黑曲霉糖化酶cis调控区上两个CCAAT框协同参与基因启动子的转录激活作用

已报道的EMSA和Footprinting试验表明黑曲霉Aspergillus niger T21糖化酶基因glaA启动子区−489~−414 bp及−390~−345 bp (分别简称为DC, PC)是与蛋白粗提液中同一蛋白因子结合, 并均含有CCAAT五核苷酸的序列. 对DC, PC在糖化酶表达调控中的作用进行了分析. 用CGTAA取代CCAAT, 获得突变体DCm, PCm, 两者均丧失体外结合蛋白因子的能力. 突变体的体内分析结果显示, DC和PC中任何一个发生突变或改变DC, PC在原启动子中的相对方向, 则启动子的活性下降到基础表达水平. 将多拷贝串联后的DC引入A. niger T21glaA启动子原位, 则内源糖化酶的表达和由该启动子引导的外源uidA基因的表达均发生下降, 但由构巢曲霉3-磷酸甘油醛脱氢酶启动子PgpdA引导的uidA的表达不受影响, 而且EMSA结果表明不等DC拷贝的A. niger转化子中DNA结合蛋白的含量没有明显变化, 表明多拷贝DC的引入引起了调控蛋白的滴定效应. 从A. niger T21cDNA中克隆到AngHapC基因, 将AngHapC基因引入上述含多拷贝DC而糖化酶低表达的A. niger菌株, AngHapC基因的表达使糖化酶的表达量得到明显回升. 上述结果表明, DC和PC中CCAAT五核苷酸序列为蛋白因子结合所必需, 而且两者必须同时与调控蛋白结合才能发挥促进转录的作用, AngHapC为与DC区域结合的正调节蛋白.     

鼠伤寒沙门氏菌PurR阻遏蛋白Trp-147, Gln-218和Gln-292氨基酸残基的功能分析

对从purR超阻遏突变体(purR^s)出发分离的purR(am)突变体进行了purR编码区DNA片段的克隆和测序,确定了6个purR(am)突变体的am突变位点,其中3个位于C⁹³³(Gln-218),2个位于G⁷²¹(Trp-147),1个位于C¹¹⁵⁵(Gln-292).进而对位于PurR辅阻遏物结合区的这3个不同am位点,通过引入tRNA抑制基因(sup),进行了5种不同氨基酸取代,并测定了对PurR阻遏蛋白功能的影响.结果显示,Cys,Glu,Gly,His和Arg5种氨基酸分别取代Trp-147,都不能明显恢复purR阻遏蛋白的调节功能,证实了Trp-147是影响PurR调节功能的重要氨基酸残基.Cys等5种氨基酸对Gln-292的取代也不能恢复PurR阻遏蛋白的调节功能,证明了Gln-292也是影响PurR阻遏蛋白调节功能的重要氨基酸.     

转录增强子对yellow基因发育特异性表达的调控

从果蝇基因组文库中分离和克隆了yellow基因上游调控区DNA.应用重组DNA技术在体外构建了一种含yellow基因和调控元件的载体,通过转基因技术将其整合入果蝇基因组中.进而用FIP / FRT和Cre/LoxP双重位点特异性重组体系,在基因组同一位置上完成两个重组反应, 获得两种yellow基因突变体,即两种yellow等位基因.等位基因的遗传学分析表明,转录增强子直接调控yellow基因的发育特异性表达.研究结果进一步表明了两种等位基因之间存在相互作用,这种作用明显影响了yellow基因的表达水平,而这种效应可能也是由转录增强子所介导的.     

