基因外显子连接序列与相应内含子序列的相互作用

剪接后的内含子与相应mRNA序列的相互作用在基因表达调控过程中起着非常重要的作用。基于27个物种的核糖核蛋白基因序列,采用Smith—Waterman局域比对方法得到外显子连接序列与相应内含子序列的最佳匹配片段,分析了外显子连接序列上的匹配频率分布和匹配片段的序列特征。发现一些低等真核生物EJC结合区域的匹配频率明显低于其它区域,所有物种EJC结合区域的序列构成呈现出相对低的结构序。最佳匹配片段的平均长度和配对率分布与siRNA和miRNA的结合特征相同。推测EJC和内含子在与外显子序列结合的过程中存在相互竞争和相互协作的关系,内含子中部序列在基因表达调控过程中起着重要的作用。     

mRNA序列与相应内含子序列匹配的普适性分析

剪切后的内含子在基因表达和调控过程中发挥重要作用,由此在成熟mRNA与相应的内含子之间也存在相互作用,并且二者协同进化。为了验证这一理论,以13个物种的基因组作为研究样本,凭借Smith-Waterman的局域比对方法,最终得到在成熟mRNA与其内含子序列之间的最佳匹配片段,同时在mRNA序列上显示出最佳匹配强度的分布区。然后对最佳匹配片段的长度、配对率的分布这两项参数进行分析之后,发现最佳匹配片段的这两个参数的特征,与siRNA和miRNA的结合特征是相近的;在mRNA序列上,得出UTR区与内含子相互作用强,GC含量低的片段偏好结合到3’UTR区,相反GC含量高的片段更倾向与5’UTR区发生相互作用。因此,最佳匹配片段的序列特征符合RNA-RNA相互作用规律,可以把内含子看成是一种具有基因表达调控功能的序列。以上研究对于进一步探讨内含子的功能和进化具有重大意义。     

水稻线粒体丝氨酸羟甲基转移酶基因的电子克隆

采用基于EST的电子克隆方法得到了一段长1611bp的cDNA序列,以此为信息探针搜索HTGs数据库,找到一个与之高度匹配的基因组DNA序列——OSJNBa0057G07克隆。用FGENESH分析该克隆中的联配区域得到一个包含14个外显子和13个内含子的基因。该基因位于水稻第3染色体物理图谱的136．0～137．6cM区域。推导的ORF编码498个氨基酸,经BLASTP搜索SWISS-PROT数据库和蛋白序列的亚细胞定位显示,该基因编码水稻的线粒体丝氨酸羟甲基转移酶(mSHMT)。该基因受到EST序列的完全支持,其中不乏来自盐胁迫、稻瘟病菌侵染等逆境处理的EST序列,推测该基因与水稻对逆境的应答反应有关。     

昆虫JHE基因结构及与甲基化相关的CpG O/E值分析

本研究选择西方蜜蜂、黑腹果蝇、致倦库蚊和家蚕四种昆虫为例,以降解保幼激素的特异性酯酶（juvenile hormone esterase,JHE）为研究对象,首先运用NCBI的Spidey在线软件将各昆虫的JHE基因与其相应的基因组序列作比对,分别确定各昆虫JHE基因的上游2000bp的具体序列和外显子及内含子区域。发现西方蜜蜂JHE基因含有7个外显子和6个内含子,而其余三种昆虫的JHE基因均含有6个外显子和5个内含子。接着,分别统计基因各区域的CpG,G,C位点的占有量,并计算出CpG O/E值（CpG位点的实际值与期望值之间的比值）,发现各区域CpG O/E平均值的大小依次为：基因上游2000bp区>内含子区>外显子区,基因上游2000bp区的CpG O/E平均值大于1.0,而第1到第4外显子的CpG O/E平均值均只有0.8左右。表明在昆虫JHE基因中,若有CpG甲基化位点发生,应主要发生在第1到第4外显子区域。     

