顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一, 其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用. 本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析, 从而推断“头对头”基因对共表达的原理. 用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响. 结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控“头对头”基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一,其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用.本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析,从而推断"头对头"基因对共表达的原理.用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响.结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控"头对头"基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

不同紫细菌光合基因表达调控机制异同

紫细菌是一类可以进行不放氧光合作用的原核微生物,可以利用光能产生ATP并为其生长代谢提供能量。其光系统由一系列色素及蛋白组成的复合体组成,并由一系列光合基因如puc、puf、bch和crt等编码。紫细菌光合相关基因的表达主要受到外界氧化还原信号及光照的影响,然而不同紫细菌光合基因表达调控机制具有明显的多样性。以球形红细菌与沼泽红假单胞菌为重点,介绍了近年来几种光合基因表达调控系统如Pps R/Crt J型调控蛋白、双组分磷酸化调控系统、CRP-FNR型调控蛋白等在紫细菌中的研究进展。通过系统深入分析这些调控通路在不同紫细菌中的特征及功能,发现不同菌株中类似调控通路通常具有相似功能,但又各具特点。旨为对进一步了解紫细菌光合基因表达调控机制并为其应用研究提供参考。     

植物WRKY转录因子的研究进展

WRKY基因家族是高等植物中的一类转录调控因子,在植物抗逆反应过程中扮演重要角色,其表达受上游启动子中顺式作用元件和反式作用因子的相互协调调控。对WRKY转录因子的结构特征及分类、生物学功能特点等进行概述,同时展望其研究方向和前景。     

基于信息量的调控元件预测方法

设计基于信息含量的调控元件识别算法,对酵母的基因表达数据聚类结果进行分析,旨在预测共表达基因上游非编码区可能存在的转录因子结合位点。分析已知受相同调控因子作用的基因上游序列的结果表明,算法能正确识别具有单一保守核心序列的调控元件和具有间隔子(spacer)的保守序列．通过分析共表达基因,算法提取出的候选调控元件,部分可能具有生物学意义,这还有待于生物学实验的进一步验证。     

光控表达系统在合成生物学中的调控作用

光遗传学技术是将遗传学技术与光控技术相结合,利用光源控制生物过程的一项全新技术。光控表达系统是基于光遗传学技术与合成生物学方法相结合的策略,将光作为感测模块与生物体内已有的基因模块组合构成全新的基因回路,通过光信号动态调控基因表达的系统。该系统是一种低成本、低毒性、高灵活性的新型动态调控开关,对基因精准调控的同时还能有效解决能源短缺问题。目前,该系统已经成熟地应用于疾病诊疗、材料合成等领域,同时也极大促进了微生物代谢及合成生物学的发展。光受体是光遗传学技术中不可缺少的工具元件,根据不同生物光受体的感光特性,介绍用于控制基因表达的光调控系统,重点分析其在调控微生物系统内基因表达、代谢途径和药物递送中的应用,探讨光遗传学技术在合成生物学应用中可能存在的问题及未来发展前景。     

萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因结构及其调控序列分析

磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶 (PHGPx) 是谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx) 家族的重要一员,是目前已知能直接保护生物膜免受过氧化损伤的唯一酶类 . 此前的研究表明,萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因 (RsPHGPx) 编码一个有生理功能的过氧化物酶 , 并且 RsPHGPx 基因的表达可能受发育和环境胁迫信号的复杂调控 . 要深入了解该基因的表达调控机制首先必须阐明 RsPHGPx 基因的结构及其上游调控序列 . DNA 印迹表明萝卜 RsPHGPx 基因以单拷贝的形式存在于基因组中 . 以基因组 DNA 为模板,通过常规 PCR 与染色体步行相结合的方法克隆到了一段 3.3 kb 长的 RsPHGPx 基因组序列 . 分析发现,该基因由 7 个外显子和 6 个内含子组成,所有内含子的剪切位点均符合真核生物 GT-AG 规则 . 另外还发现该基因的上游基因是生物素合成酶基因;位于 RsPHGPx 基因上游的调控序列只有不足 300 bp. 这些结构特征与拟南芥 AtGPX3 基因极其相似 . 顺式作用元件的数据库搜索发现 RsPHGPx 基因的上游调控序列含有多个响应激素 ( 如 E-Box 和 W-Box) 、胁迫 ( 如转录因子 MYB 和 MYC 的结合位点 ) 和光 ( 如 Box Ⅱ和Ⅰ -Box) 信号的元件 . RNA 印迹分析表明 RsPHGPx 基因的表达受到脱落酸 (ABA) 和连续光照 ( 在黄化苗中 ) 处理的负调控,受到冷胁迫 (4℃ ) 的正调控,这暗示了预测的顺式作用元件的调控作用 . 然而,除草剂 paraquat 对该基因表达的正调控作用,暗示了某些与氧化胁迫相关的未知元件的存在 . 这些结果进一步印证了 RsPHGPx 基因的表达受发育和环境胁迫信号复杂调控的推测 . 这是迄今为止首个关于植物 PHGPx 基因结构和上游调控序列的系统报道,为今后全面认识植物 PHGPx 基因的表达调控机制奠定了必要基础 .     

神经系统特异表达基因调控机理的研究进展

神经系统特异性基因正确的时空表达受细胞内外信号的调控,信号传导途径最终的靶位点是能结合特异转录因子的DNA序列.目前发现的决定神经系统基因特异性表达的顺式作用元件既有增强子,也有沉默子.它们可以特异性地增强基因在神经系统的表达,或特异性抑制基因在非神经系统的表达. 顺式元件要发挥这些作用,依赖于与其结合的反式因子,而这些反式因子又能与其他蛋白质或DNA序列发生互动, 通过协调作用,共同决定基因的时空表达顺序.     

龙眼DCL家族基因的启动子分析及时空表达

为了解龙眼DCL基因的功能,该试验对龙眼基因组数据提取的DlDCL1、DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4基因序列进行启动子顺式作用元件及其受miRNA调控的分析;并以龙眼胚性愈伤组织为材料,研究了DlDCLs不同基因成员在非生物胁迫和外源激素处理下的表达情况。结果显示:(1)龙眼DCL基因启动子中除了TATA和CAAT外,还具有大量的光反应元件、激素应答元件、胁迫响应元件、组织特异性调控元件及植物生长发育相关的顺式调控元件,提示龙眼DCL基因启动子转录活性可能受到光、激素信号及逆境胁迫因素的诱导。(2)对调控龙眼DCL基因的miRNA进行筛选,结果显示DlDCL1受miR162和miR1024调控,DlDCL4受miR390和miR396调控。(3)实时荧光定量PCR显示,在一定浓度范围内,外源激素GA3、ABA和ETH均能下调DlDCLs基因的表达,而高浓度ETH处理则显著上调DlDCLs的表达。(4)高浓度蔗糖(6%)处理时DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4显著上调表达,而低浓度(0.1%)处理时DlDCL1显著上调表达;不同温度处理下,DlDCL1在34℃时显著上升,DlDCL3随着温度的提高相对表达量逐渐减低;而DlDCL2和DlDCL4表达量差异不明显;NaCl胁迫处理下,DlDCLs在1h处理时表达量下调,但在其他不同时间点则上调表达。研究表明,龙眼DCL基因在外源激素及非生物胁迫处理下,并非是简单的一对一响应,而是存在较为复杂的响应机制。     

基因非编码区与转录调控元件的识别研究

随着后基因组时代的到来,非编码区的研究已经成为科学家面临的挑战,对基因非编码区的一个主要研究方向就是对调控元件的研究。识别转录调控元件是理解基因转录机制和表达模式的关键。较全面地介绍了基因非编码区以及调控元件,包括功能和作用,常用识别算法,并对常用数据库进行介绍,提出可能的研究方法和发展方向。     