乳腺癌特异性基因1(BCSG1)异常表达的调控机制

从乳腺癌cDNA文库中分离出的乳腺癌特异性基因1(BCSG1, breast cancer-specific gene 1) 又称Synuclein γ, 其表达蛋白广泛分布在神经系统的神经元突触前末稍. 除神经系统外, 正常乳腺组织或良性病变中BCSG1几乎不表达, 而多数浸润性乳腺癌、卵巢癌等肿瘤组织中表达异常增高. BCSG1的异常表达与肿瘤细胞的生长、浸润及转移相关. 为了解BCSG1的转录调控机制及转录因子对调控的影响, 用含启动子的BCSG1片段构建了不同长度的3¢端缺失片段、删除Sp1片段以及突变转录激活蛋白1(AP1, activator protein)位点的BCSG1启动子报告质粒, 并选用乳腺癌细胞系进行瞬时转染, 分析BCSG1启动子活性变化. 研究发现, BCSG1启动子5¢端区序列可决定BCSG1的基础转录活性, 并受Sp1位点调控; 在BCSG1蛋白阴性的乳腺癌细胞中, pGL3-1553的活性显著降低; 在HepG2肝癌细胞中, pGL3-1759的活性显著降低; 内含子1中AP1位点突变或缺失使启动子转录活性明显降低; c-jun和c-fos, 及cAMP效应器结合蛋白(CREB, cyclin AMP-responsive element binding)可以显著增强BCSG1启动子的活性. 这些结果表明, BCSG1的异常表达可能受多种因素影响, 5¢端区序列及Sp1位点决定BCSG1启动子的基础活性; 外显子1中含有可能影响BCSG1异常表达的关键序列; 决定细胞特异性表达的序列可能存在于内含子1中; 内含子中AP1结合位点可以调控BCSG1启动子的活性.     

一个鼻咽癌家系中存在COX7B2基因的低频变异

在中国南方鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma, NPC)高发地区, 遗传易感性在鼻咽癌发病中起重要作用, 在4p11-4p14区域存在一个鼻咽癌易感位点. 采用PCR-直接测序法对位于该区域内的细胞色素C氧化酶亚单位Ⅶb2 (COX7B2)基因进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)筛查, 对发现的变异在家系患者、散发病例和正常人群中进行分型分析, 探讨COX7B2基因变异是否与鼻咽癌有关. 在COX7B2基因中共发现5个新的SNP位点, 分别位于上游启动子区(−158101G>T和−157322G>A)、第2内含子区域(−109602A>G)、第3外显子区(78T>A)和3′-非翻译区(354T>A). 位于第3外显子编码区的78T>A变异导致CAT26CAA (His26Gln)改变, 在31号鼻咽癌家系中与患者易感单体连锁, 但不存在于其他家系患者和散发病人中. 在广东地区和华东地区对照个体中78T>A变异的频率分别为0.45%(2/448)和0.26%(1/384), 在白人、黑人样本中没有发现该变异. 蛋白质序列比对显示COX7B2亚基26His位点在人、大猩猩、黑猩猩、长臂猿、大鼠和小鼠中十分保守. 上述结果提示COX7B2基因26His是一个保守的位点, 低频的His26Gln变异可能与31号家系的鼻咽癌高发有关.     

amrG1基因在谷氨酸棒杆菌乙酸活化中的作用

谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum可以利用乙酸为碳源和能源进行生长. 乙酸代谢中涉及乙酸活化的两个酶为磷酸转乙酰酶PTA和乙酸激酶AK, 它们是由pta-ack操纵子经诱导表达产生的. 采用转座子挽救法, 我们从调控突变株C. glutamicum G25中获得了amrG1和amrG2两个目标基因. 经分析鉴定, amrG1基因(NCBI GenBank 接受号为AF532964)可能参与乙酸代谢调控, 编码作用于pta-ack操纵子的一个调控因子. 该调控因子基因序列全长732 bp, 开放阅读框含有243个氨基酸, 分子量约为27 kD. 通过基因定点缺失和过量表达技术, 在谷氨酸棒杆菌野生型菌株中分别构建了amrG1基因缺失菌株和表达菌株, 并研究了它们在含有葡萄糖和/或乙酸不同碳源的基本培养基上生长时产生的PTA和AK酶活性特征. 酶活性测定结果发现其中的amrG1基因缺失菌株和表达菌株存在着与野生型菌株不同的一系列酶学特征, 分析显示: 以野生型菌株为对照, amrG1基因缺失菌株在含有葡萄糖碳源的培养基上生长时表现出较高的PTA和AK酶活性, 并且在葡萄糖和乙酸两种碳源上生长时表现出与乙酸碳源上生长时几乎同样的PTA和AK酶活性; amrG1基因过量表达对葡萄糖碳源上生长产生的PTA和AK酶活性有一定程度的抑制, 即表现出与基因缺失情况相反的调控效应. 根据以上结果分析, amrG1可能编码了作用于pta-ack操纵子的一个阻遏因子或共阻遏因子.     

