miRNA与其靶mRNA的相互作用：绑定位点的质量与数量特征的整合计算分析

miRNAs通过完全或不完全的碱基互补绑定到信使RNA(mRNA)上,通过抑制翻译或者直接导致mRNA降解的方式来调节靶基因的表达．为了研究miRNAs在转录水平上面的调控作用,两种人类基因组中组织特异的miRNAs(miR-1和miR-124)被转染到HeLa细胞中,微阵列(microarray)分析转染前后细胞中各基因mRNA表达水平变化情况的结果表明：动物基因组中靶基因与miRNAs不完全的碱基互补也会导致mRNA的直接降解．通过分析实验得到的mRNA表达水平变化数据,发现这相同miRNA的不同靶基因mRNA表达水平的下调倍数有着明显的差别,推测这些靶基因mRNA序列本身存在某些影响其受调节程度的因素．为此,提取和分析这些靶基因mRNA的序列特征,通过对这些序列特征与mRNA表达水平下调数据进行统计相关分析,最终发现,miRNA靶基因受调节的程度与以下几个因素相关联：mRNA序列中miRNA靶位点的个数,靶位点与miRNA序列碱基互补的程度,以及绑定后形成二级结构的稳定程度(即最低自由能的大小)．在此基础上,初步建立起一个多因子作用下的miRNA 靶基因mRNA表达水平下调程度模型,分析表明：该模型在一定程度上可以反映了部分序列特征对于miRNA靶基因mRNA表达水平下调程度的影响．     

利用基因组数据分析水稻基因顺式作用元件

为了研究籼粳亚种基因调控序列的总体特性,我们利用籼粳稻以及拟南芥基因组和全长mRNA序列获取了大量高可信度的调控序列,通过这些序列,分析了水稻基因调控序列顺式作用元件(信号)的数量、分布以及与GC含量的关系等．研究结果表明:一些信号在水稻基因调控序列中发生显著的数量变化,同时一些信号数量在水稻与拟南芥基因间存在明显差异, 这说明这两种单双子叶植物间信号的使用上存在偏好,同时水稻不同类型基因以及特有与非特有基因间在信号的使用上也存在差异．这些差异信号的分布直接导致了调控序列GC含量的波动．本研究没有发现水稻籼粳两个亚种间在调控序列方面(顺式调节因子和GC含量等)存在明显差异．     

基因表达调控中的核因子作用

利用病毒和动物系统对基因表达调控进行了广泛和深入的研究,发现了顺式作用调节序列,鉴定了序列专一的DNA结合蛋白,DNA与蛋白质相互识别、结合及蛋白质与蛋白质相互作用中起作用的蛋白质结构域,并且对调节蛋白基因的克隆和序列进行了分析．基因表达调控领域又由于植物基因调控机制取得的发展而得到了补充,文章着重介绍植物基因中的DNA与蛋白质间的作用;植物调节蛋白基因的分离;这一领域的今后研究方向及展望．     

基因表达与mRNA结构的关系

基因的转录调控和转录后水平的调控在基因表达过程中起着重要作用。mRNA的结构与基因表达调控的关系非常密切。目前对于mRNA结构对表达的影响因素,主要集中于起始密码子和S-D序列的结构和间隔长度、基因和基因间的间隔区序列和长度,5’末端与3’末端非翻译区、多聚（A）尾、内含子序列对翻译起始效率、发夹结构对mRNA的稳定性的影响和mRNA翻译起始区等对基因表达影响。     

TPA对Bcl-X前体mRNA在U251细胞中选择性剪接调控的初步研究

以含有部分Bcl-X序列的微小基因为研究模型,研究了TPA对Bcl-X前体mRNA选择性剪接在体内和体外的调控作用。通过RT-PCR和定点突变实验检测,结果表明PKC信号系统能调控Bcl-X前体mRNA选择性剪接,其机制可能是通过应答序列来调控Bcl-X前体mRNA5’上游和下游剪接位点的选择利用。     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知。克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制。本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776bp的调控序列。应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA—box和CAAT—box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件。     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知。克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制。本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776bp的调控序列。应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件。     

