12个物种miR-302基因簇的生物信息学分析

很多microRNA (miRNA)基因在基因组上聚集排列形成miRNA基因簇.miRNA基因簇在进化上较为保守,有其特殊的生物学意义.miR-302基因簇在胚胎干细胞中特异表达,对胚胎干细胞的自我更新和多潜能维持有重要的作用.本文采用miRBase数据库查询和BLAST同源搜索方法共搜寻并分析了12个物种的miR-302基因簇.生物信息学分析表明,这些物种miR-302基因簇均位于LARP7蛋白基因的内含子区,但转录方向与LARP7基因转录方向相反.序列相似性分析显示,同一物种miR-302簇成员间以及不同物种相应miR-302簇成员间相似性均较高.进化分析表明,基因复制可能是miR-302基因簇进化的主要驱动力.     

LAT基因簇miRNA的CRISPR/Cas9基因编辑对马立克病病毒体外复制的影响分析

病毒编码的microRNA(miRNA)在马立克病病毒(MDV)的复制、潜伏感染及诱导肿瘤发生中发挥重要的调控功能.血清1型MDV(MDV-1)编码的26个成熟体miRNA在基因组中形成3个基因簇,分别命名为Meq、Mid和LAT miRNA基因簇.本文利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以超强毒株(vvMDV)国内代表株GX0101为研究对象,设计并合成一系列可实现LAT基因簇miRNA编辑缺失的特异性gRNA组合,成功构建了一株LAT基因簇miRNA缺失毒株GX△LAT-miRs-C21-15.经DNA测序分析、IFA鉴定及RT-qPCR分析,证实LAT基因簇miRNA被完全编辑缺失.该基因缺失毒株传代稳定性良好,miRNA的缺失不影响MDV的体外复制及相关基因表达.本研究基于CRISPR/Cas9系统,获得了稳定的LAT基因簇miRNA编辑缺失毒株,为后续相关miRNA的功能研究奠定了重要基础.     

鸡mir-17-92基因簇的结构、功能及其调控

mir-17-92基因簇(mir-17-92 cluster)是脊椎动物的一个保守miRNA基因簇,在哺乳动物细胞增殖、分化、凋亡及发育等多种生物学过程中起重要的调控作用.同时,mir- 17-92基因簇又是一个癌基因,在多种肿瘤中表达.尽管对mir-17-92基因簇的研究非常广泛,但其作用机制还不完全清楚.鸡mir- 17-92基因簇的结构组成特点、功能及其作用机制尚未见研究报道.该文根据同一miRNA基因簇的miRNAs在功能上相关的特点,以鸡mir- 17-92基因簇序列为研究对象,采用生物信息学研究方法和手段,开展了鸡mir- 17-92基因簇的基因组结构、miRNAs序列组成、靶生物学过程和信号通路以及miRNAs结合位点分布特点等分析研究.结果发现,鸡mir- 17-92基因簇调控MAPK、Wnt和TGF-β等多个重要细胞信号通路;miRNA结合位点分布分析显示,该miRNA基因簇多个成员共同作用于同一个靶基因,提示该基因簇的miRNAs成员以组合和协同的方式调控靶基因.该研究为深入了解mir-17-92基因簇如何调控癌症和发育中的关键细胞过程奠定了基础.     

短尾负鼠microRNA前体的计算鉴定与分析

目前,关于microRNA(miRNA)的研究越来越多,但是有关负鼠miRNA的研究却相对较少.为了研究灰色短尾负鼠(Monodelphis domestica)的miRNA,以人和小鼠的miRNA为参考序列,分别利用BLAST、比较基因组学两种方法获得可能的短尾负鼠前体序列(pre-miRNA),并各自用机器学习方法分类鉴定,取这两个结果的交集即得到54条新的短尾负鼠pre-miRNA.将这些新发现的pre-miRNA与miRBase19中已经报道的156条pre-miRNA序列合并,设置miRNA基因间距为5 000 bp时,这些miRNA基因可以形成26个基因簇.这些新发现的miRNA均位于编码基因的间区,同时除部分外,新发现的miRNA基因可以归类到31个已知的miRNA家族.最后,计算分析了保守的新发现的39个miRNA基因的靶基因及其功能.     

