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．     

番茄LeRma1基因的克隆与表达

以番茄‘哈大粉801’为试材,利用RT-PCR技术,克隆得到1个E3泛素蛋白连接酶基因LeRma1（GenBank登录号XM_004243764.1）。对LeRma1基因进行序列分析,并对LeRma1基因在番茄植株的不同部位以及在非生物胁迫（干旱、盐、碱、高温、低温）下的表达和生理特性进行研究,为培育和改良番茄品种提供理论依据。结果表明：（1）序列分析显示,LeRma1基因的cDNA全长序列729 bp,编码242个氨基酸,分子量为27.05 kD,理论pI 7.97;同源分析显示,番茄LeRma1蛋白与马铃薯的一致性最高（91%）。（2）半定量PCR检测表明, LeRma1基因在番茄根、茎、叶、花、果实中均有表达,且表达差异不明显。（3）干旱胁迫下,LeRma1基因在番茄叶片中优势表达,而在整个干旱过程中根部的LeRma1基因表达量变化不明显;抗旱相关基因LEA、 DREB2A、ABI3在干旱胁迫过程中,番茄叶片中均有表达,且其表达量呈上升趋势,而在根部DREB2A、ABI3基因基本没有检测到。（4）干旱胁迫过程中,番茄植株中丙二醛（MDA）含量呈显著升高趋势,质膜系统严重损伤,体内保护酶（SOD、POD、CAT）活性上升,且根部活性总体明显高于叶片。（5）在非生物逆境（盐、碱、高温、低温）胁迫过程中,LeRma1基因在番茄叶片和根部的表达几乎都有增强的趋势,且在叶片中均是胁迫3 h后诱导起始增强表达。研究认为,LeRma1基因是一个受干旱胁迫诱导增强表达的基因,且在叶片中优势表达,说明LeRma1基因对植物耐受干旱胁迫所起的作用存在一定的组织差异性,而且LeRma1基因可能参与番茄的干旱应答及信号转导过程,在番茄抵抗其他非生物胁迫中LeRma1基因也可能具有一定的作用。     

烟草NtNHX1 3基因的克隆及表达特性

以栽培烟草‘云烟87’为材料,通过同源克隆方法分离了烟草NHX（Na⁺,K⁺/H⁺ exchanger）基因NtNHX1 3。结果表明：NtNHX1 3基因CDS长度1 617 bp,编码蛋白质长度为538 aa,蛋白理论等电点为8.67,分子量为59.34 kD。预测NtNHX1 3属于膜蛋白,含有11个跨膜区,且含有NHX类蛋白保守位点氨氯吡嗪咪结合位点。进化树分析显示,NtNHX1 3与菊苣、野菊花NHX遗传距离最近。qRT PCR组织特异性表达分析表明,NtNHX1 3在烟草叶片中表达量最高,根、茎、花中也有表达;盐胁迫处理后NtNHX1 3基因的表达上调,表明该基因参与了盐胁迫反应;打顶初期NtNHX1 3基因的表达呈逐渐上调的趋势,与该时期钾含量逐渐升高相吻合。研究推测,NtNHX1 3具有将钾离子从细胞质转运至液泡的功能。     

橄榄CaICE1基因的克隆和表达分析

为了解橄榄(Canarium album)抗寒相关转录因子ICE1的调控功能,采用RT-PCR技术克隆了‘福榄1号’的ICE1,命名为CaICE1,并进行生物信息学、qRT-PCR表达模式和相关miRNA预测分析。结果表明,CaICE1 cDNA序列的开放阅读框长度为1 650 bp,可编码549个氨基酸(GenBank登录号MG459422)。Ca ICE1为不稳定亲水性蛋白质,含有跨膜结构、磷酸化位点以及HLH保守结构域,定位于细胞核,与枳的ICE1亲缘关系较近。CaICE1密码子偏好性较弱,AGA、AGG、TGG和CCA可能为其最优密码子群。CaICE1主要在橄榄花、种子和叶中大量表达,-3℃低温胁迫下CaICE1表达水平比常温显著上升。psRNAtarget预测结果表明,CaICE1可能是miR825、miR477、miR5658、miR1436和miR394等多个逆境响应miRNA的靶基因。因此,CaICE1可能在橄榄低温胁迫过程中发挥重要调控作用,且可能受miRNA的调控。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