MicroRNA在哺乳动物精子发生中的作用

MicroRNAs(miRNAs)是一类长20~24 nt的单链非编码调控RNA序列。miRNA作为基因转录后表达调控分子,通过碱基互补配对的方式与靶mRNA结合,从而导致靶mRNA的降解或抑制其翻译过程。从最早发现存在于秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans中的miRNA lin-4和let-7至今20多年里,研究人员已陆续从不同的种属中发现了大量的miRNA。近年来随着基因克隆、表达和功能研究技术的应用和发展,通过分析不同动物物种睾丸组织中miRNA的变化表明miRNA与精子发生过程密切相关。此外,miRNA相关的Dicer、Drosha等蛋白在初级精母细胞减数分裂粗线期所发挥的调控功能通过大量啮齿动物基因敲除模型得到证实。本文从miRNA的合成、作用机制和精子发生过程中的调控作用进行综述。     

蝎毒液肽基因内含子剪接信号分析

从中国蝎Buthus martensii Karsch基因组DNA中分离到两个毒液基因的内含子。在此基础上,通过编辑和分析目前已出版的蝎毒液肽基因内含子序列,确定了这类基因内含子剪接信号的共有序列,并将其与其它其它物种进行了比较。本文的结果对于研究蝎毒液肽前体mRNA的剪接机制以及比较不同物种之间内含子进化和功能的关系具有参考价值。     

真核基因可变剪接研究现状与展望

mRNA前体(pre-mRNA)的可变剪接是控制基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,是功能基因组时代的研究重点之一。生物信息学在识别可变剪接基因及其结构、分析可变剪接的功能和调控方式等方面具有重要作用。除了耗时的实验研究,识别可变剪接基因及其结构主要通过EST、mRNA等转录数据与基因组序列进行比对,获得同一基因的不同结构方式。分析蛋白质产物可对可变剪接的功能进行预测;潜在调控元件的统计分析则可为可变剪接调控机制的研究提供必要的数据。转录数据的时空信息以及比较基因组学对理解可变剪接信息的精确调控将提供重要资料。可变剪接及其调控机制的深入研究将为基因组和蛋白质组之间的对接提供重要的桥梁。     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知.克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制.本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776 bp的调控序列.应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件.     

PCR检定OSM cDNA转染细胞中基因组整合与转录

用PCR和RT-PCR方法对人OSM cDNA转染的小鼠黑色素瘤细胞进行基因组整合和mRNA转录的检定.基因组整合检定时,采用与调控序列和cDNA序列相对应的上、下游引物,以连续的转录单位进行扩增,能够更准确地反映整合与表达的关系;mRNA检定时,采用与cDNA序列和质粒克隆位点与加polyA信号之间序列相对应的上、下游引物,可以区分宿主细胞中内源性与外源性基因的转录.     

植物mRNA和多聚核糖体的分离

分离植物mRNA是植物分子生物学研究的重要手段之一。它直接关系到基因表达与调控的研究。还可以从mRNA获得互补DNA(cDNA),进而制备基因。真核生物的mRNA通常在其3-端含有poly(A)(多聚腺苷酸),可     

大肠杆菌yigP基因转录调控序列的鉴定

【目的】调查yigP基因启动子的活性,并对该转录调控序列进行分析。【方法】以lacZ为报告基因,克隆启动子片段至启动子探针质粒中,通过检测β-半乳糖苷酶活性判断启动子活性,并通过克隆一系列逐步缩短的启动子片段来确定启动子所在区域。利用定点突变技术,对启动子的重要序列进行定点突变,调查其对启动子活性的影响。【结果】确定了yigP基因启动子的区域,鉴定了启动子的-10区和-35区,并发现了启动子上游存在一个负调控序列,对该序列进行了初步的研究显示其中部分序列是这种负调控作用的核心序列。【结论】对yigP基因的转录调控序列进行了鉴定,丰富了我们对基因转录调控的认识。     

SnRNA对基因表达的调控

基因表达的调控机制研究是生物学中十分活跃的领域,基因重组技术对基因的分离和结构分析的报道不胜枚举,其目的在于阐明基因表达的调控机理;在原核生物中,已发现蛋白质作为基因表达调节因子,因此,大部分研究者注重于蛋白质分子在基因表达中的调控作用,对于DNA分子不重视,只是把它看作是基因表达过程中的过渡阶段如mRNA、tRNA、rRNA。近年来发现RNA具有酶功能、参予mRNA成熟过程中的拼接、DNA复制、染色质结构及基因表达的调控,种类繁多,已引起了生物学者的关注。     

