DNA限制性片段长度多态性

限制性内切酶的发现和应用,给生命科学研究带来了深刻变化。通过测定DNA分子中核苷酸排列顺序,研究基因的结构与功能,从而揭示生命现象的本质,是一个具有十分重要意义的课题。其中利用DNA重组和分子探针技术在基因水平上进行限制性酶切图谱分析,确定DNA结构中具有多态性的核苷酸位点,进行基因定位和异常基因的检测,是近年来分子遗传学研究中颇受重视的一个新领域。Kan和Dozy 1978年首先在β-球蛋白基因中发现第一个DNA多态性位点以来,人们已将注意力从基因表达产物——酶和蛋白质水平的多态性研究     

化学合成的DNA定位断裂工具

化学合成的 DNA 定位断裂工具是80年代初发展起来的一种新型非酶 DNA 定位断裂工具.它由 DNA 识别结合系统及化学断裂系统组成,能在人们预先设计的任何位点断裂 DNA 分子,具有制备简便、价格便宜、不受酶的天然专一性限制等优点.可应用于基因分离、染色体图谱分析、大片段基因的序列分析以及 DNA 定位诱变、肿瘤基因治疗与新的化学疗法等分子生物学领域.     

用简并寡核苷酸探针筛选对虾白斑综合征病毒DNA多聚酶基因片段

根据一些病毒的DNA多聚酶氨基酸序列中特有的保守序列VYGDTD设计的简并寡核苷酸 ,经地高辛标记后与对虾白斑综合征病毒基因库克隆杂交 ,筛选出一段长度为 70 7bp的EcoRI基因片段 ,该片段在一个开放阅读框内。并含DNA多聚酶B家族特有的保守序列YGDTDS。经与基因库比较 ,其氨基酸序列与藻类DNA病毒科 (Phycodnaviridae)的几株藻类病毒的DNA多聚酶片段有部分相似 ,因此推测该核苷酸片段为对虾白斑综合征病毒DNA多聚酶基因的部分序列。     

动物细胞特定基因的分离和鉴定

哺乳动物的基因组是非常复杂的,人的DNA含有大约10~7个珠蛋白基因大小的DNA顺序。其中大约60％是单拷贝基因。用物理方法还不可能提纯到1000倍以上。但是,用含有cDNA的重组质粒作为亲和介质的新的层析技术和反相层析可以充分纯化以至可以克隆带有邻近顺序的单个哺乳动物基因。 含有从基因组分离的哺乳动物珠蛋白基因顺序的重组质粒的制备,为直接分析特定DNA顺序的转录控制提供了机会。 然而,即使没有这种质粒,从含有特定珠蛋白基因和其他基因的限制酶解DNA片段中识别基因组DNA片段也是可能的。结合使用几种限制酶,并将吸附在滤膜上的DNA片段与从珠蛋白重组质粒的cDNA制备的DNA探针杂交,可以制出几种哺乳动物珠蛋白基因的限制谱。应用这项技术,插入在结构基因中的非编码顺序也已被识别和研究。     

用简并寡核苷酸探针筛选对虾白斑综合征病毒DNA多聚酶基因片段

根据一些病毒的DNA多聚酶氨基酸序列中特有的保守序列VYGDTD设计的简并寡核苷酸,经地高辛标记后与对虾白斑综合征病毒基因库克隆杂交,筛选出一段长度为707 bp的EcoR I基因片段,该片段在一个开放阅读框内.并含DNA多聚酶B家族特有的保守序列YGDTDS.经与基因库比较,其氨基酸序列与藻类DNA病毒科(Phycodnaviridae)的几株藻类病毒的DNA多聚酶片段有部分相似,因此推测该核苷酸片段为对虾白斑综合征病毒DNA多聚酶基因的部分序列.     