黑曲霉T21 glaA 5′上游调控区DNA与蛋白因子的相互作用分析

以糖化酶生产菌株黑曲霉T21(Aspergillus niger T21)的糖化酶基因(glaA)5′cis调控区片段为探针, 采用电泳迁移率变动分析(EMSA)法,从黑曲霉蛋白粗提液中检测到与glaA 5′调控区特异结合的蛋白因子,并把其结合DNA定位在T21 glaA 5′调控区的-374~ -344,-484~-414以及-580~-540 bp 3个区段, 且此3个结合DNA的片段在EMSA实验中呈现交叉竞争, 表明这3个DNA区段可与同一个蛋白因子相结合. 以-374~-344 bp序列为探针的紫外交联实验表明, 该蛋白因子的分子量(或亚基分子量)约为10 ku. 利用DNaseⅠ足印分析确定了此蛋白因子在前两个区段的精细结合部位, 并对其结合序列的特性进行了分析.     

p53对restin基因转录表达的调控作用

restin基因是Zhu等人从全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)诱导肿瘤细胞分化时克隆得到的一种黑色素瘤抗原相关基因. 前期研究表明, 该基因与细胞周期阻滞有关. 由于p53在细胞增殖调控中占据重要地位, 并且与维甲酸具有诱导关系, 因此本研究试图揭示维甲酸诱导restin基因表达是否与p53有关. 将p53转染真核细胞, 研究restin与p53的表达关系. 结果表明p53能诱导restin基因转录增加. 进一步分析发现, restin基因5¢端上游约2 kb基因组序列中存在p53蛋白结合位点. 扩增该序列构建荧光报告系统, 检测到该报告系统可以接受维甲酸的诱导调控. 在此基础上, 研究p53对缺失p53结合位点的截短体报告质粒和p53结合位点突变后的报告质粒的作用, 结果显示p53调控restin基因的表达与该基因上游序列区中的p53结合位点无关, 推测p53对restin基因的表达调控可能还存在其他分子的相互作用.     

鸡MC4R基因的SNPs及其与屠体性状的相关研究

黑素皮质素受体(MC4R, melanocortin-4 receptor)基因的突变与猪、鼠和人等的食欲、肥胖、生长等性状有关, 而鸡MC4R基因的功能却知之甚少. 利用PCR-SSCP(single strand conformation polymorphism)和DNA测序的方法, 对资源家系F₂代鸡群MC4R基因多态性进行了分析, 发现存在4个单核苷酸多态(SNPs, single nucleotide polymorphisms)位点. 其中, 在MC4R基因5′调控区-524 nt发生了碱基的转换突变(C→T), 导致突变型基因比野生型基因多了一个NF-E2和一个cap转录因子结合位点; 在MC4R编码区(61 nt)发生了碱基的错义突变(G→A), 导致此处蛋白质的氨基酸由甘氨酸变为精氨酸; 在MC4R编码区315和336 nt发生了碱基的颠换突变(G→T)和转换突变(C→T), 这两个突变为同义突变. 通过最小二乘分析SNPs与屠体性状的关系, 结果是突变的BB, DD和FF等基因型与鸡的体重、全净膛重(或半净膛重)、腿肉重等存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的关系, 但与腹脂重不显著. 结果表明, MC4R基因可以作为影响和控制鸡体重、生长等屠体性状的主要候选基因.     