编码序列和非编码序列的3-tuple分布特征

非编码序列,特别是内含子的起源,是一个重要的悬而未决的问题。首先通过计算模式生物的编码序列和非编码序列的不同阅读框中3-tupie的频率分布,发现编码区中不同阅读框具有十分不同的3-tuple分布,而在非编码区中,不同阅读框的3-tuple分布几乎相等,并且这一性质不具有物种依赖性。为了描述分布差异的程度,引进夏量一对称相对熵,并通过比较原核生物和真核生物,发现无论是编码区还是非编码区,原核生物都具有比真核生物更高的SRE值。进一步研究表明,某一生物的SRE值与该生物全基因组中编码区所占的百分比存在一定的相关性（相关系数为0．86）。计算机模拟进化实验发现,2％的突变就足以使典型的嗯核生物编码区高SRE值变为真核生物内含子区特有的低SRE值。比对数据库中已经注释的内含子和编码区序列,证明确实有一部分与编码区具有很高同源性的内含子序列。实验表明,至少部分真核生物的内含子可能起源于编码序列,同时也说明SRE可能被用于研究物种基因组序列的进化。     

真核生物mRNA二级结构与内含子剪接

对68个外显子-内含子-外显子序列片段以及相应的外显子-外显子序列片段的二级结构进行分析后发现,内含子5′端和3′端的碱基G(剪接位点)中大约90％位于二级结构的环区或是茎区的端部并靠近环,而且位于环区的G也多靠近环的基部;92％的外显子拼接位点也有类似性质. 约82％的分枝点A位于环区或环与茎的连接部位. 折叠结构的形成使剪接位点和分枝点在空间上彼此靠近.     

国内信息

斑马鱼Hoxa-11a基因克隆及序列分析的研究浙江大学生物技术系薛良义和林凯先对斑马鱼基因组DNA进行研究。他们用PCR法从斑马鱼基因组DNA中扩增了HoXa-11a基因的完整编码序列,并将其克隆到PCR-ToPo载体,该基因包括两个外显子,其长度分别为622bp和233bp,其间的内含子为726bp,可共编码为284个氨基酸,它与人、鼠、鸡、爪蟾和矛尾鱼HoXa-11基因氨基酸序列的同源性分别为50.0%、51.3%、53.3%、56.7%和59.7%除同源异型盒外,外显子1区和内含子中也存在保守序列。外显子1中丙氨酸同类物与其两侧富含甘氨和丝氨酸亚区的积累是不同动物Hoxa-11…     

矛尾鱼Hoxa—11基因克隆及5′端序列分析

Hoxa-11基因调节鱼类鳍和四足动物肢的发育,在脊椎动物进化过程中起着重要的作用,利用人和鼠的Hoxa-11基因保守序列设计了两个兼并引物,通过PCR扩增到了矛尾鱼的Hoxa-11基因,经克隆和DNA序列分析,该片段为2065bp,包括绝大部分外显子Ⅰ,内含子和部分外显子Ⅱ,编码204个氨基酸,其氨基酸序列与人、鼠、鸡、蛙和斑马鱼的同源性分别为66.0%、67.6%、74.4%、72.8%和59.7%。外显子Ⅰ的长度从矛尾鱼到蛙、鸡、鼠和人呈现逐步上升趋势,人比矛尾鱼增长了16%,进一步分析,外显子Ⅰ可分为4个区域;两个高度保守区域,1个中度保守区域和1个可变区域,外显子Ⅰ的长度变化主要是由于可变区域内丙氨酸同聚物以及两侧富含甘氨酸和丝氨酸序列的累积。矛尾鱼只有1个由两个丙氨酸组成的同类物,蛙有1个由5个连续丙氨酸组成的同聚物,而鸡、鼠和人有3个丙氨酸同聚物,其中最大的同聚物由7个连续丙氨酸组成,而且在同聚物两侧出现了富含甘氨酸和丝氨酸序列。这表明可变区域可能与脊椎动物进化和鳍-肢转换过程中新功能的获得有关。同源异型盒所在的外显子Ⅱ区和剪接位点是高度保守的。内含子的长度变化较大,但在其内部也发现了两个高度保守的35bp和16bp的DNA片段,这两个片段在人、鼠、鸡、蛙和矛尾鱼中是完全相同的,这些序列的高度保守性提示其功能上的重要性。     

