基于荧光染料Cy5.5标记的引物延伸法鉴定细菌RNA剪切加工位点

【背景】传统引物延伸法常与放射性标记结合使用,但由于放射性元素半衰期短、危害人体健康及严格的操作要求等限制了其在一般实验室的广泛使用。因此,开发新型非放射性引物延伸法成为当前研究的热点。【目的】建立非放射性的引物延伸法,并利用该方法实现对细菌RNA剪切加工位点的鉴定。【方法】将包含RNA剪切位点的序列克隆至双荧光报告系统,然后利用荧光染料Cy5.5标记的特异性靶向mcherry寡核苷酸引物进行延伸,并辅以Northern blotting、RT-qPCR等技术,确定RNA剪切加工的精确位点。【结果】鉴定了来自解纤维梭菌cip-cel mRNA中的2个剪切加工位点均位于颈环结构下游的单链区域,且在剪切位点附近未发现保守序列。【结论】基于Cy5.5标记的引物延伸法能够精确鉴定RNA剪切加工位点,且与传统的放射性引物延伸法相比,该方法具有更高的安全性和更快的检测速度,能够满足一般实验室的实验要求。     

利用优化的5′-RACE实验定位副溶血弧菌基因的转录起始位点

目的:优化5′-cDNA末端快速扩增(5′-RACE)实验平台,用于定位副溶血弧菌(VP)基因的转录起始位点。方法:提取VP的总RNA,用rDNaseⅠ消化去除可能污染的基因组DNA;利用T4 RNA连接酶将已知序列的寡核苷酸片段连接至RNA的5′端,进而将其逆转录成cDNA;以cDNA为模板,采用巢式PCR技术扩增目的基因DNA片段,并将其直接克隆入T载体;最后通过测序比对的方法确定靶基因的转录起始位点。利用引物延伸实验进一步研究VPA1027的转录起始位点,以检验5′-RACE实验结果的可靠性。结果:5′-RACE实验结果表明,VPA1027、scrG、scrA、cpsA及VPA0198的转录起始位点分别为G(-103)、G(-70)、T(-205)、C(-129)和G(-238)(翻译起始位点为+1);引物延伸结果显示,VPA1027的转录起始位点也为G(-103)。结论:优化后的5′-RACE实验可以精确定位VP基因的转录起始位点。     

地中海富盐菌中非编码RNA的鉴定与分析

【目的】通过转录组高通量测序技术(即RNA-seq),结合生物信息学分析和分子生物学方法,在组学水平鉴定极端嗜盐菌中可能的非编码RNA(nc RNA)。【方法】将培养至对数中期的地中海富盐菌在不同盐浓度下处理30分钟,提取RNA,进行链特异的转录组测序和5′端区分的转录组测序,通过生物信息学分析在全基因组范围内鉴定nc RNA,预测其转录边界;然后通过Northern blot和环化RNA反转录聚合酶链式反应(CR-RT-PCR)对部分预测的nc RNA进行实验验证。【结果】比较两种RNA-seq技术在不同培养条件下的RNA测序结果和对转录单元的精细分析,共鉴定到105个高可信度的nc RNA,并发现4个在不同盐度下表达差异较大的nc RNA,通过Northern blot和CR-RT-PCR验证了inc RNA1436和inc RNA1903的表达情况、转录本、转录起始位点及终止位点等。【结论】首次在组学水平鉴定了地中海富盐菌中的nc RNA,不同盐浓度刺激下部分nc RNA的转录差异暗示其有可能参与地中海富盐菌对盐胁迫的适应,高可信度nc RNA的组学发现为今后全面开展嗜盐古菌nc RNA的功能机制研究提供了基础数据及重要的切入点。     

