转基因植物内源基因与外源基因共抑制问题研究进展

在植物基因工程研究中,有时外源转化基因和植物中同源的内源基因的表达均被抑制了,这种现象被称为共抑制。引起该现象的原因包括许多因素,有外源基因和与之同源的内源基因RNA的转录量,DNA的甲基化,T-DNA的结构形式,RNA依赖的RNA聚合酶,非正常RNA以及非等位配对等。其具体机制仍不清楚。最近的研究结果表明转基因植物对病毒的抗性在某些方面与共抑制有相似之处。两者都表现为外源转化基因转录水平很高而稳定RNA的水平很低。本文综述了这方面的最新研究进展。     

整合的逆转病毒基因组表达的调节

逆转病毒利用反转录作用合成其基因组的 DNA拷贝,并且在感染后不久便整合到细胞染色体的DNA 中。这种整合的病毒 DNA,作为病毒 mRNA和子代病毒 RNA 的模板,被称为前病毒。在这感染周期中,一个重要的控制点在于前病毒转录调节的水平。前病毒的表达可能受到各种凋节机制的控制,这种控制是本文讨论的主题。因为对这一调节的分子机制了解得尚不够,本文主要限于探讨调节现象。     

利用Ⅱ型启动子转录的U6 RNA提高植物病毒表达载体在植物中表达外源基因的水平

Ⅱ型启动子转录的外源短链RNA可以竞争性抑制细胞内源mRNA的核质转运,因而可能会提高植物RNA 病毒载体表达的外源基因在植物中的积累. 为了验证这一假说,利用OE-PCR技术合成拟南芥U6-1核内小RNA序列,并构建其Ⅱ型启动子转录的植物表达载体. 以农杆菌渗滤技术,与烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus, TMV）表达载体共接种寄主植物本氏烟,通过对报告基因绿色荧光蛋白（green fluorescence protein, GFP）的荧光观察,并以Western印迹和ELISA测定GFP在烟草中的表达情况,分析共表达Ⅱ型启动子转录的U6 RNA对外源基因在植物中表达的作用效果. 结果表明,共接种Ⅱ型启动子转录的U6 RNA对TMV病毒表达载体表达外源基因的水平有明显的增效作用,推测RNA核质转运干扰是提高外源基因表达的可能机制.     

RNA沉默与植物病毒

植物中RNA沉默（RNAsilencing)亦称为转录后基因沉默（PTGS）或共抑制,是植物抵抗外来核酸（转座子、转基因或病毒）入侵,并保护自身基因组完整性的一种防御机制。RNA沉默是近十年来发现的植物界中普遍存在的现象,已成为植物分子生物学领域的一个新的研究方向。对RNA沉默特点和机制的研究表明,植物病毒与（转基因）植物内发生的RNA沉默有着密切的联系,作者从病毒对RNA沉默的诱导、抑制、防御等方面,简述了RNA沉默与病毒的关系。并对病毒载体所诱导的RNA沉默在植物发育和基因组功能分析等方面的应用价值进行了讨论。     

庚型肝炎病毒基因组RNA转录体恒河猴肝内注射感染的初步研究

庚型肝炎病毒(GBV-C/HGV)属黄病毒科,为单股正链RNA病毒,是新近发现的疑似引起人类肝炎的病原体[1,2],但对其致病性目前尚存在争议.GBV-C/HGV体外培养困难,不感染常规实验动物,但可感染人类和灵长类动物如黑猩猩、猴等[3-5].随着分子生物学技术的进展,一些正链RNA病毒如甲肝病毒、脊髓灰质炎病毒、登革病毒、丙型肝炎病毒等的全长cDNA克隆构建成功[6-12],这些全长cDNA克隆及其转录体被证明在细胞及动物模型中具有感染性,为我们研究GBV-C/HGV提供了一条新的可行的途径.为此我们在构建GBV-C/HGV基因组全长cDNA克隆的基础上[13],体外转录制备了RNA并直接注射到恒河猴肝脏内,进行了感染实验研究.现将结果报告如下.     

马铃薯Y病毒衣壳蛋白基因片段长度对RNA介导抗病性的影响

在已证明转化马铃薯Y病毒(PVY)全长衣壳蛋白基因可获得高度抗病的转基因烟草、且这种抗病性为RNA介导抗病性的基础上, 克隆了马铃薯Y病毒坏死株系衣壳蛋白基因(PVY^N-CP) 3′端202 (1/4 CP), 417 (1/2 CP)和603 bp (3/4 CP)的部分基因片段(CP202, CP417和CP603), 并分别构建植物表达载体pROKⅡ-CP202, pROKⅡ-CP417和pROKⅡ-CP603. 利用农杆菌介导方法转化烟草NC89. 抗病性鉴定表明, 转化1/2 CP和3/4 CP基因片段的转基因烟草均可获得抗病程度达到免疫的植株, 而转化1/4 CP的基因片段没有获得抗病植株. 分子分析结果表明这种抗病性为RNA介导的抗病性, 是转录后基因沉默的结果. 研究表明, 能够诱发RNA介导抗病性所需的PVY-CP基因的最短有效片段长度可能介于202和417 bp之间. 这一研究结果对改进利用转录后基因沉默策略来防治植物病毒病害以及研究转录后基因沉默机制具有意义.     