水稻OsMBF1c基因的克隆及表达分析

多蛋白桥联因子1(multi protein bridging factor 1, MBF1)在植物应对逆境胁迫中起着重要的作用,而对于水稻中MBF1是否参与重金属胁迫响应机制目前尚未见相关报道。为了揭示水稻MBF1家族与重金属胁迫的相关性及其潜在作用机制,该研究利用PCR技术克隆水稻OsMBF1c基因的全长编码序列,通过生物信息学对基因功能进行分析和预测,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其在镉(Cd)胁迫下的表达特征。结果表明:(1)OsMBF1c的全长编码序列为468 bp,共编码155个氨基酸,相对分子量为16.154 kDa。(2)OsMBF1c与大麦TdMBF1a.1亲缘关系最近,具有光、厌氧等环境因子诱导相关的顺式调节元件。(3)重金属Cd可诱导OsMBF1c表达且在时间上和组织中的表达水平具有特异性,100 μmol·L^-1 Cd 处理1 h 后,地上部分OsMBF1c表达量明显上调,为对照组的7倍; 100 μmol·L^-1 Cd 胁迫处理6 h后,根部OsMBF1c表达量上调为对照组的3倍。该研究结果进一步完善了非生物胁迫下MBF1家族的生物学功能研究。     

马尾松PmPGK1和PmGPIC基因的克隆和表达分析

为了解马尾松（Pinus massoniana）磷酸甘油酸激酶1（PGK1）与胞质溶胶葡萄糖磷酸异构酶（GPIC）的功能，采用RACE技术克隆了PmPGK1和PmGPIC基因，并进行了生物信息学分析与亚细胞定位，采用实时荧光定量PCR技术分析PmPGK1和PmGPIC的表达特性。结果表明，PmPGK1和PmGPIC全长为2 106和1 848 bp，分别编码507和566个氨基酸。PmPGK1和PmGPIC分别定位于叶绿体和胞质溶胶。PmPGK1表达量为新叶 > 老叶 > 新茎 > 根 > 花；而PmGPIC为老叶 > 花 > 新叶 > 新茎 > 根。低温胁迫24 h，PmPGK1和PmGPIC的表达量均随时间延长先降低后升高，且PmGPIC的表达量在处理2 h后即降至较低水平；高浓度CO₂胁迫24 h，PmPGK1的表达量随时间延长呈降低-升高-再降低的变化趋势，PmGPIC的表达下调但变化较不显著。因此，推测PmPGK1主要参与卡尔文循环及叶绿体/质体糖酵解，PmGPIC主要参与细胞质基质糖酵解；PmPGK1、PmGPIC活性在低温胁迫下均受抑制；PmPGK1活性在CO₂胁迫下受到显著抑制，而PmGPIC活性的影响不大。     

5-Aza-CdR对胶质瘤细胞生长及LRRC4基因异常甲基化的影响

LRRC4是一个新发现的胶质瘤抑瘤基因,它在多种胶质瘤细胞系和胶质瘤组织表达缺失或下调,前期研究结果表明胶质瘤细胞和组织中LRRC4的编码区未发生突变、缺失或重排．为了获得LRRC4作为胶质瘤抑瘤基因的进一步证据,采用去甲基化制剂5-Aza-CdR处理LRRC4表达缺失的SF126和SF767胶质瘤细胞,MSP和RT-PCR检测表明,LRRC4的启动子在表达缺失的SF126和SF767细胞存在完全的甲基化,而5-Aza-CdR能逆转LRRC4启动子的甲基化状态,恢复LRRC4的表达．MTT法测定显示,5-Aza-CdR使SF126和SF767胶质瘤细胞增殖受到明显抑制,并呈时间和剂量的依赖性．同时流式细胞仪检测显示,5-Aza-CdR使SF126和SF767胶质瘤细胞周期阻滞于G0/G1期．因此,5-Aza-CdR能抑制胶质瘤细胞SF126和SF767增殖并干扰其细胞周期,LRRC4启动子异常甲基化是其在胶质瘤细胞中表达缺失的重要机制,5-Aza-CdR能逆转LRRC4基因的甲基化,恢复LRRC4的表达,为LRRC4作为胶质瘤去甲基化治疗的靶标提供了科学依据．     

cry3A和vhb基因在转基因马铃薯中的表达

分别构建了含cry3A和cry3A+vhb基因的植物表达载体pBCry3A和pBC₃Vhb,并通过根癌农杆菌介导转化了马铃薯. 对转化再生植株进行PCR和DNA印迹分析表明,外源基因已整合到马铃薯基因组中, 且连续三代无性繁殖后转基因仍存在. ELISA分析表明cry3A基因在转基因植株中得到了高效表达, 在单转cry3A植株中最高表达量达0.1%, 转cry3A与vhb双基因株系中为0.065%. 水涝试验显示,转双基因且vhb mRNA的RT-PCR呈阳性的马铃薯植株,对低氧胁迫有较好的耐受性, 表明获得的上述转双基因马铃薯株系可能会具有很好的抗虫和耐涝性能.     

