非编码序列发生基因突变可能引起性状变化

非编码序列包括原核细胞基因的非编码区、真核细胞基因的非编码区和编码区的内含子,非编码序列虽然不能够编码蛋白质,但是对遗传信息的表达具有调控作用,如果非编码序列发生基因突变,可能会影响遗传信息的表达,从而引起性状的变化。     

细胞核的功能

真核细胞的显著特点之一是具有膜包裹着的细胞核,其主要功能是将基因的转录和信使核糖核酸指导合成蛋白质这2个过程在空间上分隔开。最初为蛋白质编码的RNA序列可能是被不为蛋白质编码的RNA序列所隔断的,这些非编码区后来成为DNA分子中基因里的内含子。原核细胞为了节省资源,已基本清除了基因中的内含子。而真核细胞则利用内含子,用同一个基因合成多种蛋白质,这就需要细胞核阻止含有内含子的m RNA与合成蛋白质的核糖体接触。     

线虫核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用

对线虫核糖核蛋白基因内含子序列与相应编码序列采用Smith-Waterman方法做局域比对分析,探讨两者之间的相互作用机制．发现内含子中部序列确实存在与相应编码序列的相互作用区域．第一内含子的最佳匹配分布在内含子15%～55%的区域内,第二内含子的最佳匹配分布在内含子30%～80%的区域内．对于长内含子,在与外显子序列比对时,最佳匹配分布在内含子5%～20% 区域内,在与整个编码序列比对时,出现了两个峰区,一个位于内含子15%～30%区域内,另一个位于内含子54%～78%区域内．推测第一个峰区与外显子内部序列有关,第二个峰区与外显子-外显子结合区域的序列有关．还发现编码序列上存在多个与内含子序列的相互作用域和一些禁配区域分布．推测这些禁配区域与蛋白质结合区域有关．结论印证了内含子序列与相应编码序列协同进化的观点．     

鱼类基因内含子研究进展

内含子是指断裂基因中的非编码区序列,在编码蛋白质前被去除。在高等生物中,内含子的长度远大于外显子,大部分随机突变会发生在内含子中。因此,内含子的存在使高等生物对突变的耐受能力大大增强了。研究表明,内含子可以提高基因表达效率;影响RNA的转录、剪接加工、出核孔以及翻译等过程;启动某些基因的表达;并通过选择性剪接调控基因的表达。内含子功能的研究成果给当前鱼类免疫基因研究开拓了全新的视野。对内含子的分类、剪接、功能以及鱼类内含子研究的新进展进行了综述,并展望了内含子在鱼类免疫基因研究中的应用。     

大麻哈鱼生长激素基因Ⅱ的分子克隆和序列分析

以λ噬菌体ＥＭＢＬ－３为基因载体,构建大麻哈鱼（Ｏｎｃｏｒｈｙｎｃｈｕｓ　ｋｅｔａ）基因组文库,并从中分离出含全长的生长激素（ｃｓＧＨ）基因的克隆。本研究首次报道了对ｃｓＧＨ全长核苷酸序列分析的结果。发现ｃｓＧＨ基因由６个外显子和５个内含子组成,长度为３３６１碱基对（ｂｐ）。由该序列可推导出含２１０个氨基酸的多肽,其中存在２２个疏水氨基酸残基的信号肽。本研究所分析的ｃｓＧＨ的外显子和内含子,其排列方式与其他鲑类（Ｓａｌｍｏｎｉｄｓ）和罗非鱼（Ｔｉｌａｐｉａ）是相似的,而与鲤科鱼类（Ｃａｒｐｓ）不同,后者外显子和内含子的排列方式与哺乳类和鸟类相似。将所测定的 ｃｓＧＨ基因的编码区与已发表的 ｃｓＧＨⅡ和ｃｓＧＨ Ⅱ两种 ｃＤＮＡ序列进行比较,证明本研究所克隆的 ｃｓＧＨ基因应属于 ｃｓＧＨ Ⅱ,因它们的编码序列 １００％同源。     

