基于sRNA的氧化葡萄糖酸杆菌基因调控的研究北大核心CSCD

在氧化葡萄糖酸杆菌中建立一种调控基因表达的工具。通过顺式/反式作用的非编码小RNA与核糖体结合位点(RBS)的相互作用,在翻译水平上对氧化葡萄糖酸杆菌中目标基因的表达进行调控。以绿色荧光蛋白作为报告基因,在所构建的顺式调控系统中,插入RBS上游的顺式阻遏序列,能够在转录后与RBS形成茎环结构,从而抑制报告基因的表达。这一茎环结构能够被与顺式阻遏序列具有更高亲和力的抗阻遏序列打开,从而重启报告基因的翻译;在所构建的反式调控系统中,由独立启动子控制转录的非编码小RNA与RBS互补形成双链,通过阻碍核糖体与mRNA的结合抑制报告基因的表达。在此基础上,设计并导入了一系列反式作用的小RNA,实现了对氧化葡萄糖酸杆菌中内源基因pstI表达的抑制。本研究提供了一种在氧化葡萄糖酸杆菌中不同于传统基因敲除的调控基因表达的方法。     

基于sRNA的氧化葡萄糖酸杆菌基因调控的研究

在氧化葡萄糖酸杆菌中建立一种调控基因表达的工具。通过顺式/反式作用的非编码小RNA与核糖体结合位点(RBS)的相互作用,在翻译水平上对氧化葡萄糖酸杆菌中目标基因的表达进行调控。以绿色荧光蛋白作为报告基因,在所构建的顺式调控系统中,插入RBS上游的顺式阻遏序列,能够在转录后与RBS形成茎环结构,从而抑制报告基因的表达。这一茎环结构能够被与顺式阻遏序列具有更高亲和力的抗阻遏序列打开,从而重启报告基因的翻译;在所构建的反式调控系统中,由独立启动子控制转录的非编码小RNA与RBS互补形成双链,通过阻碍核糖体与mRNA的结合抑制报告基因的表达。在此基础上,设计并导入了一系列反式作用的小RNA,实现了对氧化葡萄糖酸杆菌中内源基因pstI表达的抑制。本研究提供了一种在氧化葡萄糖酸杆菌中不同于传统基因敲除的调控基因表达的方法。     

锌指蛋白结构及功能研究进展

锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,对基因调控起重要的作用。根据其保守结构域的不同,可将锌指蛋白主要分为C2H2型、C4型和C6型。锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA的序列特异性结合,以及与自身或其他锌指蛋白的结合,在转录和翻译水平上调控基因的表达。我们简要综述了近年来锌指蛋白结构、分类及其与核酸及蛋白质相互作用等方面的研究进展。     

核糖体结合位点序列对大肠杆菌中HBcAg重组质粒表达的影响

用Bal-31外切酶调整乙肝病毒核心抗原(HBcAg)基因非编码区长度并克隆到质粒pKK 223-3中,获得了不同水平地表达HBcAg的重组质粒pKL系统。该系统所表达的HBcAg蛋白分子量为21000D。DNA序列分析发现高、中、低表达水平的3个重组质粒的SD序列到HBcAg基因的ATG之间的距离分别为12bp、13bp和19bp,高、低表达质粒的mRNA核糖体结合位点序列的二级结构分析显示,二者的自由能相差约3倍,且低表达质粒的mRNA的SD序列中的3个碱基及AUG中的3个碱基都参与配对,而高表达质粒只有SD序列中的2个碱基参与配对,表明SD序列到ATG的距离及mRNA的二级结构均在HBcAg的表达调控中起重要作用。     

tPA K_2编码区mRNA二级结构对其在大肠杆菌中表达的影响研究

序列分析中发现ｔＰＡＫ２编码区结构基因中存在一段反转重复序列,富含Ｇ、Ｃ。利用计算机预测ｔＰＡｍＲＮＡ二级结构证明ｔＰＡｍＲＮＡ在此处可以形成△Ｇｍ＝－２５．５ＫＣａｌ／ｍｏｌ的发夹结构。本研究利用定点突变技术消除了这段反转重复序列,在大肠杆菌中进行了消除前后ｔＰＡ转录和翻译水平的比较。结果表明消除之后,细菌总ＲＮＡ中ｔＰＡ特异ｍＲＮＡ含量减少,细菌表达产物中ｔＰＡ蛋白占破菌沉淀物的百分比却基本不变。提示大肠杆菌中基因编码区ｍＲＮＡ二级结构一般不构成转录的终止,但有利于ｍＲＮＡ的稳定性,对翻译表达无影响。     