基于核酶技术的人线粒体色氨酸tRNA的高效转录及其活性鉴定

利用T7RNA聚合酶(T7 RNA polymerase,T7 RNAP)的体外转录方法因其简便、高效而在RNA制备中得到广泛应用,但该法由于T7RNAP的启动子跨越转录起始位点而会导致转录产物多出附加序列;如果去掉T7启动子的转录起始位点,则会严重降低T7RNAP的转录活性。本实验很好地消除了以上弊端,将T7RNAP的高效转录系统与核酶高度专一的自剪切技术相结合,成功构建了一种不影响转录效率的体外转录方法,而且转录后核酶能够在设计的特定位点进行自剪切并释放出目的RNA,得到了活性达113.6pmol/μg的人线粒体色氨酸tRNA(HmtRNATrp(UCA))。该方法转录效率高、重复性好,适合RNA的大量精确制备。     

桥式PCR，一种简易连接DNA标签序列的方法

MAST方法采用人工文库的DNA标签序列鉴定mRNA的可接近位点。大量的标签序列通过扩增和克隆测序达到阐明mRNA结合位点图。设计了单一引物的PCR,其引物在标签序列两端结合搭桥,在扩增中DNA标签序列在搭桥引物的作用下进行连接,连接的标签序列再克隆和测序。十几条这样的连接产物包含了上千条标签序列。该PCR方法简单、高效以用于高通量的方式对标签序列测序。     

用于Illumina测序平台不同试剂盒制备RNA-seq文库的方法比较

RNA-seq是利用深度测序进行转录组分析的技术,并且在新一代测序的主流平台Illumina上运用广泛。针对Illumina平台的RNA-Seq建库,目前有多个不同类型的建库方法支持该技术,但是在操作步骤和成本上有很大差距。本研究分别试验了Tru Seq RNA文库制备、NEBNext RNA文库制备以及KAPA RNA文库制备3种方法,首次系统地对这3种建库方法得到的片段长度,浓度和建库流程进行了比较分析。研究显示,3种文库的片段长度都集中在300~1 000 bp之间,KAPA RNA文库制备得到的文库浓度最高,该制备方法只需要进行一次磁珠纯化,操作简便,成本低,所需要的起始量低,适用于进行大规模的建库实验。     

cDNA微阵列结合抑制性差减杂交研究对虾白斑综合征病毒部分表达基因

通过抑制性差减杂交技术建立了包含对虾白斑综合征病毒表达性基因的差减文库,并用cDNA微阵列技术进行了鉴定,得到255个正向克隆.对其中的184个正向阳性克隆进行了测序,测序结果通过BLAST与GenBank中序列进行比对,共得到WSSV(white spot syndrome virus,WSSV)基因30个.此次首次鉴定了5个,其中WSV184具有调控蛋白的结构特征(Cys2/Cys2型锌指),WSV321和WSV322含跨膜结构,且存在可能的糖基化位点.有3个被其它研究推断无polyA结构的阅读框所处的mRNA应有polyA结构.进一步用Dot Northern blot对克隆号PCI118(含WSSV阅读框WSV321和WSV322)进行鉴定,表明确实存在该基因的转录.进而根据已报道的WSSV基因序列设计两条引物,用快速扩增cDNA末端技术,扩增WSV321和WSV322两个阅读框所处的cD-NA的5′端片段和3′端片段,分析得到其全长共1 109bp,与已报道的WSSV全基因序列(AF332093)的相关序列完全相同.该mRNA存在polyA,并有加尾信号AATAAA;两个阅读框都没有自己的TATA盒,但都有病毒RNA聚合酶Ⅱ的结合位点-CCAAT盒;它们编码的蛋白质分别有117和227个氨基酸,都存在可能的糖基化位点,其中WSV321一个,WSV322两个.     

