非编码保守DNA序列形成与演化机制

作为一种系统进化足迹,基因组非编码保守DNA序列受到极大关注。由于非编码保守DNA序列很可能与转录因子或特异蛋白质相互作用,直接参与调控基因表达或稳定染色体结构等重要的生命活动。因此,它极有可能成为基因组研究的下一个新浪潮。在总结对生物非编码保守DNA序列的认识过程的基础上,详细阐述了非编码保守DNA序列形成与演化的模型及其分子生物学机制,进一步展望了非编码保守DNA序列在生物学研究中的应用前景。     

表观遗传学: 生物细胞非编码RNA调控的研究进展

表观遗传学是研究基因表达发生了可遗传的改变, 而DNA序列不发生改变的一门生物学分支, 对细胞的生长分化及肿瘤的发生发展至关重要。表观遗传学的主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰及新近发现的非编码RNA。非编码RNA 是指不能翻译为蛋白的功能性RNA分子, 其中常见的具调控作用的非编码RNA包括小干涉RNA、miRNA、piRNA 以及长链非编码RNA。近年来大量研究表明非编码RNA在表观遗传学的调控中扮演了越来越重要的角色。文章综述了近年来生物细胞非编码RNA调控的表观遗传学研究进展, 以有助于理解哺乳动物细胞中非编码RNA及其调控机制和功能。     

长非编码RNA

人类基因组序列的约5%～10%被稳定转录,蛋白质编码基因仅约占1%,其余4%～9%的序列虽能转录,但转录物功能尚不明确。尽管如此,已确证在非蛋白质编码转录物中,含有具备调节功能的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA)。与具有调节功能的短链非编码RNA[如微RNA(microRNA)、小干扰RNA(siRNA),、Piwi-RNA]相比,长非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在数量上占大多数。lncRNA通过多种方式产生,以多种途径调节靶基因表达,参与调控生物体生长、发育、衰老、死亡等过程;lncRNA功能异常往往导致疾病发生。本文综述了lncRNA的起源、分类、作用分子机制及lncRNA异常与疾病的相关性等内容,旨在充分了解这一重要新型调控分子。     

长链非编码RNA的微RNA海绵作用与呼吸系统疾病

长链非编码RNA（long non-coding RNAs, lncRNAs）是一类由长度大于200个核苷酸组成的长链非编码序列。lncRNAs具有较长的序列,使得lncRNAs具有复杂的二级及三级结构,这也是lncRNAs结合DNA、RNA和蛋白质及其行使复杂功能的结构基础。MicroRNA（miRNAs)是长度在19到25个核苷酸之间的非编码单链RNA分子,是目前研究最多的小分子非编码RNA。而lncRNAs通过结合或者螯合miRNA来调节miRNA丰度,发挥lncRNA的“海绵”作用,从而调控一系列的病理生理过程。lncRNAs及miRNA在呼吸系统疾病的发生、发展、治疗和预后起重要作用。本文就lncRNAs及其“海绵”作用对呼吸系统疾病的影响及可能的机制进行综述。     

表观遗传修饰在胰腺β细胞分化和功能中的作用

表观遗传是指在不改变DNA核苷酸序列的前提下,通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等形式引起基因表达的可遗传性改变,并参与多种生命过程。最新研究发现,多种表观遗传修饰形式可影响胰腺β细胞的发育和功能,从而导致糖代谢紊乱,在糖尿病的发生发展中起到了重要的作用。现将对β细胞分化与功能中的表观遗传调控机制进行综述。     

转座子与转座子相关的非编码小RNA

转座子是一种在真核生物基因组中大量存在的可移动DNA序列。非编码小RNA具有广泛的生物学功能,能够在不同层面影响基因的表达。在许多真核生物基因组中,转座子是非编码小RNA的重要来源。最近的一些研究发现,转座子和其衍生非编码小RNA在基因调控中发挥着重要作用,但是国内相关的综述却较少。所以该文从转座子与其衍生的非编码小RNA的关系,这些小RNA在基因组和生物进化中扮演的角色两方面,对现阶段关于转座子和非编码小RNA的相关研究成果进行综述。     

