Otterlace软件在猪全基因组序列人工注释分析中的应用

2009年11月,美、英等国科学家宣布首次绘制出家猪的基因组草图。近两年,随着全基因组序列陆续释放,越来越多的测序片段得到正确拼接组装,从全基因组水平上对猪功能基因进行注释分析显得尤为迫切。文章以丝切蛋白1(Cofilin 1,CFL1)基因的注释过程为例,介绍了运用Sanger研究所开发的Otterlace软件对猪全基因组的免疫基因序列进行人工分析与注释。通过详细说明Zmap、Blixem和Dotter 3个注释工具的使用方法,并给出了注释过程的主要步骤,以期对Otterlace的应用起一个抛砖引玉的作用。运用Otterlace软件对243个免疫相关基因进行分析,其中180个基因得到完整或部分注释,这为后续深入开展这些基因的功能研究奠定了基础。     

本期重点推介

目前直翅目只有3个种的线粒体基因组全序列已被测定和报道。陕西师范大学党江鹏等采用引物步移法首次测定了云斑车蝗Gastrimargus marmoratus(Thunberg)的线粒体基因组全序列,并在对序列进行拼接、注释和详细分析的基础上,根据黑果蝇Drosophila virilis,意大利蜜蜂Apismellifer     

动物线粒体基因组的转录物作图与应用

线粒体转录物作图是研究线粒体基因组表达、调控和序列注释的基础。目前用于线粒体转录组分析的方法主要有表达序列标签(expressed sequence tag,EST)文库测序、5’和3’cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术和RT-PCR方法,采用这些方法已经对果蝇(Drosophila melanogaster)、按蚊(Anopheles funestus)、玻璃海鞘(Ciona intestinalis)、猪(Sus scrofa domestica)等线粒体转录组进行了分析。研究显示,脊椎动物和无脊椎动物的线粒体基因组分别产生3个和5个多顺反子的初级转录物,并通过tRNA间断模型(tRNA punctuation model)加工。线粒体转录物的分析结果为正确注释线粒体基因组序列提供了重要信息。     

土蜂科线粒体基因组序列测定和分析

【目的】本研究旨在通过针尾部(Aculeata)昆虫线粒体基因组系统发育分析认知土蜂科(Scoliidae)的单系性及系统发育位置。【方法】利用Illumina Hiseq2500二代测序技术测序土蜂科3属5种的线粒体基因组,并进行注释和分析;基于针尾部昆虫36个线粒体基因组13个蛋白质编码基因(protein-coding genes, PCGs)和2个rRNA基因序列采用最大似然法(maximum likelihood, ML)和贝叶斯法(Bayesian inference, BI)法构建系统发育树。【结果】新测序的土蜂科5个线粒体基因组为五带波壁土蜂Colpa quinquecincta线粒体基因组(GenBank登录号：OM103696),齿石波壁土蜂Colpa tartara线粒体基因组(GenBank登录号：OM103697),厚大长腹土蜂Megacampsomeris grossa线粒体基因组(GenBank登录号：OM103796),台湾大长腹土蜂Megacampsomeris formosensis线粒体基因组(GenBank登录号：OM142776)和斯式土蜂Sc...     

