果蝇基因剂量补偿的实现机制

雌、雄果蝇间的基因剂量补偿是通过雄性果蝇中X染色体相关基因的表达水平上调至雌性果蝇的2倍实现的,基因剂量补偿的实现机制存在2种模型.平衡模型认为是基因组的不一致导致了全基因的反式剂量效应,而MSL复合体将组蛋白修饰酶从常染色体隔离,阻止了常染色体上的基因上调,同时,通过抑制高水平的组蛋白修饰以防止X染色体上的过度补偿....     

X染色体的剂量补偿机制

剂量补偿机制(Dosage compensation mechanism)是雌性和雄性X染色体表达平衡的关键,保证两性间由X染色体编码的蛋白质或其他酶类物质在数量上达到平衡。不同生物的剂量补偿机制各不相同,迄今研究表明剂量补偿机制主要有以下3种模式:通过雄性的单个X染色体表达加倍;通过雌性的一条X染色体失活;通过雌性的两个X染色体的表达减半来达到平衡。对剂量补偿的研究有助于揭示X连锁基因的调控机理、性染色体的进化和分化过程,以及解释性染色体畸变的机理,因此,文章将对这种重要的调控机制研究现状及进展进行简要论述。     

剂量补偿和MSL复合物研究进展

剂量补偿效应(Dosage compensation effect)广泛存在于两性真核生物,是基于性别决定、平衡不同性别间基因转录水平的遗传效应。MSL复合物(Male-specific lethal complex)是果蝇剂量补偿机制的核心,它乙酰化雄性果蝇X染色体上一些特定的位点,双倍激活X连锁活跃基因的转录,从而弥补雄性果蝇只具有单一条X染色体的不足。目前,已对果蝇MSL复合物各主要成分进行了结构分析,大体了解了各组分间的相互作用位点,并对该复合物的识别机制进行了大量的研究。与果蝇不同,哺乳动物是通过雌性个体一条X染色体的失活来实现剂量补偿。虽然哺乳动物MSL复合物的组成已被鉴定,但对其功能的研究还处于初步阶段。迄今为止,对硬骨鱼类剂量补偿及MSL复合物的研究极少。文章概括了线虫、果蝇和哺乳动物各物种剂量补偿机制的异同,综述了果蝇MSL复合物及其剂量补偿机制作用机理的研究进展,并提出有待解决的问题,同时利用同线性分析发现了不同鱼类msl3基因的多样性,为今后继续研究各物种的剂量补偿机制提供基础资料和研究方向。     

剂量补偿和MSL复合物研究进展

剂量补偿效应(Dosage compensation effect)广泛存在于两性真核生物, 是基于性别决定、平衡不同性别间基因转录水平的遗传效应。MSL复合物(Male-specific lethal complex)是果蝇剂量补偿机制的核心, 它乙酰化雄性果蝇X染色体上一些特定的位点, 双倍激活X连锁活跃基因的转录, 从而弥补雄性果蝇只具有单一条X染色体的不足。目前, 已对果蝇MSL复合物各主要成分进行了结构分析, 大体了解了各组分间的相互作用位点, 并对该复合物的识别机制进行了大量的研究。与果蝇不同, 哺乳动物是通过雌性个体一条X染色体的失活来实现剂量补偿。虽然哺乳动物MSL复合物的组成已被鉴定, 但对其功能的研究还处于初步阶段。迄今为止, 对硬骨鱼类剂量补偿及MSL复合物的研究极少。文章概括了线虫、果蝇和哺乳动物各物种剂量补偿机制的异同, 综述了果蝇MSL复合物及其剂量补偿机制作用机理的研究进展, 并提出有待解决的问题, 同时利用同线性分析发现了不同鱼类msl3基因的多样性, 为今后继续研究各物种的剂量补偿机制提供基础资料和研究方向。     

果蝇基因组与功能基因研究进展

黑腹果蝇Drosophila melanogaster是生物科学研究中重要的模式动物之一。2000年,黑腹果蝇全基因组测序完成,随后基因组序列质量不断完善,对其功能基因进行深入研究,为其他高等动物基因组和功能基因的研究提供了巨大帮助。本文综述了近年来基因组功能元件、比较基因组学等方面的最新研究成果,着重介绍了功能基因在Hh信号通路、细胞凋亡方面的研究进展,并对最新的功能基因研究技术进行了简要概述。     

果蝇唾腺染色体实验的改进

果蝇唾腺巨型染色体是大约1000-4000多条同源染色线精确配对聚集而成的多线染色体,这是染色体多次复制,但细胞只生长、不分裂的结果.染色体长达0.5mm.粗细是一般体细胞染色体的100-200倍左右,其上有深浅间隔、宽窄不等的染色带,果蝇4对唾腺染色体上已确定了6000多条染色带,它们宽窄、疏密、顺序、数目恒定,有种的特异性,同种个体的是相同的,不同的种则不一样,因此果蝇多线染色体可以建立染色带及间带分布图,它们的表现和遗传学图大致平行,多数遗传学家认为这些横纹与基因有对应关系,     

