模式生物粗糙脉孢菌光受体的研究进展

粗糙脉孢菌是一种重要的模式生物,在遗传调节机制、昼夜节律运行以及真菌光应答反应研究中起重要的作用.本综述主要介绍粗糙脉孢菌光受体WC-1和VVD的结构与功能,以及它们参与调节昼夜节律和光适应机制方面的研究进展.在该真菌中,所有已知的光应答反应都受蓝光调节,由光受体WC-1和VVD介导.WC-1是该真菌的转录因子,介导最初的光反应过程,产生VVD等多种光反应蛋白,而VVD通过负反馈机制抑制WC-1的转录作用.此外,vvd基因已经用于构建在哺乳动物中表达的光调节基因元件.     

粗糙脉孢菌snRNA基因的克隆及其表达调控研究

Pre‐m RNA(precursor m RNA)的剪接是真核基因表达中的重要一环,由剪接体复合物(spliceosome)催化完成。小核RNA(small nuclear RNAs,sn RNAs)是剪接体的重要结构和功能组分。本工作首次鉴定了粗糙脉孢菌的U1、U2、U4、U5和U6等sn RNA基因,这些基因除U5为单一拷贝外,其余为多拷贝基因且表达量存在差异。对各基因的近端序列元件(proximal sequence elements,PSEs)的分析显示在大部分基因都存在一段回文的保守序列GTGCAC,荧光素酶报告基因实验证实该序列具有调控部分sn RNA基因转录的功能。我们还通过温度梯度实验检测了stk‐16第三内含子的剪接情况变化,结果提示可变剪接对调节生物可能对不同温度环境的适应具有重要作用。     

粗糙脉孢菌基因组分泌蛋白的初步分析

文章报道利用信号肽预测软件SignalP v3.0和PSORT,跨膜螺旋结构预测软件TMHMMv2.0和THUMBUP,GPI-锚定位点预测软件big-PI Predictor和亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP v1.01对粗糙脉孢菌全基因组数据库中已公布的10 082个氨基酸序列进行预测分析。结果表明在粗糙脉孢菌中有437个蛋白为分泌蛋白,编码这些蛋白最小的可读框（open reading frame,ORF）为252 bp,最大为6 604 bp,平均1 433 bp,分泌蛋白信号肽长度介于15~59个氨基酸之间。在437个分泌蛋白中,205个具有功能描述,主要包括各种酶类、细胞能量生成、运转以及自身修复、防卫等多种功能。这些蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种营养的摄取,以及对环境做出响应服务。     

粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）木糖发酵的研究

研究了不同通氧条件和培养基初始pH等对粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）AS 3.1602木糖发酵的影响。结果表明,粗糙脉孢菌具有较强的发酵木糖产生乙醇及木糖醇的能力。通气量对木糖发酵有较大的影响。乙醇发酵适合在半好氧条件下进行,此时乙醇的转化率达到63.2%。木糖醇发酵适合在微好氧的条件下进行,转化率达到31.8%。木糖醇是在培养基中乙醇达到一定浓度后才开始积累。培养基的初始pH对木糖发酵产物有较大的影响,乙醇产生最适pH5.0,木糖醇产生最适pH4.0。在培养基pH为碱性条件时,木糖发酵受到很大的抑制。初始木糖浓度对产物乙醇及木糖醇的产率有很大的影响。葡萄糖的存在会抑制木糖的利用,对乙醇和木糖醇的产生也有很大的影响。     

前纤维蛋白点突变对粗糙脉孢菌生长的影响及其生化机制研究

【目的】为进一步了解前纤维蛋白(profilin,PFN)在丝状真菌中的功能,本文以粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)为研究对象,进行了前纤维蛋白对其菌落生长和肌动蛋白(actin)聚合特性影响的探究。【方法】通过采用定点突变、同源重组、分生孢子过膜和PCR等技术,获得粗糙脉孢菌前纤维蛋白F78 (F78A和F78D)和V113 (V113E、V113R和V113W)的点突变体。利用平板生长法、竞争性生长管和显微镜观察检测表型变化,并结合多聚脯氨酸亲和层析纯化、荧光分光光度技术和高速共沉淀等技术分析点突变的前纤维蛋白对肌动蛋白聚合特性的影响。【结果】获得的粗糙脉孢菌前纤维蛋白点突变株F78A、F78D、V113E、V113R和V113W,与对照菌株ku70RIP相比,突变株生长均明显减慢(P<0.05),其中PFN (F78D)和PFN (V113W)的突变体在生长的12–48 h,菌落直径分别仅为对照的20.0%–75.7%和12.7%–39.2%。竞争性生长管分析表明,PFN (F78D)和PFN(V113W)突变株菌丝生长速度受到显著抑制,分生孢子形成的节律并...     