小鼠M1细胞中ctcf基因的敲降及其对c-myb基因表达的影响

c-Myb转录因子能够调控造血细胞的分化和增殖,其转录调控受到多种机制影响。本实验室前期研究发现在小鼠急性髓系白血病M1 (Mouse myeloid leukemia)细胞中CTCF结合在c-myb基因上游调控区域,但是具体机制仍然不清楚。为了探索CTCF对c-myb基因转录调控的影响,本研究设计了针对小鼠ctcf基因的shRNA (Small hairpin RNA)干扰序列,并将其连接到载体pLKO.1中,得到ctcf-shRNA慢病毒干扰载体,测序验证后,与慢病毒包装质粒pCMV-DR8.91、pCMV-VSVG共转染至HEK293T细胞中,经HEK293T细胞包装病毒感染小鼠M1细胞,通过RT-qPCR和Western blotting实验分别检测ctcf基因被干扰后,c-myb基因在mRNA水平和蛋白水平的表达变化。RT-qPCR实验结果表明,含有ctcf-shRNA序列的慢病毒感染M1细胞后,ctcf基因mRNA表达量与对照组相比明显下降,同时检测到ctcf基因被敲降之后,c-myb基因的mRNA表达随之降低,Western blotting实验结果表明,当ctcf基因的表达被干扰之后,c-Myb蛋白的表达也明显下降。本研究发现c-myb基因的表达受到CTCF的调控,为进一步研究c-myb基因的表达调控机制提供实验依据。     

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。     

牦牛miR-383的靶基因预测及生物信息学分析

MicroRNAs (miRNAs)是一类非编码的小分子单链RNA,通过与靶基因的mRNA结合,抑制mRNA的翻译,参与多种生物学过程.本实验室前期通过高通量测序发现90日龄牦牛胚胎的背最长肌中miR-383的表达量显著高于成年牦牛.为探究miR-383在牦牛骨骼肌发育中的分子功能和机制,本研究对miR-383的靶基因进行预测,并进行生物信息学分析.通过TargetScan、miRDB和miRanda 3个软件预测了miR-383的靶基因,然后合并miRTarbase数据库中已被证实的靶基因作为基因集,分别用DAVID和KOBAS3.0在线软件对基因集进行功能注释(GO分析)和Pathway信号通路富集分析.结果 表明,牦牛miR-383序列在各物种间高度保守,靶基因功能富集于CD8阳性T细胞增殖的调控、核糖核蛋白复合物定位和负调控T细胞分化等生物学过程.信号通路分析发现靶基因的信号通路显著富集于PI3K-Ak、AMPK、FoxO和Focal adhesion等与肌肉发育相关的信号通路中.该研究结果将为miR-383功能及调控机制的深入研究提供参考依据,也为解析牦牛肌肉发育的分子机制提供新的研究方向.     

真核生物的V形基因调控模型和基因调控关系的预测

我们研究发现,有些果蝇基因的外显子和插入序列的碱基组成没有明显区别.这种基因编码的蛋白质C-末端氨基酸序列与其转录的mRNA尾随片段高度亲和.这种母基因与其编码的子蛋白质高度亲和的特性,我们称为母子相亲机制.用这些基因的尾随片段进行同源搜索,然后再分析同源序列所在位置的RNA结构,结果发现:1)位于基因启动子位置的,其结构为茎环结构,说明该同源序列是基因启动子的重要组成部分;2)位于插入序列中的,出现了一种象钥匙一样的结构,它的一端为回文形成的茎环结构,为钥匙的柄,另一端为单链结构,为钥匙的舌.这两种序列可能参与了基因的调控.由此,我们建立了一个的V形的基因调控模型.这个模型包括3个主体:被控基因、编程基因、启动基因.编程基因提供蛋白质与被调控基因的启动子序列结合,决定被调控基因是否可以表达的.而启动基因转录成的RNA通过剪切等加工,产生一种结构象钥匙的microRNA(miRNA),它可以启动被调基因.根据母子相亲机制和V形调控模型,以及回文规则,我们设计出了一种尾随片段搜索筛选法,预测真核生物基因的互控关系.     

植物缺氧响应相关基因的表达调控机制

对近年来缺氧应答相关基因的分离、克隆及缺氧响应信号转导模式与调控机制作了综述。分析了缺氧应答基因的序列特点,概述了植物感受缺氧胁迫的信号传递模式,阐述了缺氧响应的调控机制并着重讨论了调控因子AtMYB2的调控特点,并对缺氧相关研究进行了展望。