Science:科学家成功解析人类剪接体关键结构

正任何一个真核细胞基因组内的蛋白编码基因,不管是动物,植物,真菌还是原生生物,我们都会发现由于内含子的存在,编码基因被隔断成几个片段。当一个基因发生转录,这些内含子会在蛋白质合成之前从m RNA前体中被移除,虽然关于这些内含子的移除过程已经得到了几十年的深入研究,但是在一些三维动态结构研究技术出现之前,人们对于内含子移除过程的关键结构——     

克隆特异基因的几种新方法

从基因组中克隆特异基因是当前分子遗传学、发育生物学、基因工程和基因组图谱分析等领域中的重要研究课题。归纳各种已建立的克隆方法主要有两种策略 ,一是定位克隆 ,二是消减杂交或差异展示。本文主要对一些克隆特异基因的新方法作一简要介绍。1　外显子设陷法真核细胞的基因中大多含有较长的内含子序列 ,在形成成熟的 m RNA过程中 ,这些内含子需经拼接除掉。拼接位点两侧的核苷酸序列是保守的 ,其中 5′端保守的 AG/ GTRAGT(R为嘌呤核苷酸 ,/为剪切位点 )提供拼接供位序列 ,3′端保守的 NCAG/ G(N为任意核苷酸 )提供拼接受位序列…     

小细胞核核糖核蛋白体(snRNP)

大约十年前,人们在真核生物基因表达过程中,在细胞核中发现一种小细胞核RNA(snRNA),它与特殊的蛋白质结合成为小细胞核核糖核蛋白体(small nuclear ribonucle0pr0tein particle,简称snRNP),参与前体mRNA(pre-mRNA)的剪接。我们知道,真核生物的基因表达比较复杂,它的DNA碱基序列中包含编码序列称外显子,也插入非编码序列称内含子。DNA在核中转录出的mRNA同时含有外显子和内含子,不能做为模板翻译出蛋白质,而必须在细     

大鼠胰岛素样生长因子Ⅰ基因的克隆及表达

以大鼠染色体DNA为模板,PCR分别扩增胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）基因外显子2编码区和外显子3编码区,并使外显子2编码区的3′端与外显子的3编码区的5′端有相同的40个碱基,采用外显子拼接法,以两种扩增产物为模板再次进行PCR,得到210bp的大鼠IGF-Ⅰ基因编码序列,将此序列克隆入pUC18质粒进一步构建表达型重组粒pGEX-IGF-Ⅰ,并在大肠杆菌DH5α中进行诱导表达。表达产物经SDS－PAGE分析及Western blot检测,并经体外实验证明其具有刺激细胞增殖的生物活性。     

中心法则导论（七）

(二)RNA水平上的基因重排 自发现内含子(intron)后,证明大多数真核基因是由外显子(exon)与内含子(intron)两种成分组成。人们把在mRNA成熟过程中被删除的那些片段称为内含子,保留在成熟的mRNA中的那些片段称为外显子。但是,人们很快发现intron里面有exon,exon里面有intron,有的序列单元在形成不同的mRNA中时隐时显,有时是外显子有时是内含子以至形成外显子不显,内含子不含,内     

可动性I型内含子

真核生物绝大多数基因初始转录物的后加工过程涉及内含子(intron,亦称间插序列IVS)的切除和外显子(exon)的连接。自从Kruger和Cech等人首次发现嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)大亚基rRNA的间插序列能够催化自身切除和外显子连接以来,自我剪接内含子(self splicing intron)及其他有催化功能的RNA的例子在不断增多.RNA催化功能的发现强     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆和序列分析

以南丰蜜橘[Citrus reticulata Blanco var.kinokuni(Tanaka)H.H.Hu]基因组DNA为模板,根据已报道的柑橘β-胡萝卜素羟化酶基因保守序列设计4对引物,进行PCR扩增,得到4条长度为470、761、294和991 bp的片段.将这些片段克隆到pMD18-T载体,并进行测序.测序结果拼接成1条2 326 bp的序列.分析发现该序列含6个内含子,7个外显子.内含子两侧有典型的GT-AG保守序列.该序列中预测的编码序列与温州蜜柑、拟南芥等植物的β-胡萝卜素羟化酶基因序列保守性达80%以上,表明该序列确实为β-胡萝卜素羟化酶基因.该基因编码了1个含311个氨基酸的蛋白.将该序列递交到GenBank数据库,序列号为AM408552.     

