哺乳动物转录因子DNA结合谱

基因差异表达是生物发育和对刺激作出应答的分子基础,转录因子在这种基因差异表达中发挥着重要的调控作用。因此,要弄清楚转录因子调控基因差异表达的机理,就必须鉴定出它们全部的靶基因并构建其操纵的转录调控网络。对基因组DNA的序列特异性结合是转录因子调控基因转录的关键环节,因此,要鉴定转录因子的靶基因,就必须从它们与DNA相互作用的分子水平,鉴定它们能够识别并结合的全部DNA序列,即转录因子DNA结合谱。近年来随着DNA微阵列芯片和高通量DNA测序技术的产生和快速发展,出现了建立转录因子体内及体外DNA结合谱的一系列革命性的新技术,对该领域的研究带来重大影响。这些新技术主要包括建立转录因子体内DNA结合谱的染色质免疫沉淀-芯片技术(ChIP-chip)和染色质免疫沉淀-测序技术(ChIP-Seq),以及建立转录因子体外DNA结合谱的双链DNA微阵列芯片技术(dsDNA microarray)、指数富集配体系统进化-系列分析基因表达技术(SELEX-SAGE)、结合-n-测序技术(Bind-n-Seq)、多重大规模并行SELEX技术(MMP-SELEX)、凝胶迁移实验-测序技术(EMSA-Seq)和高通量测序-荧光配体互作图谱分析技术(HiTS-FLIP)。文章将对这些新技术做一综述。     

DNA芯片及其在生命科学中的应用

对DNA芯片的发生、发展、技术特点及在生命科学中的应用作了回顾,结果表明DNA芯片通过DNA或RNA样品与阵列的的杂交,可用于基因测序、基因表达、新基因的发现、突变的检测等等领域,虽然DNA芯片目前存在着不足和缺陷,但它正成为基因组和后基因组研究的重要工具.     

猪链球菌2型全基因组DNA芯片的研制及基因表达谱技术平台的建立

目的：研制猪链球菌2型（SS2）全基因组DNA芯片,建立SS2基因表达谱技术平台。方法：利用SS2全基因组序列,挑选出2194条基因,经PCR扩增出2156条基因并将产物纯化,点样制备芯片;将芯片用于表达谱研究,采用实时定量PCR验证表达谱结果,对芯片进行可靠性分析。结果：芯片杂交数据与实时定量PCR验证显示了较高的相关性,二者相关系数r=0.87。结论：研制了一批SS2全基因组DNA芯片,并建立了基于DNA芯片的表达谱技术平台。     

分子生物学技术在动物营养学中的应用与发展前景

分子生物学理论与技术的发展和应用已渗透到,生命科学的各各领域,动物营养学的发展需要在分子水平上分析及解释营养素对动物机体的生理,病理变化调控,如生长发育,新陈代谢,遗传变异,免疫与疾病等。本综述了分子生物学在动物营养学中的应用;利用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质;从基因水平上研究如何提高动物生产性能及肉用性能：如肉质与瘦肉率等;在分子水平上研究营养与基因表达,调控的关系,以从根本上阐明营养对机体的作用机制;利用基因工程技术开发饲料资源。     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

基因芯片技术及其应用

基因芯片是近年来产生的一项生物高技术。它是利用原位合成或合成后交联法,将大量的核酸片段有规则地固定在固相支持物如载玻片、金属片、尼龙膜上,制成芯片,然后将要检测的样品用荧光素或同位素标记,再与做成的芯片充分杂交,通过对杂交信号的检测来分析样品中的信息。基因芯片技术已在基因表达水平的检测、基因点突变及多态性检测、DNA序列测定、寻找可能的致病基因和疾病相关基因、蛋白质作图、基因组文库作图等方面显示出了广阔的应用前景。     