三黄果蝇(Drosophila trilutea)近黄果蝇（D.paraiautea）的有丝分裂中期染色体

这两种果蝇隶属果蝇科Drosophilidae果蝇属Drosophila （Sophophora）黑腹果蝇D.melanogaster种组（species group）中的D.takahashii亚组（subgroup）。Bock和Wheeler (1972）在报道新种的文献中，曾记述其有丝分裂中期染色体的形态结构为2对中着丝粒（V形），1对棒状（R）。其中X染色体为棒状，Y染色体稍短。据此，其二倍体染色体数目推测为2n=6。我们观察的结果则与之显然不同。     

三黄果蝇(Drosophila trilutea)近黄果蝇(D.paralutea)的有丝分裂中期染色体

这两种果蝇隶属果蝇科 Drosophilidae 果蝇属 Drosophila (Sophophora) 黑腹果蝇 D.melanogaster 种组(species group)中的D.takahashii 亚组(subgroup)。Bock和Wheeler(1972)在报道新种的文献中,曾记述其有丝分裂中期染色体的形态结构为2对中着丝粒(V形),1对棒状(R)。其中X染色体为棒状,Y染色体稍短。据此,其二倍体染色体数目推测为2n=6。我们观察的结果则与之显然不同。     

果蝇唾腺染色体的观察和制片方法的改进

几年来我们在教学中进行了多方面的实验探索,在果蝇唾腺制片方法上加以改进,采用加蔗糖液保色,树脂胶封边,制备一种半永久制片标本。操作过程如下: 1.取出唾腺,在其上加2滴(37℃)蒸馏水低渗处理10～20分钟,使唾腺细胞涨大有利于染色体的分散。 2.用滤纸吸去蒸馏水,加1滴1N HCl解离8～15分钟(时间随当时的温度而定),吸去解离液,用蒸馏水轻轻冲洗2～3次,将水吸净。     

棉铃虫剂量补偿相关基因Hamsl1的鉴定与功能分析

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera的剂量补偿(dosage compensation, DC)分子机制尚不清楚。本研究旨在通过克隆棉铃虫雄性特异性致死(male specific lethal, msl) 基因Hamsl1,利用RNA干扰技术明确其是否参与调控棉铃虫剂量补偿。【方法】利用RT-PCR同源克隆棉铃虫Hamsl1基因全长cDNA; 利用qPCR技术研究Hamsl1基因在棉铃虫不同发育时期的表达谱;通过显微注射Hamsl1 siRNA到棉铃虫3龄幼虫中对Hamsl1基因进行RNA干扰后,利用qPCR技术检测15个Z染色体基因的表达情况,分析Hamsl1是否调控Z染色体基因剂量。【结果】成功克隆了棉铃虫Hamsl1基因的cDNA序列,鉴定出Hamsl1基因mRNA存在2种剪接体,分别命名为Hamsl1a(GenBank登录号: MK564008)和Hamsl1b(GenBank登录号: MK564009)。功能域分析发现HaMSL1含有典型的PEHE和coiled-coil功能域,具有MSL1蛋白的特征。qPCR分析表明,Hamsl1基因位于棉铃虫Z染色体上;棉铃虫Hamsl1a与Hamsl1b基因表达均具有发育时期特异性,在成虫期表达量最高,且雌雄化蛹后基因表达量差异显著,具有性别特异性。通过同源比对和qPCR分析,在DNA水平鉴定了15个Z染色体候选基因。显微注射Hamsl1 siRNA于3龄幼虫体内72 h,干扰效率为36.01%~64.27%,并未发生雄性致死现象;与对照组相比,Hamsl1 RNAi处理组中棉铃虫15个Z染色体基因在雄性个体中整体呈现表达量上调趋势,而在雌性个体中平均表达水平差异不显著。【结论】本研究初步探明Hamsl1基因位于棉铃虫Z染色体上,且该基因可能通过抑制雄性棉铃虫Z染色体基因表达,调控棉铃虫Z染色体剂量补偿。本研究为深入研究棉铃虫剂量补偿分子机制和绿色防控棉铃虫提供了理论基础。     

果蝇转座因子对基因组进化的影响

真核生物基因组织有很多可移动ＤＮＡ片段为称转座因子,果蝇是大量系统研究的最好实验材料之一,其基因组的１０％－１２％是由转座因子组成,在宿主中,ＴＥs也许改变基因表达模型,也许改变ＯＲＦs编码序列,也许对细胞功能产生影响,这此因子遗传的可动性也可能使它们适于建造载体产生转基因生物。因此,对ＴＥs进化的动态研究以及对宿主基因组进化影响的探索将有助于TEs作为载体的细胞工程研究。     