麻竖毛天牛线粒体基因组测定及天牛科线粒体基因组比较分析

【目的】线粒体基因组分析是研究昆虫系统发育的重要手段。本研究通过测定麻竖毛天牛Thyestilla gebleri(Faldermann,1835)线粒体基因组,比较分析天牛科Cerambycidae线粒体基因组的特征,进而初步探讨麻竖毛天牛系统发育地位和天牛科部分类群之间的系统进化关系。【方法】采用引物步移法测定麻竖毛天牛线粒体基因组全序列。参照Gen Bank收录的16种天牛线粒体基因组序列进行基因注释;采用在线软件t RNAscan-SE Search Server对转运RNA(t RNA)的二级结构进行了预测。通过对16种天牛的线粒体基因组进行重新注释,结合本研究获得的麻竖毛天牛线粒体基因组进行序列特征比较分析。基于11个蛋白编码基因的核苷酸序列,利用最大似然法构建了天牛科17种天牛的系统发育树。【结果】麻竖毛天牛线粒体基因组全长15 505 bp,A+T含量为74.07%,包含13个蛋白编码基因(PCGs),2个核糖体RNA(r RNA)基因,22个t RNA基因和一个长度为872 bp的控制区,未发现基因重排。通过比对17种天牛的线粒体基因组,发现长翅暗天牛Vesperus conicicollis一个t RNA(trn P)基因的移位。17种天牛的t RNA中,trn S1(AGN)的D臂均缺失,其余t RNA都具有典型的三叶草结构。大部分种类的蛋白编码基因起始密码子为典型的ATN(ATA、ATT、ATC、ATG),只有部分种类的Nad1、COI、ATP8基因存在特殊的起始密码子(TTG、AAC、AAT、GTG),终止密码子均为常见的TAR(TAA、TAG)或不完全的T和TA。系统发育树中,6个亚科分别单独分支,其中,麻竖毛天牛与云斑白条天牛Batocera lineolata聚为一支。【结论】麻竖毛天牛线粒体基因组符合天牛线粒体基因组的一般特征;除少数t RNA基因存在重排外,天牛科线粒体基因排列相对稳定;基于线粒体基因组的系统发育分析支持天牛科6个亚科的单系性,麻竖毛天牛和云斑白条天牛亲缘关系较近。     

非模式细菌功能基因组获取策略比较

高通量测序技术的发展以及成本的降低使得细菌基因组测序成为研究细菌的标准流程。但细菌基因组变异度大,近缘基因组修正以及基因组从头拼接各有利弊,如何准确获得更多的有效功能基因尚无系统性的研究。本研究对真实环境中分离的一株短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)进行基因组测序,使用近缘基因组修正、基因组从头拼接、修正完剩下的reads再拼接(修正+拼接)这3种策略进行对比拼接,评价各策略的效能:近缘基因组修正获得原有标准基因组中已有的基因更准确;基因组从头拼接能获得大部分有效基因,但会引入大量的假阳性;修正+拼接策略可兼顾二者,但引入的假阳性也是最多的。分析还发现,注释到门以下的拼接结果可靠性高,有效减少拼接引入的假阳性。本研究为环境微生物研究提供策略指导,将促进环境微生物功能基因组的研究。     

小红珠绢蝶线粒体基因组特征及基于线粒体基因组的蝶类高级阶元系统发育关系分析

【目的】了解小红珠绢蝶Parnassius nomion线粒体基因组的特征,并从线粒体基因组水平探究蝶类高级阶元的系统发育关系。【方法】采用PCR扩增技术及Sequencher 4.8拼接软件获得小红珠绢蝶线粒体基因组全序列。参考鳞翅目昆虫已知线粒体基因组全序列并使用MEGA6.0软件对小红珠绢蝶线粒体基因组中各基因进行定位和注释。采用tRNA Scan-SE 1.21在线预测小红珠绢蝶线粒体基因组tRNA基因的二级结构。基于线粒体基因组13个蛋白质编码基因的核苷酸序列重建了包含凤蝶总科中凤蝶科(Papilionidae)、绢蝶科(Parnassiidae)、粉蝶科(Pieridae)、眼蝶科(Satyridae)、蛱蝶科(Nymphalidae)、灰蝶科(Lycaenidae)、斑蝶科(Danaidae)、珍蝶科(Acraeidae)、喙蝶科(Libyheidae)和蚬蝶科(Riodinidae)10个科28种蝴蝶的系统发育关系。【结果】结果表明,小红珠绢蝶线粒体基因组全序列总长度为15 362 bp(Gen Bank登录号:MF496134),包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个A+T富含区。小红珠绢蝶线粒体基因组中存在较高的A+T含量(79.6%)。小红珠绢蝶线粒体基因组13个蛋白质编码基因中UUA的相对同义密码子使用频率(RSCU)最高(5.08),而AGG和CCG相对同义密码子使用频率(RSCU)均较低(0),这与大紫蛱蝶Sasakia charonda coreana的分析结果一致。在所测得的22个tRNA基因中,除tRNASer(AGN)缺少DHU臂外,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构,这与鳞翅目中目前已得到的其他昆虫线粒体基因组中tRNA基因的二级结构一致。系统发育分析结果显示,凤蝶总科内蚬蝶科与灰蝶科的亲缘关系最近;粉蝶科与蛱蝶科、珍蝶科、眼蝶科、斑蝶科、喙蝶科、蚬蝶科和灰蝶科的系统发育关系更近;绢蝶科与凤蝶科锯凤蝶亚科亲缘关系最近,随后二者与凤蝶亚科物种聚为一支。在绢蝶科中,小红珠绢蝶与依帕绢蝶Parnassius epaphus的亲缘关系最近。【结论】本研究支持绢蝶科物种归为绢蝶亚科,绢蝶亚科、锯凤蝶亚科和凤蝶亚科归入凤蝶科,且绢蝶亚科与锯凤蝶亚科为姐妹群。     