抗HPV11／E2基因Ribozyme对靶RNA的体外剪切研究

为了寻找HPV11型引起的生殖系统感染的治疗途径和探讨HPV的致病机理,本实验以HPV11病毒质粒为模板,扩增出HPVll型E2区644bp片段,采用pGEM-T-Easy Vector为载体,构建pTV-644克隆载体,经筛选得到克隆株,提取质粒测序鉴定。采用上海生化所陈农安教授编制的锤头状Ribozyme设计软件进行计算机分析,选择Ribozyme对靶基因的最佳剪切位点,及进行基因同源性分析和生物学功能分析,选择出针对HPVllE2靶基因的RZ2777,在最适条件下进行体外剪切反应,发现人工合成和体外转录得到的Ribozyme分子均能在相应位点准确切割靶RNA分子,选择合适的反应条件切割效率达到60％以上,Km和Kcat值分别为0.63μmol/L、0.12μmol/L,RibozymeL两端的5′-cis-ribozyme和3′-cis-ribozyme自我剪切释放并未影响切割活性,但靶RNA侧翼序列影响了Ribozyme的剪切活性。实验研究表明,Ribozyme可能成为治疗HPVll型引起的尖锐湿疣的有效手段,并有望在分子水平上开辟出基因治疗HPVll病毒感染的另一新天地。     

抗HPV11／E2基因Ribozyme对靶RNA的体外剪切研究

为了寻找HPV11型引起的生死系统感染的治疗途径和探讨HPV的致病机理,本实验以HPV11病毒质粒为模板,扩增出HPV11型E2区644bp片段,采用pEGM-T-Easy Vector为载体,构建pTV-644克隆载体,经筛选得到克隆株,取质粒测序鉴定,采用上海生化所陈农安教授编制的锤头状Ribozyme设计软件进行计算机分析,选择Ribozyme对靶基因的最佳剪切位点,及进行基因同源性分析和生物学功能分析,选择出针对HPV11 E2靶基因的RZ2777,在最适条件下进行体外剪切反应,发现人工合成和体外转录得到的Ribozyme分子均能在相应位点准确切割靶RNA分子,选择合适的反应条件切割效率达60％以上,Km和Kcat值分别为0.63μmol／L、0.12μmol／L、RibozymeL两端的5′c－is－ribozyme和3′－cis－ribozyme自我剪切释放并未影响切割活性,但靶RNA侧翼序列影响了Ribozyme的剪切活性。实验研究表明,Ribozyme可能成为治疗HPV11型引起的尖锐湿疣的有效手段,并有望在分子水平上开辟出基因治疗HPV11病毒感染的另一新天地。     

小麦叶绿体蛋白质编码基因RNA编辑位点的测定及与返白现象的关系

RNA编辑是一种转录后基因加工修饰现象,广泛存在于高等植物细胞器中。已有研究表明,RNA编辑与植物发生白化或者黄化有关。通过PCR、RT-PCR及测序的方法,对具有阶段性白化特性的小麦（Triticum aestivum）返白系FA85及其野生型矮变一号（Aibian 1）的叶绿体蛋白质编码基因RNA编辑位点进行了测定,在14个基因上发现了26个编辑位点。有5个编辑位点在2个株系之间存在编辑效率的差异,且这些差异的位点均位于编码叶绿体RNA聚合酶的基因上,其中3个位点编辑前后对应的蛋白质二级结构可能有差异。对2个株系叶绿体中PEP、NEP及PEP、NEP共同依赖基因转录水平的检测显示,除psbA和clpP外,其它基因在小麦返白系中的转录水平均有不同程度的下降。这种转录水平的显著下降及叶绿体RNA聚合酶基因上RNA编辑位点编辑效率的改变,可能与小麦返白系叶片的返白有关。     

非洲爪蛙Klf4基因新转录本的克隆及功能研究

[目的]克隆非洲爪蛙Klf4基因的新转录本,并研究其在早期胚胎发育中的功能。[方法]提取胚胎总RNA,反转录构建c DNA文库。从Xenbase数据库中获得Klf4的基因组序列,分析序列发现新的ATG位点,设计引物、PCR扩增,将扩增的目的片段插入p CS2+,插入位点为EcoRⅠ和XhoⅠ。经双酶切和测序鉴定,发现载体中插入的目的片段为编码483个氨基酸的Klf4的新转录本。体外转录获得mRNA,显微注射入胚胎,进行表型分析以及原位杂交检测。[结果]成功克隆出了Klf4基因的新转录本;过表达该转录本,表型分析发现胚胎发育异常,原位杂交检测发现Xag2和Dkk1的表达上升。[结论]成功克隆编码483个氨基酸的Klf4基因的新转录本,过表达该转录本胚胎发育异常,Xag2和Dkk1的表达被激活。     

