果蝇非经典剪接位点的生物信息学预测

目的:计算识别果蝇中新的非经典剪接位点,以探索未知的剪接机制。方法:基于黑腹果蝇表达序列标签(EST)与其基因组序列比对数据重构基因结构,从中发现非经典的剪接位点,并采用Weblogo软件分析非经典剪接位点上下游序列,以期发现剪接相关的特异性元件。结果:共得到265个非经典的剪接位点,这些剪接位点落在195个蛋白编码基因上。结论:应用生物信息学方法在果蝇中发现了上百个非经典剪接位点,为研究非经典剪接机制奠定了基础。     

我国科学家在家蚕基因组研究中取得重大成果

由西南农业大学与中科院北京基因组研究所合作的研究论文“家蚕基因组框架图”在近日出版的SCIENCE(306卷5703期)上发表。研究人员在基因组框架图的基础上,通过对家蚕的DNA信息进行分析,共获得了18510个基因,其中97％为新发现的基因,在发现的基因中,有五大类重要功能基因对蚕业发展至关重要。83个基因(包括41个母性基因)参与生长和发育调控;     

《细胞》:科学家为近百种"超级增强子"编制目录

<正>据物理学家组织网10月10日报道,最近,美国怀特黑德生物医学研究所科学家发现了一套称为"超级增强子"的基因调控器,能控制、影响人类和小鼠的大量细胞型。研究人员指出,超级增强子富集在基因组的变异区,而这些变异区与多种疾病谱系密切相关,所以它们最终可能在疾病诊断与治疗方面发挥重要作用。相关论文在线发表于当天的《细胞》杂志网站上。今年4月,该研究所的理查德·杨首次在《细胞》杂志上发表了关于超级增强子的研究。论文称,虽然基因控制元素的整体数量可能达数百万之多,但只有几百个超级增强子控制着关键基因,赋予每个细胞本身独特的属性和功能。当时杨曾表示,他的发现主要建立在胚胎干细胞研究的     

玉米扩展蛋白Expansin基因家族定位及基因表达模式分析

扩展蛋白（Expansin）是一类能够使植物细胞壁松弛的活性蛋白,在植物生长发育过程中起着重要作用。利用PLAZA、NCBI、MaizeGDB、Uniprot、PLEXdb等基因组数据库,获得玉米Expansin家族的基因序列、染色体基因座位、蛋白质序列以及长度,构建玉米Expansin基因家族系统进化树,进行基因组织表达谱的分析。结果表明,玉米基因组中含有93个Expansin基因,分布于玉米的9条染色体上;多数Expansin具有250~300个氨基酸;玉米Expansin基因家族有40个Expansin A（EXPA）、47个Expansin B（EXPB）、6个Expansin-like A（EXLA）,未发现Expansin-like B（EXLB）;44个玉米Expansin基因在不同玉米组织中特异表达。该研究结果不仅为玉米扩展蛋白的深入研究奠定了基础,而且为其他研究人员对基因信息的获取提供了参考。     

借助野生黄瓜与栽培黄瓜的共线性分析改善基因组注释

近缘物种基因组间保留了祖先的大量信息,具有较好的保守性。通过比较近缘物种的基因组序列可以获得大片段的共线性区域,而这些区域内包含了丰富的同源信息,可用来发现未知基因、改善基因组注释的质量。本研究中,首先,借助同样的基因组注释平台对它们进行了基因组注释。其次,通过比较两个全基因组序列获得共线性信息,然后基于共线性信息对他们的基因组注释进行改善。最终,在野生黄瓜中新注释出了909个基因,栽培黄瓜中新注释出了853个基因。结合野生与栽培黄瓜的转录组信息,在野生黄瓜中发现了87例开放阅读框(ORF)较长的基因被错误注释成多个ORF短基因,40例多个ORF较短的基因被过度预测成单个长ORF基因;相应地在栽培黄瓜中分别确定了166例和36例错误注释。     

利用全长转录本优化柞蚕基因组注释(英文)

【目的】优化柞蚕Antheraea pernyi基因组注释,更好地扩展其在比较基因组学及品种改良研究中的应用。【方法】对柞蚕进行全长转录组测序分析;经全长转录本与参考基因组比对,鉴定新基因及新转录本,并对这些新基因和新转录本进行功能注释及长链非编码RNAs (lncRNAs)预测。利用大量的蛋白质编码转录本和lncRNAs对柞蚕基因组中基因结构进行修订。最后创建矫正后的柞蚕基因组基因注释。【结果】新发现1 997个蛋白编码基因和3 399个lncRNA基因,分别由2 402个和3 574个全长转录本数据支持。发现柞蚕基因组含25 021个基因,其中19 825个基因是蛋白编码基因,包括7个保幼激素酸甲基转移酶基因。【结论】本研究促进了对柞蚕基因组基因注释信息的认识,为柞蚕及相关物种功能基因组及比较基因组学研究提供了很有用的数据资源。     

