LINE-1在肿瘤早期诊断和治疗中的研究与应用

长散布元件-1(long interspersed elements-1,LINE-1)约占人类基因组的17％,是人类基因组中唯一具有自主转座能力的转座子.LINE-1可通过逆转录转座过程插入到新的基因位点上,从而会导致基因组的不稳定.因而机体对LINE-1的复制和转座有着严格的限制,在正常体细胞中几乎检测不到LINE...     

中国湖南人群GSTM1和GSTT1基因多态性与肺癌易感性关系的研究

应用病例-对照分析研究(对照组205例,肺癌病例组104例),抽提静脉血基因组DNA,采用PCR及多重PCR方法,检测谷胱甘肽转移酶GSTM1和GSTT1单独及联合缺失基因型的遗传多态性在中国湖南人群中肺癌患者和正常人群体中的分布,探讨这些多态性基因型与肺癌易感性的关系.结果显示GSTM1-/-基因型在湖南地区居民肺癌群体和正常对照人群中的频率分别为62.5%和46.3%(P<0.05);肺癌患者组GSTT1-/-基因型的频率(66.3%)显著高于正常对照组(42.4%)(P<0.05).GSTM1-/-和GSTT1-/-联合基因型在肺癌组和正常对照组中的频率分别为41.3%和22.4%(P<0.05).SPSS11.5软件统计学分析表明,这些基因型在肺癌患者组和正常对照组人群中的发生频率具有显著性差异.由此可知GSTM1基因缺失和GSTT1基因缺失分别与肺癌的易感性相关;GSTM1和GSTT1基因联合缺失与肺癌的发生和发展呈现显著正相关.     

可磷酸化短肽偶联壳聚糖介导IL-1RA与IGF-1共转染对兔关节软骨细胞的作用

探讨可磷酸化短肽偶联壳聚糖(phosphorylatable short peptide coupled chitosan,pSP-CS),介导人白细胞介素 1受体拮抗剂基因(interleukin-1 receptor antagonist protein,IL-1RA)和人胰岛素样生长因子1基因(insulin like growth factor-1,IGF-1) 共转染,对体外培养的兔关节软骨细胞的作用. 将pSP-CS 与共表达质粒pBudCE4.1-IL-1RA+IGF-1、单基因表达质粒pBudCE4.1-IL-1RA、pBudCE4.1-IGF-1和空质粒pBudCE4.1制成pSP-CS/pDNA复合物,转染体外分离培养的正常兔原代关节软骨细胞. ELISA 法检测IL-1RA和IGF-1的表达,以表征pSP CS转染效率;Cell Counting Kit-8 (CCK-8) 法分析软骨细胞的增殖活力;流式细胞仪检测软骨细胞的凋亡;定量PCR检测软骨细胞中基质金属蛋白酶抑制剂-1(matrix metallo proteinase inhibitor-1, Timp-1)、基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3, Mmp-3)、聚集蛋白聚糖 (Aggrecan) 基因表达. 转基因组IL-1RA和IGF-1有较高的表达水平;各转基因组明显促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、下调Mmp-3基因表达、上调Timp 1和Aggrecan基因表达,且双基因组作用明显优于单基因组(P<0.05). 结果表明,pSP-CS可以携带外源基因进入软骨细胞并大量表达, IGF-1与IL-1RA协同作用明显提高体外培养软骨细胞的生物活性, 为今后研究pSP-CS介导多基因体内治疗软骨损伤提供了基础.     

利用在线数据库分析乳腺癌中程序性死亡蛋白-1相关信号通路基因的临床意义

针对程序性死亡蛋白-1 (programmed death-1,PD-1)的免疫疗法在乳腺癌中获得了显著成功.但是,并非所有患者都能从抗体治疗中受益.为了鉴定PD-1信号通路相关基因的表达及在乳腺癌中作为预后标志物的潜力,本文通过Oncomine、GTEx数据库和癌症基因组图谱(The Cancer Genome At...     

