高粱叶绿体psbA基因的结构特征及其5'-非编码区的调控效应

报道高粱叶绿体光系统ⅡpsbA基因的结构特征及其5'-非编码区的调控效应.比较分析表明,C4植物高粱与C3植物水稻psbA基因的核苷酸序列及其推测的氨基酸序列的一级结构之间,存在着高度的同源性.高粱psbA基因5'-非编码区,含有类似原核的-10和-35保守的启动子元件,以及类似于真核的TATA盒启动子元件,但与水稻的相比,前者比后者在mRNA的前导序列区多出了一段7 bp的额外序列,这在有关文献中尚未见报道.应用体外分析体系,证实在高粱叶绿体蛋白质提取物中存在着与psbA基因5'-非编码区特异性结合的蛋白质因子.荧光素酶表达量的检测结果是,在大肠杆菌中,带有高粱psbA基因前导序列区的表达质粒pALqs,其荧光素酶表达量,要比带有水稻相应结构的表达质粒pALqr的高出2～5倍.     

大肠杆菌M增强子样序列结构和功能的研究

构建了以β-半乳精苷酶基因为报告基因,适用于原核增强序列研究的pAC载体.应用该载体进行的转录增强实验证明,一段已克隆的具有增强基因表达功能的大肠杆菌染色体M序列,对被调控基因的增强作用是发生在转录水平,其能使β-半乳糖苦酶基因特异性的mRNA转录增加6.5倍,与应用该载体测得的表达增强活性一致.通过构建一系列正、反向M序列缺失突变体并对其进行的研究表明,在靠近M序列5’端的340bp区域内存在3个相互作用、与增强活性密切相关的部位,分别位于M序列3’端上游770,610和470bp处.应用PCR技术对大肠杆菌染色体对应于M序列5’端上游207bp进行了克隆,研究显示M序列具有功能上的完整性.     

玉米叶绿体表达载体的构建及AsRED基因原核表达

从玉米幼嫩叶片中提取玉米叶绿体基因DNA,通过PCR克隆出叶绿体同源重组片段trnA和trnI、叶绿体特异性启动子Prrn以及终止子psbA.构建玉米叶绿体表达载体pBAIRTARED,含有一个人工操纵子,其中,筛选标记基因aadA和红色荧光蛋白报告基因AsRED处于Prrn启动子和psbA终止子控制.将构建的载体转化大肠杆菌BL21（DE3）,观测到重组细胞呈现红色,表明构建的载体可以用于玉米叶绿体转化以及表达报告基因.     

编码人精子膜蛋白YWK-Ⅱ基因在人睾丸组织表达的研究

抗人精子膜蛋白的单克隆抗体YWK-Ⅱ,能引起人精子凝集和抑制体外穿卵,并发现在睾丸组织中至少有4种形式的mRNA对应于YWK-Ⅱ抗原,可能是同一基因转录而不同方式剪切的产物.从人睾丸λgt10 5’Stretch cDNA文库中筛选,得到1个4kb大小的cDNA,命名为 C211.在 C211的 5’变异区和 3’相对稳定区中选择了2段.DNA分别作为转录探针的模板,5’端为943 bP和3’端为1.5kb的片段,将以上二个片段与含SP6和T7启动子的PGEM3Z载体进行重组,采用体外转录,地高辛标记的方法,分别合成2,tRNA探针,对人睾丸组织进行原位杂交.人睾丸YWK-ⅡC211基因片段地高辛(Dig)标记的5’端和3’端Antisense cRNA探针均与支持细胞质中的mRNA杂交,证明YWK-Ⅱ抗原蛋白在Sertoli细胞中合成,并又镶嵌在生精细胞膜上,最终定位于精子头部赤道极.     

水稻种子醇溶蛋白4a基因的表达受串联复合启动子调控

从水稻中花8号中克隆了醇溶蛋白4a的基因5＇侧翼区并首次报道该基因5＇端-680～-18区段具有胚乳特异性表达调控功能.本研究通过 5’缺失方法对该基因5＇侧翼区的结构和功能进行了进一步分析,结果表明:(1)醇溶蛋白4a基因启动子Ⅰ能够特定地在转基因烟草开花发育 22 d后的种子胚乳中激活下游 GUS融合基因表达,是该基因有功能的启动子;(2)prolamin box Ⅱ对该基因的表达具有增强功能;(3)启动子Ⅰ的转录起始点是位于该基因起始ATG上游63 bp处的C碱基.     

