哺乳动物的性别决定相关基因的作用机理

哺乳动物的性别决定是以Sry基因为主导,其它多个基因参与的级联调控的机制。近年来的研究表明,Sry、Sox9、Wt1、Sf1、Amh、Dax1、Dmrt1、Wnt4等基因都参与性别决定的级联过程。哺育动物性别决定相关基因的研究,对性分化与生殖发育过程的了解具有十分重要的意义。主要论述了参与哺乳动物性别决定与调控的相关基因、可能作用机制及其研究进展等。     

植物中几丁质酶的作用

几丁质酶 (EC3.2 .1.14)是降解几丁质的糖苷酶。很多植物包括草本植物和木本植物都能产生几丁质酶 [1] 。由于几丁质酶在植物抗真菌病害中起着重要的作用 ,因而成为近年抗真菌病害研究的热点之一 [2 ] 。随着对几丁质酶研究的深入 ,发现该酶不仅与抗真菌病害有关 ,而且在植物发育、抗胁迫及共生固氮等方面都发挥着作用。1　参与植物的发育调控植物几丁质酶基因的表达具有组织特异性 ,参与了植物的发育调控 ,尤其在早期胚胎发育过程中。胡萝卜中 ,几丁质酶 EP3 参与控制早期胚胎发育 [3 ] 。在云杉体胚发育中 ,几丁质酶也起到了调控作用。…     

神经嵴发育调控及颅面部遗传基础研究进展

颅面部赋予脊椎动物无与伦比的进化优势,其由颅神经嵴细胞发育而来的骨、软骨、神经、肌肉等组织组成,使脊椎动物具备了复杂的神经和感官系统。神经嵴细胞是脊椎动物特有的具备迁移性、多能性的细胞类群,它们在增殖、迁移、分化过程中受到多个基因网络的时序调控,从而参与复杂颅面部的形成。同时,颅面部又是一组高度可遗传的表型组合,并具有两个特征：在亲缘后代中的可遗传性及在不同个体间的高度可变性,这两个特征分别提示了颅神经嵴细胞发育调控网络的精准性和可塑性。调控网络内基因适度突变会改变颅神经嵴细胞的增殖和分化从而产生表型可塑性,而有害的遗传突变则将导致畸形产生。本文梳理了对颅面部发育起决定作用的神经嵴细胞的发育过程及基因调控网络,在遗传层面总结了已知的颅面部表型多样性的决定基础和颅面畸形的致病机制,以期为了解颅面部发育过程以及为颅面疾病的防控提供全面认知。     

miRNA在调控皮肤和毛囊发育中的作用

表皮发生和毛囊的周期性再生涉及一系列基因的激活和沉默。近年来的研究表明, miRNA的表达谱在表皮和毛囊组织中存在组织特异性, 在毛囊周期性发育中存在阶段特异性。大量miRNA参与表皮和毛囊的发生, 色素的沉着以及毛囊的周期性发育过程, 不同类型细胞中的miRNA通过与信号通路和调控因子相互作用形成了一个全方位、多层次的网络调控系统。文章综述了miRNA调控表皮内稳态和毛囊周期性发育的一些研究 进展, 旨在丰富miRNA参与的基因调控网路的研究, 进而为人工调控miRNA进行疾病治疗和分子育种提供 帮助。     

miR-150在造血发育中的功能研究

miR-150是一个在哺乳动物中表达的含22个核苷酸的miRNA,能通过抑制靶基因的翻译来调控细胞增殖、分化和凋亡等重要的生理、病理过程。miR-150的表达水平在造血发育不同谱系和不同阶段都存在明显差异,而造血发育异常也同样伴随着miR-150的表达异常,提示miR-150能够调控机体造血发育过程,参与了造血发育异常的发生。在机体造血系统中,miR-150主要通过调控其靶基因的表达来影响造血发育过程以及各谱系细胞的成熟、活化与功能效应。目前已报道的miR-150靶分子主要有c-Myb、Notch3、GAB1、FOXP1、Cxcr4、Prf1等。现就近年来miR-150在造血发育过程中的研究作一综述。     

组蛋白甲基化修饰酶与早期胚胎发育

早期胚胎发育是胚胎发育中细胞分裂与分化最为活跃的时期,也是合子型基因大规模转录的时期,而此时组蛋白的甲基化修饰也显示出动态学的变化。这一时期,在细胞内外信号的共同调控下,经历着一系列基因的激活与抑制,许多调控机制参与其中的调控。而近年来的研究表示,表观遗传学调控显示越来越重要的作用。组蛋白甲基化修饰是表观遗传学重要调控机制之一,在胚胎的早期发育过程中扮演着重要的角色。就近年来组蛋白甲基化修饰酶在早期胚胎发育过程中的作用与功能做一简要综述。     