Peg3,Cdkn1c和Gtl2基因在克隆绵羊和自然分娩绵羊中的DNA甲基化水平检测（英文）

尽管研究证明很多克隆动物存在DNA甲基化异常的情况,却很少有研究比较克隆绵羊与自然分娩绵羊之间的甲基化情况,可能是由于克隆绵羊的获得、绵羊基因组、绵羊基因组印记等因素的限制.本研究中,为了证明克隆绵羊重编程的状况,克隆了Peg3基因的差异甲基化区域(differential methylated region,DMR),并且分析了Peg3、Cdkn1c、Gtl2在克隆绵羊和自然分娩绵羊不同组织中的甲基化水平.研究发现,在克隆绵羊和自然分娩绵羊中Peg3呈现为超甲基化水平,在克隆绵羊的肾脏和肺脏中DNA甲基化水平为95.45%、81.18%,相对于正常分娩的绵羊组织中的98.18%、87.27%无显著性差异,而Cdkn1c在两组实验动物中的肾脏和肺脏中表现为非甲基化水平,分别为0%、0.53%、0.53%和0.53%,Gtl2则是低甲基化水平,并且克隆绵羊与正常分娩绵羊之间的DNA甲基化水平无显著性差异(r~2=0.77).这些结果表明,Peg3、Cdkn1c、Gtl2三个印记基因在克隆绵羊和自然分娩绵羊组织中呈现类似甲基化水平,无显著性差异.     

半胱氨酸双加氧酶1基因启动子甲基化在肿瘤研究中的应用

半胱氨酸双加氧酶1 (cysteine dioxygenase 1,CDO1)是一种肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene,TSG）,参与细胞增殖、分化、凋亡及铁死亡等一系列生理过程。DNA甲基化是人类肿瘤中表观遗传学修饰的主要方式之一,CDO1是一种与恶性肿瘤高度相关的甲基化基因（highly relevant methylation gene,HRMG）,在多种人类癌症中被其甲基化启动子所沉默,甲基化的CDO1基因启动子是人类肿瘤中最常见的早期特异性诊断标志物之一。本文就CDO1生物学功能及其启动子DNA的甲基化在肿瘤中的作用及调控作一综述。     

A cross-talk between DNA methylation and H3 lysine 9 dimethylation at the KvDMR1 region controls the induction of Cdkn1c in muscle cells

The cdk inhibitor p57^kip2, encoded by the Cdkn1c gene, plays a critical role in mammalian development and in the differentiation of several tissues. Cdkn1c protein levels are carefully regulated via imprinting and other epigenetic mechanisms affecting both the promoter and distant regulatory elements, which restrict its expression to particular developmental phases or specific cell types. Inappropriate activation of these regulatory mechanisms leads to Cdkn1c silencing, causing growth disorders and cancer. We have previously reported that, in skeletal muscle cells, induction of Cdkn1c expression requires the binding of the bHLH myogenic factor MyoD to a long-distance regulatory element within the imprinting control region KvDMR1. Interestingly, MyoD binding to KvDMR1 is prevented in myogenic cell types refractory to the induction of Cdkn1c. In the present work, we took advantage of this model system to investigate the epigenetic determinants of the differential interaction of MyoD with KvDMR1. We show that treatment with the DNA demethylating agent 5-azacytidine restores the binding of MyoD to KvDMR1 in cells unresponsive to Cdkn1c induction. This, in turn, promotes the release of a repressive chromatin loop between KvDMR1 and Cdkn1c promoter and, thus, the upregulation of the gene. Analysis of the chromatin status of Cdkn1c promoter and KvDMR1 in unresponsive compared to responsive cell types showed that their differential responsiveness to the MyoD-dependent induction of the gene does not involve just their methylation status but, rather, the differential H3 lysine 9 dimethylation at KvDMR1. Finally, we report that the same histone modification also marks the KvDMR1 region of human cancer cells in which Cdkn1c is silenced. On the basis of these results, we suggest that the epigenetic status of KvDMR1 represents a critical determinant of the cell type-restricted expression of Cdkn1c and, possibly, of its aberrant silencing in some pathological conditions.     