假基因研究进展

假基因是功能基因的缺陷拷贝,它在序列结构上与功能基因非常相似,但已丧失了正常的蛋白质编码功能．假基因曾被认为是一类典型的非编码“垃圾DNA”,而如今人们发现假基因在基因表达调控和基因组进化过程中发挥着重要作用．从假基因的起源、序列结构特征、假基因的识别、假基因在染色体上的分布、分子进化规律,以及假基因功能等几个方面较为全面地介绍了该领域的最新研究进展．     

植物MADS-box基因研究进展

植物中的MADS-box基因是一个序列特异的调节基因家族,其编码的MADS-box蛋白转录因子以二聚体化的形式通过保守的MADS结构域与特定的DNA序列结合来调控基因的表达,从而调节植物的生长发育.对植物MADS-box基因的分布、分类、结构、功能和前景作了简要的综述。     

植物中表观遗传修饰研究进展

表观遗传是指DNA序列不发生变化, 但基因表达发生了可遗传的改变, 主要涉及DNA与染色体上的一些可逆修饰以及一些转录调控机制。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控是表观遗传学研究的三大支柱。三者在植物生长发育、应对生物和非生物胁迫以及适应环境变化中发挥着极其重要的作用。该文综述了植物中DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控的研究进展及其对植物株高、生育期、花型、果实着色以及应对环境胁迫等方面的影响。     

DNA序列的多重分形Hurst分析

为了深入研究基因组序列的多重分形性质,首先选取12条较长的DNA序列,并根据此12条DNA序列的编码／非编码片段将DNA序列转换成相应的12条时间序列,其次对这12个时间序列进行多重分形Hurst分析,计算它们的Hurst指数,并且利用Hurst指数分析序列的自相似性,进一步将得到的Hurst指数与DNA一维游走模型相比较,发现12条序列均具有长程相关性,这说明DNA序列中确实存在着长程相关现象。     

黑曲霉糖化酶高产和低产菌株糖化酶基因调控区的克隆及其分析比较

以PCR合成的糖化酶高产菌株黑曲霉(Asp. Niger)T21糖化酶基因5’近端非编码区588bp(EcoRI-BamHI)的序列为探针,从T21染色体DNA中克隆到近2.0kb的糖化酶基因5’端非编码区序列,并以此序列为探针从糖化酶低产菌株黑曲霉3.795(T21的诱变出发株)的染色体DNA中克隆到1.5kb的糖化酶基因5’端非编码区序列。该二序列的分析测定结果表明,其结构特征与文献报道的黑曲霉糖化酶基因5’端非编码区的基本一致,被称为“核心启动子”(Core promoter)的TATAAAT框及GCAAT框,分别在翻译起始点的-109bp及-178bp处。此外,在曲霉amdS,amyB基因中已发现有调控功能的CCAAT序列存在于-449bp和-799bp处。高产和低产菌株糖化酶基因5’端非编码区序列的分析比较结果表明,有9个部位的碱基发生了变化。此实验结果为进一步研究黑曲霉糖化酶基因在转录水平上的调控规律打下了基础。     

综述: 长链非编码RNA对动脉粥样硬化等疾病影响的研究新进展

动脉粥样硬化是一种以胆固醇等脂质代谢紊乱为主要特征的病理过程,严重影响人类健康．随着遗传学和生物信息学研究的发展,曾被认为无作用的非编码基因序列逐步受到研究者的关注．长链非编码RNA(lncRNA)通过表观遗传调控、转录调控和转录后调控等途径参与剂量补偿效应、基因组印记、细胞发育分化等重要生物学过程,从而影响人类的生长发育、代谢、衰老及疾病等进程．最新研究发现,lncRNA可参与血管内皮细胞的损伤与修复、血管平滑肌细胞的增殖与迁移、巨噬细胞胆固醇的流出与炎症反应、脂质的沉积与斑块的形成等过程,从而影响动脉粥样硬化及其他心血管疾病的发生与发展．     

MCALIGN2: Faster, accurate global pairwise alignment of non-coding DNA sequences based on explicit models of indel evolution

Background  

Non-coding DNA sequences comprise a very large proportion of the total genomic content of mammals, most other vertebrates, many invertebrates, and most plants. Unraveling the functional significance of non-coding DNA depends on how well we are able to align non-coding DNA sequences. However, the alignment of non-coding DNA sequences is more difficult than aligning protein-coding sequences.     