一个枯草杆菌启动子(P_(28-1))对链霉菌分化的影响

亚克隆1.1kb的枯草杆菌启动子P_(28-1)到pUC19上,再亚克隆到以儿茶酚加氧酶为报告基因的链霉菌启动子探测质粒pIJ4083上,构建的重组质粒命名为pIJ4498.用pIJ4498转化天蓝色链霉菌J1501的原生质体,得到了相对于灰色野生型的白色转化子,而用载体pIJ4083转化J1501后得到的转化子是正常的深灰色菌落.经限制性内切酶验证了重组质粒的结构,测定了质粒的稳定性.当pIJ4498转化天蓝色链霉菌的WhiG突变株(C71)后,未观察到任何表型的变化.通过超声波破碎细胞得到的J1501/pIJ4498菌体的蛋白提取液,可使无色的儿茶酚氧化成黄色的2-羟粘糠酸半醛(HMS).而对照株J1501/pIJ4083及C71/pIJ4498菌株的蛋白提取液不能使儿茶酚氧化成黄色的HMS产物.结果表明枯草杆菌的启动子P_(28-1)被天蓝色链霉菌J1501的σ~(whiG) RNA聚合酶所识别,在启动儿茶酚加氧酶报告基因表达的同时,影响了天蓝色链霉菌J1501分化中的孢子形成.     

构建LEF1基因毛囊特异表达载体并稳定转染胎儿成纤维细胞

旨在构建内蒙古白绒山羊(Capra hircus)淋巴样增强因子-1(Lymphoid enhancer factor,LEF1)基因真核表达载体并转染胎儿成纤维细胞,获得稳定表达红色荧光蛋白及毛囊特异性表达LEF1的转基因细胞克隆。以pCDsRed2载体为基本骨架将LEF1基因亚克隆到KAP6-1启动子下游,连接红色荧光蛋白表达元件,构建LEF1基因毛囊特异表达载体pCDsRed-KL。外源表达载体以lipofectamineTM2000介导转染胎儿成纤维细胞,通过G418筛选获得稳定转染的细胞克隆。PCR鉴定外源基因在细胞基因组中的整合。测序显示构建的表达载体pCDsRed-KL序列中,LEF1基因正确连接在KAP6-1启动子下游,顺序连接CMV启动子和红色荧光蛋白基因,载体构建正确。脂质体介导的稳定转染效率约为14.0%,经G418筛选得到高效表达红色荧光蛋白转基因细胞克隆。PCR检测显示外源KAP6-1启动子和LEF1基因整合到胎儿成纤维细胞基因组中。     

黑麦特异重复序列pSc119.1在姊妹T1RS·1BL易位系中的变异

根据公布的黑麦特异重复序列pSc119.1设计特异引物, 分别对两套姊妹T1RS·1BL易位系川农12(CN12)、川农17(CN17)、川农18(CN18)和96Ⅰ176-1、96Ⅰ176-3的基因组DNA进行扩增。从CN12、CN17、CN18的基因组中都能扩增出目的片段, 在96Ⅰ176-1的基因组中, 除目的片段外, 还扩增出了一条非目的片段, 但在96Ⅰ176-3的基因组中没有扩增出产物。Southern blot分析表明, pSc119.1序列并未从96Ⅰ176-3的基因组中消失。将CN12、CN17、CN18的目的片段回收克隆后, 对每个片段各随机挑取10个克隆进行测序, pSc119.1序列在3个品种中都发生了变异, 且在CN18中的变异程度最大。所测的序列多数与原序列达94%和95%的相似性, 在这些序列中, 碱基的改变具有一定的规律, 即多数为转换, 少数为颠换, 且变异碱基和变异位置具有较高的一致性。远缘杂交后代的进化可能是一个持续过程, 姊妹系内的株系之间某些性状存在差异, 这些差异很可能与重复序列的变异有关, 这为后生遗传效应机制的研究提供了有用的材料。     