CYP72B1基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控机制研究

为研究光、生长素和油菜素内酯在基因层次上的互作机制,开发了转录调控元件识别工具OCMMat,其中,在对共表达基因信息和直系同源基因信息进行整合时,利用了转录调控元件在直系同源基因启动子中的富集性.利用该方法发现,CYP7281基因和AUR3基因启动子含有3个相同的调控模序GAGACA、AAGAAAAA、ATCATG,它们分别承担了AuxRE元件、GT元件和GT辅助元件的功能.其中,ATCATG模序是目前尚未报道过的调控元件,与AAGAAAAA模序的距离相对恒定.基于调控元件识别结果,构建了CYP7281基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控模型,模型显示:光信号和生长素、油菜素内酯信号在CYP72B1基因和AUR3基因的转录调控元件上相互交叠,而生长素和油菜素内酯信号则在转录因子ARF水平上相交.     

γ -Ray-Induced DNA Damage and Repair in Methanosarcina barkeri

The capacity of the mesophilic archaeon, Methanosarcina barkeri (DSM 804) for DNA double strand break repair following⁶⁰Co- γ irradiation was investigated. The genome (1.9 Mb) of Methanosarcina barkeri was largely fragmented and was found to be repaired on incubation in medium under anaerobic conditions at 37°C for 4 h. To get an insight into its repair process a set of inhibitors were used. The methanogenesis inhibitor, bromoethanesulfonate showed partial inhibition of repair in Methanosarcina barkeri but not in Escherichia coli or human peripheral blood mononuclear cells. The Methanosarcina barkeri cells could also partially repair the DNA damage in a non-nutrient medium. Arabinosine-CTP, a nucleoside analogue and a polymerase inhibitor, completely inhibited repair in this archaeon. Arabinosine-CTP did not affect DSB (double-strand break) repair in human peripheral blood mononuclear cells but completely inhibited repair in Escherichia coli (a bacterium). The involvement of polymerase indicates recombination to be the underlying mechanism in DSB repair of Methanosarcina barkeri. 3-Aminobenzamide, a poly (ADP-ribose) polymerase inhibitor, completely inhibited repair in this archaeon as well as in eukarya but not in Escherichia coli showing the involvement of poly (ADP-ribose) polymerase in the DSB repair of Methanosarcina barkeri.     

加勒比松种源苗期DNA甲基化多样性分析

为了解加勒比松(Pinus caribaea)种源的遗传多样性,利用甲基化敏感扩增多态性技术对加勒比松3个变种17个种源的DNA甲基化多样性进行了研究。结果表明,56对引物组合共扩增出425条谱带,其中多态性谱带422条,多态性百分率为99.25%。加勒比松种源幼苗半甲基化比率比全甲基化比率稍高,洪都拉斯加勒比松、古巴加勒比松和巴哈马加勒比松的DNA甲基化率分别为22.39%、22.29%和22.35%,差异不显著。加勒比松的DNA序列遗传多样性(H=0.4376)高于DNA甲基化多样性(H=0.3274),Mantel检验表明,基因组遗传变异与表观遗传变异不存在相关性(r=-0.171,P=0.16)。表观聚类与遗传聚类间存在较大差异,两种聚类分析结果均未将3个加勒比松变种分开。这表明加勒比松变种间的表观遗传变异极为丰富,能为加勒比松遗传改良提供优良种质资源。     

Genome Analysis inNeurospora crassa;Cloning of Four Lociarginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) and Associated Chromosome Walking

We have cloned fourNeurospora crassagenes by complementation analysis. Cloned genes include thearginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) loci. Chromosome walks were initiated in ordered cosmid libraries from the cloned loci. A total of about 700 kb of theNeurosporagenome is covered in these walks.     

Comparative Genomic Sequence Analysis of the FXR Gene Family: FMR1, FXR1, and FXR2

Mutations in the X-linked gene FMR1 cause fragile X syndrome, the leading cause of inherited mental retardation. Two autosomal paralogs of FMR1 have been identified, and are known as FXR1 and FXR2. Here we describe and compare the genomic structures of the mouse and human genes FMR1, FXR1, and FXR2. All three genes are very well conserved from mouse to human, with identical exon sizes for all but two FXR2 exons. In addition, the three genes share a conserved gene structure, suggesting they are derived from a common ancestral gene. As a first step towards exploring this hypothesis, we reexamined the Drosophila melanogaster gene Fmr1, and found it to have several of the same intron/exon junctions as the mammalian FXRs. Finally, we noted several regions of mouse/human homology in the noncoding portions of FMR1 and FXR1. Knowledge of the genomic structure and sequence of the FXR family of genes will facilitate further studies into the function of these proteins.