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)木糖发酵的研究

研究了不同通氧条件和培养基初始pH等对粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)AS3．1602木糖发酵的影响。结果表明,粗糙脉孢菌具有较强的发酵木糖产生乙醇及木糖醇的能力。通气量对木糖发酵有较大的影响。乙醇发酵适合在半好氧条件下进行,此时乙醇的转化率达到63．2％。木糖醇发酵适合在微好氧的条件下进行,转化率达到31．8％。木糖醇是在培养基中乙醇达到一定浓度后才开始积累。培养基的初始pH对木糖发酵产物有较大的影响,乙醇产生最适pH5．0,木糖醇产生最适pH4．0。在培养基pH为碱性条件时,木糖发酵受到很大的抑制。初始木糖浓度对产物乙醇及木糖醇的产率有很大的影响。葡萄糖的存在会抑制木糖的利用,对乙醇和木糖醇的产生也有很大的影响。     

表观遗传学研究的模式生物——粗糙脉孢菌

丝状真菌粗糙脉孢菌是一种作为遗传学研究的经典模式生物.通过对粗糙脉孢菌5S r RNA基因的组成和在染色体上分布的研究,揭示了丝状真菌中存在的一种基因组防御机制——重复序列诱导的DNA点突变(RIP).通过对发生突变的5S r RNA假基因的研究还发现,粗糙脉孢菌中存在一种重要的表观遗传修饰——DNA甲基化,随后的深入研究使粗糙脉孢菌成为解析DNA甲基化机制的最重要模式生物之一.粗糙脉孢菌基因转化操作引起的营养生长阶段同源基因的沉默(quelling)是由RNAi途径调控的,同时该途径也是调控减数分裂过程中非配对DNA诱发的基因沉默(meiotic silencing)的关键.由于粗糙脉孢菌基因组简单,且存在与高等真核生物相同的DNA甲基化和多种组蛋白的修饰,使其成为今后深入研究组蛋白修饰与染色质重塑等表观遗传现象参与基因表达调控和基因组稳定性维持的重要模式生物之一.     

氧限制下粗糙脉孢菌乙醇发酵的数学模型及过程模拟

粗糙脉孢菌(Mzcrospora crassan)具有直接转化植物纤维性物质生产乙醇的能力。研究了不同氧限制条件对粗糙脉孢菌发酵葡萄糖生产乙醇的影响,构建了该过程的数学模型,并利用数学模型进行了模拟和预测研究。结果表明,数学模型能够很好地预测氧限制条件下乙醇的发酵过程,即使微量氧对乙醇发酵也有较大的负面影响。     

一株粗糙脉孢菌的分离、鉴定及其基因组变异和功能分析

【背景】粗糙脉孢菌LY03是从武平传统\"红菌豆腐\"中分离得到的主要发酵菌株。【目的】研究粗糙脉孢菌LY03菌株的基因组信息,揭示武平传统\"红菌豆腐\"发酵特性。【方法】采用形态学观察、ITS鉴定、重测序及框架图测序对所分离的LY03菌株进行鉴定和基因组信息解析。【结果】武平传统\"红菌豆腐\"中分离得到的主要发酵菌株LY03确定为粗糙脉孢菌,将其在中国普通微生物菌种保藏管理中心进行专利保藏,保藏号为CGMCC3.19233。LY03菌株比对到参考基因组上的总Read数目为95.85%,测序对应深度的位点占全基因组76.13%;各变异类型在内含子区域均无变异,主要变异存在于基因组的外显子区域,具体变异数量为:单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism,SNP)位点变异总数203128个、插入缺失(insertion/deletion,In Del)突变总和26859个、拷贝数变异(copy number variation,CNV)增加和减少的拷贝总数1 039个、结构变异(structure variation,SV)注释的变异总数777个;LY03菌株...     

粗糙脉孢菌前纤维蛋白Y86和R88位点突变抑制菌丝生长

微丝骨架在真菌的生长发育过程中发挥着重要的作用,而动力学特性是其实现功能的关键．前纤维蛋白（profilin）是肌动蛋白动态组装的主要调控因子,对其功能研究有助于阐明微丝骨架在真菌生长发育中的机制．本文以丝状真菌模式生物粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)为材料,利用定点突变技术和同源重组技术,分别将前纤维蛋白上肌动蛋白结合位点86位酪氨酸（Y86）和88位精氨酸（R88）进行了单突变和双突变,获得了Y86R、R88E和Y86RR86E前纤维蛋白点突变株．进一步利用平板培养和竞争性生长管培养对点突变株的表型进行分析后发现,与野生型相比,3个前纤维蛋白点突变株的菌丝生长均明显减慢．这些结果表明,前纤维蛋白与肌动蛋白的相互作用对于N. crassa的生长和发育至关重要．     

Homology effects in Neurospora crassa

It has become clear in the past few years that eukaryotic organisms possess different genetic systems to counter viruses, transposons and other repeated elements such as transgenes that could otherwise accumulate in the genome. In addition to serving as a model organism for genetic, biochemical and molecular studies, Neurospora crassa has proved to be a paradigm for the study of gene-silencing mechanisms. Indeed, its genome can be protected from expansion of selfish nucleic acids by a variety of mechanisms that inactivate duplicated sequences. Studies of these mechanisms have made a fundamental contribution to the understanding of the gene-silencing field.     