酵母内含子在基因序列中的分布对基因转录效率的影响

对酵母中高效转录和低效转录基因内含子序列寡核苷酸使用情况的对照分析,显示两类内含子的序列结构有差异,并且高效转录基因内含子序列含有较多潜在的转录因子结合位点,由此推测内含子可能参与基因转录的调控.这个结论有待更多的数据证实.对内含子和外显子在两组基因序列中的分布（长度、位置等）进行详细比较分析后显示,高效转录基因内含子和低效转录基因内含子的长度有比较明显的界限.两组基因中外显子长度的均值虽然有些差异,却没有明显的界限.基因序列长度与外显子长度的情况相似.虽然内含子的相对位置在两类基因中都很靠近5′端,但是从实际位置看,高效转录基因中比较多的内含子很靠近基因的5′端,有些则位于5′-UTR区域.这些结果提示,基因的转录效率与内含子的长度有关,与外显子及基因序列的长度无关,内含子的位置也可能影响转录效率,内含子对基因转录的调控可能与基因上游的转录调控有关联,或者是上游调控的延续.     

异源四倍体鲫鲤及其原始父母本细胞周期蛋白B基因克隆与分子遗传分析

细胞周期蛋白(cyclin)B是真核细胞周期运转中调控G2期至M期转化的关键因子.本实验根据斑马鱼细胞周期蛋白 B1基因的剪切方式,设计3对特异于金鱼和银鲫细胞周期蛋白B基因外显子区兼并引物,首次扩增出异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫和鲤鱼细胞周期蛋白B基因2条大小分别约为2.4 kb和2.1 kb的片段.测序及比对分析表明：这3种鱼的细胞周期蛋白B基因2个片段均包含8个外显子和7个内含子.内含子剪切位点符合GT/AG规则,推测细胞周期蛋白B基因2个片段可能是细胞周期蛋白B基因的2种存在形式.异源四倍体鲫鲤与其原始父母本细胞周期蛋白B基因片段序列的比较结果表明：无论是外显子区还是内含子区,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本都具有较高的遗传相似性,在1 025 bp的外显子序列中相同的碱基位点数达963个,为异源四倍体鲫鲤来源于红鲫和鲤鱼提供了分子证据;同时,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本差异碱基位点的存在又表明这一独特的多倍体物种与其原始亲本存在着进化上的变异.此外,还分别以细胞周期蛋白B基因外显子和内含子序列构建了包括异源四倍体鲫鲤及其原始父母本在内的系统进化树.结果初步表明：对于亲缘关系较近的物种,用外显子和内含子序列构建的系统进化树与传统的物种进化树一致;而对于亲缘关系较远的物种,用内含子序列构建的进化树与传统的物种进化顺序存在较大差异.     

绿色荧光蛋白

来源于水母Aequorea victoria的绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)现已成为在生物化学和细胞生物学中研究和开发应用得最广泛的蛋白质之一. 其内源荧光基团在受到紫外光或蓝光激发时（λ_max=395 nm, 小峰在479 nm）可高效发射清晰可见的绿光. GFP的高分辨率晶体结构为了解和研究蛋白质结构和光谱学功能关系提供了一个极好的机会. GFP已成为一个监测在完整细胞和组织内基因表达和蛋白质定位的理想标记. 通过突变和蛋白质工程构建的GFP嵌合蛋白在生理指示剂、生物传感器、光化学领域以及生产发光纤维等方面展示了广阔前景.     

