类胡萝卜素合成的相关基因及其基因工程

类胡萝卜素具有多种生物功能,尤其在保护人类健康方面起着重要的作用,如它们是合成维生素A的前体,能够增强人体免疫力和具有防癌抗癌的功效。人体自身不能合成类胡萝卜素,必须通过外界摄入;但类胡萝卜素在许多植物中含量较低,并且很难用化学方法合成。随着类胡萝卜素生物合成途径的阐明及其相关基因的克隆,运用基因工程手段调控类胡萝卜素的生物合成已成为可能。本文综述了微生物和高等植物类胡萝卜素生物合成途径中相关基因的克隆,以及运用这些基因通过异源微生物生产类胡萝卜素和提高作物类胡萝卜素含量的基因工程研究进展。     

益生菌的功能基因导入和基因编辑

益生菌已经在临床和食品领域应用多年,其安全性和有效性已经获得人们的认可。随着分子生物学技术的发展,采用益生菌作为载体进行基因导入或基因编辑,这些遗传改造的益生菌一部分已经作为新的药品或疫苗进入到临床应用阶段。携带功能基因的益生菌定殖于肠道进行表达和缓慢释放,这类益生菌作为活体药物获得益生菌和功能基因的双重功效,可用于治疗某些疑难病症。携带蛋白质抗原基因的益生菌定殖于肠道进行表达,可诱导肠道黏膜免疫、细胞免疫和体液免疫,这是一条更安全的口服疫苗途径。成簇的规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)及其相关蛋白(CRISPR-associated protein, Cas)以其高效与便捷性推动了益生菌基因编辑的发展。这篇综述介绍了CRISPR-Cas9操作系统在益生菌方面的应用。对传统遗传操作较难的益生菌采用CRISPR-Cas9技术进行基因编辑,使其基因敲除和基因突变,基因敲入和基因调控等更为简单、高效和易操作。这些CRISPR/Cas9、CRISPRa和CRISPRi技术在...     

The Russian Gene Pool: Gene Geography of Surnames

Surnames are traditionally used in population genetics as quasi-genetic markers (i.e., analogs of genes) when studying the structure of the gene pool and the factors of its microevolution. In this study, spatial variation of Russian surnames was analyzed with the use of computer-based gene geography. Gene geography of surnames was demonstrated to be promising for population studies on the total Russian gene pool. Frequencies of surnames were studied in 64 sel'sovets (rural communities; a total of 33 thousand persons) of 52 raions (districts) of 22 oblasts (regions) of the European part of Russia. For each of 75 widespread surnames, an electronic map of its frequency was constructed. Summary maps of principal components were drawn based on all maps of individual surnames. The first 5 of 75 principal components accounted for half of the total variance, which indicates high resolving power of surnames. The map of the first principal component exhibits a trend directed from the northwestern to the eastern regions of the area studied. The trend of the second component was directed from the southwestern to the northern regions of the area studied, i.e., it was close to latitudinal. This trend almost coincided with the latitudinal trend of principal components for three sets of data (genetic, anthropological, and dermatoglyphical). Therefore, the latitudinal trend may be considered the main direction of variation of the Russian gene pool. The similarity between the main scenarios for the genetic and quasi-genetic markers demonstrates the effectiveness of the use of surnames for analysis of the Russian gene pool. In view of the dispute between R. Sokal and L.L. Cavalli-Sforza about the effects of false correlations, the maps of principal components of Russian surnames were constructed by two methods: through analysis of maps and through direct analysis of original data on the frequencies of surnames. An almost complete coincidence of these maps (correlation coefficient = 0.96) indicates that, taking into account the reliability of the data, the resultant maps of principal components have no errors of false correlations.     

Identification of Horizontal Gene Transfer from Phylogenetic Gene Trees

We suggest a new procedure to search for the genes with horizontal transfer events in their evolutionary history. The search is based on analysis of topology difference between the phylogenetic trees of gene (protein) groups and the corresponding phylogenetic species trees. Numeric values are introduced to measure the discrepancy between the trees. This approach was applied to analyze 40 prokaryotic genomes classified into 132 classes of orthologs. This resulted in a list of the candidate genes for which the hypothesis of horizontal transfer in evolution looks true.     

