鲫Dmrt3基因的克隆和表达分析

DMRT家族是一个与性别决定相关的转录因子家族。为了研究家族成员之一的Dmrt3在我国重要养殖鱼类鲫胚胎发育、性别分化中的功能以及在育种中的作用,我们克隆了鲫Dmrt3基因的cDNA全长,并对Dmrt3基因在发育早期和不同组织中的表达进行了分析。结果显示:鲫Dmrt3基因cDNA全长为2182 bp,其中5￠端非编码区408 bp,3'端非编码区427 bp,开放阅读框1347 bp,编码448个氨基酸。蛋白结构预测显示DMRT3除了正常的DM结构域外,还有DMA结构域,在进化上与DMRT4和DMRT5的亲缘关系更近。巢式RT-PCR分析结果表明Dmrt3直到尾芽期才开始有微量表达,表达量在15体节期有明显增加但仍然处在一个较低的水平;在成体组织中只在精巢中检测到表达。这种表达时空模式提示Dmrt3可能在早期器官发生和雄性性腺发育调控中起作用。对Dmrt3启动子CpG岛的甲基化分析表明所检测的组织和配子中并不发生甲基化,说明这种雌雄特异性和组织特异性差异表达并不是通过对该基因启动子的差异甲基化修饰来调控的。此外,我们还发现了鲫Dmrt3的一个由逆转录产物形成的假基因pDmrt3。这些结果为进一步研究鲫Dmrt3在性别分化中的作用和评估其在鲫性别控制育种中的价值,以及分析DMRT家族的进化关系提供了基础资料。       

GSDMDC家族的基因功能

GSDMDC家族是近年来发现的一个全新的含有Gasdermin结构域的蛋白超家族,包括DFNA5、DFNA5L、GSDM、 GSDML 和 MLZE五个成员.研究表明GSDMDC家族可能与组织器官发育以及肿瘤,耳聋和脱发等遗传疾病相关,因而具有重要生理功能.其中,对该家族的DFNA5基因研究报道相对较多,它是常染色体显性非综合征性耳聋致病基因之一,并可能与黑色素瘤和乳腺癌相关.但对DFNA5基因在细胞和分子水平作用机制仍不清楚.对Gasdermin结构域的空间结构、特点、相互作用蛋白和生理功能也知之甚少.将来的研究将揭示此家族各成员的确切生理功能及其与疾病相关性.     

GSDMDC家族基因功能研究进展

GSDMDC家族是近年来发现的一个全新的含有Gasdermin结构域的蛋白超家族,包括DFNA5、DFNA5L、GSDM、 GSDML 和 MLZE五个成员。研究表明GSDMDC家族可能与组织器官发育以及肿瘤,耳聋和脱发等遗传疾病相关,因而具有重要生理功能。其中,对该家族的DFNA5基因研究报道相对较多,它是常染色体显性非综合征性耳聋致病基因之一,并可能与黑色素瘤和乳腺癌相关。但对DFNA5基因在细胞和分子水平作用机制仍不清楚。对Gasdermin结构域的空间结构、特点、相互作用蛋白和生理功能也知之甚少。将来的研究将揭示此家族各成员的确切生理功能及其与疾病相关性。

     

鸡Z染色体上DMRT1基因的多重跨染色体剪接

性别决定与分化发育是同时涉及生命现象中两种细胞分裂(有丝分裂和减数分裂)形式的惟一的分化发育过程。对该过程中关键基因DMRT1的转录分析,发现位于鸡Z染色体上的DMRT1基因分别同时与4号染色体上的CENPC1基因、5号染色体上CD5R基因和2号染色体上37LRP/p40基因发生跨染色体剪接,由此构成了新的跨染色体剪接本DMRT1-CENPC1、DMRT1-CD5R和DMRT1-37LRP/p40。对其剪接位点的分析,发现两段染色体序列存在的重叠区可能在这种剪接中起着重要作用。DMRT1基因在转录过程中同时与多个染色体上基因发生多次跨染色体剪接的发现,无疑有助于对在转录水平上的多样性基因调控以及性别决定与分化发育等的认识开辟另一新途径。     

奥利亚罗非鱼DMRT1和DMRT4抗体制备及组织表达谱分析

DMRT1和DMRT4是DMRT基因家族的成员,该家族成员与果蝇的性别决定基因和线虫性别决定基因一样,所编码的蛋白质都包含一个具有DNA结合能力的保守基序,即DM结构域,并以锌指结构与特异DNA序列相结合,在性别决定和分化发育中起调控作用。采用RT-PCR方法分别从奥利亚罗非鱼卵巢和精巢中扩增克隆出DMRT1和DMRT4全长cDNA片段,构建表达载体,在大肠杆菌中表达了BMP-DMRT4和BMP-DMRT1蛋白。经Xa切割、Amylose-sepharose柱层析纯化后作为抗原免疫新西兰白兔制备了DMRT1和DMRT4多克隆抗体,并进行纯化。对纯化多抗进行Western blot分析,结果表明获得了高特异性的DMRT1和DMRT4抗体。为了观察DMRT1和DMRT4在组织中的表达谱,首先,我们通过实时荧光定量RT-PCR检测雌雄奥利亚罗非鱼多种组织mRNA的表达,仅在卵巢和脑中检测到DMRT4,在精巢中检测到DMRT1;其次,制备了多种组织匀浆蛋白,使用纯化的抗体进行Western blot分析,仅分别在卵巢和精巢中检测到DMRT4和DMRT1蛋白的表达;制备多种奥利亚罗非鱼组织切片,使用纯化的DMRT4和DMRT1多抗进行免疫组织化学分析,发现DMRT4仅在卵巢表达,而DMRT1仅在精巢表达。这些结果有助于阐明DMRT4和DMRT1的功能及在鱼类性别调控中的作用。     