颅颌面骨的良性纤维骨病损

颅颌面骨的良性纤维骨病损(BFOL)是在临床表现多样但具有相似的组织病理学特征的一组纤维骨性病损,在颌骨比较常见。组织病理学表现为正常的骨组织被胶原纤维和含有不同量的矿化物质的成纤维细胞所替代,矿化物可以是骨或牙骨质状外观。良性纤维骨病损包括不同性质的病变,如发育性病变,反应性或异常增生,以及肿瘤性病变。良性纤维骨病损分为三类:骨纤维异常增殖症(fibrous dysplasia,FD)、骨化纤维瘤(ossifying fibroma,OF)和骨异常增生(osseous dysplasia,OD)。本研究将从良性纤维骨病损的临床表现,组织病理学表现,影像学表现方面及现阶段的分子病理机制来对颅颌面骨的良性纤维骨病损进行复习。     

Vax基因与视觉神经系统的早期发育

视觉神经系统的发育与形成是一个相当复杂的过程,其基因调控机理是神经发育生物学领域的研究热点.Vax基因家族是新近发现的一类与视觉神经系统发育密切相关的同源异型盒基因,调控前脑、眼原基、视泡、视柄以及视网膜的发育.Vax-1参与色素上皮和视柄的分化;Vax-2则在视网膜及视神经背腹轴建立方面起重要作用.Vax基因的研究将对阐明视觉神经系统发育调控机制提供新的认识.     

PRC1.6复合体表观遗传调控生殖谱系特异性基因的时空表达

多梳抑制复合体1 (polycomb repressive complex 1, PRC1)是一类通过催化和识别染色质表观遗传修饰进而调控基因表达的蛋白复合体,主要参与干细胞干性维持、细胞分化以及细胞周期调控等生理过程,该复合体功能异常影响机体发育或导致癌症发生。在哺乳动物细胞内,PRC1根据组成差异被进一步细分为6种不同的亚型PRC1.1～PRC1.6,它们在靶基因群识别、表观调控机制及生物学功能上存在明显特化。近年来研究发现,PRC1.6复合体在胚胎干细胞及体细胞中对于稳定抑制生殖谱系特异性基因的表达至关重要,同时对于生殖干细胞的干性维持以及精子发生过程中生殖谱系特异性基因的精密调控承担着重要作用。本文在介绍PRC1.6复合体的发现、各组分的分子功能及其参与的生化反应途径的基础上,系统阐述了该复合体在胚胎发育、性腺发育、精子发生等过程中对生殖谱系特异性靶基因群的时空表达发挥的重要调控功能,并探讨了PRC1.6与已知表观遗传调控网络的相互作用,以期为进一步探索生殖谱系基因表达、精子发生的表观遗传调控机制以及男性不育的致病机制提供参考。     

动物早期胚胎发育中染色质结构的继承和重编程

染色质开放性和染色质三维高级结构在基因表达和调控中发挥着非常重要的作用,广泛参与分化、发育、肿瘤发生等细胞生理过程,是表观遗传研究的热点领域之一。动物胚胎发育起始于终端分化的卵子受精形成全能性的受精卵。在精卵结合的过程中,染色质开放性和染色质三维高级结构发生了剧烈的变化,经历继承、重编程、重新建立的过程,并指导调控受精卵分化发育最终成为多细胞、多器官组织的新生命个体。本文介绍了近年来研究染色质开放性和染色质三维高级结构的实验分析技术手段,染色质结构在动物早期胚胎发育过程中的变化规律及其在早期胚胎发育中的作用,染色质结构与其他表观遗传信息(甲基化、组蛋白修饰等)关系方面的重要研究进展和存在的科学问题,以期为表观遗传调控早期胚胎发育的研究提供参考。     

小鼠内耳发育核心转录因子的保守性及调控网络的比较分析

在脊椎动物内耳发育中, Six1、Six4、Pax2、Pax8、Foxi1、Dlx5、Gbx2、Irx2/3、Msx1等基因作为核心调控基因参与听基板的诱导过程。文章通过生物信息学方法, 对小鼠内耳发育的核心转录因子进行保守性分析并研究其相互调控关系, 得到小鼠内耳发育过程中核心转录因子的基因调控网络。与文献中已知的小鼠内耳发育基因调控关系相比, Pax2、Pax8、Foxi1、Dlx5基因在内耳发育中仍然起主要调控者的角色, Six1则处于被多个转录因子调节的地位, Gbx2、Irx2/3、Msx1在调控网络中也起到重要作用。对出现的差异进行了合理的分析, 同时结合构建的调控网络预测了可能存在的Msx1对Six1、Gbx2的调控作用。序列预测结果也发现了一些新的调控关系, 所涉及的转录因子包括Sox5、Lhx2、Rax、Otx1、Otx2、Pitx1、Pitx2、Nkx2-5、Irx4、Irx6、Dlx2、Hmx1/2/3、Pou4f3、Pax4、Tlx2。文章为深入了解内耳发育调控机制提供了基础信息。     

