The life and death of gene families

One of the unique insights provided by the growing number of fully sequenced genomes is the pervasiveness of gene duplication and gene loss. Indeed, several metrics now suggest that rates of gene birth and death per gene are only 10–40% lower than nucleotide substitutions per site, and that per nucleotide, the consequent lineage‐specific expansion and contraction of gene families may play at least as large a role in adaptation as changes in orthologous sequences. While gene family evolution is pervasive, it may be especially important in our own evolution since it appears that the “revolving door” of gene duplication and loss has undergone multiple accelerations in the lineage leading to humans. In this paper, we review current understanding of gene family evolution including: methods for inferring copy number change, evidence for adaptive expansion and adaptive contraction of gene families, the origins of new families and deaths of previously established ones, and finally we conclude with a perspective on challenges and promising directions for future research.     

真核基因的快速克隆及表达

以细胞间隙连接蛋白基因Cx26作为目的基因,通过T-A载体介导,构建真核表达重组载体pcDNA3.1( ) /Cx26,重组表达载体转染人鼻咽癌细胞株HNE1,表达Cx26间隙连接蛋白。     

成簇基因的时空表达调控

成簇基因具有不同单个基因的特性,同一簇内基因大多有类似的结构,功能以及表达模式,基因之间时空表达模式及表达量高度协调,提示同一簇基因是作为统一整体进行调节的,具有共同的调节机制。基因成簇排列是实现基因时空协调表表达的基础,是遗传信息的一种高级组织形式,具有强大的进化优势,要揭示成簇基因表达调控的基本规律,应从顺式作用元件,反式作用因子,染色质等层次,进行整体的以及多基因相互作用的研究,这些机制的阐     

利用套叠PCR技术进行基因突变和拼接

利用套叠PCR技术（又称重叠区扩增基因拼接法）对hGM-CSF基因内第28位氨基酸处的糖基化位点进行突变和进行人促性腺激素基因,腺苷酸激酶短肽与胰岛素样生长因子－基因三者之间的拼接,结果表明采用该技术能在体外实行有效的基因重组和定点突变,其成功率为100％,这一技术不需要内切酶消化和连接酶处理,技术操作员简单易行,在基因拼接,基因内部突变方面具有良好的应用价值。     

太湖新银鱼m tDNA COII和Cytb基因的克隆与序列分析

设计了5对特异性引物,扩增、拼接并测定出太湖新银鱼线粒体tRNAAsp-COII-tRNALys和tRNAGlu-Cytb-tRNAThr两段基因序列片段。基因定位和序列分析发现,太湖新银鱼线粒体COII基因全序列长度为691 bp,序列AT含量为52.80%,编码230个氨基酸;线粒体Cytb基因序列全长为1141 bp,AT含量为48.90%,它编码380个氨基酸。分别位于线粒体COII和Cytb基因两翼的4个tRNA基因(tRNAAsp、tRNALys、tRNAGlu和tRNAThr)同时被测定出来。将太湖新银鱼与有明银鱼、小齿日本银鱼的同源序列进行比对分析,并基于线粒体COII Cytb基因合并数据的核苷酸和氨基酸两种序列形式,以黑斑蛙为外群,对10种鱼类进行分子系统树的构建,结果一致表明:小齿日本银鱼与有明银鱼的亲缘关系近于太湖新银鱼;鲱科与鲑科的亲缘关系近于银鱼科鱼类;此外在本研究硬骨鱼类的4个科中,白鲟科作为原始而古老的类群,是在系统进化的过程中首先分化出来的一支。     

层理鞭枝藻藻蓝蛋白E和F基因的克隆及序列分析

克隆并测定了层理鞭枝藻藻蓝蛋白E和F基因全序列,通过将其氨基酸序列与其他蓝藻的相应序列进行比较,表明层理鞭枝藻中cpcE,cpcF所编码的蛋白质是层理鞭枝藻中α-CPC生命合成的连接酶。     