芯片技术与肿瘤中DNA甲基化研究

DNA甲基化是表观遗传学的一个重要部分。它参与基因转录调控, X染色体失活, 发育调控及细胞分化的过程。异常的DNA甲基化与癌症的发生密切相关。芯片技术的发展为高通量研究DNA甲基化提供了新的方法。各种芯片技术以不同的DNA预处理方法为基础, 包括免疫沉淀和限制性内切酶等。免疫沉淀方法特异性高, 而限制性酶的方法具有较高的灵敏度。虽然每种方法都有一定的局限性, 但是它们为在基因组范围研究癌症的甲基化谱提供了更多的选择。     

动物细胞特定基因的分离和鉴定

哺乳动物的基因组是非常复杂的,人的DNA含有大约10~7个珠蛋白基因大小的DNA顺序。其中大约60％是单拷贝基因。用物理方法还不可能提纯到1000倍以上。但是,用含有cDNA的重组质粒作为亲和介质的新的层析技术和反相层析可以充分纯化以至可以克隆带有邻近顺序的单个哺乳动物基因。 含有从基因组分离的哺乳动物珠蛋白基因顺序的重组质粒的制备,为直接分析特定DNA顺序的转录控制提供了机会。 然而,即使没有这种质粒,从含有特定珠蛋白基因和其他基因的限制酶解DNA片段中识别基因组DNA片段也是可能的。结合使用几种限制酶,并将吸附在滤膜上的DNA片段与从珠蛋白重组质粒的cDNA制备的DNA探针杂交,可以制出几种哺乳动物珠蛋白基因的限制谱。应用这项技术,插入在结构基因中的非编码顺序也已被识别和研究。     

DNA重组酶Cre介导载体间基因的重组转移

DNA重组酶Cre可以识别LoxP位点,使含有LoxP位点的DNA分子发生重组:2个同向LoxP之间的DNA片段被删除,2个环状DNA分子被整合为一个大分子.基于Cre酶的这些作用特性,构建了一套载体间基因的重组转移体系,在Cre酶的作用下,gfp基因被从基因供体pTLG上切除下来,然后转移到基因受体pET-LoxP上,从而快速、简便地完成了gfp基因高效表达载体pET-gfp的构建.gfp基因在大肠杆菌BL21(DE3)中被诱导表达,使菌落产生了可视的绿色荧光.通过对荧光菌落的计数分析,比较了环状基因供体pTLG和线性基因供体pTLG对有效重组率的影响.使繁琐的传统载体构建变为简单的酶促反应,极大地简化了载体构建步骤,为Cre酶在基因克隆和亚克隆中的应用提供了很好的研究基础.     

碱性土壤微生物基因的克隆和多样性分析

从碱性土壤样品中直接抽提和分离宏基因组DNA, 首先构建了包含5 562个阳性克隆的碱性土壤16S rDNA文库, 随机抽取9个克隆测序后构建的系统进化树表明了碱性土壤环境微生物种群基因的多样性。纯化土壤宏基因组DNA后采用EcoRⅠ酶部分酶切处理, 我们又构建了以pGEM-3Zf(+)为载体的DNA部分文库AL01。AL01文库包含23650个克隆, 随机插入载体的外源DNA片段平均大小为3.2 kb左右, DNA文库的总容量为75.68 Mb。建库效率为从每克环境样品中获得6 000个左右的含随机外源DNA片段插入载体的克隆。采用酶活筛选策略, 我们从AL01文库中筛选到一个编号为pGXAA2011的阳性克隆携带有一个完整的碱性蛋白酶基因。蛋白酶活性检测其酶活作用最佳温度为40℃, 最适作用pH 值为9.5。另外, 我们还克隆和表达了一个新型b-葡萄糖苷酶基因unglu01, 该基因和现有数据库中的b-葡萄糖苷酶基因没有任何DNA或者氨基酸水平的同源性。将unglu01基因的ORF与表达载体pETBlue-2连接后导入宿主菌株Tuner(DE3)pLacI中, 该重组表达克隆在含柠檬酸高铁铵和七叶苷的LA平板上表现清晰的b-葡萄糖苷酶活性, SDS-PAGE电泳可以检测到29 kDa大小的目的蛋白。     