EZH2在心脏与血管发育中的作用

Zeste基因增强子人类同源物2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)是多梳蛋白抑制复合物2(polycomb repressive complex 2, PRC2)的主要元件之一，利用组蛋白甲基化酶活性发挥经典作用，抑制靶基因的表达。此外，EZH2通过甲基化其他蛋白，作为蛋白支架分子募集转录相关分子介导转录激活，与lncRNA及miRNA相互作用等非经典途径调控各项生命活动，与干细胞分化和组织器官发育关系密切。EZH2及其功能相关分子在心脏发育、血管发生等过程中发挥着至关重要的作用。靶向敲除小鼠心脏Ezh2基因会影响心肌组织及内皮源性组织的正常发育，造成广泛性的心脏发育缺陷。EZH2参与调控正常组织和肿瘤组织的血管生成，维持新生血管完整性，并参与调控内皮间质化和内皮造血转化。本文探讨了EZH2在心脏和血管发生领域的影响效应、调控机制，及其与相关疾病的关系。     

小分子RNA在植物叶发育中的调控作用

叶发育是叶原基细胞有序的分裂、生长和分化的过程,受到植物激素和多个转录因子的严格调控.近年的研究表明,在叶片发育的过程中,小分子RNA是基因调控网络的重要组分.小分子RNA通过对其中一些转录因子的抑制作用,影响其表达水平和空间分布,维持叶的正常发育.本综述介绍了小分子RNA及其靶基因调控模块在叶片发生、 叶片形状、叶子极性发育和叶子衰老等过程中的调控作用,并展望了未来研究中新方向.     

罗汉果色氨酸转氨酶基因SgTAR2的克隆及表达分析

色氨酸转氨酶基因家族,是直接参与植物生长素生物合成途径的关键酶基因。该研究在罗汉果转录组测序的基础上,结合RACE技术克隆罗汉果色氨酸转氨酶基因SgTAR2的全长cDNA序列和DNA序列;并对其进行生物信息学分析和时空表达分析。结果表明:克隆所得SgTAR2的cDNA全长序列2078bp,最长ORF为1332bp,编码443个氨基酸,Gen Bank登录号为KU949381,其编码蛋白具有2个蒜氨酸酶保守结构域和多个5'-PLP结合位点,推测其可能参与催化色氨酸转氨基作用、化学防御作用、生长素生物合成等生物学过程;SgTAR2基因DNA长为4103bp,含有4个内含子和5个外显子,其内含子具有多个高水平转录调控因子和多个与激素、环境等胁迫响应相关的作用元件,暗示SgTAR2基因内含子协同调控罗汉果生长素合成、抗胁迫反应、形态发育等生物学过程。实时荧光定量结果显示,SgTAR2基因在罗汉果各组织器官均有表达,在雌蕊和15d幼果期表达量较高,暗示该基因参与罗汉果果实早期发育。该研究结果表明SgTAR2参与了生长素介导的罗汉果不同生长发育过程,特别对幼果及花的起始发育和器官形态建成等具有重要意义。     

小分子RNA在植物激素信号通路中的调控功能

植物激素是调控植物生长发育的信号分子。近年来的研究发现,小分子RNA作为基因表达调控网络的组分,参与植物激素信号途径,在植物生长发育和胁迫反应方面发挥重要作用。本文综述了miRNA和次级siRNA(Short interfering RNAs)介导的基因调控与植物激素信号通路相互作用的研究进展,主要包括生长素、赤霉素、油菜素内酯和脱落酸途径涉及的miRNA及其功能,并对不同发育过程中miRNA参与的不同激素信号通路的交叉和互作进行了讨论。     