对水稻4号染色体上一个编码二氢黄酮醇还原酶类似蛋白基因簇的结构和进化分析

通过对水稻 4号染色体一段 32 3kb的序列测定和分析 ,在其中 56kb的区域内发现了一个由 7个编码二氢黄酮醇还原酶 (DFR)类似蛋白基因组成的基因簇。这 7个基因在基因簇中串联排列 ,每个基因都由 6个外显子和 5个内含子组成。这 7个基因的预测蛋白质序列都和DFR以及BANYULS蛋白序列类似。DFR和BANYULS都是植物次生代谢类黄酮醇生物合成途径中的结构基因 ,它们的缺失或突变都会造成植物花色素合成代谢的不正常。RT PCR实验证明这 7个基因在水稻的 5个组织中表达不同。文中讨论了这 7个基因的结构和功能特性以及它们的进化关系。     

基于基因簇判别的人类miRNA功能预测研究

随着新一代测序技术的不断发展,面对海量的序列数据,如果仅靠生物实验的方法来挖掘微RNA(microRNA,miRNA)的基因功能似乎不可能,因此,通过判别新miRNA家族归属来预测其相关生物学功能为实际生物实验的研究开辟新的思路。该文运用基因簇判别方法,基于原始家族信息,对未确定家族归属或新发现的miRNA进行判别,确定其基因家族。研究发现,同一家族的成熟体miRNA成员序列之间存在高度相似性,并且参与相同的调控通路或作用于相同的靶基因,具有相似的生物学功能。因此,通过基因簇判别预测新miRNA家族归属,对新miRNA的基因表达实验与验证具有十分重要的指导意义。     

水稻特异羟基肉桂酰酪胺基因簇的功能解析

生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster,BGC)由多个(至少三个)行使不同催化功能酶的编码基因在染色体上相邻或是相近的位置组成.典型的生物合成基因簇负责生成一个或几个结构类似的生物活性特异性代谢物(specialized metabolite)[1].与原核生物基因组中常见的操纵子不同,植物...     

SCCmec遗传元件及其在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分子分型中的应用

携带mec基因簇的葡萄球菌盒式染色体(Staphylococcal chromosome cassette mec, SCCmec)遗传元件的获得是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)耐药的主要原因。SCCmec由一个mec基因簇、一个染色体重组酶(ccr)基因簇及3个J区组成。mec基因簇含有mecA及其调控基因,mecA基因编码的耐药决定簇使MRSA对β-内酰胺类抗生素耐药;ccr基因簇编码的重组酶负责SCCmec元件的整合与切离;J区差异大,导致不同来源MRSA菌株携带SCCmec的大小不一,在组成上也具有多样性。这些特征为利用SCCmec元件进行MRSA分型创造了条件。文章介绍了SCCmec元件的结构和功能,综述了基于SCCmec的MRSA分型研究。     

阿维链霉菌孢子色素生物合成对阿维菌素产量的影响

以野生型阿维链霉茵NRRL8165为出发菌株,用PCR方法克隆孢子色素基因簇直系同源基因(whiEa)侧翼片段,并构建基因置换载体pHL643.将pilL643跨属接合转移进入阿维链霉菌NRRL8165,通过置换载体和染色体之间的同源双交换,对染色体上的whiEa基因簇进行置换,得到3株阿泊拉霉素抗性、硫链丝菌素敏感的重组菌株,均表现为孢子色素合成缺陷.通过Southern杂交分析,证明whiEa基因簇被置换.通过摇瓶发酵和HPLC检测,发现whiEa基因簇置换菌株所产阿维菌素产量明显提高,表明孢子色素与阿维菌素生物合成之间可能有竞争底物的现象.     

拟南芥花药绒毡层细胞中具有基因簇特征的基因进化和功能分析

在植物基因组中, 除了同源基因成簇现象外, 近年来还发现一些具有共表达特性的异源基因也能够以基因簇形式存在, 但这些异源基因簇的进化和生物学功能尚不清楚。花药发育和花粉形成是植物进化出的特有的生殖生物学过程, 同时产生了一些在花药绒毡层中特异表达和特定功能的基因簇基因。该研究通过筛选和分析花药绒毡层中基因簇基因的分子特性、表达调控、基因年龄和基因重复进化等信息, 探讨花药基因簇基因与植物开花功能进化之间的关系。结果表明, 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共筛选到84个(13个基因簇)花药绒毡层特异高表达的基因簇基因, 它们主要产生于串联重复事件, 76%的基因出现在开花植物分化后的阶段, 主要参与生殖发育、花粉鞘组成和脂代谢等生物学过程。研究初步解析了拟南芥花药绒毡层中基因簇基因的基本特征、生物学功能和基因进化机制, 为深入揭示植物基因簇基因的遗传学功能奠定了基础。     