猪鼻支原体P37蛋白相互作用蛋白的筛选与鉴定

既往工作表明,胃癌组织中有较高的猪鼻支原体感染率,猪鼻支原体的主要膜蛋白P37能够诱导外周血单核细胞释放肿瘤坏死因子（TNF）.为了深入研究P37的作用机制,利用酵母双杂交系统筛选与P37蛋白相互作用的蛋白质分子.首先,将编码P37全长的cDNA克隆到pGBKT7载体中,构建“诱饵”表达载体pGBKT7-p37,以此筛选人胎盘组织cDNA表达文库.在2.6×10⁶个克隆中,筛选到一株能与P37相互作用的阳性克隆,序列测定表明,该阳性克隆编码人视网膜色素上皮细胞蛋白（Norpeg蛋白）.在此基础上经GST-Pull Down实验,进一步证实Norpeg蛋白确能与P37相互作用,为进一步研究P37对细胞的作用机制奠定了基础.     

类产碱假单胞菌杀虫蛋白的激光拉曼光谱研究

类产碱假单胞菌是一种新发现的昆虫病原微生物,其代谢产生的杀虫蛋白对蝗虫具有较强的毒杀作用,经由杀虫蛋白的水和重水溶液的拉曼光谱,按照Lippert的方法计算它的二级结构含量,β折叠含量为58%,无规卷曲为34%,侧链C—C—S—S—C—C构型为反式-扭曲-反式.它的酪氨酸残基大部分暴露在分子表面,小部分埋藏在疏水环境中.并讨论了杀虫蛋白结构有可能导致的杀虫机理.     

大肠杆菌的蛋白分泌机制

大肠杆菌的分泌蛋白定位于内膜、外膜、周质空间和胞外环境,它们在N端或C端带有一定的结构包含着分泌信号,这两类分泌蛋白在各自特定的一组蛋白因子的协助下跨越内膜,再通过目前尚不清楚的方式实现其最终定位.N端带有信号肽的分子在跨越内膜时得到Sec家族蛋白因子协助,信号肽在跨膜过程中可能被切除,该过程由ATP和电化学势提供能量.C端带分泌信号的分子主要受到Hly家族分子协助,一次穿过内膜和外膜而不经过周质空间.     

利用凝胶介质提高古菌DNA结合蛋白晶体的衍射分辨率

在凝胶介质中结晶了极端嗜酸热菌Sulfolobus shibatae DNA结合蛋白Ssh10b,与没有凝胶介质的条件下相比,晶体的出晶速度减缓,晶体的外形变得更规则,晶胞的C轴变短,晶体衍射分辨率从0.65 nm提高到了0.35 nm.     

大肠杆菌冷休克蛋白CspC的分离纯化及部分性质测定

经Sepharose Q Fast Flow阴离子交换层析和Superdex 30凝胶过滤层析,从大肠杆菌（Escherichia coli）细胞内分离纯化了一种小分子蛋白质，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)纯度鉴定为单一条带，经质谱分析、N端测序、同源序列比较，确定该蛋白质为大肠杆菌冷休克蛋白CspC.在此基础上，用圆二色光谱测定了其二级结构含量，初步探索了其热稳定性及与单链DNA结合后的构象变化.     

拟南芥钙调素结合蛋白AtIQD26的分离鉴定

钙调素结合蛋白的研究有助于探明钙调素介导的信号转导途径.以拟南芥钙调素亚型2(ACaM2)为钓饵,重组共转化法构建并筛选了酵母双杂交文库.复筛后得到一个阳性克隆.序列测定及分析表明,分离的阳性克隆中包含一个编码钙调素结合蛋白AtIQD26的cDNA片段.凝胶覆盖实验进一步表明,AtIQD26在1 mmol/L Ca2 或1 mmol/L EGTA条件下都能与钙调素结合,说明其存在不依赖于Ca2 的CaM结合特性.GUS染色分析表明,AtIQD26具有普遍的组织表达特性,尤其是在新生的组织中表达量较大;融合荧光蛋白定位显示,AtIQD26在细胞核与质膜附近有分布.AtIQD26与钙调素空间分布的相似性,预示着它们在植物生长发育过程中可能共同发挥作用.     