水稻(Oryza sativa L.)核基因组存在叶绿体psbA基因的同源片段

序列比较说明,重复DNA顺序pRRD9与水稻叶绿体基因组中编码QB蛋白的psbA基因存在高度的同源。用pRRD9亚克隆片段pRRD9R和片段pRRD9L对水稻的叶绿体和核DNA进行Southern杂交分析,揭示了psbA基因同源片段在某个进化时期由叶绿体基因组转移到水稻核基因组,而且两者在水稻进化过程中的变异程度存在明显的差异。利用它们对野生稻和栽培稻总DNA的Southern杂交分析,显示亚洲栽培稻与AA基因组型的野生稻有较近的亲缘关系,以及在部分野生稻产生特异的杂交带谱,说明它可以作为一种分子探针来研究水稻的进化问题。     

水稻叶绿体16S启动子克隆改造、载体构建及转化研究

利用PCR方法从水稻叶绿体基因组DNA中分离16S启动子,并在其下游加入rbcL基因SD序列,以增强该启动子的翻译能力;序列分析表明,除加入的SD序列外,扩增片段与水稻(Oryza sativa)叶绿体基因组DNA序列16S启动子相应区域同源性为100％。将16S启动子与bar基因和gfp基因的融合基因连接,以psbA基因的3′序列为终止子,并以烟草叶绿体trnH—psbA和trnK为同源片段构建了烟草叶绿体表达载体pRl6S。用基因枪转化烟草,转化植株经Southern、Northern检测及后代遗传学分析,发现：16S启动子具有启动活性,融合基因已在烟草叶绿体中稳定整合并遵循母系遗传规律。     

受溶氧浓度调控的新型大肠杆菌表达系统

利用透明颤菌(Vitreoscilla sp.)的血红蛋白基因在大肠杆菌中的转录过程受环境溶氧浓度调控,在贫氧条件下基因转录被激活的性质,构建了一个在贫氧条件下能高效表达外源基因的新型大肠杆菌表达系统。该表达系统包括一个古血红蛋白基因启动子元件控制T7RNA聚合酶基因表达的低拷贝质粒的宿主菌GJ100和另一个T7启动子控制外源基因表达的质粒载体。研究结果表明大肠杆菌本身的硫氧还蛋白,原核生物的金黄色葡萄球菌A蛋白IgG结合区(ZZ),真核生物的蛇神经毒素融合蛋白,鲑鱼降钙素六聚体,人白细胞介素Ⅱ和人尿激酶原等基因均能在该系统中获得高效表达。重组蛋白表达的水平可达细胞总蛋白的30％以上。     

菲白竹组培苗白化、绿化突变体的超微结构及15个叶绿体编码基因的表达

以菲白竹（Pleioblastus fortunei）组培苗绿化突变体及经60Coγ射线辐射获得的白化突变体为实验材料,从生长特性、超微结构及15个叶绿体编码基因的拷贝数及转录水平方面进行了研究。结果显示,白化突变体具有分化不定芽和不定根的能力,其叶肉细胞中叶绿体缺失或结构不完整,基因拷贝数与野生型无明显差异,部分基因转录水平低于野生型,psbA基因的转录水平高于野生型。绿化突变体叶色一致且能稳定遗传,与野生型绿色组织细胞的超微结构相比,其叶绿体基粒片层数量少,结构松散,基因拷贝数低或相当于野生型,多数叶绿体编码基因转录水平较野生型呈下调趋势,atpI基因转录水平高于野生型。psaA基因在两种突变体中均不表达,仅在野生型中有微弱表达。     