蓖麻蚕基因组中5S DNA的组织

用Southern方法研究了蓖麻蚕(Attacus ricini)5S核糖体RNA (5S rRNA)的基因在基因组中的组织情况。5S rRNA基因以顺向串联的多拷贝形式组成了5S DNA家族。家族的每个成员(5S DNA的重复单位)的大小为260bp(碱基对),即由120bp的基因区和140bp的空间区顺序所组成。在5S DNA的家族中没有限制性内切酶EcoRI、BamHI、PstI和BglⅡ的切点。限制性内切酶MboI、Hhal在每个重复单位中有一个切点,都是位于基因的顺序中。5S DNA重复单位的空间区顺序是不均一的,这一点可由限制性内切酶Hae Ⅲ和Alu Ⅰ切点的不规则分布而得以揭示。     

用无细胞克隆系统进行特异DNA扩增的技术—PCR

作为分子生物学基石之一的分子克隆技术,是一系列技术的总称,包括目的基因的提纯,选择有自主复制能力的载体DNA,选用不同的限制性内切酶,构建新的重组DNA,导入受体细胞,重组DNA的转化,转化后遗传物质和性状的转移及重新组合,重组DNA的纯化扩增等。该系列技术的操作相当复杂繁琐且耗时长。如何从极微量的生物材料中简便快速地得到大量特定的基因,或是在众多复杂的生物基因DNA中,     

荠菜LOS2基因的克隆与分析

利用RACE-PCR方法从荠菜(Capsella bursa-pastoris)中克隆到了新的LOS2全长基因(Cblos2)。序列分析表明,该基因的全长cDNA为1694bp,拥有一个由444个氨基酸组成的开放读码框,预测的CbLOS2蛋白包括一个烯醇酶N-端结构域、烯醇酶结构域以及与拟南芥的LOS2高度保守的DNA结合域和基因功能抑制域。生物信息学分析表明,Cblos2与LOS2极为相似。冷胁迫适应实验表明,Cblos2基因在荠菜中组成性表达,且其表达与胁迫适应过程密切相关。该研究表明Cblos2是具双重功能的植物烯醇酶基因家族的新成员。     

Cell:剪切piRNA前体的核酸酶Trimmer生殖细胞中有一类小RNA阻止其基因组发生不需要的基因重写

正在一项新的研究中,来自日本东京大学的一个研究小组鉴定出一种被称作Trimmer的酶,该酶参与这类小RNA的产生。相关研究结果发表在2016年2月25日那期Cell期刊上,论文标题为"Identification and Functional Analysis of the Pre-piR NA3'Trimmer in Silkworms"。"跳跃基因"或者说转座子是一小段DNA序列,能够在基因组中移动。它们能够破坏宿主基因,而且也参与癌症和其他疾病的产生。因此,     

限制性内切酶介导的重叠延伸在人环氧合酶-1(COX-1)基因克隆中的应用

建立一种用于克隆全长基因的、限制性内切酶介导的重叠延伸法 .对全长基因进行分段扩增 ,并利用适当的限制性内切酶对基因序列内相应的限制性位点进行酶切 ,从而使分段扩增片段得以重叠并互为模板 ,在DNA聚合酶的作用下延伸获得全长基因 .将环氧合酶 1 (COX 1 )基因的外显子 9巧妙地拼接到了缺失外显子 9的COX 1cDNA片段中 ,获得了COX 1基因的全长cDNA .该方法分 3步进行 .首先 ,通过RT PCR分别扩增跨外显子 9的cDNA片段和缺失外显子 9的cDNA片段 ,并克隆到pMD1 8 T载体上 ;其次 ,PCR扩增外显子 9片段 ,限制性内切酶StuI酶切缺失外显子9cDNA片段的重组质粒 ,二者以一定的比例混合 ,互为模板 ,在pfuDNA聚合酶的作用下进行延伸 ,从而产生一个双链的DNA分子 .最后 ,以延伸产物为模板 ,用COX 1cDNA两端的引物进行PCR扩增 ,产生包含外显子 9的COX 1基因的全长cDNA .这种限制性内切酶介导的重叠延伸方法 ,对于克隆mRNA剪接水平上受调控的基因尤为有用 ,同时也为基因的重组和修饰提供一个新的思路     