长链非编码RNA的免疫调节机制研究进展

真核生物的基因表达受多个层面调控,包括染色体水平、DNA水平、转录水平和转录后水平的调控等.长链非编码RNA(lnc RNA)是一类转录本超过200 nt的非编码RNA,其对基因表达的调控涉及上述各个层面,如组蛋白修饰、DNA甲基化的调控、转录的促进和抑制、m RNA的剪辑及对转录因子的调控等.其作用方式复杂多样,可与DNA、mRNA和蛋白质等相互作用而发挥调节作用.LncRNA保守性较差,但其表达却有较高的细胞、组织和分化阶段特异性.免疫系统的发育和分化受到精密的调控,且具有较高的阶段性和特异性.因此研究lnc RNA的功能及作用机制,免疫系统是较好的选择,这能促进我们对免疫调控的理解,为免疫性疾病的治疗提供新的思路和方法.本文主要介绍lnc RNA的分类和lnc RNA作用的一般分子机制,及其对T细胞、B细胞、固有免疫细胞和炎症因子的分子调控机制及其进展.     

Intra- and interbreed genetic variations of mitochondrial DNA major non-coding regions in Japanese native dog breeds [Canis familiaris)

Mitochondrial DNA (mtDNA) major non-coding regions were amplified from 73 dogs of eight Japanese native dog breeds and from 21 dogs of 16 non-Japanese dog breeds by the polymerase chain reaction and their DNA sequences were determined. A total of 51 nucleotide positions within the non-coding region (969–972 base pairs) showed nucleotide variations of which 48 were caused by transition. These nucleotide substitutions were abundant in the region proximate to tRNA^Pro. In addition to the nucleotide substitutions, the dog mtDNA D-loop sequences had a heteroplasmic repetitive sequence (TACACGTÀCG) involving size variation. The DNA sequences of the non-coding region were classified into four different groups by phylogenetic analysis and the deepest branchpoints of this dog phylogeny was calculated to about 100 000 years before the present. Phylogenetic analysis showed that Japanese native dog breeds could not be clearly delimited as distinct breeds. Many haplotypes found in members of some clustering groups were seen in each dog breed, and interbreed nucleotide differences between Japanese dog breeds were almost the same as the intrabreed nucleotide diversities.     

Pattern and rate of indel evolution inferred from whole chloroplast intergenic regions in sugarcane, maize and rice.

Microstructural changes such as insertions and deletions (=indels) are a major driving force in the evolution of non-coding DNA sequences. To better understand the mechanisms by which indel mutations arise, as well as the molecular evolution of non-coding regions, the number and pattern of indels and nucleotide substitutions were compared in the whole chloroplast genomes. Comparisons were made for a total of over 38 kb non-coding DNA sequences from 126 intergenic regions in two data sets representing species with different divergence times: sugarcane and maize and Oryza sativa var. indica and japonica. The main findings of this study are: (i) Approximately half of all indels are single nucleotide indels. This observation agrees with previous studies in various organisms. (ii) The distribution and number of indels was different between two data sets, and different patterns were observed for tandem repeat and non-repeat indels. (iii) Distribution pattern of tandem repeat indels showed statistically significant bias towards A/T-rich. (iv) The rate of indel mutation was estimated to be approximately 0.8 +/- 0.04 x 10(-9) per site per year, which was similar to previous estimates in other organisms. (v) The frequencies of nucleotide substitutions and indels were significantly lower in inverted repeat (IR).