伤寒沙门菌基因组DNA芯片的制备与基因表达谱分析应用

伤寒沙门菌是一种具有鞭毛的革兰阴性人类肠道致病菌,也是一种重要的原核生物研究用模式菌．基因组芯片能够系统、全面且高效地观察生物的基因表达及进行基因组结构比较．利用伤寒沙门菌现有的全基因组序列,以Ty2菌株的基因组为基准,选取CT18菌株和z66阳性菌株的特异性蛋白编码基因,设计特异性引物,经PCR有效扩增出4 201个基因,产物纯化后点样于多聚赖氨酸玻片制备伤寒沙门菌基因组DNA芯片,并验证了芯片样点位次与效果．通过对基因表达谱分析的各种条件进行优化,建立相应的表达谱分析方法,并用于比较伤寒沙门菌野生株在高渗、低渗条件下的基因表达差异,结果与以前的报道基本一致．结果表明,成功建立了伤寒沙门菌基因组DNA芯片及表达谱分析方法,可为有关伤寒沙门菌基因表达调控及致病性机理、进化和基因多样性等方面的深入研究提供有效的技术支持．     

氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌PAO1基因表达的诱导调节

研究氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱的系统影响,对急性毒力基因表达的调节。用全基因组DNA芯片分析技术比较菌株暴露前后基因表达谱差异;RT-PCR方法验证部分差异表达基因;用分光光度法在细胞水平验证弹性蛋白酶含量;小鼠染毒法观察暴露组细菌毒力在整体动物水平的变化。基因表达谱分析结果表明,铜绿假单胞菌暴露12 h差异表达基因达243个、72 h差异表达基因为1 168个。72 h差异表达基因中与细菌应激响应、蛋白折叠、转录调节、菌毛和鞭毛合成、毒力因子调节与合成、细菌外膜蛋白和抗原合成的基因大量上调;部分基因的RT-PCR验证结果与芯片结果一致;细胞水平验证结果显示暴露72 h细菌毒力表型增强。因此,氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱有明显影响,对急性侵袭性感染毒力因子基因表达水平有正向诱导调节作用。     

外源NO对转基因白桦外源基因表达及DNA甲基化的影响

为探讨外源NO诱导转基因白桦外源基因表达与基因组DNA甲基化之间的关系,本研究分析了NO供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）对转基因白桦愈伤组织中外源基因BGT转录的影响,并对此过程中基因组DNA甲基化水平、甲基转移酶基因DRM、MET表达量及生理生化指标进行研究。结果表明：2 mmol·L^-1SNP处理后,转基因白桦防御酶活性、丙二醛（MDA）含量显著升高,表明高浓度NO对白桦细胞正常生命活动产生了伤害;甲基转移酶DRM和MET基因上调表达,基因组DNA甲基化水平由10.6%增加到16.5%,外源基因BGT表达量在6 h时显著增加,3 d时仅为对照的0.46倍,说明转基因白桦外源BGT基因的表达对高浓度NO响应明显且受基因组甲基化水平的影响。本研究揭示了转基因白桦外源BGT基因和甲基转移酶MET、DRM基因对高浓度NO的响应模式,分析了基因组甲基化水平及生理生化特征的变化,为转基因植物生长发育的表观遗传调控和外源基因表达影响机制的研究奠定基础。     

DNA甲基化的研究进展

甲基化修饰是脊椎动物DNA唯一的自然修饰方式,动物基因组甲基化与基因表达密切相关.DNA甲基化通过与反式作用因子相互作用或通过改变染色质结构而影响表达,在细胞分化、发育、X染色体失活、基因组印记及肿瘤发生发展中起重要作用.     

DNA芯片技术与基因表达研究

随着基因组计划的顺利实施,大量的生物信息被解析,基因表达及基因功能的研究将成为生命科学研究的热点。ＤＮＡ世片技术是近年来出现的分子生物学与微电子技术相结合的最新ＤＮＡ分析检测技术。该技术将在生命科学与信息科学之间架起一道桥梁,因而成为后基因组时代基因功能分析撮重要的技术之一。目前ＤＮＡ芯片技术已在基因保得到广泛的应用。     