NaIO_4氧化–深度测序技术的优化用于检测微量RNA样品中小RNA 3′末端甲基化修饰

2′-O-甲基化是存在于多种小RNA 3′末端的修饰,具有重要的生物学功能。目前高通量研究小RNA 3′末端2′-O-甲基化的方法主要是NaIO_4氧化处理结合小RNA深度测序,但该方法需要3μg总RNA,难以用于研究少量细胞中小RNA的3′末端甲基化修饰。该研究通过调整NaIO_4氧化处理的条件以及测试有无甘油终止氧化反应对小RNA文库构建的影响,优化了适用于微量RNA的氧化条件,实现对10 ng小鼠睾丸样本总RNA中的小RNA 3′末端甲基化修饰的深度测序检测,建立了用于检测微量RNA样品中小RNA 3′末端甲基化修饰的方法,为检测少量细胞中小RNA的3′末端甲基化修饰提供了有效方法。     

甜菜夜蛾几丁质合成酶基因A和B启动子的克隆

几丁质不仅是昆虫的表皮和围食膜的主要成分,也是一个非常关键的害虫控制靶标,主要通过几丁质合成酶（chitin synthase,CHS）基因合成。本文在克隆甜菜夜蛾Spodoptera exigua的两个几丁质合成酶基因（SeCHSA和SeCHSB）cDNA和基因组序列的基础上,从基因的5′末端设计特异性引物和构建特定的基因组文库, 采用PCR的方法获得了5′端侧翼序列。通过5′RACE的方法确定SeCHSA和SeCHSB基因的转录起始位点后,获到了启动子序列。这为研究昆虫几丁质合成和转录调控奠定了基础。     

巴东木莲核基因组微卫星位点分离的初步研究

FIASCO是一种高效构建微卫星富集文库的方法。本研究采用FIASCO（fast isolation by AFLP sequences containing repeats）方法成功构建了巴东木莲（Manglietia patungensis）微卫星AC富集文库。我们对AC富集文库中的119个阳性克隆进行测序,其中57个含有微卫星序列。设计并合成了其中40对微卫星引物进行PCR扩增检测,有6对引物扩增出目的片段,然而没有位点都呈现多态性。最后对巴东木莲微卫星位点的分离效率低下的原因进行了初步探讨。     

戊型肝炎病毒亚基因组RNA的研究

本文利用同位素代谢标记在HEV感染85～10.5,6.5～7.5h分别检测到1及2个亚基因组RNA,而感染21h后及在成熟的病毒颗粒内未能检测到亚基因组RNA。通过杂交实验,发现HEV的亚基因组RNA具有典型的共3′端的半套式结构,且基因组RNA与亚基因组RNA的5′端不存在共同的引导序列。通过紫外转录图谱发现HEV的亚基因组RNA是通过独立转录的方式产生的。利用引物延伸反应发现两种亚基因组RNA的转录起始位点分别位于RNA聚合酶区及非结构区、结构区的基因间序列。     

结合三代测序与二代测序技术揭示蜜蜂球囊菌孢子转录组的复杂性

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)是一种专性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。本研究旨在利用PacBio单分子实时(singlemoleculereal-time,SMRT)测序技术对蜜蜂球囊菌孢子(AaS)中基因的可变剪切(alternative splicing,AS)和可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)以及长链非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)进行鉴定和分析,进而揭示蜜蜂球囊菌孢子中转录组的复杂性。【方法】采用Suppa软件对蜜蜂球囊菌孢子中基因的AS事件进行鉴定。通过RT-PCR对不同类型的AS事件进行验证。采用TAPIS pipeline对蜜蜂球囊菌孢子基因的APA位点进行鉴定。利用MEME软件分析孢子全长转录本的poly(A)剪接位点上游50bp的序列特征并鉴定motif。联用CPC和CNCI软件和比对Swiss-prot数据库的方法预测lncRNA,取三者的交集作为高可信度的lncRNA集合。进一步比较lncRNA和mRNA的转录本长度,外显子数量与长度,内含子长度,GC含...     