ABI PGM测序平台用于细菌基因组de novo测序的评价

为了探索加快细菌基因组研究的方法,利用ABI PGM测序平台测定了1株单细胞硫还原地杆菌的基因组序列。测序共获得1.4 Gbp数据,平均读长为177 bp。通过多个拼接软件并采用合适的组装策略,得到一个完整细菌基因组3.55 Mbp和一条完整质粒序列110 kbp。测定基因组序列与参考基因组kn400序列的相似性达到94%,参考基因组91%的基因能在测定基因组中找到相似基因。通过本研究表明采用ABI PGM测序平台结合灵活的拼接策略可快速构建细菌基因组精细图谱,为进一步的功能注释及深入的信息分析提供准确的数据,大大加快研究进程。     

食线虫真菌洛斯里被毛孢线粒体基因组的再分析

【目的】鉴定洛斯里被毛孢OWVT-1菌株的线粒体基因组,验证公布的USA-87-5菌株线粒体基因组中的错误,对洛斯里被毛孢正确的线粒体基因组序列进行注释并开展不同被毛孢物种间的比较线粒体基因组学分析。【方法】借助DNA高通量测序数据并通过必要的Sanger测序组装OWVT-1的线粒体基因组。通过PCR验证OWVT-1与公布的USA-87-5线粒体基因组序列差异的真实性。利用多种生物信息方法分析和注释洛斯里被毛孢的线粒体基因组。【结果】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株的线粒体基因组存在几处序列错误,包括3处长片段的插入缺失和多处短片段的插入缺失。实际上,洛斯里被毛孢USA-87-5与OWVT-1菌株的线粒体基因组序列完全相同。该菌的线粒体基因组全长62949 bp,在7个基因中共插入13个内含子,部分内含子和基因间区显现出序列退化的特征。洛斯里被毛孢、明尼苏达被毛孢、线虫被毛孢的线粒体基因组具有较强的共线性关系。除一些独立的ORF外,核心蛋白编码基因、rRNA基因和tRNA基因的排列顺序非常保守。基因间区的长短是影响3种被毛孢线粒体基因组大小最主要的因素。【结论】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株线粒体基因组中存在序列错误。本文新报道了OWVT-1菌株的线粒体基因组,并进行注释和比较线粒体基因组学分析。     

基于序列相似性和Z曲线方法重注释原核生物蛋白编码基因

随着测序技术的不断发展,产生了海量的基因组测序数据,极大地丰富了公共遗传数据资源。同时为了应对大量基因组数据的产生,基因组比较和注释算法、工具不断更新,使得联合多种注释工具得到更准确的蛋白编码基因的注释信息成为可能。目前公共数据库的原核生物基因组测序和装配有些是10多年前的,存在大量预测的功能未知的编码基因。为了提升美国国家生物信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库中基因组的注释质量,本研究联合使用多种原核基因识别算法/软件和基因表达数据重注释1587个细菌和古细菌基因组。首先,利用Z曲线的33个变量从177个基因组原注释中识别获得3092个被过度注释为蛋白编码基因的序列;其次,通过同源比对为939个基因组中的4447个功能未知的蛋白编码基因注释上具体功能;最后,通过联合采用ZCURVE 3.0和Glimmer 3.02以及Prodigal这3种高精度的、广泛使用且基于算法不同而互补的基因识别软件来寻找漏注释基因。最终,从9个基因组中找到了2003个被漏注释的蛋白编码基因,这些基因属于多个蛋白质直系同源簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)。本研究使用新的工具并结合多组学数据重新注释早期测序的细菌和古细菌基因组,不仅为新测序菌株提供注释方法参考,而且这些重注释后得到的细菌基因序列也会对后续基础研究有所帮助。     