GATA-1/2对感染HCMV人单核细胞中病毒LUNA基因转录的影响

该文通过建立人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)感染人单核白血病细胞(THP-1)的潜伏和激活细胞模型,研究转录因子GATA-1/2与HCMV LUNA(latency unique nuclear antigen)基因转录的关系。采用免疫印迹(Western blot)技术检测HCMV潜伏和激活感染组GATA-1/2蛋白质水平;染色质免疫共沉淀(chromatin immnuoprecipitation,Ch IP)技术检测GATA-1/2与LUNA基因5′上游序列结合情况;采用sh RNA干扰技术敲低THP-1细胞中GATA-1/2的表达后,检测潜伏和激活感染组HCMV LUNA基因m RNA水平。结果表明,HCMV潜伏感染组LUNA基因m RNA及GATA-1/2蛋白质水平均高于激活感染组,差异有显著统计学意义(P0.01);HCMV潜伏感染组转录因子GATA-1/2与LUNA基因5′启动子区域结合率低于激活感染组,差异有显著统计学意义(P0.01);sh RNA干扰技术敲低THP-1细胞GATA-1/2后,HCMV LUNA基因m RNA水平出现下调。研究结果表明,转录因子GATA-1/2在HCMV潜伏和激活感染THP-1细胞时与LUNA基因5′上游启动子区域存在结合,并与LUNA基因的表达有关。     

本氏烟Ⅰ型启动子的克隆及其转录起始位点分析

启动子是转录水平上一个重要的调控元件,其决定着基因的表达模式和表达强度。Ⅰ型启动子具有高转录活性和种属间特异性等特点。如将其应用于植物RNA病毒载体表达系统,有利于提高表达系统的表达效率和生物安全性。本氏烟(Nicotiana benthaminana)是一种被广泛地应用于植物生物反应器和植物病理学的模式生物,但是现有核酸数据库中尚没有其Ⅰ型启动子的相关信息。因此,克隆本氏烟Ⅰ型启动子并分析其转录起始位点就具有重要的应用价值。通过半巢式PCR获得了514 bp的本氏烟Ⅰ型启动子序列(KC352713);生物信息学分析初步预测其转录起始位点位于其核心序列TATA(G)TA(N)GGGGG中的第3位A处;通过植物RNA病毒表达载体和5'RACE技术在体内验证本氏烟Ⅰ型启动子转录起始位点与生物信息学预测结果一致。研究结果为深入研究Ⅰ型启动子和构建Ⅰ型启动子介导转录的植物RNA病毒载体表达系统奠定了基础。     

水稻矮缩病病毒粒子装配模型

水稻矮缩病病毒(RDV)具有多种蛋白质和RNA构成的核衣壳结构, 但是特异性的RNA与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间的相互作用和结合, 即有关病毒粒子的装配机理还没有完全阐明. 从细胞内和细胞外两个研究层次详细研究了RNA与蛋白质相互结合情况, 研究发现, P7蛋白能特异并牢固地与RDV基因组的全部12条双链RNA结合; 推定为RNA聚合酶的P1蛋白、鸟苷酰转移酶的P5蛋白和P7蛋白被包裹在病毒核内, 根据体外结合实验, 它们能与病毒转录产物mRNA结合; 从病毒感染的组织中能够提取得到完整的、有感染活性的病毒粒子, 以及缺失P1, P5, P7蛋白和基因组双链RNA, 没有感染活性的空壳病毒粒子; 在病毒粒子中P7蛋白能够与P1蛋白和P3内衣壳蛋白形成蛋白复合物. 这些结果揭示了RDV病毒粒子装配的一种可能的模型, 即核心蛋白和病毒mRNA首先相互结合形成一个整体, 以筛选和富集病毒RNA, 接着包装成为完整的、具有感染活性的病毒粒子.     

RNA干扰抗病毒研究进展

RNA干扰(RNA Interfering,RNAi),又称RNA干涉,是一种由双链RNA介导的、转录后mRNA水平关闭相应基因表达的序列特异性基因沉默机制,它也是体内基因组抵御外在感染和内部转座的一种保护机制,广泛存在于各种生物,如植物、真菌、昆虫、后生动物和哺乳动物,包括人类。     