Rb、P53调控平滑肌细胞c-fos和c-jun基因表达

为研究外源性Rb和P53基因导入血管平滑肌细胞后对c-fos和c-jun基因表达的调控作用,将Rb基因或P53基因重组腺病毒载体转染人脐动脉血管平滑肌细胞,应用RT-PCR和免疫组化法检测c-fos、c-jun的mRNA及蛋白质表达水平,以DNA琼脂糖凝胶电泳和β-半乳糖苷酶染色分别观察细胞凋亡和细胞衰老.结果显示,野生型P53基因导入可诱导平滑肌细胞凋亡,c-fos和c-jun mRNA及蛋白质表达水平显著增高.外源性Rb基因导入能促进细胞衰老,下调c-fos基因表达,但对c-jun基因表达没有明显影响.     

基因诱捕技术及基因诱捕数据库

基因诱捕（gene trap）是基于小鼠胚胎干细胞、报道载体（诱捕载体）建立的一种基因突变方法。诱捕载体在整合位点利用内源基因调控元件模仿内源基因表达,使其表达终止,从而可以阐明内源基因的功能。由于诱捕载体及其报道基因的特点,基因诱捕技术可用于高通量生产,便于小鼠基因功能的大规模研究．为各类疾病动物模型的建立奠定良好基础。     

基因打靶突变小鼠与基因功能研究

ES细胞是建立基因打靶突变小鼠的必要条件 ,也可用于制备转基因动物 .基因敲除、精细突变和条件性基因打靶技术建立的基因打靶突变小鼠在人类遗传病机理研究、基因治疗和基因功能研究方面都有着重要作用 .     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

基因芯片技术在植物基因克隆中的应用研究进展

基因芯片是以预先设计的方式将大量的生物讯息密码(寡核苷酸、cDNA、基因组DNA等)固定在玻片、硅片等固相载体上组成的密集分子阵列.基因芯片技术本质是生物信号的平行分析,它利用核酸分子杂交原理,通过荧光标记技术检测杂交亲和与否,再经过计算机分析处理可迅速获得所需信息.由于其具有高通量、微型化、连续化、自动化、快速和准确等特点,已引起国际国内广泛的关注和重视,在许多领域得到了广泛的应用.本文简述了基因芯片的概念,技术特点及主要分类,着重对其在基因表达水平检测,基因突变和多态性的分析,基因组DNA分析,后基因组学研究以及转基因农作物检测等方面进行阐述,并说明其存在的问题及展望.     

水稻矮化基因WLD1的图位克隆

水稻(Oryza sativa)矮化是与光合效率及产量等密切相关的重要农艺性状。发掘更多的水稻矮秆资源,不仅能够进一步加深对水稻株高分子遗传机制的认识,而且还能为水稻新品种培育提供新的种质资源。在水稻T-DNA插入突变体库中筛选到1个矮化、宽叶小粒突变体(wld1)。经图位克隆将WLD1基因定位在第5号染色体长臂,位于分子标记In Del37与InDel48之间,基因编号为LOC_Os05g32270,属于AP2转录因子家族。该基因第6外显子处胸腺嘧啶缺失,造成转录提前终止。石蜡切片观察结果显示,茎部第2节间横向细胞数目增加,而纵向细胞数目未变。RT-PCR检测结果表明,LOC_Os05g32270在突变体wld1中不表达,造成功能缺失。该基因与已报道的水稻OsSMOS1(SMALL ORGAN SIZE1)为等位基因。水稻突变体wld1的矮秆遗传效应可直接应用于育种中。该研究结果进一步明确了突变体wld1的表型特征与遗传基础,为解析其参与的信号途径提供参考。     