可磷酸化短肽偶联壳聚糖介导IGF-1和IL-1RA双基因联合治疗兔关节软骨损伤

非病毒基因转移载体--壳聚糖被广泛用于基因转染,然而相对较低的转染效率限制了其在基因治疗中的应用.本课题组曾经报告可磷酸化短肽修饰壳聚糖(hosphorylatable short peptide coupled chitosan,pSP-CS)可增加体外培养细胞的DNA转染效率.本研究中采用pSP-CS作为基因载体介导人白细胞介素-1受体拮抗剂基因(interleukin-1 receptor antagonist gene, IL-1RA)和人胰岛素样生长因子-1基因(insulin-like growth factor 1 gene, IGF-1) 局部转染, 联合治疗兔关节软骨损伤.将pSP-CS与单基因表达质粒pBudCE4.1-IGF-1、pBudCE4.1-IL-1RA和共表达质粒pBudCE4.1-IGF-1+IL-1RA制成pSP-CS/pDNA复合物,制备股骨外侧髁全层软骨损伤模型,pSP-CS/pDNA 复合物关节腔内注射4周. ELISA分析发现,转基因组关节腔灌洗液中含有大量外源蛋白IGF-1和IL-1RA. 定量PCR检测mRNA显示, 各转基因组明显下调基质金属蛋白酶-3(matrix metallo-proteinase-3, Mmp-3)基因表达; 上调基质金属蛋白酶抑制剂-1(matrix metallo-proteinase inhibitor-1, Timp-1)和二型胶原(Collagen II) 基因表达(P < 0.05);双基因转染组作用明显优于单基因转染组(P< 0.05). HE及Collagen II免疫组化染色显示, 各转基因组软骨损伤处出现不同程度的软骨性修复,以双基因转染组作用最优. 本研究表明,pSP-CS可以携带外源基因进入软骨组织并局部大量表达,IGF-1与IL-1RA协同作用明显促进损伤软骨修复,为今后临床多基因治疗软骨损伤提供了实验基础.     

L1-ORF2不同片段对报告基因表达产生不同影响

长散布重复序列-1(Line-1, L1)是重要的人类基因组成分, 完整的L1有6 kb, 在基因组中存在的L1多数是不完整序列, 有必要研究L1片段对基因表达的调控作用。PCR扩增L1第二读码框(L1-ORF2)不同位置的 280 bp片段, 共7段, 同向8串联按正、反方向分别插入pEGFP质粒GFP基因下游, 观察插入序列对GFP报告基因表达的影响。构建的质粒瞬时转染HeLa细胞, 经荧光显微镜和Northern检测, 不同片段对转录量和终止影响不同。7个片段正序对GFP报告基因的抑制均高于其反序, 在正序串联表达载体p280-1*8和p280-9*8的GFP基因转录量超过其他280正序插入片段, 在反序串联表达载体p280-1*8as和p280-9*8as的GFP基因转录量超过其他280反序片段。280-1*8、280-9*8、280-1*8as和280-9*8as属于转录终止性序列。Alu在基因组的多数区段与L1分布呈反比, Alu正、反序均对GFP表达有抑制作用, 但反序抑制作用高于正序, Alu正序属于转录延伸性序列。280 bp片段反序插入的所有质粒荧光阳性细胞均高于正序插入质粒。经碱基分析, L1-ORF2各段均存在A碱基含量多, T碱基含量少的现象, 这可能是其正、反序对基因表达影响不同的原因。     

长链非编码RNA AFAP1-AS1促进肿瘤侵袭转移

<正>人类基因组计划及其后续的DNA元件百科全书计划(The Encyclopedia of DNA Elements Project,ENCODE)研究成果表明,蛋白质编码基因序列仅占人类基因组序列的1%~3%,人基因组中绝大部分可转录的序列为长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNAs)[1].Lnc RNA广泛地存在于各种生物中,且随着生物复杂程度的升高,基因组中lnc RNA序列的比例也相应地增大,提示lnc RNA在生物进化过程中可能有着重要意义[2-4].随着     

乳酸乳球菌NZ9000基因组规模代谢网络模型的构建与验证

随着后基因组时代的到来,工业微生物的代谢工程改造在工业生产上发挥着越来越重要的作用。而基因组规模代谢网络模型(Genome-scalemetabolicmodel,GSMM)将生物体体内所有已知代谢信息进行整合,为全局理解生物体的代谢状态、理性指导代谢工程改造提供了最佳的平台。乳酸乳球菌NZ9000(Lactococcuslactis NZ9000)作为工业发酵领域的重要菌株之一,由于其遗传背景清晰且几乎不分泌蛋白,是基因工程改造和外源蛋白表达的理想模式菌株。文中基于基因组功能注释和比较基因组学构建了L.lactisNZ9000的首个基因组规模代谢网络模型iWK557,包含557个基因、668个代谢物、840个反应,并进一步在定性和定量两个层次验证了iWK557的准确性,以期为理性指导L. lactis NZ9000代谢工程改造提供良好工具。     