RNA病毒基因组和转录复制多样性的分子基础

自然界中RNA病毒的种类和数量比DNA病毒多得多,根据基因组类型,RNA病毒可分为多种类型,许多研究者认为,存在于古细菌Myxobacteria中,仅仅有一个逆转录酶基因的反转子（Retron)可能是所有病毒的祖先,进化的模式如下,反转子→反座子→反转录转座子→反转录病毒→副反转录病毒→DNA病毒,RNA病毒转录。／复制在很多特征上与DNA病毒迥然不同,依赖于RNA的RNA聚合酶是RNA病转录／复制的主要催化剂,RNA病毒基因组转录和复制都从3'端poly(A)或类tRNA结构或其他结构起始,内部终止是转录,通读到5'末端终止是复制,RNA病毒的模板有正链病毒（RNA模板,负链病毒RNA模板和全长正负链反基因组RNA模板,RNA模板的选择调控机制非常复杂,目前知之甚少,选择模板,RNA聚合酶与转录因子结合形成复制体是两种主要的调控方法,另外,5'UTR和3'UTR也可以调控RNA病毒的转录。     

植物转基因沉默研究进展

随着转基因技术在植物中的广泛应用,转基因沉默受到越来越多的重视。转基因沉默可发生在转录和转录后两种水平,其基本特征就是依赖于同源的重复序列。转基因的重复拷贝间,转基因与同源的内源基因间及RNA病毒与同源转基因间都会发生基因沉默。可能有不同的机制导致转基因沉默,本文综述了转基因沉默的机理研究及转基因沉默在植物抗病基因工程和植物功能基因组学方面的应用 。     

转录后基因沉默的机制及其应用

确定导致转录后基因沉默的原因,探索在转基因植物研究中避免基因沉默的对策。方法是将转基因沉默分为转录水平的沉默和转录后水平的沉默,分别对RNA阈值模型、异位配对和异常RNA模型、双连RNA模型等几种导致转录后基因沉默模型的分析。结果确定了转基因沉默抑制现象和转录后基因沉默的形成机制,以及转录后基因沉默理论和实践意义。提出了利用RNAi等技术进行基因功能鉴定和利用基因沉默进行病毒防治的策略。     

植物转基因沉默研究进展

随着转基因技术在植物中的广泛应用,转基因沉默受到越来越多的重视。转基因沉默可发生在转录和转录后两种水平,其基本特征就是依赖于同源的重复序列。转基因的重复拷贝间,转基因与同源的同源基因间及RNA病毒与同源转基因间都会发生基因沉默。可能有不同的机制导致转基因沉默。本文综述了转基因沉默的机理研究及转基因沉默在植物抗病基因工程和植物功能基因组方面的应用。     

微小RNA对人类免疫缺陷病毒感染的影响: 飞向入侵者的子弹?

微小RNA(miRNA)是一类内源性小RNA,通过结合mRNA的3′非翻译区对基因进行转录后的调节,具有广泛的生物学功能.已有研究表明,宿主miRNA能调节人类免疫缺陷病毒(HIV)的基因表达,影响HIV的复制能力、感染性,并可能与HIV的潜伏有关.与此同时,HIV来源的病毒miRNA同样在病毒的生活史以及病毒与宿主的...     

登革病毒2型全长cDNA感染性转录体的构建和鉴定

为构建登革病毒感染性克隆, 针对登革病毒2型基因组全长cDNA的体外转录方法及感染性转录体进行研究。采用长链RT-PCR技术, 扩增DEN2 NGC株全长基因组cDNA, 以之为模板, 用SP6 RNA聚合酶系统制备体外转录RNA转录体, 分别经乳鼠脑内接种及电穿孔转染BHK-21细胞, 观察其感染效应。并从受染鼠脑和病变细胞中提取总RNA, 进行RT-PCR扩增、克隆测序以及电镜观察。结果发现, 从感染鼠脑和细胞中经RT-PCR均可扩增出病毒特异的基因片段, 大小与预期一致; 并从乳鼠脑组织和BHK-21细胞中观察到恢复病毒颗粒。上述结果表明本文成功构建的DEN2 NGC株病毒全长cDNA的体外转录体具有感染性, 乳鼠脑内接种途径与电穿孔转染细胞一样可成为体外转录体感染宿主细胞、获得恢复病毒的方法。     

番茄丛矮病毒的分子生物学研究进展

近年来,多种植物RNA病毒载体被广泛地应用于外源基因的表达、植物病毒学和植物病理学基础理论的研究中.番茄丛矮病毒(Tomato bushy stunt virus,TBSV)是番茄丛矮病毒科(Tombusviridae)番茄丛矮病毒属(Tombusvirus)的典型成员.TBSV病毒基因组复制、转录和翻译等分子机制的研究取得了巨大的进展,使得利用TBSV构建稳定、高效的表达载体成为可能.     

长链非编码RNA与感染

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是指转录本长度超过200个核苷酸的功能性RNA分子,在表观遗传、转录和转录后等水平上调控基因的表达,广泛参与机体的生理和病理过程。近年来,对lncRNA在肿瘤等疾病中的功能做了一些研究,但在感染中的功能研究较少。近些年的研究发现,一些病毒感染会普遍引起宿主lncRNA的表达变化,且病毒的一些lncRNA通过与宿主蛋白质结合而调控宿主基因的表达,以利于病毒生命周期的完成。本文对lncRNA与寄生虫和病毒感染的关系做一综述。