菲白竹组培苗白化、绿化突变体的超微结构及15个叶绿体编码基因的表达

以菲白竹(Pleioblastus fortunei)组培苗绿化突变体及经⁶⁰Co γ射线辐射获得的白化突变体为实验材料, 从生长特性、超微结构及15个叶绿体编码基因的拷贝数及转录水平方面进行了研究。结果显示, 白化突变体具有分化不定芽和不定根的能力, 其叶肉细胞中叶绿体缺失或结构不完整, 基因拷贝数与野生型无明显差异, 部分基因转录水平低于野生型, psbA基因的转录水平高于野生型。绿化突变体叶色一致且能稳定遗传, 与野生型绿色组织细胞的超微结构相比, 其叶绿体基粒片层数量少, 结构松散, 基因拷贝数低或相当于野生型, 多数叶绿体编码基因转录水平较野生型呈下调趋势, atpI基因转录水平高于野生型。psaA基因在两种突变体中均不表达, 仅在野生型中有微弱表达。     

核糖体蛋白质在翻译层次上调节λN基因表达的机理

报道大肠杆菌核糖体蛋白质S1 2或L2 4突变体均可以在翻译层次上抑制λN基因表达 .为研究其机理 ,用DNA外切酶Ⅲ(DNAExoⅢ)对λN lacZ融合基因上的λN基因部分进行了 5′→ 3′的缺失 ,以期改变λN基因的TIR(Translationalinitiationregion)或编码区 .经DNA序列分析共得到 2 3种缺失的λN lacZ融合基因 .比较它们在野生型菌株与核糖体蛋白质突变体内的β 半乳糖苷酶活性的结果表明 :( 1 )核糖体蛋白质S1 2突变体可以影响 30S小亚基同λN基因的TIR识别与结合 ,从而不利于 30S起始复合物形成 ,降低了翻译起始效率 ;( 2 )λN基因的编码区也是造成它在S1 2突变体内表达下降的原因 ;( 3)核糖体蛋白质L2 4突变体抑制λN基因表达的原因与翻译起始和λN基因 5′端的编码区无关 ,而可能与其 3′端结构基因有关     

水稻叶绿体转化载体pBS的构建及融合基因功能的初步鉴定

利用PCR方法分别从载体pchN-CAT-Bar和Psk51中分离得到编码膦丝菌素乙酰转移酶基因bar和绿色荧光蛋白基因sgfp,并在bar基因前段连接T7 leader sequence/5′-UTR和T7 10 N-terminus的8个氨基酸序列.运用融合PCR技术,得到bar和sgfp的融合基因片段BS.以水稻叶绿体基因组中的trnI和trnA为同源重组片段,来自烟草叶绿体16S rRNA的Prrn为启动子,psbA基因的TpsbA为终止子,融合片段作为双效筛选标记,构建水稻叶绿体转化载体pBS.大肠杆菌原核表达检测到明显荧光,基因枪轰击TP309愈伤,筛选抗性愈伤.     

叶绿体基因表达调控的研究进展

在植物生长和发育过程中,叶绿体基因表达包括两个方面：一方面在光照条件下质体转化成为叶绿体,一系列质体基因激活,表达叶绿体所必需的基因产物;另一方面叶绿体中由于环境条件变化引起基因表达的改变。叶绿体基因表达调控的机制主要包括转录水平、转录后的mRNA加工、mRNA稳定性和翻译水平的调节,并且在各个步骤中多种核编码蛋白因子的参与也起着重要的作用。     

一种新发现的肌特异基因表达调节因子：心肌素

心肌素是一种新发现的特异性调节心肌和平滑肌基因表达的蛋白因子 ,与血清效应因子(SRF)一起构成肌细胞分化分子开关的组成成分。心肌素在胚胎及成年心肌和平滑肌细胞中均进行表达 ,是这两类细胞基因特异性表达及分化所必需的转录激活因子。本文就心肌素的结构特征及其调节肌特异基因表达的分子机制进行综述     

微生物产生的冷休克蛋白研究进展

冷休克蛋白(cold shock protein,Csp)首先在大肠杆菌中发现,它与微生物对冷环境的适应及多种细胞功能有关。冷休克蛋白基因是一段编码70个左右氨基酸的DNA序列,在这段序列中有5′非翻译区(5′UTR)、冷盒及下游盒等特征。冷休克蛋白作为DNA或RNA结合蛋白在基因表达调控过程中起重要作用。冷休克蛋白在转录、mRNA稳定性及翻译等几个水平上被严格调控。     

一种新发现的肌特异基因表达调节因子:心股素

心肌素是一种新发现的特异性调节心肌和平滑肌基因表达的蛋白因子,与血清效应因子(SRF)一起构成肌细胞分化分子开关的组成成分.心肌素在胚胎及成年心肌和平滑肌细胞中均进行表达,是这两类细胞基因特异性表达及分化所必需的转录激活因子.本文就心肌素的结构特征及其调节肌特异基因表达的分子机制进行综述.     