甲基营养菌MP688甲醇脱氢酶基因mpq1818的敲除及功能研究

目的:研究甲醇脱氢酶基因mpq1818在甲基营养菌MP688生长代谢中的作用。方法:利用同源重组原理构建中间为庆大霉素抗性基因Gmr、两侧mpq1818基因上下游序列同源的敲除载体pAK0-up-Gmr-down,接合转移导入MP688,通过庆大霉素抗性和组合PCR方法筛选基因敲除菌,并检测其生长、甲醇脱氢酶活性、甲醇利用及吡咯喹啉醌(PQQ)生物合成能力等方面的差异。结果:抗性和PCR验证显示mpq1818缺失株构建成功;与野生菌相比,缺失株的甲醇脱氢酶活力及利用甲醇的能力降低,而且菌株的生长和PQQ产量也有显著下降。结论:基因mpq1818的缺失影响菌株前期生长与PQQ合成。     

甲基营养菌MP688萄糖脱氢酶基因分离鉴定及性质研究

目的：鉴定甲基营养菌MP688中的葡萄糖脱氢酶基因。方法：对甲基营养菌MP688基因组序列进行比对和分析,找到与已知细菌葡萄糖脱氢酶同源性最高的基因序列mpq_2164,且该基因所编码蛋白经分析具有跨膜结构域。设计51物扩增mpq_2164和缺失跨膜区域序列的s-mpq_2164,将PCR产物克隆到表达载雄pET-15b上,在大肠杆菌BL21中完成异源重组表达,然后通过组氨酸标签镍柱亲和层析纯化,采用DCIP法测定葡萄糖脱氢酶的活力。结果：分离了甲基营养菌MP688中的葡糖糖脱氢酶基因,并实现了s-mpq_2164的高效异源重组表达;MPQ2164的氯基酸序列与已知的葡萄糖脱氢酶相似性很低,但酶活测定结果表明S-MPQ-2164具有很高的葡糖糖脱氢酶活性。结论：MPQ_2164是-个依赖于吡咯喹啉醌的葡萄糖脱氢酶,去掉跨膜结构域有利于该蛋白的异源嘉{大,     

通过转座诱变筛选甲基营养菌吡咯喹啉醌合成缺陷突变株

目的:对电转化等Tn5转座诱变条件进行优化,获得大量甲基营养菌MP688突变株,筛选吡咯喹啉醌(PQQ)合成缺陷突变株,并对失活基因进行鉴定。方法:通过电击方法对MP688株进行Tn5转座诱变;通过检测PQQ产量,选择不产或几乎不产PQQ的突变株,用质粒拯救的方法鉴定突变基因。结果和结论:确定了MP688株电击转化的最优条件,优化了质粒拯救法鉴定突变基因的实验方案,得到了1株PQQ合成明显降低的突变株RM16,并确定了转座子在染色体上的插入位点。     

基因组规模代谢网络模型构建及其应用

微生物制造产业的发展迫切需要进一步提高认识、设计和改造微生物细胞代谢的能力,以推动工业生物技术快速发展。随着微生物全基因组序列等高通量数据的不断积聚和生物信息学策略的持续涌现,使全局性、系统化地解析、设计、调控微生物生理代谢功能成为可能。而基于基因组序列注释和详细生化信息整合的基因组规模代谢网络模型(GSMM)构建为全局理解和理性调控微生物生理代谢功能提供了最佳平台。以下在详述GSMM的应用基础上,描述了如何构建一个高精确度的GSMM,并展望了未来的发展方向。     

Genome-scale metabolic network analysis of the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa PAO1