基因组挖掘默诺霉素生物合成基因簇的比较分析

通过对NCBI数据库的检索,使用次级代谢基因挖掘的方法对整个基因组数据进行扫描,发现含有潜在的默诺霉素家族磷酸糖脂类抗生素合成途径基因簇的6株链霉菌:Streptomyces ghanaensis、Streptomyces bambergiensis、 Streptomyces prasinus、 Streptomyces lincolnensis、 Streptomyces. sp. SAT1和Streptomyces clavuligerus。将搜寻获取的候选基因簇与S. ghanaensis中的默诺霉素合成相关基因簇进行比较基因组学分析,从共线性比对、合成基因的进化水平和同源性比对结果的分析,说明默诺霉素合成基因簇存在两种不同的进化来源与途径。其中5株链霉菌的合成基因簇位于染色体的两臂区,该区域常发生染色体插入或缺失的水平转移。通过对移动元件的基因岛序列的预测,发现默诺霉素合成基因簇是由20 kb大小的基因组岛实现了种间水平转移。基因组岛的插入是链霉菌获得新性状的重要途径,可以阐述基因簇在种间转移的途径和进化方向,以生物信息学基因组分析的角度为高产菌株的构建提供数据支持和改造。     

拟南芥花药绒毡层细胞中具有基因簇特征的基因进化和功能分析

在植物基因组中,除了同源基因成簇现象外,近年来还发现一些具有共表达特性的异源基因也能够以基因簇形式存在,但这些异源基因簇的进化和生物学功能尚不清楚。花药发育和花粉形成是植物进化出的特有的生殖生物学过程,同时产生了一些在花药绒毡层中特异表达和特定功能的基因簇基因。该研究通过筛选和分析花药绒毡层中基因簇基因的分子特性、表达调控、基因年龄和基因重复进化等信息,探讨花药基因簇基因与植物开花功能进化之间的关系。结果表明,在拟南芥(Arabidopsisthaliana)中共筛选到84个(13个基因簇)花药绒毡层特异高表达的基因簇基因,它们主要产生于串联重复事件,76%的基因出现在开花植物分化后的阶段,主要参与生殖发育、花粉鞘组成和脂代谢等生物学过程。研究初步解析了拟南芥花药绒毡层中基因簇基因的基本特征、生物学功能和基因进化机制,为深入揭示植物基因簇基因的遗传学功能奠定了基础。     

鸡microRNA的研究进展

microRNA (miRNA)是参与基因转录后调控的一类重要的非编码小RNA分子.以下简要总结鸡miRNA的数量与染色体分布,同时概述了鸡miRNA对免疫、胚胎发育和病毒感染的调控作用,最后对鸡miRNA的应用前景也进行了简单探讨,以期为miRNA在禽业生产中的深入研究和应用提供参考.     

El Tor霍乱弧菌双精氨酸转运系统功能单位的分析研究

本文旨在分析El Tor霍乱弧菌双精氨酸转运(Tat)系统的基因簇构成,对其功能进行分析,确定其最小功能单位.通过与大肠埃希菌Tat系统基因簇的基因同源性比较,推测霍乱国际测序标准株N16961的Tat系统基因簇构成;分别对霍乱弧菌Tat系统的基因簇进行单基因缺失、双基因缺失和全基因缺失,建立缺失株和回补株,并与野生株...     

miR-106-363基因簇在脊椎动物中的进化分析

microRNA(miRNA)是一类在真核生物体内广泛表达的非编码小分子RNA,在生物体生长、发育以及疾病发生等过程中都起着极其重要的作用。miR-106-363基因簇是一个高度保守的基因簇,编码miR-106、miR-18、miR-20、miR-19、miR-92和miR-363等6个miRNA。本文通过对miRBase数据库检索以及同源搜索的方法在16种脊椎动物中搜索到了miR-106-363基因簇。该miRNA基因簇在高等脊椎动物中高度保守,稳定存在。系统进化树分析表明,miR-106-363基因簇与miR-17-92基因簇有着共同的祖先,且在进化上miR-17-92基因簇有着更早的起源。     

MiR-183基因簇对动物感觉器官功能和发育及肿瘤发生的调控

MicroRNAs (miRNAs) 是一类长度约为22 nt的内源性非编码小RNA. 它们在后生动物基因组中普遍存在,通过抑制靶基因mRNA的翻译或将其降解,在转录后水平调控基因的表达. 越来越多的证据表明,miRNAs在动物发育和人类疾病发生中发挥重要作用. miR-183基因簇在后口动物和原口动物中高度保守,编码miR-182、miR-96和miR-183. miR-183基因簇在动物感觉器官中特异性表达,对动物感觉器官的发育和功能至关重要. miR-183基因簇还与人类的肺癌、肝癌、乳腺癌、胰腺癌和黑色素瘤等多种癌症相关. miR-183基因簇在多种肿瘤细胞中异常表达,它们通过调控与肿瘤细胞分裂和死亡相关基因,而起到促进或抑制肿瘤发生的作用. 本文对miR-183基因簇miRNAs在动物感觉器官功能和发育及人类肿瘤发生中的作用进行论述.     