大豆蛋白编码基因起源与进化

物种基因组成是一个高度动态的进化过程, 其中相对较近起源的种系和物种特异性基因会持续整合到包含古老基因的原始基因网络中。新基因在塑造基因组结构中发挥重要作用, 能提高物种适应性。基因复制和新基因的从头起源是产生新基因及改变基因家族大小的2种方式。目前, 大豆(Glycine max)基因起源时间与进化模式的相互联系很大程度上还未被探索。该研究选择19种具有代表性的被子植物基因组, 分析基因含量动态性与大豆基因起源之间的潜在联系。采用基因出现法, 研究显示约58.7%的大豆基因能追溯到大约1.5亿年前, 同时有21.7%的基因为最近起源的orphan基因。研究结果表明, 与新基因相比, 古老基因受到更强的负选择压并且更加保守。此外, 古老基因的表达水平更高且更可能发生选择性剪切。此外, 具有不同拷贝数的基因在上述特征中也具有明显差异。研究结果有助于认识不同年龄基因的进化模式。     

硫霉素环化酶基因在变铅青链霉菌TK24中的表达及基因定位

将含有硫霉素环化酶基因的重组质粒p6BCl2转化变铅青链霉菌(Streptomyceslividans)TK24,含有p6BCl2的转化子细胞抽提液分别与琉霉素生物合成阻断变株Y,发酵液以及纯化的Y。中间产物经过体外共培养可产生活性物质．化学分析表明与Y,发酵液混合后产生的是硫霉素,与纯化的Y。中间产物混合产生的是一种不稳定的活性物质。说明硫霉素环化酶基因在S.lividans TK24中得到了表达,其产物以Y。中间产物为底物并弥补了Y,中的缺陷。对p6Bcl2中4．5kb外源片段进行了限制酶酶切分析,建立了酶切图谱．利用含硫霉素环化酶基因的S．Lividans TK24转化子体外转化Y,的应用体系,将硫霉素环化酶基因定位在0．9kb Hinc I—Pst I片段上,并证明了硫霉紊环化酶的活性与IPNS同源片段无关。以上实验为进一步研究琉霉素环化酶基因的结构打下了基础。     

囊胚形成的基因表达与调控(英文)

囊胚形成是胚胎早期发育过程中一个重要阶段 ,涉及几个重要的生理事件 ,即细胞融合 (compaction ,亦称致密化作用 )、囊胚腔出现、囊胚腔扩张及滋养层和内细胞团的分化。在细胞间连接蛋白的作用下 ,各种细胞间连接方式逐步建立起来 ,在合子型基因组表达调控下 ,促进了最终囊胚的形成。细胞间连接蛋白和细胞粘附相关蛋白参与组建各种细胞间连接 ,参与细胞融合、囊胚腔形成、滋养层分化和囊胚扩张等过程。通过顶部的紧密连接、侧部的缝隙连接和桥粒 ,建立起细胞的连接复合体。在人胚胎 8 细胞之前 ,卵裂球细胞界限明显 ,可能以中间连接方式相互作用 ;8 细胞期发生致密化作用 ,通过紧密连接将细胞分成顶部和基部 ,使得胚胎处于半封闭状态 ,促进胚胎内部积液 ,形成囊胚腔。细胞融合的同时也产生缝隙连接。桥粒最初出现在人胚胎达到 3 2 细胞阶段 ,桥粒连接参与囊胚腔形成以及在囊胚扩张时维持滋养层的稳定性。桥粒由一些跨膜粘蛋白组成 ,包括参与细胞内粘附的桥粒子和桥粒球以及一些细胞质内蛋白 (如desmoplakins,plakoglobin ,plakophilin) ,由细胞内蛋白质形成空斑结构并介导细胞角蛋白丝固定。对植入前牛胚胎的研究表明 ,只有DcII,DcIII和plako三种桥粒蛋白参与桥粒组建。在鼠囊胚中DcII的表达部位位于     

Differential allelic expression of IL13 and CSF2 genes associated with asthma

An important area of genetic research is the identification of functional mechanisms in polymorphisms associated with diseases. A highly relevant functional mechanism is the influence of polymorphisms on gene expression levels (differential allelic expression, DAE). The coding single nucleotide polymorphisms (SNPs) CSF2^rs25882 and IL13^rs20541 have been associated with asthma. In this work, we investigated whether the mRNA expression levels of CSF2 or IL13 were correlated with these SNPs. Samples were analyzed by mass spectrometry-based quantification of gene expression. Both SNPs influenced gene expression levels (CSF2^rs25882: p_overall = 0.008 and p_{DAE samples} = 0.00006; IL13^rs20541: p_overall = 0.059 and p_{DAE samples} = 0.036). For CSF2, the expression level was increased by 27.4% (95% CI: 18.5%–35.4%) in samples with significant DAE in the presence of one copy of risk variant CSF2^rs25882-T. The average expression level of IL13 was increased by 29.8% (95% CI: 3.1%–63.4%) in samples with significant DAE in the presence of one copy of risk variant IL13^rs20541-A. Enhanced expression of CSF2 could stimulate macrophages and neutrophils during inflammation and may be related to the etiology of asthma. For IL-13, higher expression could enhance the functional activity of the asthma-associated isoform. Overall, the analysis of DAE provides an efficient approach for identifying possible functional mechanisms that link disease-associated variants with altered gene expression levels.     

