相关的光合作用相关基因表达升高.两方面研究结果证实了GGS1的双元功能,即既可以作为GA信号调控的负调控因子,又在糖的信号传递中发挥作用.     

柽柳bZIP基因调控耐盐相关基因的表达

本研究探讨了柽柳（Tamarixhispida）bZIP（basicleucine zipper）基因对抗逆基因表达的调控。我们比较了非盐胁迫和盐胁迫条件下非转基因和转bZIP基因植株的SOD、POD、ATPase、GST、LTP和LEA等基因表达量的变化。结果表明,在非胁迫条件下,bZIP转录因子可能直接调控了poxN1、TOBPXD、TOBLTP和ltp1基因的表达,而其他基因的表达可能不受bZIP转录因子的直接调控。在盐胁迫下,bZIP转录因子能够直接或间接地调控部分抗逆基因的表达,使它们的表达量显著增强。     

基因网络中基因关系图谱的构建及其应用

尽快破解基因组所包含基因的功能是一项费力但又很重要的工作。一个基因功能的实现依赖于该基因与其它基因间的相互作用。基因网络是一组基因的集合体,这些基因通过相互协作来控制生物体重要的生命过程。通过基因敲除、RNA干扰或其它方法改变基因网络中某个基因的表达水平,将会引起该网络中其它基因表达水平的变化。而这种变化可以方便地通过基因表达差异显示技术检测相应mRNA含量变化来反映。因此,将这两类方法组合在一起,可以在基因组水平上有效地检测出基因网络中的基因关系。这种策略对基因功能研究方法是一个重要补充。     

紫花苜蓿UFO基因克隆及转化

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是多年生豆科牧草。为研究UFO(Unusual Floral Organs)基因相关功能,以紫花苜蓿中苜1号为试验材料,利用PCR技术在紫花苜蓿中克隆出UFO基因。通过DNA重组技术成功构建3302-3flag-UFO植物表达载体,利用农杆菌介导法对紫花苜蓿进行转基因操作,最终获得转基因紫花苜蓿。试验中激素浓度配比与植物表达载体的改良,提高了紫花苜蓿转基因过程中的转化率,而激素种类与配比则影响抗性愈伤的形成与愈伤组织的玻璃化程度。本试验共获得67个抗性愈伤,最终有56个分化成幼嫩紫花苜蓿转基因植株,炼苗入土获得17株转基因植株。遗传转化过程中获得的转基因植株为进一步研究UFO基因功能提供材料。     

调控通路内基因表达的相关性分析

本研究从基因表达调控通路的角度分析了基因功能与基因表达之间的关系,利用7套酿酒酵母基因芯片表达谱数据和通路数据库（KEGG和CYGD）所提供的信息,应用我们研制的Genehub软件分析研究了同一基因表达调控通路内的基因在mRNA表达水平上的相关性,共涉及16条通路,495个基因。通过Pearson相关系数和Spearman相关系数两种相似性测度的分析,我们发现有94%（15条）的基因表达调控通路内的基因在大于等于4套的表达谱数据中是共表达的,以上结果从基因表达调控通路的角度,证实了基因功能与基因表达之间存在着一定的相关性。     

大豆诱导型启动子驱动类受体蛋白激酶GmSARK转基因植物分析

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现, 大豆(Glycine max)LRR型类受体蛋白激酶基因GmSARK可能参与调控大豆叶片的衰老过程。利用CaMV 35S启动子驱动组成型过表达GmSARK基因可导致转基因植株出现致死表型, 据此构建了可诱导型启动子GVG驱动GmSARK基因过表达的双元表达载体, 转化野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)并获得了多株转基因植株。研究结果表明, 外源施加诱导物地塞米松可引起GmSARK基因在转基因植株中过表达, 并导致转基因植株出现叶片变黄下卷和生长受抑制等表型; 外源细胞分裂素处理可以抑制GmSARK的表达, 但是不能逆转GmSARK过表达所引起的上述变化。     

转基因植物中基因表达的共抑制现象

由于重组DNA技术与DNA转化方法的建立和发展,人们能够从不同生物的基因组中克隆出各种所需的基因,并引入到植物中使之表达,使转化植株获得新的遗传性状。此外也可将某一植物中的基因分离出来,经过改建或修饰,重新引入到原来的植物中,以增加或减低该基因的表达水平。近年来,已有许多实验室用这些方法研究了基因的功能与表达调控的机理,还构建出了一些有实用价值的基因工程植株。总的说来,转化基因（transgene）都能够按研究设计在转基因植株中正常表达。但也有一些报道提到,引入的转化基因在一定比例的转化植株或某些细胞中不能…     

Retro-Tet:一种基于逆转录病毒的诱导性基因表达系统

 Retro Tet基因表达系统是一种新型的高效、稳定、无毒、具有严密开 关功能的可诱导性真核细胞基因表达系统 .该系统兼备了逆转录病毒基因表达系统和Tet off Tet on基因表达系统的优点 ,在稳定表达细胞系的筛选、基因的表达与调控及基因功能研究等方面得到了成功的应用 ,同时也为基因治疗提供了一种理想的基因载体系统     

细菌启动子识别及应用研究进展

细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件,决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失,可以改变细菌基因的表达,实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究,对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍,总结了细菌启动子的识别方法,并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。     

大豆诱导型启动子驱动类受体蛋白激酶GmSARK转基因植物分析

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现,大豆（Glycine max）LRR型类受体蛋白激酶基因GmSARK可能参与调控大豆叶片的衰老过程。利用CaMV35S启动子驱动组成型过表达GmSARK基因可导致转基因植株出现致死表型,据此构建了可诱导型启动子GVG驱动GmSARK基因过表达的双元表达载体,转化野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）并获得了多株转基因植株。研究结果表明,外源施加诱导物地塞米松可引起GmSARK基因在转基因植株中过表达,并导致转基因植株出现叶片变黄下卷和生长受抑制等表型;外源细胞分裂素处理可以抑制GmSARK的表达,但是不能逆转GmSARK过表达所引起的上述变化。