限制和修饰酶基因Lla BⅢ的克隆及分析

pJW566是从丹麦乳酪生产菌株Lactococcus lactis subsp.cremoris W56中分离到的,一个22.4kb,具有限制和修饰作用的质粒,内切酶ClaⅠ和pJW566不完全消化,所得片段与来自于质粒pVC5的氯霉素抗性基因连接得到一个携带有完整限制和修饰酶基因的质粒pJK1。基因亚克隆分析发现该基因位于约5kb的Sph0Ⅰ-Hin dⅢDNA片段上。序列分析表明该片段包含一个4572bp的开放阅读框架、编码一个由1576／1584个氨基酸残基组成的蛋白质,该基因命名为Lla BⅢ。蛋白质同源性查询发现在该蛋白的N－末端有7个保守区域,与R／M系统Ⅰ型和Ⅲ型内切酶有较高同源性,在蛋白的中间区域有4个代表N^6-腺苷酰甲基转移酶的特征序列,而蛋白的C－末端不同于任何已知蛋白。这种具有限制、修饰和可能的DNA识别作用的多功能蛋白,可能是一新的R／M系统。     

重组DNA技术在神经科学中的应用

重组DNA技术是生物工程的主要技术,它在神经科学研究中发挥着重要的作用,形成为一个新的前沿——分子遗传神经科学。重组DNA技术主要包括四方面:(1)用限制性内切酶将DNA切割成特定的片段,(2)用核酸杂交钓出特定的DNA或RNA顺序,(3)DNA克隆和扩增,(4)DNA顺序测定,再根据三联密码推断蛋白质的氨基酸排列顺序,其速度远超过经典的蛋白质化学方法。换言之,重组DNA技术可以将特定的基因从基因库中分离开来,进     

酶标DNA探针与Y染色体DNA的探测

 用辣根过氧化物酶标记DNA的技术,制备了酶标基因探针。研究了酶标过程和产物的电泳行为;用斑点杂交和southern印迹杂交探测了单链、双链DNA,灵敏度可达pg水平,以此酶标的Y染色体特异的DNA片段作探针,进行了DNA杂交的性别分析,证明该探针能清楚地区别两性基因组DNA,这对基因的研究和诊断有一定实用价值。     

酶标探针在转基因植物检测中的应用

采用碱性磷酸酶标记DNA制备分子探针, 并首次在植物中应用。酶在苯醌作用下与单链DNA联结, 形成DNA和酶的共价复合物即酶标探针。此探针通过分子杂交与待测DNA结合, 再与酶的底物作用显色, 3～6h 内可观察结果。用此探针检测转基因植物中的UidA基因, 点杂交和Southern杂交结果表明, 所合成的酶标探针具有快速、准确、安全而经济的优点。点杂交证明外源UidA基因被成功转化到受体植物中, Southern 杂交对转基因的材料检测的结果证明, 该材料包含多个外源UidA基因拷贝, 初步确定其外源UidA基因拷贝数在5个以上。     

从Staphylococcus simulans消除含有溶葡球菌酶基因质粒的研究

溶葡球菌酶是Staphylococcus simulans分泌的能分解葡萄球菌的酶,它的基因位于一个约40kb的质粒DNA上。为了探索用高拷贝质粒取代原有的质粒的可能性,本文首先进行了从该菌株中消除含有溶葡球菌酶基因质粒的实验研究,获得了相应的“消除”菌株。根据对目的菌株和原始菌株的比较分析,包括细胞蛋白质的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,Western blot分析,质粒DNA的琼脂糖胶电泳、Southern Blot分析,质粒DNA的限制性内切核酸酶酶切分析以及对溶葡球菌酶作用敏感性的分析,都表明该目的菌株确系Staphylococcus simulans的衍生菌株,只是清除了其中含有溶葡球菌酶基因的质粒。在此基础上,本文也进行了转化实验。     

结构特异性核酸酶FEN-1的功能和结构

FEN-1(flap endo/exonuclease)是一种结构特异性核酸酶,它能识别特定的DNA分叉结构,并切除含有游离5′端的单链核酸. 在DNA复制过程中,FEN-1通过其外切酶、内切酶活力去除了冈崎片段前端RNA引物的最后一个核糖核苷.在DNA修复中,FEN-1以其内切酶活力参与了损伤碱基的修复过程.FEN-1基因含有两个保守区和一个PCNA结合区.