基于第三代纳米孔测序技术的东方蜜蜂微孢子虫全长转录组构建及注释

【目的】本研究旨在利用Oxford Nanopore测序技术组装和注释东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的高质量全长转录组。【方法】采用Nanopore PromethION系统对东方蜜蜂微孢子虫的纯净孢子进行转录组测序。通过识别每条clean read两端引物鉴定全长转录本序列。利用Blast工具将全长转录本比对Nr, Swiss-Prot, KOG, eggNOG, Pfam, GO和KEGG数据库,获得相应注释信息。分别利用蛋白结构域分析方法CPC, CNCI, CPAT和Pfam对长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)进行预测,获得高可信度lncRNA。利用CPM(counts per million)法计算每一条全长转录本的表达量。【结果】利用Nanopore PromethION系统对东方蜜蜂微孢子虫转录组测序共测得6 988 795条raw reads,经质控获得6 953 469条clean reads,其中包含5 143 999条全长转录本。共鉴定到10 243条非冗余全长转录本,N50和平均读长分别为1 042 bp和89...     

测序深度对RNA编辑识别算法的影响

RNA编辑是重要的转录后修饰过程,目前已有多种算法用于识别RNA编辑,本文主要研究小鼠中测序深度对RNA编辑识别算法的影响,从而为RNA编辑的研究给出建议的方法. 本文使用STAR比对软件将小鼠的RNA-seq数据进行序列比对,然后使用GATK识别SNV,并用Separate Method、GIREMI、RNAEditor 3种方法识别出RNA编辑位点. 最后对3种方法识别RNA编辑位点的共同部分、识别效率、识别稳定性、识别与测序深度的关系进行分析. 结果发现3种方法识别的编辑位点数目差异大,共有位点较少,随着测序深度的增加,识别的RNA编辑位点数也在增加. 结果表明RNA编辑识别算法在小鼠中的识别性能与测序深度呈正相关.     

虹鳟肝组织新转录本分析及基因结构优化

目的虹鳟热应激下肝RNA-seq数据中新转录本的分析及已注释基因结构优化。方法以虹鳟肝为材料提取总RNA,构建cDNA文库,并利用Illumina双端测序Hiseq 2500平台进行测序。运用Cufflinks软件对测序数据进行组装,将其与虹鳟参考基因组进行序列比对。结果发掘新转录本6555个,其中30个新转录本在热应激前后差异表达(P<0.05)。与GO数据库比对对新转录本进行功能注释,获得3097个新转录本的注释。与KEGG数据库比对,共有3617个新转录本注释到284条代谢通路中。对19 424个已注释基因的结构进行优化,延伸了14 719个基因的5′端和14 796个基因的3′端。结论通过对发掘的6555个新转录本分析,并对19 424个已注释基因结构优化,为虹鳟基因组注释信息的完善提供了有力的借鉴,并为进一步了解虹鳟热应激的机制提供更有力的理论基础。     

RNA修饰分布特征概述

RNA修饰研究是表观遗传研究领域的新热点之一,近年来多种RNA修饰陆续被研究者发现,如6-甲基腺嘌呤(m~6A)、5-甲基胞嘧啶(m~5C)、假尿嘧啶(ψ)等,通过高通量测序结合生物信息学分析揭示了这些RNA修饰的分布特征。不同的RNA修饰在转录本上具有其特异的分布特征,并与所发挥的RNA加工和代谢功能密切相关。随着RNA修饰检测和测序技术的发展以及单细胞、单碱基分辨率等新兴技术的兴起,RNA修饰的分布特征及规律将会得到更精确、更深入的解析。该文主要介绍目前研究比较深入的几种RNA修饰在转录本上的分布特征,并对目前该方向面临的主要机遇与挑战进行讨论。