Smad7基因的克隆、表达及对c-myc基因的调控

Smad7是TGr-β家族信号转导通路的抑制分子,可反馈调节TGF-β／Smads信号转导通路,从功能推测,Smad7表达紊乱,可影响细胞对TGF-β的应答,从而促进细胞的恶性化进展,为了深入探讨Smad7基因功能,通过设计引物,用Touchdown巢式．PCR法从人胎脑文库中扩增Smad7基因编码区全长,回收产物,克隆并构建真核表达载体,同融合有报告基因的c-myc顺式增强子元件共转染BEP2D细胞,结果表明：TGF—p可抑制c．myc报告基因的活性,Smad7基因可正调控c．myc报告基因的表达,并拮抗TGF．B对该基因的抑制作用．由此得出结论：Smad7基因通过桔抗TGF．B来调控c．myc基因、     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆,基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的PCR-SSCP分析

Sox基因家族与Dmrt基因家族在胚胎发育及性别分化中起着重要作用。本文采用PCR方法,扩增了大绿蛙Sox基因和Dmn基因的保守区,分别获得长约220bp和150bp的片段;SSCP分析结果显示大绿蛙Sox基因、Dmrt基因雌雄个体片段无差异,与人的有较大差异。本研究为探讨大绿蛙的性别决定机制及Sox基因与Dmrt基因的进化提供了分子资料。     

HcNPV半胱氨酸蛋白酶,几丁质酶基因失活分析

将含有美国白蛾核型多角体病毒（Ｈｙｐｈａｎｔｒｉａ ｃｕｍｅａ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｓｉｓ ｖｉｒｕｓ,ＨｃＮＰＶ）半胱氨酸蛋白酶基因（ＣＰ）的自然和几丁质酶基因（ＣｈｉＡ）的片段克隆进ＰＣＲⅡ,构建了转移载体ｐＨｃＣＶｄｅｌ;将含有ＨｃＮＰＶ多角体蛋白全基因（ｐｏｌｈ）序列的片段插入到ｐＨｃＣＶｄｅｌ的ＥｃｏＲＩ位点,得到重组转移载体ｐＨｃＣＶｐｏｌｈ。通过重组转移载体与含有家蚕促     

核糖核酸酶barnase基因的克隆策略研究

比较了目前报道的两种克隆barnase基因的方法——barnase基因的单独克隆和barnase抑制剂基因保护下的barnase基因克隆。分别利用4种质粒进行barnase基因的单独克隆时,得到的阳性克隆数量少。对其中15个阳性克隆进行了测序分析,结果有5个克降出现碱基缺失,1个克隆出现碱基增加,其余9个克隆则出现氨基酸突变,均未得到氨基酸序列完正确的克隆。进一步分析表明这些突变的位点大多直接与保持barnase蛋白的活性位点相关。而在克隆barnase基因之前,预先将barnase基因连同其自身启动了加载于待克隆载体上,随后再进行barnase基因克隆时则容易得到与报道的barnase基因序列完全一致的阳性克隆。分析认为由于barnase基因单独存在时有一定数世的蛋白表达,宿主菌大肠杆菌无法忍受而通过某种方式造成其barnase发生相应突变而无法实现barnase基因的单独克隆。因此有必要利用barnase基因的保护来进行barnase基因相应的克降和遗传操作。     

大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的序列分析

Sox基因家族与Dmrt基因家族在胚胎发育及性别分化中起着重要作用。采用PCR方法,扩增了大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的保守区,分别获得长约220 bp和140 bp的片段。序列分析表明,大绿蛙雌雄个体之间Sox基因、Dmrt基因序列没有差异,与人和其它动物的Sox基因、Dmrt基因有非常高的相似性,显示了Sox基因及Dmrt基因在系统进化上的高度保守性。本研究为探讨大绿蛙的性别决定机制及Sox基因与Dmrt基因的进化提供了分子资料。     

壳聚糖作为基因治疗载体的研究

本文从壳聚糖－DNA复合物／微球的形成方法和机理,稳定性,转染细胞效率等方面综述了壳聚糖在基因治疗领域目前的研究现状。