热带爪蟾Hoxa11基因克隆及序列的进化分析

 H oxa1 1基因是控制脊椎动物肢发育的重要基因 .根据人和鼠 H oxa1 1基因外显子 区和 区的保守序列设计了简并引物 ,采用 PCR法从热带爪蟾基因组 DNA中扩增和克隆到了H oxa1 1基因 ,并测定了核苷酸序列 .克隆的热带爪蟾 H oxa1 1基因片段长 1 598bp,由外显子 、内含子和外显子 三部分组成 ,其中外显子 60 4 bp,外显子 49bp.将该片段的核苷酸序列与人、鼠、斑马鱼 H oxa1 1基因的相应区域进行比较 ,发现该基因的内含子长度存在明显差异 .斑马鱼、热带爪蟾、鼠和人的内含子长度分别为 632 bp,945bp,1 42 1 bp和 1 41 2 bp,随动物进化阶梯的提高而变长 .外显子 区则高度保守 ,都是 49bp,外显子 区在长度上呈现约 1 0 %的变异 .将热带爪蟾 H oxa1 1基因编码的氨基酸序列与人、鼠、斑马鱼进行比较 ,它们之间分别有 67.0 %、66.5%和 46.0 %的同源性 .热带爪蟾与哺乳动物的同源性高于鱼类 ,可能反映了脊椎动物从鳍到肢的进化过程中 ,H oxa1 1基因经历了较多的变异 .     

RNA在RNA剪接中的功能：从催化到调控

对非编码RNA功能的认识是后基因组时代的一个研究焦点,本文主要介绍非编码RNA在RNA剪接中的催化和调控功能。在RNA加工过程中,三大类内含子的剪接都是由RNA成员主导。其中Ⅰ型和Ⅱ型内含子能催化自身的切除和外显子连接反应;而核mRNA内含子的剪接则由剪接体里的小核RNA主导。Ⅰ型和Ⅱ型内含子存在于细菌、低等真核细胞和植物的细胞器内;而真核细胞的核编码蛋白质基因内全部是核mRNA内含子,并且其数目随生物体的复杂性而显著升高。一个多内含子前体mRNA通过选择性剪接产生多种,甚至上万种不同的mRNA和蛋白质,对蛋白质组的复杂度和时空表达调控至关重要。选择性剪接调控由剪接调控蛋白特异识别和结合前体mRNA里所富含的顺式RNA调控元件完成的;系统认识这两者之间的对应关系是揭示基因组表达调控网络的一把钥匙。     

基因外显子连接序列与相应内含子序列的相互作用

剪接后的内含子与相应mRNA序列的相互作用在基因表达调控过程中起着非常重要的作用。基于27个物种的核糖核蛋白基因序列,采用Smith—Waterman局域比对方法得到外显子连接序列与相应内含子序列的最佳匹配片段,分析了外显子连接序列上的匹配频率分布和匹配片段的序列特征。发现一些低等真核生物EJC结合区域的匹配频率明显低于其它区域,所有物种EJC结合区域的序列构成呈现出相对低的结构序。最佳匹配片段的平均长度和配对率分布与siRNA和miRNA的结合特征相同。推测EJC和内含子在与外显子序列结合的过程中存在相互竞争和相互协作的关系,内含子中部序列在基因表达调控过程中起着重要的作用。     