猪CFL2b基因部分序列的克隆及组织表达谱分析

在猪QTL定位基础上,利用比较基因组学原理,参照猪CFL2的cDNA序列,对猪CFL2基因的部分基因组DNA序列进行克隆、测序;利用RT-PCR半定量法检测CFL2基因在不同组织的表达情况.结果显示,所克隆的CFL2基因部分基因组DNA序列长度为2 377bp,包括4个外显子和4个内含子,该基因mRNA序列与已报道的人CFL2b基因序列相似性为89%;猪CFL2基因在多种组织中均有表达,但在骨骼肌和心肌中表达丰度较高.结果表明,本研究成功测序了猪CFL2b基因部分基因组DNA序列,为进一步研究该基因与肌肉发育及生理功能的关系奠定了基础.     

蒺藜苜蓿多聚半乳糖醛酸酶基因家族的全基因组分析

多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonases,PGs)是一种果胶水解酶,参与果实成熟、器官脱落、花粉成熟等多个植物发育过程。采用相似性比对和结构域搜索方法,从蒺藜苜蓿基因组中共鉴定出74个MtPG基因。根据系统进化关系将其分为6个亚家族,分别包含9、7、4、11,18和25个MtPG基因家族成员。染色体定位分析发现,MtPG基因在蒺藜苜蓿的8条染色体上呈现不均匀分布,每条染色体上分布有2-16个MtPG基因;同时,基因组复制分析结果显示,蒺藜苜蓿的PG基因家族成员之间存在大量的基因复制。最后,通过蒺藜苜蓿的高通量测序数据分析发现,MtPG基因家族广泛地在根部、结瘤、叶片、芽,心皮和花等组织中表达。根据它们在不同组织中表达水平,将31个MtPG基因聚类为4组,分别探讨了四组基因在蒺藜苜蓿组织器官分化中表达模式,重点解析了它们在花器官发育以及根部组织分化中可能的调控机制,这将为进一步研究蒺藜苜蓿MtPG基因家族成员的基因功能提供了理论基础。     

一个灵长类种属特异基因——XAGE-3转基因

目的分析XAGE-3基因在灵长类和啮齿类动物的基因组中的同源性,通过转基因研究XAGE-3基因在小鼠中的功能及生物学意义。方法根据Homologene及Taxplot数据库,通过Blast比对方法分析XAGE-3在两类动物基因组中的同源性;从人胎盘组织克隆XAGE-3基因,转入真核表达载体pCDNA3.1(+),显微注射方法得到转基因动物,基因组PCR鉴定基因型,反转录PCR分析基因的表达;Brdu标记3周龄动物显示睾丸内细胞的增殖。结果XAGE-3在人、黑猩猩和猕猴中存在高度同源基因,而在小鼠和大鼠中无同源区域;在基因型鉴定阳性的5个首建系中3个品系睾丸组织目的基因表达较高,在传代的两个品系中,在小肠,胸腺,睾丸等组织中目的基因均有表达;睾丸组织Brdu标记显示XAGE-3转基因动物有更多的发育晚期的精细胞被标记。结论XAGE-3作为灵长类种属特有基因在转基因小鼠中影响了精细胞发育。     

10株铜绿假单胞菌的全基因组序列分析

目的 了解不同分离来源铜绿假单胞菌的全基因组基本特征,以此分析基因组多态性及其遗传进化关系。方法 选择10株医源性和食源性来源的铜绿假单胞菌代表性菌株,应用Solexa高通量测序技术对其进行全基因组测序,以此进行多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST),比较各菌株基因组中携带的耐药基因、毒力基因及插入序列(insertion sequence, IS)元件,并通过比较基因组学分析方法拟合泛基因组和核心基因组积累曲线,筛选核心基因SNP构建系统发育分子进化树。结果 10株菌的基因组从6.3～7.0 Mbp大小不一,包含5 868～6 598个基因,平均G+C含量为67.1%;发现10个菌株各具不同的ST型。在这10个菌株的基因组中,共检测到75种耐药基因,包括抗β-内酰胺酶类、抗氨基糖苷类、抗氟喹诺酮类等;共发现188种毒力基因,不同来源菌株间无明显差异;各菌株之间IS元件种类和数量差异较大。分析发现,铜绿假单胞菌具有开放型泛基因组和稳定型核心基因组;10株菌可分为3个进化分支,且不同分离时间和来源无明显相关性。结论 本研究获得10株不同分离来源的铜绿假单胞菌的全基因组序列,初步证实食品及患者分离来源菌株基因组数据无明显相关性,为后续铜绿假单胞菌的分子流行病学和致病性机制研究提供数据参考。     