G-四联体的生物学功能研究进展

G-四联体是一种特殊的核酸二级结构,广泛存在于人类基因组DNA以及RNA中,如DNA的端粒序列、基因的启动子序列、RNA的5'端非翻译区(5'UTR)序列等。许多研究发现,G-四联体结构在基因的稳定性、端粒合成过程、基因转录和翻译水平的表达调控、基因重组等生命过程中起着至关重要的作用。目前的研究主要涉及DNA中的G-四联体、RNA中的G-四联体以及人工设计的G-四联体寡聚核苷酸,本文将从这三个方面介绍G-四联体的生物学功能相关研究进展。     

甘蔗细胞色素C基因的电子克隆与分析

以甘蔗类似细胞色素C的EST序列CF576943.1为探针,通过电子克隆技术获得了甘蔗细胞色素C基因（Cytochrome C,Cyt C）的一条cDNA全长序列,命名为ScCyt C.用生物信息学方法对该基因氨基酸序列与组成、亚细胞定位、跨膜区与信号肽、疏水性/亲水性、蛋白质二、三级结构以及功能等进行分析与预测.结果表明：Cyt C基因全长1 073 bp,编码112个氨基酸,该基因位于细胞质,为非分泌型蛋白,无规卷曲为主要二级结构原件,含有1个保守功能域,主要功能为翻译并且在不同植物中具有高度保守性.电子表达分析结果显示,该基因在甘蔗各个组织均有表达,其中在茎和根中的表达量比其他组织类型中表达量高,此外,该基因的表达可能受到低温的调控.为甘蔗细胞色素C基因的结构及其功能的研究奠定了一定的基础.     

千里光α输入蛋白(α-Importin)的序列特征、结构与功能分析

α输入蛋白存在于胞质溶胶中,是核孔转运复合体的重要组成部分,与核定位信号结合,通过受体介导蛋白物质转入和转出,在此过程中起连接器的作用。该研究以千里光全长c DNA文库为基础,对α输入蛋白的序列、结构、性质和功能进行了分析,并在千里光α输入蛋白核苷酸序列的基础上,采用生物信息学软件,分析α输入蛋白的氨基酸序列结构和基因进化树,得到了α输入蛋白的一级、二级、三级等结构和结构域特征,以此为依据,系统分析千里光α输入蛋白的理化性质、结构和功能。结果表明:千里光α输入蛋白基因编码529个氨基酸,与烟草(Gen Bank登录号:ABM05487.1)的同源性最高,为84%;蛋白质分子量58.46 k Da,理论等电点5.08;二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸主链构成;高级结构域由IBB和ARM结构构成;三级结构是4个功能结构域构成的空间立体结构。此外,还发现千里光α输入蛋白具有调控激素反应、传输信号、细胞生长、信息转录和转录调控功能的概率较高,推测可能与细胞非凋亡性死亡、抗病性防御反应、激素受体反应以及基因转录调控表达密切相关。该研究结果可为其他物种α输入蛋白结构与功能关系的分析提供参考。     

基因表达与mRNA结构的关系

基因的转录调控和转录后水平的调控在基因表达过程中起着重要作用。mRNA的结构与基因表达调控的关系非常密切。目前对于mRNA结构对表达的影响因素,主要集中于起始密码子和S-D序列的结构和间隔长度、基因和基因间的间隔区序列和长度,5’末端与3’末端非翻译区、多聚（A）尾、内含子序列对翻译起始效率、发夹结构对mRNA的稳定性的影响和mRNA翻译起始区等对基因表达影响。     

调控蛋白CRP和FNR对青霉素G酰化酶基因表达的影响

青霉素G酰化酶的表达受多种因素的调控。利用crp和fnr基因缺陷型菌株研究了葡萄糖阻遏和氧调控的机制。结果表明：FNR对pac表达不起调控作用,CRP对pac基因表达有正调控作用．并且CRP的结合位点位于结构基因上游的DNA序列上。随后,测定结构基因上游调控区的DNA序列,发现可能的CRP蛋白结合位点的同源保守序列为TGTGA。     

CS3纤毛抗原表达调控机理的研究

CS3亚基结构基因的核苷酸序列分析表明,在其翻译起始位点的上游存在着rbs位点及原核启动子的—10区和—35区DNA序列。凝胶阻滞和启动报告基因表达的实验确证了CS3亚基结构基因具有自身的启动子(Ps),怛它的作用受其上游区域的抑制。核苷酸序列分析发现,在Ps—35区上游550bp和840bp处各存在一个富A-T簇。结合原核启动子的一般作用规律推知,CS3的表达可能受DNA结合蛋白型的正向调节因子的作用,互补实验结果表明cfaD基因不仅可消除上游区对Ps的抑制,而且可大幅度地提高Ps的启动能力。在分析表达调控的基础上获得CS3重组高效表达。同时提出了其表达调控模型。     