Evolutionary diversification of DNA methyltransferases in eukaryotic genomes

In eukaryotes, C5-cytosine methylation is a common mechanism associated with a variety of functions such as gene regulation or control of genomic stability. Different subfamilies of eukaryotic methyltransferases (MTases) have been identified, mainly in metazoa, plants, and fungi. In this paper, we used hidden Markov models to detect MTases in completed or almost completed eukaryotic genomes, including different species of Protozoa. A phylogenetic analysis of MTases enabled us to define six subfamilies of MTases, including two new subfamilies. The dnmt1 subfamily that includes all the known MTases with a maintenance activity seems to be absent in the Protozoa. The dnmt2 subfamily seems to be the most widespread, being present even in the nonmethylated Dictyostelium discoideum. We also found two dnmt2 members in the bacterial genus Geobacter, suggesting that horizontal transfers of MTases occurred between eukaryotes and prokaryotes. Even if the direction of transfer cannot be determined, this relationship might be useful for understanding the function of this enigmatic subfamily of MTases. Globally, our analysis reveals a great diversity of MTases in eukaryotes, suggesting the existence of different methylation systems. Our results also suggest acquisitions and losses of different MTases in every eukaryotic lineage studied and that some eukaryotes appear to be devoid of methylation.     

Efficient DNA pairing in a Neurospora mutant defective in chromosome pairing

Summary A Neurospora crassa mutation, mei-2, affecting recombination and pairing of homologous chromosomes during meiosis, was characterized for its effect on repeat-induced point mutation (RIP). We found that RIP, which depends on recognition of DNA sequence homology, is not inhibited by mei-2, suggesting that the defect in chromosome pairing of this mutant is not due to a defect in DNA pairing and that DNA pairing is not dependent on chromosome pairing.     

Translesion DNA polymerases Pol ζ, Pol η, Pol ι, Pol κ and Rev1 are not essential for repeat-induced point mutation inNeurospora crassa

Pol ζ, Pol η, Pol ι, Pol κ and Rev1 are specialized DNA polymerases that are able to synthesize DNA across a damaged template. DNA synthesis by such translesion polymerases can be mutagenic due to the miscoding nature of most damaged nucleotides. In fact, many mutational and hypermutational processes in systems ranging from yeast to mammals have been traced to the activity of such polymerases. We show however, that the translesion polymerases are dispensable for repeat-induced point mutation (RIP) inNeurospora crassa. Additionally, we demonstrate that theupr-1 gene, which encodes the catalytic subunit of Pol ζ, is a highly polymorphic locus in Neurospora. Sequence data from this article have been deposited with the EMBL/GenBank Data Libraries under accession Nos DQ 231523, DQ 231524, DQ 235021, DQ 235525-DQ 235541, DQ 240287, DQ 240288, DQ 354228, DQ 354235-DQ 354237, DQ 386416-DQ 386422, DQ 387872, DQ494492-DQ494503 and DQ417211-DQ417220.     

细胞核内RNA干扰途径研究进展

RNA干扰(RNAi)是双链RNA分子在mRNA水平关闭相应序列基因表达的过程。RNAi的分子机制及功能仍然有待深入研究与阐明,但已经在基因组结构与功能研究中得到广泛运用。我们简要综述RNAi的作用机制,及已发现的细胞核内干扰途径——RNA指导的DNA甲基化、异染色质、DNA切除和减数分裂性沉默等相关研究进展。     

Mash2基因在体细胞克隆牛肺脏中DNA甲基化状态分析

体细胞核移植(体细胞克隆)技术在动物生产、医药工业、治疗性克隆以及对珍稀濒危动物的拯救有重要意义,然而克隆效率低下以及克隆动物发育异常,严重制约了克隆技术的发展和应用．在体细胞核克隆中,供体核来自高度分化了的体细胞,发生在核移植后几小时内供体核的重编程,决定了克隆胚胎的发育能力．印记基因是由等位基因表观遗传修饰的不对称导致的基因表达具有亲本选择性,而DNA甲基化是调控印记的一个主要方式．印记基因Mash2在胚胎发育和器官形成过程中起着非常重要的作用．为了探求核移植过程中Mash2基因DNA 甲基化的表观重编程是否充分,利用亚硫酸氢盐测序法对出生48 h内死亡的体细胞核移植牛和正常对照牛肺脏中Mash2基因的DNA甲基化状态进行分析．结果显示,尽管位于Mash2基因启动子和第一个外显子处的CpG岛在正常牛和克隆牛中甲基化水平都不高(20.04%,5.55%),但克隆组的甲基化水平仍显著低于正常对照组 (P < 0.05)．甲基化模式正常组中9N3有5种不同的形式,9N4仅1种;而克隆组9C3和9C5也分别是1种．推测Mash2基因的异常DNA甲基化很可能是导致克隆牛肺脏发育异常的一个重要原因．