基因治疗载体及其基因转移技术的关键问题与研究现状

目前使用的基因治疗载体及其基因转移技术中还没有一种能用于临床并永久有效的基因转移技术 .该文分析了直接体内转移、间接体内转移及其非载体法、病毒载体法、非病毒性生物载体法等基因治疗转移技术存在的一些关键问题 ,并探讨了各问题的解决办法或研究策略以及基因治疗载体研究的发展方向     

植酸酶基因工程菌构建及其生产应用中问题分析

简要分析了植酸酶的生物学特性以及构建植酸酶基因工程菌和酶生产应用中存在的问题,提出了对植酸酶基因的重组改造、载体表达宿主筛选的方法和途径,以求构建高效表达、高活性和高稳定性的酶基因工程菌,促进酶的生产和应用。     

果实成熟过程相关调控基因研究进展

果实成熟过程中,多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）参与果胶的分解,从而在果实软化中起作用,新近发现,果实软化过程中,协同展蛋白具有一定的作用：ＡＣＣ合成酶（ＡＣＳ）、ＡＣＣ氧化酶（ＡＣＯ）和ＡＣＣ脱氨酶与乙烯合成直接有关,ＡＣＳ是乙烯形成的关键酶,由多基因家族编码,各个基因协同表达,每一基因都有自己的转录特性,新近不断发现果实中ＡＣＳ基因家族中的新成员;ＡＣＯ是一种与膜结合的酶,这种酶具有结构上的立体专一性     

Structure and expression of a rice hsp70 gene

A genomic hsp70 gene was isolated from a rice IR36 genomic library and 4 794 bp of the gene have been sequenoed. The 5' flanking region of the gene contained a putative TATA box and a typical heat shock element sequence 5'-CTcgGAAccTTCgAG-3'. The amino acid sequence of the rice HSP70 deduced from the coding region shared 84%-92% homologies with those of HSP70s from other plant species. An intron 1939bp long was identified in the coding region at the codon specifying amino acid 72 (Asp), the similar position introns occurring in other intron-containing hsp70 genes. In addition, another intron of 57 bp was found in the 3'-untranslated region in the rice hsp70 gene. Southern blot hybridization showed that rice hsp70 gene family contained at least three members. Analysis of the RNA leveis with the gene-specific and non-specific probes revealed that the rice hsp70 gene expressed at normal temperature and the expression was enhanced by heat shock treatment.     

NAG11和NAG12基因转染对鼻咽癌细胞生长的影响

为了考察鼻咽癌表达下调／缺失基因NAG11和NAG12对鼻咽癌细胞系HNE1生长的影响,构建了NAG11和NAG12基因真核表达载体pcDNA3.1（＋）／NAG11和pcDNA3.1（＋）／NAG12,采用脂质体转染技术将真核重组质粒和空载体质粒分别导入HNE1细胞,观察转染后HNE1细胞生物学特性的变化,结果显示,NAG11重表达对HNE1细胞生长和细胞周期没有明显的影响,而NAG12重表达对HNE1细胞有生长抑制作用,与空载体转染组相比,倍增时间由24.1h延长至31.1h,停滞于G0－G1期细胞数由51.42%增加至68.14%。以上实验进一步说明鼻咽癌是多基因改变的疾病,NAG12的重表达有助于处国咽癌恶性表型的逆转。     

水稻抗白叶枯病基因的鉴定、定位和克隆进展

由水稻黄单胞菌水稻变种Xoo引起的水稻白叶枯病是全球性的重要病害之一。已有31个水稻白叶枯抗性基因被鉴定并报道,其中18个被定位到染色体上,5个被克隆。简要综述了水稻白叶枯抗性基因的鉴定、定位和克隆的进展,并讨论了合理利用抗性基因防治白叶枯病的前景。     