Pseudomonas aeruginosa is a major life-threatening opportunistic pathogen that commonly infects immunocompromised patients. This bacterium owes its success as a pathogen largely to its metabolic versatility and flexibility. A thorough understanding of P. aeruginosa's metabolism is thus pivotal for the design of effective intervention strategies. Here we aim to provide, through systems analysis, a basis for the characterization of the genome-scale properties of this pathogen's versatile metabolic network. To this end, we reconstructed a genome-scale metabolic network of Pseudomonas aeruginosa PAO1. This reconstruction accounts for 1,056 genes (19% of the genome), 1,030 proteins, and 883 reactions. Flux balance analysis was used to identify key features of P. aeruginosa metabolism, such as growth yield, under defined conditions and with defined knowledge gaps within the network. BIOLOG substrate oxidation data were used in model expansion, and a genome-scale transposon knockout set was compared against in silico knockout predictions to validate the model. Ultimately, this genome-scale model provides a basic modeling framework with which to explore the metabolism of P. aeruginosa in the context of its environmental and genetic constraints, thereby contributing to a more thorough understanding of the genotype-phenotype relationships in this resourceful and dangerous pathogen.     

Complete genome sequence of the bacterium Methylovorus sp. strain MP688, a high-level producer of pyrroloquinolone quinone

Methylotrophic bacteria are widespread microbes which can use one carbon compound as their only carbon and energy sources. Here we report the finished, annotated genome sequence of the methylotrophic bacterium Methylovorus sp. strain MP688, which was isolated from soil for high-level production of pyrroloquinolone quinone (PQQ) in our lab.     

Genome-scale metabolic model in guiding metabolic engineering of microbial improvement

In the past few decades, despite all the significant achievements in industrial microbial improvement, the approaches of traditional random mutation and selection as well as the rational metabolic engineering based on the local knowledge cannot meet today’s needs. With rapid reconstructions and accurate in silico simulations, genome-scale metabolic model (GSMM) has become an indispensable tool to study the microbial metabolism and design strain improvements. In this review, we highlight the application of GSMM in guiding microbial improvements focusing on a systematic strategy and its achievements in different industrial fields. This strategy includes a repetitive process with four steps: essential data acquisition, GSMM reconstruction, constraints-based optimizing simulation, and experimental validation, in which the second and third steps are the centerpiece. The achievements presented here belong to different industrial application fields, including food and nutrients, biopharmaceuticals, biopolymers, microbial biofuel, and bioremediation. This strategy and its achievements demonstrate a momentous guidance of GSMM for metabolic engineering breeding of industrial microbes. More efforts are required to extend this kind of study in the meantime.     

基于Matlab对解脂耶氏酵母基因组规模代谢网络模型仿真结果的可视化分析

【目的】近十年来,基因组代谢网络模型迅速发展。通过构建基因组代谢网络模型进行计算机仿真模拟已成为研究生物体复杂的生理代谢不可或缺的工具。实现对仿真结果的可视化分析,可以直观地追踪模型中的代谢流向,从而更好地对仿真结果进行分析。【方法】在简要概述目前可视化方法的基础上,提出了一种基于Matlab实现基因组规模代谢网络模型仿真结果可视化的方法：通过CellDesigner预先绘制与模型相匹配的图,通过RAVEN toolbox中的函数于Matlab进行读图、并实现仿真结果的可视化。【结果】以解脂耶氏酵母基因组规模代谢网络模型iYL619_PCP v1.7为对象,实现并阐明其仿真结果的可视化。【结论】通过该方法可以清晰地监测模型中的流量和流向变化,提高仿真结果的分析效率。     

吡咯喹啉醌产生菌筛选方法建立及菌种筛选

吡咯喹啉醌(PQQ)是一种氧化还原酶的辅酶,具有多种生理功能。扩增得到大肠杆菌葡萄糖脱氢酶(GDH)基因,并利用表达载体pET28a在E.coli BL21(DE3)中进行了表达。纯化了可溶性表达产物,并建立了基于GDH的重组酶法分析PQQ的方法。确定了甲基营养菌筛选模型,从2000余份土样中分离得到一株PQQ高产生菌MP606,在未经培养条件优化及诱变选育的条件下PQQ产量达113mg/L。从该菌培养液中制备得到了产物的结晶,HPLC分析、特征光谱分析以及酶法分析均证实该产物为PQQ。扩增并分析了MP606的16S rDNA序列,结果显示该菌16S rDNA序列与12种甲基营养菌都具有95%以上同源性,其中与食甲基菌属两菌株的16S rDNA序列同源性达99%。