中华按蚊含LY结构域的胰蛋白酶基因的分子特征及表达模式分析

【目的】在全基因组鉴定中华按蚊Anopheles sinensis 含LY结构域的胰蛋白酶(LY-trypsin)基因,探究其分子特征、表达模式以及系统发育关系。【方法】以NCBI数据库中冈比亚按蚊An. gambiae、埃及伊蚊Aedes aegypti、黑腹果蝇Drosophila melanogaster和致倦库蚊Culex quinquefasciatus胰蛋白酶家族基因的氨基酸序列为询问序列,通过本地Blast搜索鉴定中华按蚊基因组中胰蛋白酶基因,将中华按蚊LY-trypsin基因依据其结构域特征及系统发生关系进行命名LY-trypsin。运用生物信息学方法预测中华按蚊LY-trypsin基因的结构、在scaffold的定位、结构域、系统发育关系,及其在中华按蚊不同发育时期、成蚊不同组织和吸血前后雌成蚊中的表达模式。【结果】在中华按蚊全基因组上共鉴定得到27个中华按蚊LY-trypsin基因;在黑腹果蝇、冈比亚按蚊、致倦库蚊和埃及伊蚊基因组中未鉴定到LY-trypsin基因。中华按蚊27个LY-trypsin基因分别编码329~1 125个氨基酸,分子量在36.8~125.5 kD之间,等电点在4.73~8.94间。其中, 20个LY-trypsin具有信号肽,信号肽长度在10~62个氨基酸之间。这27个中华按蚊LY-trypsin基因的外显子数为1~5个,内含子长62~20 093 bp。这27个中华按蚊LY-trypsin基因被定位在11个scaffold上,其编码蛋白均有YWTD保守基序(LY基序);其中16个LY-trypsin基因所编码的氨基酸序列具有含丝氨酸、组氨酸和天冬氨酸催化三联体的活性位点。系统发育结果表明,27个中华按蚊LY-trypsin基因聚类为4个分支。在不同发育阶段,半数以上的中华按蚊LY-trypsin基因显示出相似的表达模式,在幼虫阶段均高水平表达;在中华按蚊不同成蚊组织中,LY-trypsin基因均有不同程度的表达;吸血前后雌蚊中仅有个别基因表达,并未发现表达特异性。【结论】本研究在中华按蚊基因组中首次鉴定出LY trypsin基因,并揭示了这些LY-trypsin基因的分子特征和表达模式,为LY-trypsin基因的进一步研究提供了信息框架。     

小鼠DEAF1调控基因的生物信息学分析

Deeaf1在小鼠体内可调控约600个基因的表达。用Clover程序对受Deaf1调控的基因的启动子区进行分析,结果发现受DEAF1调控的基因中约半数(263/590)含有能被DEAF1结合的保守序列TTTC(C/G)G。联合组织特异性基因表达数据库(TiGER)和小鼠基因组信息学(MGI)数据库对这些基因的组织特异表达谱进行分析,发现这些基因大部分为多个组织表达,也有在单个组织或少数几个组织中表达。有228个基因在胰腺特异表达,其中131个基因既在胰腺表达,又在淋巴结中表达,在胰腺及淋巴结中特异表达的这些基因大部分启动子区含DEAF1特异结合的保守序列。这些结果为下一步外周组织抗原在淋巴结中表达调控机制的研究及外周免疫耐受建立和维持机制的研究奠定了基础。     

环状芽孢杆菌泛基因组分析及次级代谢通路挖掘

旨为对环状芽孢杆菌基因组进行更深入的了解,并探索其次级代谢通路。从NCBI数据库下载了9个环状芽孢杆菌的基因组,利用系统发育分析软件、泛基因组分析软件和次级代谢产物挖掘软件对其进行了分析。9株菌的基因组大小在5.01-9.63Mb之间,在进化树上被归为了两个分支。通过泛基因组和核心基因组分析,发现其泛基因组含有9 572个基因家族,核心基因组由3 622个基因家族组成;共鉴定出4 593个特有基因,其中菌株NCTC2610的特有基因最多(3 030个),而菌株NBRC 13626的特有基因最少(39个)。通过次级代谢产物合成基因簇分析,9个环状芽孢杆菌基因组中共发现6类、32个次级代谢基因簇,重复出现最多的代谢通路是羊毛硫肽、套索肽和萜烯类化合物合成通路。通过本研究,明确了环状芽孢杆菌的泛基因组和核心基因组大小,预测了其次级代谢通路,有助于我们全面了解环状芽孢杆菌,为进一步更好地利用该菌株提供线索。     