PLOD3基因3′调控区的人类特异突变改变miR-124a对PLOD3的调控

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后水平调控基因表达的不编码蛋白质的小RNA(长度20—24个碱基)。其中,miR-124a是一个在哺乳动物中枢神经系统高度表达的miRNA,在神经前体细胞向神经元分化的过程中起着举足轻重的作用。由于miRNAs特异性地识别靶基因的3′端调控区(3′UTR)的靶序列,因此,在人类起源过程中基因3′UTR的单核苷酸序列变异有可能导致miRNA调控的改变。通过靶基因预测和3′UTR区在哺乳动物代表物种间的同源序列比较,我们发现miR-124a的靶基因中有一个基因(PLOD3)3′UTR的靶位点中存在人类特异突变位点。利用体外报告基因系统,发现PLOD3基因3′UTR靶位点中所含的一个人类特异的突变导致miR-124a对PLOD3的调控效率降低。研究表明,miRNAs靶基因3′UTR的序列变异具有功能效应,它有可能是人类中枢神经系统在起源和演化中发挥关键作用的重要遗传机制之一。     

一种小鼠新α干扰素亚型基因的发现、序列测定与表达

用引物测序法从小鼠cDNA库的克隆中发现一种小鼠新型α干扰素(简称mIFN-αB),其结果与已知基因库中所有的小鼠α干扰素不同.以后对其编码区及5’和3’端非翻译区的核苷酸序列共1.2kb进行了全顺序测定.结果申请加入了基因库.将此α干扰素基因装入表达载体中,在大肠杆菌中得到了很好的表达.     

金边红苞凤梨叶片的超微观察和AbGLK1的克隆与表达分析

为了解Golden2-like (GLK)转录因子在金边红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatus ‘Chiyan’)绿白嵌合叶片形成中的作用,采用RT-PCR技术克隆得到了AbGLK1基因, 其开放阅读框全长1 371 bp,编码456个氨基酸,含有1个GARP-DNA结合域和1个C末端结构域GCT box (GOLDEN2 C-terminal box),属于GLK转录因子家族,在酵母中具有转录因子的转录激活活性。烟草亚细胞定位表明AbGLK1蛋白定位在细胞核。RT-qPCR分析表明,AbGLK1基因在金边红苞凤梨的根、茎、叶中均有表达,但具有组织器官差异性,在叶片中的表达量显著高于根和茎(P < 0.05)。AbGLK1基因在叶片边缘白化组织中的表达量显著低于绿色组织,约为绿色组织的1/3 (P < 0.05)。叶片白化组织叶绿体内膜系统模糊,无类囊体存在,含有大量囊状小泡,质体小球数量多且体积较大。因此,推测AbGLK1基因可能参与了金边红苞凤梨中的叶绿体发育,其下调表达可能导致叶片白化组织中叶绿体发育不成熟。     

水稻中cry1Ah1基因密码子优化方案的比较

cry1Ah1基因是本实验室克隆的具有自主知识产权的模式基因,对鳞翅目害虫水稻二化螟等具有高毒力,具有较好的应用前景。为提高cry1Ah1基因在水稻中的表达量,探讨密码子使用频率对基因表达的影响,依据水稻密码子使用频率设计5种不同的优化方案,提高GC含量并去除剪切信号等不稳定因素后合成cry1Ah1基因杀虫活性区域。优化后的基因在大肠杆菌Rosetta(DE3)中正常表达了65 kDa蛋白,表达蛋白对2龄小菜蛾和水稻二化螟初孵幼虫都具有良好的杀虫活性。优化的基因转化水稻日本晴后,PCR阳性率达到87%以上,实时荧光定量RT-PCR和ELISA分析表明全部采用最高频率密码子的优化方案效果最好,Cry1Ah蛋白平均表达量占可溶性蛋白的0.104%。