黑曲霉诱变株Aspergillus niger T21糖化酶产量提高的分子基础

黑曲霉Aspergillus niger T21是以A.niger AS3.795为出发株经诱变获得的糖化酶高产菌株,产量比原株提高10~17倍.Northern分析知T21的糖化酶mRNA含量约为AS3. 795的20倍,表明糖化酶基因(glaA)转录水平的提高是糖化酶产量提高的主要原因.以编码葡糖苷酸酶(GUS)的E.coli uidA为报告基因,分别与T21和AS3.795的glaA 5′调控区融合后,引入A.niger,根据转化子GUS酶活性测定结果,T21glaA 5′调控区的启动子活性是AS3.795相应启动子活性的3倍多,提示cis调控的改变是T21glaA转录水平提高的重要原因之一,但trans调控的改变是T21glaA转录水平提高的更重要的原因. 作为trans调控研究的第1步,进行了T21glaA 5′调控区的功能分析,结果表明,ATG上游-408 ~-513间的约100 bp区域与 glaA基因高水平表达相关.     

Paenibacillus massiliensis T7固氮基因簇nifBHDKENX的克隆、序列分析及铵和氧对nifB启动子的调控

Paenibacillus massiliensis T7是我室从北京郊区分离的一株革兰氏阳性、产芽孢的固氮菌. 根据GenBank中已发表的多种固氮生物nifH基因序列, 在其保守区域设计一对简并引物, PCR扩增获得324 bp的nifH片段. 用地高辛标记该片段为探针, 对EcoRⅠ和PstⅠ消化的P. massiliensis T7染色体DNA进行Southern杂交, 结果DNA/EcoRⅠ杂交道1.1 kb和9 kb处, DNA/PstⅠ杂交道1.3 kb和8 kb处分别有两条杂交带, 从而初步判断nifH可能有两个拷贝. 在324 bp nifH片段的基础上, 采用反向PCR扩增的方法, 获得了purD和nifBHDKENX基因. 在nifB的上游有一个类似σ⁵⁴型启动子的保守序列, 在该启动子上游有一个类似激活蛋白NifA结合位点. 分析表明, nifBHDKENX可能组成一个转录单元, 共用nifB上游的启动子. 将nifB启动子与报告基因lacZ相融合, 构建成表达载体pnifB-LacZ, 并转化到P. massiliensis T7中, 研究铵和氧对该启动子的表达调控. 结果表明, 在无氧条件下, 铵浓度为0%时, β-半乳糖苷酶的活性最高, 随着铵浓度的增加, 酶活性并没有明显的下降过程, 即使铵浓度达80 mmol/L时, 酶活也相当于无铵时的73.12%, 说明铵对nifB启动子有微弱的抑制作用, 而铵浓度一定, 氧浓度3%时, β-半乳糖苷酶活性最高, 提高氧浓度则酶活性开始下降, 当氧浓度高于20%时, β-半乳糖苷酶活性仅几个Miller单位, 说明氧对nifB启动子有明显的抑制作用.     

急性T淋巴细胞白血病原癌基因Lmo2的一种全新剪接模式

Lmo2是隶属于LIM蛋白家族的一个T细胞白血病原癌基因,研究显示,它与胚胎卵黄囊期红系发育、成体血细胞分化相关,并且在血管新生过程中发挥着重要的作用.先前的工作显示该基因编码一个158氨基酸的蛋白质,含有2个串联的特征性LIM 结构域,但对于其转录调控方式尚缺乏系统的研究.为进一步了解Lmo2转录水平的表达调控机制,以正常成人肾组织mRNA为材料,结合SMART PCR及5′RACE技术找到了Lmo2基因的一种新的剪接模式.这个新的转录本只含有2个外显子,编码一个151氨基酸的蛋白质.有趣的是,这个蛋白质与LMO2蛋白具有相同的可读框,只是N端7个氨基酸序列不同.将含有转录起始点上游294核苷酸至下游180核苷酸的基因组片段插入报道基因载体并转染COS7细胞系,显示出稳定的启动子活性.对各种不同来源的组织、细胞系进行RT-PCR检测,发现此种剪接模式以不同丰度广泛存在. 关键词     