植物质体基因工程调控元件研究进展

随着植物合成生物学的发展,质体逐渐成为许多具有商业价值的次生代谢产物和治疗性蛋白异源生产的理想平台。与核基因工程相比,质体基因工程在外源基因高效表达和生物安全性等方面具有其独特优势。然而,外源基因在质体系统中的组成型表达或对植物生长不利,因此需进一步挖掘、设计调控元件实现对外源基因的精准调控。本文概述了质体基因工程调控元件的研究进展,内容包括操纵子设计与优化思路、多基因共表达调控策略及新型表达调控元件的挖掘等,为植物合成生物学的发展提供参考。     

DREB转录因子在植物非生物胁迫中的作用及应用研究

转录因子也称反式作用因子,是能够与真核生物基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白。DREB转录因子作为植物特有的转录因子,通过与DRE调控元件特异结合,能促进许多与低温、高盐和干旱相关基因的表达。本文综述了近年DREB转录因子的研究进展,并对其结构和生物学功能、表达调控和信号传递途径以及DREB基因在改良植物抗逆胁迫中的应用进行了讨论,同时对该领域的发展前景进行了展望。     

水稻胚乳特异表达基因的挖掘及顺式元件分析

本研究旨在利用计算机方法对水稻胚乳特异性表达基因进行挖掘和功能分析,及特异性顺式调控元件的预测。我们将基因在不同组织中的表达信号谱看作多维空间内的向量,利用向量夹角余弦法计算其与理想状态下该基因在某一组织特异表达向量的相似度,以此来判断组织特异性表达基因。本文通过对水稻芯片数据的大规模分析,共挖掘出了127个在水稻胚乳中特异表达基因。并对其启动子进行顺式元件预测,发现两个与胚乳特异表达相关的顺式调控元件,其保守序列分别为CATGCATSCM和GATCGATCGR。与已知功能的顺式元件比较显示,前者为种子特异基因表达相关的RY repeat元件,而后者则与元件RNFG1相似,但其具体功能尚不明确。     

糖类应答元件结合蛋白——葡萄糖信号途径中的转录因子

糖类应答元件结合蛋白(ChREBP)是2001年发现的葡萄糖信号途径中的一个新的候选转录因子,在哺乳动物体内可结合到糖酵解和脂肪合成酶相关基因启动子区的糖类应答元件(ChRE)上,激活这些基因的转录,并与SREBP-1c协同作用,调节糖酵解和脂肪合成酶相关基因的表达。该文介绍ChREBP的基因结构、表达调控、活性调节、生物学功能及其作用机制等的最新研究进展。     

橡胶树橡胶生物合成调控相关基因表达丰度比较

蛋白质是构成生命系统的基本元件之一,是大部分生物学功能的执行者.蛋白质丰度与其生物学功能息息相关,其丰度受基因表达过程中各环节严格精密的调控.其中,蛋白质丰度与其相应mRNA丰度存在较强的相关性,蛋白质丰度差异的40％可由mRNA丰度来解释.茉莉酸信号途径调节巴西橡胶树中的天然橡胶生物合成,但相关基因彼此间的表达丰度差...     

受低毒病毒调控的板栗疫病菌总蛋白质组学

【目的】为解析低毒病毒调控板栗疫病菌生理性状和致病性的机制,在总蛋白质组水平上寻找受病毒侵染调控的宿主蛋白及其编码基因。【方法】使用双向电泳方法对野生型菌株EP155和受低毒病毒感染的菌株EP713进行差异蛋白质组分析,同时,对差异表达蛋白质编码基因的mRNA水平进行定量分析。【结果】共找到71个因病毒侵染而发生差异表达的蛋白质点,分别属于58种不同蛋白质。以EP155为对照,表现为上调的19个,下调的52个,主要涉及能量代谢,蛋白质、核酸和碳水化合物代谢,信号传导以及压力应激和氧化还原反应。对10个受病毒调控的蛋白的编码基因进行了mRNA水平定量,其中7个基因受病毒感染后的mRNA水平变化与蛋白水平变化趋势一致,3个基因的mRNA水平变化与蛋白水平变化趋势不相符,表明低毒病毒对板栗疫病菌不同基因的调控可以发生在不同的调控层面上。【结论】低毒病毒的侵染弱化了宿主TCA循环的能量流动,调控了宿主体内的甲基化过程及真菌致病因子的表达。     