MicroRNA靶基因的寻找及鉴定方法研究进展

microRNA（miRNA）的生物学功能是人们非常关注的问题.而miRNA靶基因的确定是研究miRNA生物学功能的关键.目前有关miRNA靶基因的确定主要靠计算机生物信息学软件预测和生物学实验方法.其中生物信息学方法主要根据已证实的miRNA及其靶基因序列之间相互作用的规律性,遵循几个常用原则设计的软件完成,如miRanda,TargetScan和TargetScanS,RNAhybrid,DIANA-microT,PicTar,RNA22及FindTar等.生物学实验方法主要是利用免疫共沉淀寻找与AGO蛋白相互作用的mRNA,或研究受miRNA调控的mRNA水平和蛋白质水平变化来寻找miRNA靶基因.计算机预测方法和生物学实验方法相互补充和完善,使人们能够更加方便地确定miRNA的靶基因,从而进一步研究其生物学功能.本文主要介绍了miRNA靶基因的寻找及鉴定方法的研究进展.     

斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501反硝化相关基因结构及功能分析

在A1501株的基因组上鉴定了4个反硝化相关的基因簇: nar, nir, nor和nos, 共40个基因, 基因的转录产物与其他种群中物质运输、基因调控以及还原酶类蛋白高度同源. nir, nor和nos基因簇在染色体上位置靠近, 与nar基因簇相隔较远. 与其他反硝化细菌比对的结果表明, A1501株中的40个反硝化基因组成了一套完整的反硝化催化系统. 在A1501株中, 该系统有以下特点: (ⅰ) nar基因簇中, narK基因只发现一个拷贝. (ⅱ) 在narK与narG之间有一个narM基因. (ⅲ) 在narX, narL基因的下游鉴定了两个基因dnrE和orf1, 其中dnrE基因是一个属于FNR家族的转录因子. (ⅳ) A1501株中nir基因有16个, 是所有已知反硝化细菌nir基因数量最多的. (ⅴ) 在A1501株中, 同时也是在假单胞杆菌属中首次报道norR基因. (ⅵ) nos基因簇相对保守, 无论在基因组成还是排列方式与参照的菌株都完全一致.     

染色体上聚集的microRNAs具有更多共同的靶基因

miRNAs是一类-22nt、在转录后调节mRNAs表达的内源性非编码RNA。人类miRNA具有成簇聚集于染色体上的特点。文章系统分析了人基因组簇内miRNA各成员的预测靶基因之间的关系,发现簇内miRNA各成员具有更多共同的靶基因,表明簇内miRNA各成员功能相似。仔细分析簇内miRNA和mRNA的结合位点,发现有两种类型：一种是簇内miRNAs可能竞争性结合同一个靶基因的同一个结合位点：另一种是簇内miRNAs可能协同结合于同一个靶基因的不同结合位点。     

纳他霉素高产菌株Streptomyces gilvosporeus F607基因组及其生物合成基因簇分析

【背景】纳他霉素(Natamycin)是一种天然、广谱、高效的多烯大环内酯类抗真菌剂,褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)是一种重要的纳他霉素产生菌。目前S. gilvosporeus基因组序列分析还未有报道,限制了该菌中纳他霉素及其他次级代谢产物合成及调控的研究。【目的】解析纳他霉素高产菌株S. gilvosporeus F607的基因组序列信息,挖掘其次级代谢产物基因资源,为深入研究该菌株的纳他霉素高产机理及生物合成调控机制奠定基础。【方法】利用相关软件对F607菌株的基因组序列进行基因预测、功能注释、进化分析和共线性分析,并预测次级代谢产物合成基因簇;对纳他霉素生物合成基因簇进行注释分析,比较分析不同菌种中纳他霉素生物合成基因簇的差异;分析预测S.gilvosporeusF607中纳他霉素生物合成途径。【结果】F607菌株基因组总长度为8482298bp,(G+C)mol%为70.95%,分别在COG、GO、KEGG数据库提取到5 062、4 428、5063个基因的注释信息。同时,antiSMASH软件预测得到29个次级代谢产物合成基因簇,其中纳他霉素基因簇与S.natalensis、S. chattanoogensis等菌株的纳他霉素基因簇相似性分别为81%和77%。除2个参与调控的sngT和sgnH基因和9个未知功能的orf基因有差异外,S. gilvosporeus F607基因簇中其他纳他霉素生物合成基因及其排列顺序与已知的纳他霉素基因簇高度一致。【结论】分析了S. gilvosporeus全基因组信息,预测了S. gilvosporeus F607中纳他霉素生物合成的途径,为从基因组层面上解析S. gilvosporeus F607菌株高产纳他霉素的内在原因提供了基础数据,为揭示纳他霉素高产的机理及工业化生产和未来新药的发现奠定了良好的基础。