pBR322-Red在大肠杆菌lac操纵子基因敲除和敲入中的应用

pBR32 2 - Red是一种新型重组工程系统 ,它携带了λ-噬菌体Red重组酶基因和一系列调控元件。对pBR32 2 Red最优重组条件进行探索后应用该质粒提供的体内同源重组功能 ,在菌株W3110体内 ,对染色体上的lac操纵子进行了基因修饰 ,包括 :①运用kan-sacB选择反选择方法和重叠引物方法敲除了阻遏基因lacI,②运用kan -sacB选择反选择方法和线性双链DNA介导的DNA重组方法将报告基因lacZ敲入lacA和lacY的位置 ,并且首次测定了报告基因lacZ在这三个结构基因位置的组成性表达情况。结果表明运用不同的重组策略 ,pBR32 2- Red系统都能方便有效地对大肠杆菌W3110染色体进行基因敲除和敲入修饰。     

NAC1上游调控区表达特征及其与侧根激素诱导的关系

从拟南芥(Arabidopsis thaliana）中克隆到与侧根原基发生相关的转录因子基因NAC1上游调控区序列,构建由该序列驱动β-葡聚糖苷酶基因(GUS)的植物表达载体并转化烟草(Nicotiana Tabaccum),经筛选获得了在根组织高GUS活性而地上部痕量表达的转基因烟草植株。对转基因植株进行GUS活性和染色分析,结果表明NAC1上游调控区驱动的GUS基因表达具有根部组织特异性,在侧根顶端分生组织区、侧根原基基部和幼嫩侧根基部表达。用IBA,GA₃,GA₄₊₇处理转基因植株根部,NAC1上游调控区驱动的GUS表达均增强,表明生长素、赤霉素可显著诱导NAC1上游调控区的表达,并参与侧根发生的调控。     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N-乙酰高丝氨酸内酯（N-cyl-homoserine lactones,AHLs）,是一类数量感知（Quorum-sensing）系统中的信号分子,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子,构建了融合基因pro3A-aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT304的BamHI/SphI位点,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株。     

巴西固氮螺菌Yu62 draTG基因及其下游区域的定位诱变分析*

用卡那霉素盒(Kmr-cassette)插入法,对巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)Yu62的draTG基因及其下游区域进行了诱变,并获得相应的突变株。研究表明：draT变突株的固氨酶活性不再受铵抑制,而draG突变株在有铵时则丧失固氮酶活性,但当铵耗尽后却不能像野生型菌株那样恢复活性。draTG下游区域突变株YZ4(突变位点距draG约2kb)在无氮及限铵条件下,其固氮酶活性比野生型菌株的高,但其nifH-lacZ转录融合子的表达并不受影响,说明该区域可能有参与固氮酶活性水平调控的基因。     

抑制c-sis/PDGF-B原癌基因表达的TFO设计、体外三链形成及功能的检测

血小板衍生生长因子(PDGF)在肿瘤发生、生长,动脉粥样硬化和炎症反应等病理状态中起着极其重要的作用,其B链基因为原癌基因c-sis的同源物.提供了用于抑制c-sis/PDGF-B原癌基因表达的3种TFO(三链形成寡聚脱氧核苷酸triplex-forming oligonucleotide).凝胶阻滞电泳、DNaseⅠ印迹、体外转录抑制及核蛋白结合抑制等实验证明了这些化合物可与靶位点(c-sis/PDGF-B基因5′上游启动子核心区)形成稳定的三链复合物,并可抑制其下游基因的转录和转录因子的结合.它们有望应用于配制治疗肿瘤发生、生长,动脉粥样硬化和炎症反应等有关疾病的药物.     