采用分子生物学技术诊断隐球菌脑膜脑炎的研究

目的采用分子检测技术对疑似隐球菌感染的脑膜炎病例进行诊断。方法收集患者的脑脊液样本,提取DNA,设计引物进行PCR扩增,采用DNA芯片技术对扩增产物进行分子检测。结果显示样本新生隐球菌阳性。结论通过ITS保守序列设计引物进行PCR扩增和DNA芯片技术对常规真菌学检查不能确定的疑似隐球菌脑膜炎患者脑脊液样本进行非培养检测,具有实验室诊断参考价值。     

DNA Chip technologies

The genome sequencing project has generated and will continue to generate enormous amounts of sequence data. Since the first complete genome sequence of bacteriumHacmophilus influenzac was published in 1995, the complete genome sequences of 2 eukaryotic and about 22 prokaryotic organisms have been determined. Given this ever-increasing amounts of sequence information, new strategies are necessary to efficiently pursue the next phase of the genome project—the elucidation of gene expression patterns and gene product function on a whole genome scale. In order to assign functional information to the genome sequence, DNA chip technology was developed to efficiently identify the differential expression pattern of independent biological samples. DNA chip provides a new tool for genome expression analysis that may revolutionize many aspects of human life including new drug discovery and human disease diagnostics.     

The effects of differential gene expression on coding sequence features: analysis by one-way ANOVA

It is well-established that non-random patterns in coding DNA sequence (CDS) features can be partially explained by translational selection. Recent extensions of microarray and proteomic expression data have stimulated many genome-wide investigations of the relationships between gene expression and various CDS features. However, only modest correlations have been found. Here we introduced the one-way ANOVA, a more powerful extension of previous grouping methods, to re-examine these relationships at the whole genome scale for Saccharomyces cerevisiae, where genome-wide protein abundance has been recently quantified. Our results clarify that coding sequence features are inappropriate for use as genome-wide estimators for protein expression levels. This analysis also demonstrates that one-way ANOVA is a powerful and simple method to explore the influence of gene expression on CDS features.     

Genome-wide DNA methylation changes in skeletal muscle between young and middle-aged pigs

Background

Age-related physiological, biochemical and functional changes in mammalian skeletal muscle have been shown to begin at the mid-point of the lifespan. However, the underlying changes in DNA methylation that occur during this turning point of the muscle aging process have not been clarified. To explore age-related genomic methylation changes in skeletal muscle, we employed young (0.5 years old) and middle-aged (7 years old) pigs as models to survey genome-wide DNA methylation in the longissimus dorsi muscle using a methylated DNA immunoprecipitation sequencing approach.

Results

We observed a tendency toward a global loss of DNA methylation in the gene-body region of the skeletal muscle of the middle-aged pigs compared with the young group. We determined the genome-wide gene expression pattern in the longissimus dorsi muscle using microarray analysis and performed a correlation analysis using DMR (differentially methylated region)-mRNA pairs, and we found a significant negative correlation between the changes in methylation levels within gene bodies and gene expression. Furthermore, we identified numerous genes that show age-related methylation changes that are potentially involved in the aging process. The methylation status of these genes was confirmed using bisulfite sequencing PCR. The genes that exhibited a hypomethylated gene body in middle-aged pigs were over-represented in various proteolysis and protein catabolic processes, suggesting an important role for these genes in age-related muscle atrophy. In addition, genes associated with tumorigenesis exhibited aged-related differences in methylation and expression levels, suggesting an increased risk of disease associated with increased age.

Conclusions

This study provides a comprehensive analysis of genome-wide DNA methylation patterns in aging pig skeletal muscle. Our findings will serve as a valuable resource in aging studies, promoting the pig as a model organism for human aging research and accelerating the development of comparative animal models in aging research.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/1471-2164-15-653) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

基因芯片技术及应用研究进展

采用高速打印或光刻合成技术可在硅片、玻璃或尼龙膜上制造ＤＮＡ微阵列。样品ＤＮＡ／ＲＮＡ通过ＰＣＲ扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子,与微阵列杂交后通过荧光扫描仪器扫描及计算机分析即可获得样品中大量基因序列及表达的信息。该技术可应用于高通量基因表达平行分析、大规模基因发现及序列分析、基因多态性分析和基因组研究等 。