草地贪夜蛾基因组注释及分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda近年来在我国迅速扩散,造成了重大的经济损失,引起社会关注。草地贪夜蛾基因组序列对深入研究其迁飞、入侵和抗药性等特性具有十分重要的作用。目前,已有5个版本的基因组序列被公开报道,但3个版本无基因组注释信息。除以Sf 9细胞系为DNA来源的基因组版本外,其他版本的scaffold N50过小,拼接质量偏低。为此,本研究选取了scaffold N50最大的草地贪夜蛾Sf 9细胞系基因组进行了蛋白编码基因注释。该版本的基因组重复序列占比28.1%。CEGMA评估显示该本版本基因组可覆盖93.6%的核心基因,BUSCO评估显示可覆盖90.8%的核心基因。利用OMIGA注释流程预测到25 699个蛋白质编码基因,详细的基因序列可从InsectBase网站获得(http://www.insect-genome.com/FAW/),其中具有GO注释的基因为15 623个,具有KEGG注释的基因共有9 213个。选取了12个鳞翅目昆虫进行比较基因组学分析,发现草地贪夜蛾与斜纹夜蛾的亲缘关系最近,两者分化时间大约在1 284万年前。对12个鳞翅目昆虫蛋白质编码基因进行同源分析,在草地贪夜蛾中发现了2 490个单拷贝基因、891个鳞翅目特有基因、2 360个物种特异扩增基因和4 180个物种特异基因。GO富集分析显示,2 360个物种特异扩增基因主要参与DNA整合、代谢相关的生物过程;4 180个物种特异基因主要参与酶活性、光感受、糖代谢等,KEGG通路富集发现草地贪夜蛾特异基因主要参与氨基酸代谢、糖代谢和Wnt信号通路。本研究结果丰富了草地贪夜蛾的基因信息,对进一步了解其生物学特性、开发新型绿色防控方法具有指导意义。     

肺囊康定产生菌Glarea lozoyensis线粒体基因组序列的再分析

[目的] Glarea lozoyensis是抗真菌药物卡泊芬净的产生菌,其突变菌株ATCC 74030的线粒体基因组已被报道。我们此前的研究发现诱变剂能引起该菌某些细胞核基因的突变,但诱变剂是否也能引起线粒体DNA序列的改变并不清楚。[方法] 组装野生型菌株ATCC 20868的线粒体基因组,并与发表的突变型菌株ATCC 74030的线粒体基因组进行比较。通过PCR验证野生和突变菌株线粒体基因组间表现差异之处,并利用正确的线粒体基因组序列进行新的分析。[结果] 我们成功组装出野生型菌株ATCC 20868的线粒体基因组,通过比较其与发表的ATCC 74030的线粒体基因组序列,发现存在6处单核苷酸变异位点和2处具有长度差异的区域。然而,随后的PCR验证和序列比较并没有发现2个菌株间存在这些差异。最初观察到的碱基差异是因为发表的ATCC 74030线粒体基因组存在序列错误。有趣的是,在Glarea lozoyensis的线粒体基因组中,我们发现存在3个具有内含子的tRNA基因和1个rnpB基因。同时,该菌线粒体基因组中存在多种重复序列,在其线粒体和细胞核基因组间也存在明显的DNA片段重复事件。[结论] 诱变剂没有引起G. lozoyensis线粒体DNA的任何改变;发表的ATCC 74030的线粒体基因组存在序列错误。我们报道G. lozoyensis正确的线粒体基因组序列,并且发现该菌线粒体和细胞核基因组间频繁的基因交流。     

变灰青霉线粒体基因组特征及系统发育分析

本研究对一株分离自细虫草上的变灰青霉SFY00C3菌株线粒体基因组进行测定,分析其组成特征,并探究其与青霉属真菌的系统发育关系。结果表明,SFY00C3的线粒体基因组是一条长度为28 301 bp的环状DNA分子,共编码42个基因(15个蛋白编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因),其碱基组成有显著的A-T偏好性,25个tRNA基因均可形成典型三叶草结构,并存在32处G-U错配。通过青霉属物种间共线性分析发现其线粒体基因组发生了基因重排;共有的14个蛋白编码基因的Ka/Ks值均小于1,表明受到了纯化选择压力的影响;系统发育分析表明：SFY00C3在青霉属中是一个独立的分支,应该是6种青霉祖先的姊妹。本研究丰富了变灰青霉的线粒体基因组序列信息,为青霉属的系统发育、资源保护及遗传多样性研究提供基础数据。     