青花菜雄性不育相关基因BoDHAR的克隆与表达分析

以一个与甘蓝显性核不育相关的差异表达片段的序列为信息探针,通过在NCBI与TAIR网站数据库中进行同源EST序列搜索,经人工拼接、RT-PCR、PCR 克隆与序列分析,获得了青花菜脱氢抗坏血酸还原酶DHAR dehydroascorbate reductase 基因的 cDNA 与 DNA 全长序列,命名为BoDHAR。并利用双链接头介导 PCR 的染色体步行技术（genome walking）克隆了其上游 644bp 的5′端序列。所获的BoDHAR基因全长 1486bp,存在两个内含子,DNA 编码区序列633bp,编码210个氨基酸;序列分析表明：BoDHAR与同源基因AT1G195701cDNA 序列有 82.3% 的一致性,推导的氨基酸序列有 79.6% 的一致性;编码的水溶性蛋白存在多个磷酸化位点;5′端上游区存在明显的转录调控序列。半定量RT-PCR结果表明：BoDHAR 在可育系花蕾中的表达量明显高于不育系花蕾,在花药中的表达明显高于其它部位。     

外源性双链RNA对小鼠卵母细胞basonuclin基因表达的影响

在植物及低等动物线虫中, 引入外源性双链RNA(dsRNA)会导致细胞中同源mRNA降解, 从而干扰其内源基因的表达, 这可能是有机体防范病毒或转座子诱导DNA突变的一种生理机制, 称为RNA干涉(RNA interference, RNAi). 利用RNAi研究basonuclin基因在卵母细胞发生过程中的功能. 将basonuclin特异的dsRNA导入小鼠生发泡期卵母细胞, 可有效降低其mRNA的丰度, 这种降解作用与dsRNA的浓度及作用时间成正比, 但不影响非同源基因的表达, 证明basonuclin dsRNA能特异识别、降解其内源基因的转录产物. 免疫组化实验显示, dsRNA能降低卵母细胞中basonuclin蛋白的水平, 但其效率不如RNAi对tPA及cMos基因活性的抑制, 这可能是由于basonuclin蛋白的半衰期较长, 而生发泡期卵母细胞在体外存活时间较短. 结果表明, dsRNA能阻抑卵母细胞中同源基因的表达, 其作用相当于基因敲除. 质粒表达的发夹环型dsRNA也可以有效降解basonuclin转录产物, 这为研究basonuclin在卵母细胞发育早期的功能提供了新的手段.     

TMSG-1基因功能的初步研究

TMSG-1是用mRNA差异显示技术克隆的转移相关基因, 它在高转移肿瘤细胞系和有转移的肿瘤组织中表达下降. 以高转移的前列腺癌细胞系PC-3M-1E8为受体细胞, 通过基因转染技术观察了TMSG-1基因表达对细胞V-ATPase活性、细胞内pH值和细胞凋亡情况的影响, 同时利用GFP对TMSG-1细胞内定位进行了分析. 结果表明, V-ATPase在PC-3M-1E8细胞系, 转染空载体和转染反义TMSG-1细胞系的活性无明显差异. 在转染正义TMSG-1的细胞系中, V-ATPase的活性比PC-3M-1E8细胞系, 转染空载体和转染反义TMSG-1细胞系均有明显增高(P < 0.001). 利用pH敏感性荧光探针BCECF测定细胞内的pH值, 结果显示转染正义TMSG-1组的pHi值有明显提高. 细胞凋亡的检测结果表明, 转染正义TMSG-1组细胞凋亡明显增多(P < 0.01), BCL2的表达显著下降. TMSG-1蛋白的细胞内定位分析表明, TMSG-1是一个跨膜蛋白, 定位于内质网、线粒体等细胞质膜系统. 实验结果表明, 前列腺癌细胞系中TMSG-1的上调可以提高细胞V-ATPase的活性, 增加细胞内的pH值, 同时TMSG-1的上调还可抑制BCL2的表达, 促进细胞凋亡的发生.