Embryo and Endosperm Function and Failure inSolanumSpecies and Hybrids

Although the importance of the endosperm as a food store inmany angiosperm seeds is well known, its significance duringearly embryogenesis has been neglected. In many interspecifichybrids, and in some other situations, embryos do not developfully and abort. It has often been stated that this is causedby the endosperm failing to conduct sufficient nutrients tothe embryo, but seldom has it been suggested that the endospermactively controls most of the early stages of morphogenesisof the embryo. Information gleaned from a broad survey of theliterature, combined with additional evidence presented here,obtained fromSolanum incanumand interspecific hybrids, indicatethat the endosperm is dynamic and very active in regulatingearly embryo development. This requires highly integrated geneticcontrol of rapidly changing metabolism in the endosperm. Ininterspecific hybrids, lack of coordination may cause unbalancedproduction of growth regulating substances by the endospermand hence abortion of the embryo, or even unregulated productionof nucleases and proteases resulting firstly in autolysis ofthe endosperm and then digestion of the embryo. The endospermmay thus serve to detect inappropriate hybridization of speciesor ploidy levels and so prevent waste of resources by producingseeds that would result in sterile hybrids or unthrifty subsequentgenerations. This discriminatory function of the endosperm hasdiminished during evolution and domestication of the crop plantSolanummelongenaL.Copyright 1998 Annals of Botany Company Solanum, embryo morphogenesis, endosperm, hybrid, seed development.     

HIFs and tumors--causes and consequences

For most organisms oxygen is essential fo life. When oxygen levels drop below those required to maintain the minimum physiological oxygen requirement of an organism or tissue it is termed hypoxia. To counter act possible deleterious effects of such a state, an immediate molecular response is initiated causing adaptation responses aimed at cell survival. This response is mediated by the hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1), which is a heterodimer consisting of an alpha- and a beta-subunit. HIF-1 alpha protein is stabilized under hypoxic conditions and therefore confers selectivity to this response. Hypoxia is characteristic of tumors, mainly because of impaired blood supply resulting from abnormal growth. Over the past few years enormous progress has been made in the attempt to understand how the activation of the physiological response to hypoxia influences neoplastic growth. In this review some aspects of HIF-1 pathway activation in tumors and the consequences for pathophysiology and treatment of neoplasia are discussed.     

Pragmatic Women and Body Politics and Maternities and Modernities: Colonial and Postcolonial Experiences in Asia and the Pacific

Pragmatic Women and Body Politics. Margaret Lock and Patricia A. Kaufert. eds. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1998. xii +364 pp.
Maternities and Modernities: Colonial and Postcolonial Experiences in Asia and the Pacific. Kalpana Ram and Margaret Jolly. eds. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1998. xiv. 305 pp.     

环腺苷酸应答元件结合蛋白与学习记忆

环腺苷酸(cAMP)应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)是一种核转录因子,可与cAMP反应元件结合,调节基因转录,具有调节精子生成,昼夜节律,学习记忆等功能.近年来关于其在学习记忆中的作用成为医学研究热点.CREB是神经元内多条信息传递途径的汇聚点,参与长时记忆形成和突触可塑性.长时记忆(long-term memory)形成需依赖CREB介导的基因转录,干扰或抑制CREB活性可破坏长时记忆.长时程增强(long-term potentiation,LTP)是研究学习记忆的理想模型,在LTP诱导和维持过程中均可观察到CREB活性持续升高.但增龄过程中,海马CREB活性下降,影响学习记忆功能,与许多神经退行性疾病发生有关.     

Morphological and constitutional features and self-esteem in children and adolescents

Studies of human constitution and mental features are traditionally among the main concepts of anthropological research. In this research, we attempted to discover connections between morphological and constitutional features and self-esteem in children and adolescents. Such a connection was discovered in some studied age groups. The obtained results could serve as a basis for further studies in this field.