大豆蛋白编码基因起源与进化

物种基因组成是一个高度动态的进化过程, 其中相对较近起源的种系和物种特异性基因会持续整合到包含古老基因的原始基因网络中。新基因在塑造基因组结构中发挥重要作用, 能提高物种适应性。基因复制和新基因的从头起源是产生新基因及改变基因家族大小的2种方式。目前, 大豆(Glycine max)基因起源时间与进化模式的相互联系很大程度上还未被探索。该研究选择19种具有代表性的被子植物基因组, 分析基因含量动态性与大豆基因起源之间的潜在联系。采用基因出现法, 研究显示约58.7%的大豆基因能追溯到大约1.5亿年前, 同时有21.7%的基因为最近起源的orphan基因。研究结果表明, 与新基因相比, 古老基因受到更强的负选择压并且更加保守。此外, 古老基因的表达水平更高且更可能发生选择性剪切。此外, 具有不同拷贝数的基因在上述特征中也具有明显差异。研究结果有助于认识不同年龄基因的进化模式。     

Cloning and characterization of the rat TIS11 gene

Pirfenidone (Pf), a new broad-spectrum anti-fibrotic agent, is known to offer protection against lung fibrosis in vivo in laboratory animals, and against mitogenesis and collagen formation by human lung fibroblasts in vitro. Because reactive oxygen species are thought to be involved in these events, we investigated the mechanism(s) by which Pf ameliorates oxidative stress and its effects on NADPH-dependent lipid peroxidation. Pf has been shown to cause inhibit NADPH-dependent lipid peroxidation in sheep liver microsomes in a dose-dependent manner. The concentration of Pf required to cause 50% inhibition of lipid peroxidation was ~ 6 mM. Pf was found to be ineffective as a superoxide radical scavenger. Pf was also ineffective in decomposing H₂O₂ and chelating iron. In deoxyribose degradation assays, Pf was a potent scavenger of hydroxyl radicals with a rate constant of 5.4 × 10⁹ M^-1 sec^-1. EPR spectroscopy in combination with spin trapping techniques, using a Fenton type reaction and DMPO as a spin-trapping agent, Pf scavenged hydroxyl radicals in a dose-dependent manner. The concentration of Pf required to inhibit 50% signal height was ~ 2.5 mM. Because iron was used in the Fenton reaction, the ability of Pf in chelating iron was verified in a fluorescent competitive assay using calcein as the fluorescent probe. Pf up to 10 mM concentration was ineffective in chelating either Fe²⁺ or Fe³⁺ in this system. We propose that Pf exerts its beneficial effects, at least in part, through its ability to scavenge toxic hydroxyl radicals.     

淮南地区幽门螺杆菌感染个体菌株基因多态性与感染结局的影响

目的:探讨淮南地区幽门螺杆菌感染个体菌株基因多态性及其与感染结局的影响。方法:选取125例幽门螺杆菌(H.pylori,HP)感染的慢性胃炎、消化性溃疡患者,常规获取胃窦、胃体部粘膜,进行HP分离、培养,提取HP基因组DNA,采用随机扩增多态性DNA(RAPD)指纹分析法检测菌株基因多态性;125例患者均给予质子泵抑制、H2受体拮抗剂、铋剂为基础的三联或四联疗法治疗,治疗后4~6周进行14C-尿素呼气试验评估Hp根除情况;获取HP根除失败患者的胃窦、胃体黏膜进行HP分离、培养、鉴定,并采用RAPD指纹分析法检测菌株来源,评估HP基因多态性对治疗结局的影响。结果:cagA、iceA1、iceA2、vacAs1、vacAm1、babA2阳性率分别为92.80%、36.00%、93.60%、93.60%、29.50%、53.50%,cagA、iceA2、vacAs阳性率均高于其他基因类型阳性率(P0.05或P0.01),其他基因类型阳性率比较差异无统计学意义(P0.05)。经治疗后HP根除率为86.4%(107/125),14.4%(18/125)根除失败;18例根除失败患者中,15例患者治疗前后的菌株具有相同的指纹图谱,证实为原菌株复发,其中cagA、iceA1、iceA2、vacAs1、vacAm1、babA2阳性率分别为93.33%、13.33%、86.67%、93.33%、6.67%、20.00%,cagA、iceA2、vacAs阳性率均高于其他基因类型阳性率(P0.05或P0.01)。结论:cagA+、vacAs+、iceA2+为淮南地区HP感染的优势基因型,该基因型易导致HP根除失败;未发现babA2与HP感染结局存在相关性。