依赖PrfA转录调控的单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC启动子结构特点的初步研究

为了研究单核细胞增生李斯特菌毒力基因启动子的结构特点与转录调控因子PrfA蛋白之间的关系,应用PCR定点突变和重组PCR技术缺失了该菌毒力基因inlC启动子上可能与PrfA蛋白结合以及诱发转录起始相关的碱基序列,构建了一系列突变启动子与lacZ报告基因融合表达质粒, 使lacZ基因的表达置于inlC突变启动子下,并分别电转化单核细胞增生李斯特菌野生株P14、PrfA蛋白高表达突变株P14a 和prfA基因等位缺失突变株A42中,检测相应的β-半乳糖苷酶活性。结果表明：位于inlC启动子转录起始点下游22bp 处的一段17bp的类似PrfA蛋白结合序列TTAACAGCGTTTGTTAA并没有增强和抑制PrfA转录调控活性的功能;甚至将其改造成“完美的” PrfA蛋白结合序列TTAACATTTGTTAA后,也不影响inlC依赖于PrfA的转录活性地表达;但是,如果缺失inlC启动子上原始的PrfA蛋白结合序列,则使inlC依赖于PrfA的转录活性完全丧失;另外,单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC和plcA 依赖于PrfA的转录活性的表达也与启动子上PrfA蛋白结合区(PrfA-box)距离-10区的碱基个数有关:最适为22或23bp,长于23bp或短于22bp的突变启动子的依赖PrfA的转录活性大大降低,甚至没有活性。说明除PrfA蛋白结合序列外,受PrfA调控的毒力基因启动子上还可能存在其它尚未阐明的结构和序列影响PrfA蛋白的结合以及启动转录表达。     

依赖PrfA转录调控的单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC启动子结构特点的初步研究

为了研究单核细胞增生李斯特菌毒力基因启动子的结构特点与转录调控因子PrfA蛋白之间的关系,应用PCR定点突变和重组PCR技术缺失了该菌毒力基因inlC启动子上可能与PrfA蛋白结合以及诱发转录起始相关的碱基序列,构建了一系列突变启动子与lacZ报告基因融合表达质粒,使lacZ基因的表达置于inlC突变启动子下,并分别电转化单核细胞增生李斯特菌野生株P14、PrfA蛋白高表达突变株P14a和prfA基因等位缺失突变株A42中,检测相应的β-半乳糖苷酶活性。结果表明:位于inlC启动子转录起始点下游22bp处的一段17bp的类似PrfA蛋白结合序列TTAACAGCGTTTGTTAA并没有增强和抑制PrfA转录调控活性的功能;甚至将其改造成“完美的”PrfA蛋白结合序列TTAACATTTGTTAA后,也不影响inlC依赖于PrfA的转录活性地表达;但是,如果缺失inlC启动子上原始的PrfA蛋白结合序列,则使inlC依赖于PrfA的转录活性完全丧失;另外,单核细胞增生李斯特菌毒力基因inlC和plcA依赖于PrfA的转录活性的表达也与启动子上PrfA蛋白结合区(PrfA-box)距离-10区的碱基个数有关:最适为22或23bp,长于23bp或短于22bp的突变启动子的依赖PrfA的转录活性大大降低,甚至没有活性。说明除PrfA蛋白结合序列外,受PrfA调控的毒力基因启动子上还可能存在其它尚未阐明的结构和序列影响PrfA蛋白的结合以及启动转录表达。     

内含子中正筛选标记neo基因在转录中的剪切研究

目的:研究插入内含子中的正筛选标记基因neo在转录中的剪切情况。方法:克隆了猪血清白蛋白基因5'端调控序列,以猪基因组DNA为模板,P10/P11为引物,PCR扩增猪血清白蛋白基因翻译终止密码子后2.9kb的3'端调控序列;以pEGFP-1为模板,P400/P401为引物PCR扩增绿色荧光蛋白(EGFP)基因,插入猪血清白蛋白基因5'端调控区之后,在3'端调控序列的内含子中靠近N端的序列中插入正筛选标记基因neo,构建了表达EGFP的真核表达载体pEXp11。转染人肝癌细胞系HepG2,通过G418药物筛选获得稳定转染的抗药性细胞克隆。提取抗性细胞克隆基因组RNA并进行反转录,获得cDNA序列。结果:用引物D400/D401及分别位于neo基因和3'端调控序列上的一对引物D394/D357进行PCR检测,其中D394/D357并未扩增出目的条带。结论:插入内含子中的neo基因在转录过程中可随内含子一起被剪切。     

玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

RNP免疫沉淀技术在斑马鱼胸苷酸合成酶基因翻译调控研究中的应用

为检测斑马鱼胸苷酸合成酶基因的表达产物TS蛋白在体内是否结合于自身的mRNA,并进一步检测TS蛋白与c-myc mRNA的结合情况。采用免疫沉淀结合得到相应的RNA,即RNP免疫沉淀技术,进一步结合RT-PCR技术分析与蛋白结合的核酸序列,并用Western蛋白印迹分析了TS蛋白。结果显示,人的TS106单克隆抗体可以免疫沉淀斑马鱼的TS蛋白,抗体免疫沉淀的核酸中含有TS mRNA和c-myc mRNA。在斑马鱼中,TS蛋白在体内结合于自身的TS mRNA,并能结合c-myc mRNA,参与基因的表达调控,阐明了TS的翻译调控机制在体内条件下的作用方式,同时也为构建斑马鱼抗肿瘤药理模型提供了理论基础。     

重叠延伸PCR法扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因及生物信息学分析

利用重叠延伸PCR技术扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因,构建原核表达载体pGEX-4T-1-BZLF1N-BLRF2,并进行了蛋白的诱导表达。通过序列测定和ORF软件分析,该融合基因含有1个1 005 bp的ORF,编码335个氨基酸。应用生物信息学方法,对该融合基因编码的蛋白ZtaN-p23从氨基酸组成、理化性质、信号肽、疏水性/亲水性、二级结构、亚细胞定位、功能域和高级结构等方面进行了预测和分析。结果表明,该蛋白的预测分子量为46.2 kD,理论等电点约为8.97,是亲水性蛋白,推测它定位于细胞质中。序列分析表明,该蛋白可能具有信号转导、转录调控、免疫应答等功能。预测的二级结构及三级结构都表明该蛋白含有较多的不规则卷曲和α-螺旋,三级结构上呈对称形状。     

原核生物小RNA的研究及其进展

原核生物中的小RNA（small RNA,sRNA）长度通常在50—250nt之间,一般在细胞内不被翻译,对基因转录后水平的调控发挥着关键作用。最初在大肠杆菌中发现,通过计算机预测和实验技术分析,查明的种类现已近140种,其作用机制包括;与目标mRNA的翻译起始位点或前导链结合分别抑制或促进翻译;或者模拟其他核酸的二级结构,去除mRNA结合蛋白对翻译的阻抑作用,促进翻译。此外,在转录水平上,SRNA还能模拟开放的启动子结构与RNA聚合酶结合阻止转录。     

蓝藻的类金属硫蛋白及其研究进展

单细胞蓝藻中的类金属硫蛋白已经得到分离纯化,并在蛋白质水平上与标准的哺乳动物金属硫蛋白做了对比性分析,发现二者氨基酸组成和序列差异很大,前者只形成一个结构域,但二级结构和金属结合性质具有一定的相似性,是进化上功能趋同的表现．同时克隆并分析了它的基因ORF结构,研究了金属诱导和逆向转录抑制对于蛋白质表达的调控及类似于哺乳动物金属硫蛋白基因具有的放大和重排现象机理,提出了近期研究的重点和方向．     

CS3纤毛抗原表达调控机理的研究

ＣＳ３是某些肠毒素大肠杆菌菌体表面上的多聚物,它能使病原菌粘附于宿主的小肠上皮细胞上,是致病的重要因素．为了探索ＣＳ３菌毛抗原基因的表达调控机制,根据ＣＳ３亚基结构基因的核苷酸序列分析表明,在其翻译起始位点的上游存在着ｒｂｓ位点及原核启动子的－１０区和－３５区ＤＮＡ序列．采用基因重组技术将ＣＳ３结构基因上游１２０ｂｐ的ＤＮＡ片段亚克隆进缺乏启动子而只含报告基因ｌａｃＺ的质粒ｐＣＢ２６７中．凝胶滞留和启动报告基因表达的实验证明了ＣＳ３亚基结构基因具有自身的启动子（Ｐｓ）．将该启动子上游区域不同长度的核苷酸片段克隆进ｐＣＢ２６７中,报告基因表达结果表明ＣＳ３结构基因的表达受其上游区域的抑制．核苷酸序列分析发现,在Ｐｓ－３５区上游５５０ｂｐ和８４０ｂｐ处各存在一个富Ａ－Ｔ簇．结合原核启动子的一般作用规律推知,ＣＳ３的表达可能受ＤＮＡ结合蛋白型的正向调节因子的作用．用ＣＦＡ／１菌毛抗原基因的正向调节基因ｃｆａＤ对ＣＳ３基因进行的互补表达试验表明ｃｆａＤ基因不仅可消除上游区对Ｐｓ的抑制,而且可大幅度地提高Ｐｓ的启动能力．在分析表达调控的基础上获得ＣＳ３重组高效表达．同时提出了其表达调控模型．