异源四倍体鲫鲤及其原始父母本细胞周期蛋白B基因克隆与分子遗传分析

细胞周期蛋白(cyclin)B是真核细胞周期运转中调控G2期至M期转化的关键因子.本实验根据斑马鱼细胞周期蛋白 B1基因的剪切方式,设计3对特异于金鱼和银鲫细胞周期蛋白B基因外显子区兼并引物,首次扩增出异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫和鲤鱼细胞周期蛋白B基因2条大小分别约为2.4 kb和2.1 kb的片段.测序及比对分析表明：这3种鱼的细胞周期蛋白B基因2个片段均包含8个外显子和7个内含子.内含子剪切位点符合GT/AG规则,推测细胞周期蛋白B基因2个片段可能是细胞周期蛋白B基因的2种存在形式.异源四倍体鲫鲤与其原始父母本细胞周期蛋白B基因片段序列的比较结果表明：无论是外显子区还是内含子区,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本都具有较高的遗传相似性,在1 025 bp的外显子序列中相同的碱基位点数达963个,为异源四倍体鲫鲤来源于红鲫和鲤鱼提供了分子证据;同时,异源四倍体鲫鲤与其原始亲本差异碱基位点的存在又表明这一独特的多倍体物种与其原始亲本存在着进化上的变异.此外,还分别以细胞周期蛋白B基因外显子和内含子序列构建了包括异源四倍体鲫鲤及其原始父母本在内的系统进化树.结果初步表明：对于亲缘关系较近的物种,用外显子和内含子序列构建的系统进化树与传统的物种进化树一致;而对于亲缘关系较远的物种,用内含子序列构建的进化树与传统的物种进化顺序存在较大差异.     

Ⅲ类内含子及其对基因表达的影响

内含子是指断裂基因中的非编码区序列。根据内含子的核苷酸序列和RNA潜在折叠方式不同,可分成四种类型：Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子、Ⅲ类内含子和Ⅳ类内含子。Ⅲ类内含子为真核细胞前mRNA中的内含子。它可以启动某些基因的表达,影响基因的表达量;增加mRNA分子的稳定性;并通过选择性剪接调控基因的表达。Ⅲ类内含子可以提高转基因动物基因的表达效率。因此,基因工程中,为了提高表达效率,是选用基因组基因还是cDNA基因,应视具体基因而定。     

棉花GhZIP4基因的克隆及表达分析

根据EST拼接的序列设计引物,利用RT-PCR和PCR方法,从陆地棉‘苏棉18’-cDNA和基因组DNA中分别克隆获得了GhZIP4基因片段.结果表明:(1)GhZIP4基因cDNA序列全长1 487 bp,包含1 269 bp ORF,编码422个氨基酸残基,其氨基酸序列具有典型的ZIP蛋白特征,预测具有8个跨膜结构域,第Ⅲ和第Ⅳ跨膜结构域间存在可变区,在可变区有2个富含His的结构域“HRHSHPHG”和“HSHGHGHD”.(2)氨基酸进化树分析显示,GhZIP4同拟南芥ZIP家族AtZIP4的相似性较高.(3)GhZIP4 DNA序列编码区全长1 778 bp,包含4个外显子和3个内含子,所有外显子/内含子交接点都遵从gt/ag剪接规则.(4)半定量分析显示,GhZIP4基因在茎中表达量最高,表明该基因有可能在某些金属离子地上部和根部的动态平衡分布过程中具有重要作用.     

II类内含子的研究进展

自1977年以来,发现绝大多数真核生物的基因都是不连续的,即在编码序列中间有一个或数个间插序列(intervening sequence,IVS),前者被称为外显子(exon),后者被称为内含子(intron)。在DNA转录时,外显子和内含子的全部序列都被转录,形成前体mRNA。然后经过转录后加工,引入5′端帽子结构,3′端加上一段多聚腺苷酸。再经过剪接,去除不翻译的间插序列,把翻译部分连成一条链,形成成熟的mRNA。而原核生物的基因转录成mRNA,随即翻译成蛋白质,基因是连续的,在转录和翻译的过程中不需要剪接。     

内含子对真核基因表达调控的影响

大多数真核基因都含有非编码的间隔序列--内含子,根据剪接机制的不同,可将内含子分为3类:真核mRNA内舍子、自我剪接内含子和真核tRNA内含子.在多数情况下,真核mRNA内含子的存在可以提高基因的表达水平.因为其剪接过程会影响mRNA新陈代谢的多个阶段,包括转录、RNA编辑、pre-mRNA的加工、mRNA的出核运输、翻译和无义衰变等.真核mRNA内含子在真核生物基因表达调控中起着重要的作用,是转基因研究中提高外源基因表达的重要元件之一.就真核mRNA内含子的特性、剪接机制及其对真核基因表达调控的影响作一概述.