肺炎球菌表面蛋白A(PspA)及其荚膜多糖交联物的免疫原性和交叉保护作用

分别采用肺炎球菌表面蛋白A(PspA)和PspA-荚膜多糖交联物免疫小鼠,研究PspA及其交联物的免疫特性.用酶联免疫吸附法(ELISA)检测抗原的免疫原性,用动物保护试验检验抗原对肺炎球菌6B,5,1,23F,19F型的交叉免疫效果.实验结果表明:肺炎球菌表面蛋白A及其多糖交联物表现出一定的交叉保护作用,具有较好的应用前景.     

叶花相关蛋白结构域对其转录辅激活及细胞核定位的影响

染色质相关蛋白在真核生物DNA复制、基因转录调控等过程中起着非常重要的作用．前期报道拟南芥叶花相关蛋白(leaf and flower related,LFR)蛋白定位于细胞核中, 其缺失突变体在叶、花发育及育性等方面存在着许多表型,但LFR蛋白的自身特征尚有待进一步探究．酵母单杂交实验表明,酵母转录因子GAL4 的DNA结合域与全长LFR的融合蛋白(GBD-LFR)具有转录辅激活活性,LFR的C端至少有2个犰狳蛋白(ARM)重复结构域及完整N端对于其转录辅激活活性是必需的．但在野生型拟南芥原生质体中,与典型的转录激活因子相比,GBD-LFR的转录辅激活活性并不明显．缺失或突变LFR与黄色荧光蛋白(YFP)的原生质体亚细胞定位的荧光显微观察表明,N端的1～25位氨基酸,特别是其中第22位的赖氨酸和第4、23以及25位精氨酸影响其核定位．利用激光共聚焦显微镜观察共表达黄色或青色荧光(CFP)融合蛋白的细胞核内分布,结果表明LFR与染色质结构蛋白组蛋白H4及染色质结合蛋白HMGA有一定的核内共定位．这些结果表明LFR可能作为一个染色质相关的蛋白质,在拟南芥的生长发育中发挥重要作用．     

Purification and Characterization of a DnaK-like and a GroEL-like Protein from Porphyromonas gingivalis

Heat-shock proteins of Porphyromonas gingivalis were demonstrated and two of them were purified and further characterized. The amplified de novo synthesis of two different proteins, with apparent molecular weights of 75 kDa and 68 kDa, was observed by autofluorography when a P. gingivalis culture incubated in a ¹⁴C-labeled amino acid mixture was shifted from 37°C to 44°C. Both proteins possessed ATP-binding abilities and were purified to almost homogeneity employing affinity chromatography on ATP-agarose followed by preparative SDS-PAGE. Purified 75 kDa and 68 kDa proteins had isoelectric points of 4.4 and 4.6, respectively. They were shown to be immunoreactive with commercial anti-DnaK and anti-GroEL polyclonal antibodies, respectively. Immunoblotting analysis of whole cells using antiserum raised against each purified protein from P. gingivalis, confirmed elevated synthesis of both proteins during thermal shock. A GroEL protein reacted strongly with antiserum against the 68 kDa protein. However, a DnaK protein reacted weakly with antiserum to the 75 kDa protein. Analysis of the N-terminal amino acid sequence of the DnaK-like protein (75 kDa) showed a high degree of homology with those of the HSP70 family including both prokaryotic and eukaryotic cells. The N-terminal amino acid analysis of the GroEL-like protein (68 kDa) indicated that it was identical to those of cloned GroEL homologues from P. gingivalis.