浅谈染色质高级结构与基因转录的远程调控

精确的基因表达调控是细胞分化、个体发育和细胞维持正常生命活动的必要条件,转录调控是真核细胞基因表达调控最关键的环节,其神秘和精深吸引着无数科学家为之奋斗不已。染色质构象捕获及其衍生技术的建立和2003年启动的"DNA元件百科全书"计划,将人们对基因转录调控的认识从二维层面推向三维空间。基因组中分布着众多调控元件,它们与所调控的靶基因间可相距几万甚至几十万个核苷酸,可以与靶基因位于相同或不同的染色体上。依据染色质环模型,调控元件可通过染色质环高级结构,与靶基因在空间上充分接近并相互作用,发挥其调控功能。同一个调控元件可以调控不同的靶基因,而相同的基因亦可能受不同调控元件的调节,由此细胞在染色质高级结构层面形成了一个复杂的调节基因转录活性的三维网络。该文分别从基因远程调控现象的发现、研究方法、相关机制及面临的挑战等方面作一简要综述。     

拟南芥GHMP基因家族成员的组织表达及生物信息学分析

利用生物信息学方法获得拟南芥全基因组中12个GHMP基因家族成员。通过实时定量PCR技术研究这12个基因在不同组织中的表达,结果显示它们具有组织表达特异性。构建了拟南芥中GHMP基因家族成员的系统进化树。启动子区调控元件分析表明,大多数GHMP成员包含有光响应、生物钟及其它逆境胁迫响应的相关元件,预测这些GHMP基因家族成员可能参与了植物的光信号、生物钟及相关的逆境胁迫信号转导途径。     

外源基因表达造成的群体感应细菌生存压力的建模分析（英文）

外源基因的表达及其对细菌种群的影响对于群体感应系统和合成生物学产业的研究具有重要意义。然而,人们对于表达外源蛋白的细菌本身的行为模式仍然知之甚少。为了研究菌落生长和外源基因表达的过程究竟受到哪些因素的影响,文中测量了受Lux类受体调控的外源基因在N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactone,N-AHL)信号分子诱导下的表达,并模拟了其对细菌种群动态的影响。文中建立了一个假设性的数学模型,对信号分子诱导表达下细菌种群生长受影响的现象进行了分析。先前的研究通常将细菌种群生长受群体感应系统影响的现象归咎于合成群体感应信号分子的消耗与N-AHL信号分子的毒性,文中提供了对于这种生存压力的另一种可能的解释。     

外源基因表达造成的群体感应细菌生存压力的建模分析

外源基因的表达及其对细菌种群的影响对于群体感应系统和合成生物学产业的研究具有重要意义。然而,人们对于表达外源蛋白的细菌本身的行为模式仍然知之甚少。为了研究菌落生长和外源基因表达的过程究竟受到哪些因素的影响,文中测量了受Lux类受体调控的外源基因在N-酰基高丝氨酸内酯 (N-acyl homoserine lactone,N-AHL) 信号分子诱导下的表达,并模拟了其对细菌种群动态的影响。文中建立了一个假设性的数学模型,对信号分子诱导表达下细菌种群生长受影响的现象进行了分析。先前的研究通常将细菌种群生长受群体感应系统影响的现象归咎于合成群体感应信号分子的消耗与N-AHL信号分子的毒性,文中提供了对于这种生存压力的另一种可能的解释。