果蝇唾腺染色体制片的小技巧

笔者在进行果蝇唾腺染色体制片实验时,发现了两项很有效用的小技术。现将它们介绍如下：     

提高果蝇唾液腺染色体制片成功率的关键操作

在遗传学实验中,果蝇是最为常用的实验材料之一。但果蝇三龄幼虫的染色体制片,按传统的方法,实验材料的选择培养及方法技术存在一些不足,学生难以把握,实验成功率较低。笔者就上述情况在以下几点做了一些改进,取得了良好的实验效果。     

果蝇唾腺染色体的几种染色方法比较

《生物学通报》编委 :您好。笔者对贵刊 2 0 0 2年第 37卷第 2期第 2 3页刊登的“用 Feuglen染色法制作果蝇唾腺染色体”一文感兴趣 ,但笔者认为文中几处不妥 ,比如 1)水浴温度波幅偏高 ;2 )染色时间不确定 ;3)试剂配方不全 ;4 )盐酸的浓度单位有误 ,mol?M?;5 )注意事项影响实验结果表述不清。特撰写下文与各位读者商榷。双翅类昆虫如黑腹果蝇 (Drosophila melanogaster)的唾腺染色体 (Salivary chromosome)比普通染色体大的多 ,处于体细胞同源染色体的配对状态 ,是由于唾腺染色体经过多次复制而并不分开形成的 ,大约有 10 0 0～4 0 0 0根…     

果蝇唾液腺染色体观察实验的改进

《全日制中学生物学教学大纲》明确规定 :使学生掌握关于染色体、DNA和基因三者之间的相互关系的知识以及基因的概念。笔者在高中生物学教学中利用果蝇三龄幼虫作实验材料 ,并对该实验步骤进行了一些探索和改进 ,在指导学生理解和掌握染色体、DNA与基因的相互关系的知识方面 ,取得了较好的教学效果 ,具体作法如下 :1　实验原理染色体的数量和形态特征跟生物体的性状遗传有着密切的关系 ,而染色体的形态特征又不易观察 ,科学家们发现果蝇三龄虫的唾液腺细胞处于永久早期 ,染色体解旋呈伸展状态。在幼虫发育过程中细胞核中的DNA多次复制 ,…     

果蝇细胞凋亡核心机制的基因组比较

基因组比较研究是从基因组序列推测调控网络的主要途径。细胞凋亡信号网络是调控网络的一个典型代表。ＥＧＬ１、ＣＥＤ３、ＣＥＤ４和ＣＥＤ９及其同源蛋白质的线虫和哺乳动物构成保守的凋亡核心机制。目前果蝇细胞凋亡核心机制尚不完整,还未找到ＥＧＬ１和ＣＥＤ９类似蛋白质。通过一系列基于生物信息学的基因组比较分析,在果蝇的基因组数据库中发现了两个ＢＣＬ２／ＣＥＤ９和一个ＥＧＬ１的同源蛋白质的编码基因,并重构了果蝇     

果蝇眼色遗传及基因漫谈

通过果蝇复眼颜色遗传的几个遗传规律来说明基因之间的一些相互关系,既要能分解简化遗传规律,又要综合看待遗传规律,对遗传的复杂性要有进一步的认识。     

摩尔根果蝇杂交实验的科学逻辑思维

将摩尔根"果蝇的限性遗传"原文重要部分翻译为中文并对摩尔根果蝇眼色杂交实验的科学逻辑思维进一步加以解析,以帮助师生理解摩尔根作出红眼基因位于X染色体上的推论,以及Bridges推断Y染色体上没有红眼基因的实验证据和逻辑依据,对学生严谨科学思维的发展和教师的教学起到启发和借鉴作用.     

银额果蝇B染色体特异性基因的初步研究

采用代表性差异分析法（RDA）研究了银额果蝇两个单雌系AKM46（含B染色体）和AGZ2（不含B染色体）两基因组间的差异。用AKM46作检测（tester）扩增子,AGZ2作驱赶（driver）扩增子,通过三轮消减杂交后,获得了6个差异片段（100bp～300bp）。亚克隆后,对11个片段测序并与GenBank数据库进行同源性比较分析,获得了9个新的序列。选择clone22及clone42进行Southern杂交分析,这两个片段仅在检测扩增子及第一、第二、第三轮差异片段中检测到杂交信号,而在驱赶扩增子检测不到杂交信号。证实了这两个片段来自含有B染色体的单雌系AKM46,而且可能是B染色体上的特异基因片段。