籼稻基因组中的tRNA研究

在籼稻基因组的127551个重叠群中, 共发现了596个tRNA基因, 其中有3 个携带硒代半胱氨酸的tRNA基因和一个抑制型tRNA基因. 除了上述4 个特殊的tRNA基因外, 592 个tRNA可按密码子分成45 种, Guthrie等人提出的修正摆动假设完全成立. 在这些重叠群中, 还发现了27个假基因, 但未发现trnT-CGU基因, 这可能是由于现有序列数据的不完备. 在上述592个tRNA基因中, 可能存在冗余, 而且还可能再有新发现. 研究了水稻基因中密码子的使用与tRNA基因的数目之间的关系. 从水稻的两个栽培亚种——籼稻和粳稻的叶绿体基因组中, 各发现了33 个tRNA基因, 经多重联配发现, 两组tRNA基因完全相同     

烟草细胞色素P450的基因组学分析

细胞色素P450是一类含血红素的单加氧酶超基因家族, 在植物多种代谢途径中起着重要作用。为了解烟草中的P450的种类和数量, 文章将植物代表性P450蛋白质序列与烟草基因组序列比对, 在烟草基因组中鉴定了44个P450家族共263个成员。将这些烟草P450基因与烟草表达序列标签(EST)比对, 发现173个成员有EST证据。通过与拟南芥中已知的P450蛋白序列比较, 分析了部分烟草P450蛋白序列的特征和二级结构。根据烟草基因芯片数据和部分基因的RT-PCR结果, 发现73个烟草P450基因能够在不同的生长发育时期表达, 其中部分基因具有组织特异性。这些研究结果为烟草P450基因功能的深入分析奠定了基础。     

M、F型ATP8基因在雌雄三角帆蚌不同发育时期的表达差异研究

双壳贝类中有两种线粒体遗传方式,一种通过精子传递线粒体基因组,一种通过卵子传递线粒体基因组。这种现象被称为线粒体基因组的双单亲遗传(doubly uniparental inheritance, DUI)。本实验首先对三角帆蚌(Hyriopsis cumingii) F、M-type ATP8基因进行了克隆,得到了它们的cDNA全序列。F-type ATP8基因全长275 bp,编码49个氨基酸;M-type ATP8基因全长222 bp,编码58个氨基酸。在此基础上研究了三角帆蚌从胚胎时期到三龄成熟时期时F、M-type ATP8基因的表达差异。胚胎期到8月龄的三角帆蚌性腺部位组织团中,M、F-type ATP8基因在各时期均有表达,同时期对比发现,F-type ATP8基因的表达量明显高于M-type ATP8基因。12月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8表达量高于M-type ATP8,处于主导地位。24月龄雌雄三角帆蚌各组织中,M、F-type ATP8均能检测到表达,M-type ATP8仅在性腺中高表达。36月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8均能检测到,M-type ATP8表达量都非常低;而在雄性中,仅在性腺中高表达。研究表明,随着三角帆蚌的发育,M-type ATP8仅在雄性性腺中存在,在其他组织中选择性降解。     

基于简化基因组的花生InDel标记开发和功能解析

InDel在基因组中的分布密度仅次于SNP,可作为动植物群体遗传分析、分子辅助育种等研究领域的有效分子标记。花生是世界范围内重要的油料作物之一。目前,花生栽培种全基因组已经公布,为准确挖掘花生基因组信息提供了重要参考。本研究通过169份花生核心种质的GBS(Genotyping-by-sequencing)测序和比对,共获得大小分布在1～14 bp范围内的10401个InDels。染色体Arahy.16上分布的InDels最多,达741个;而在染色体Arahy.08上分布的最少,有263个。参考基因组注释信息,仅有1167个InDels分布在功能基因相关区域。经GO注释,InDel分子功能主要包括催化活性(catalytic activity)和结合(binding);生物过程主要涉及代谢过程(metabolic process)、单组织过程(single-organism process)和细胞过程(cellular process)。经KEGG通路分析发现,InDels所在的基因区域的功能主要与代谢相关。本研究开发出全基因组水平的InDel标记,并做了相应功能分类和注释,为进一步分子验证和利用提供丰富的基因资源。