家蚕凋亡相关基因研究进展

细胞凋亡指细胞受基因调控的自主的细胞死亡过程,是细胞为维持内环境稳态的一种手段。家蚕Bombyx mori是重要的鳞翅目模式昆虫,对其细胞凋亡机制的研究具有代表性。家蚕细胞凋亡不仅参与了整个变态发育过程,而且在家蚕天然免疫反应中扮演着重要角色。在家蚕卵-幼虫-蛹-成虫各阶段通过凋亡基因的调控促进组织退化及冗余细胞的清除,并且在家蚕抗家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)过程中,细胞凋亡的发生对Bm NPV增殖的抑制也有着重要作用。本文就近年来家蚕细胞凋亡诱导因素、细胞凋亡相关基因的研究现状及通路和细胞凋亡对家蚕发育影响的研究进展进行综述,为解决目前家蚕细胞凋亡机制研究不足、内质网通路涉猎少、各通路间联系不清晰等问题,以及深入研究家蚕细胞凋亡并解析家蚕变态发育机制和天然免疫反应提供参考。     

大豆茸毛突变体的鉴定及相关基因表达分析

茸毛是大豆的重要形态性状,对其自身的生长发育有着重要作用,也与百粒重等诸多农艺性状相关,因此对大豆茸毛的研究显得尤为重要。本研究从大豆EMS突变体库中筛选到4个茸毛发育异常的突变体,分别是短茸毛突变体ddsp1,无茸毛突变体ddsp2,茸毛部分空瘪突变体ddsp3和茸毛完全空瘪突变体ddsp4。扫描电镜观察结果表明这些突变体中茸毛的长度或形态等都发生了明显的变化,同时突变体的籽粒大小、百粒重等也发生了明显的改变。选取了10个可能与大豆茸毛发育相关的同源基因,分别是参与正调控茸毛发育起始的基因GL1、GL2、GL3和TCL1,参与核内复制负调控的基因RBR1、SIM、KAK和SPY以及参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL,通过qRT-PCR分析了这10个基因在4个茸毛突变体和野生型中的表达情况。结果表明,控制茸毛发育起始的基因除了GL1和GL2分别在突变体ddsp2和ddsp4中显著下调表达之外,其余控制茸毛发育起始的基因均显著上调或无显著变化。参与核内复制负调控的基因中,除了RBR1基因只在突变体ddsp1中显著上调表达之外,SIM、KAK和SPY在这4个突变体中的表达水平均显著升高。而参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL在4个突变体中的相对表达量均显著增加。本研究通过对茸毛相关基因的表达分析,为进一步挖掘控制大豆茸毛发育的基因以及研究基因的作用机理和调控模式奠定了基础。     

PcG家族CBX2基因的发现及其在哺乳动物性发育中的作用

Polycomb group complex (PcG)作为发挥转录抑制作用的重要表观遗传调控复合物参与发育、衰老以及肿瘤发生等重要生理过程。Pc G家族成员,包括PRC1 (Polycomb repressive complex 1)与PRC2 (Polycomb repressive complex 2)两种复合物,各组分间功能既协同,又不失特性,色素框同源蛋白(Chromobox homolog CBX)是PRC1的主要核心蛋白,其家族的成员之一CBX2近年来成为研究的热点。本研究综述了CBX2基因的发现、基因和蛋白质的结构组成及其在人和鼠不同组织的表达情况,阐述了CBX2在哺乳动物性发育中的作用及研究进展,发现CBX2除参与PcG复合体发挥转录抑制作用外,还具有基因转录激活作用,它作为哺乳动物性别决定级联中SRY (Sex region of Y chromosome)的上游基因可直接激活靶基因SF1/NR5A1的表达,如果CBX2基因突变或缺失将使雄性小鼠发生性反转,在人类中造成46,XY性发育障碍(disorders of sex development, DSD),为进一步研究CBX2基因在动物性发育调控中的作用提供依据。     

WT1在哺乳动物性别发育过程中的调控作用

哺乳动物的性别发育大致可分为性别决定和性别分化两步,是一个由WT1/Wt1、SRY/Sry和MIS/Mis等多基因参与的级联过程,但目前对于这些基因之间的相互作用尚不清楚。在性别发育过程中持续表达的WT1/Wt1与多种伴有性别发育异常的疾病相关,其重要性表现为对多个性别发育关键基因在转录水平和转录后水平的调控。简要概述了WT1/Wt1的复杂性及其对多基因的调控作用,以期为阐明性别发育机制和基因间的相互关系提供参考。     

叶片衰老过程中的蛋白激酶和蛋白磷酸酶

衰老是受遗传程序严格控制的植物个体发育过程中的一个必经阶段,由特殊发育信号通过一定的信号传导路径来启动和控制。研究发现,蛋白激酶和蛋白磷酸酶所介导的可逆磷酸化反应在叶片衰老信号传递和衰老的启动和进程控制过程中发挥了重要作用。本文对近年参与叶片衰老调控的蛋白激酶和蛋白磷酸酶基因的分离鉴定及功能研究进行了综述。