棉花MADS-box蛋白基因(GhMADS-13)的克隆和表达分析

一组具有MADS-box结构域的转录因子在控制花器官的诱导与发育中起着重要作,以中棉所36(CCRI)均一化全长cDNA文库为基础,结合EST测序分析,分离获得一个棉花的MADS-box基因全长cDNA.该基因cDNA全长1 079 bp,包含一个732 bp的完整的开放阅读框,编码234个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域和完整的K区,命名为GhMADS-13(GenBank:FJ409870).与拟南芥、葡萄等植物的AGL6类基因具有高度的同源性.实时定量RT-PCR分析表明,GhMADS-13在CCR136的花器官发育中早期表达量逐步增加,后期有下降趋势.推测GhMADS-13可能在开花诱导和花器官发育过程中起着重要作用.     

银杏MADS-box基因家族的表达及系统发育分析

MADS-box基因是真核生物中一类编码转录调控因子的基因家族,在植物花器官发育中发挥重要的调控作用。为了探究MADS-box家族基因在银杏花发育中的功能,本文对银杏花芽分化4个时期的样品进行转录组测序,筛选其中的MADS-box家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、蛋白结构、细胞定位和系统进化分析。结果显示:共得到15个银杏MADS-box家族基因。表达分析表明,目标基因根据表达模式可以分为3种类型。分析目标基因的编码序列显示,15个银杏MADS-box蛋白的主要构件均为α-螺旋和无规则卷曲;亚细胞定位预测主要在细胞核内;所有表达产物均包含MADS结构域。聚类分析显示,银杏MADSbox基因家族可分为6个亚类。银杏MADS-box基因家族中的new Gb2734、Gb38883、Gb28587和Gb33168可能在银杏开花调控中发挥重要作用;Gb16301可能是银杏花器官的发育过程中的关键基因。     

鸟类性别决定候选基因在性反转鸡胚中的表达

DMRT1、PKCIW和FET1是鸟类性别决定过程中重要的候选基因。以芳香化酶抑制剂处理的鸡胚为实验材料, 对这3个基因的表达变化进行了研究。结果表明, 在整个性别决定关键时期(E4.5 ~ E10.5), DMRT1在雄性的表达量显著高于雌性, 并且在ZW性反转鸡胚中表达大幅上升, 表明DMRT1的上调表达是与睾丸形成相关的。PKCIW基因在雌性特异表达并在性反转鸡胚表达上升, 这可能与其特殊作用模式有关, 即使性反转鸡胚PKCIW代偿性的表达升高, 却也未能阻止睾丸的形成。此外, FET1为雌性特异表达, 但在性反转鸡胚中表达无变化。综上, 实验结果支持了DMRT1是鸟类睾丸发育决定因子的假说。     

棉花MADS框基因GhMADS3的克隆及其组成型表达对烟草花器官决定的影响

MADS框基因在植物花器官发育中发挥着关键性作用。为研究棉花花器官发育的机理,以徐州142花蕾为材料,利用EST数据库资料,通过EST序列整合,克隆出了一个MADS域蛋白的编码区段,GenBank登录号为AY083173。该片段(GhMADS3)包含一个732 bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(244氨基酸)与可可,黄瓜,烟草,矮牵牛,金鱼草等的AG亚家族基因的序列相似性高。进化树重建分析将GhMADS3基因归入MADS框基因AG亚家族C功能分支的euAG分支。RT-PCR分析显示,该基因在雄蕊和心皮中表达,在根、茎、叶等营养器官,萼片,花瓣,花器官变异体chv1(所有花器官均变为苞叶状器官)的花蕾中不表达。将GhMADS3与35S启动子融合构建成嵌合基因转化烟草,转基因烟草植株花朵出现萼片(轮1)向心皮,花瓣(轮2)向雄蕊的转变,花器官表现明显的白化倾向。同时,在轮1观察到丝状结构的出现,该结构在此前类似的研究中尚无报道。这些结果说明,实验中克隆了一个有生物学功能的棉花的AG亚家族MADS框基因,该基因可能在棉花花器官发育中有重要的功能。     

植物Aux/IAA基因家族生物学功能研究进展

生长素是最重要的植物激素之一,对植物生长发育起着关键调控作用。生长素作用于植物后,早期生长素响应基因家族Aux/IAA、GH3和SAUR等被迅速诱导,基因表达上调。其中Aux/IAA基因家族编码的蛋白一般由4个保守结构域组成,结构域Ⅰ具有抑制生长素信号下游基因表达的作用,结构域Ⅱ在生长素信号转导中主要被TIR1调控进而影响Aux/IAA的稳定性,结构域Ⅲ/Ⅳ通过与生长素响应因子ARF相互作用调控生长素信号。Aux/IAA基因家族在双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的器官发育、根形成、茎伸长和叶扩张等方面发挥重要作用;在单子叶植物水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)中,主要影响根系发育和株型,但大多数Aux/IAA基因的功能尚不清楚。该文主要从Aux/IAA蛋白的结构、功能和生长素信号转导途径方面综述Aux/IAA家族在拟南芥、禾谷类作物及其它植物中的研究进展,以期为全面揭示Aux/IAA家族基因的生物学功能提供线索。     

补体C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白家族研究进展

补体C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白(complement-C1q/TNF-related protein,CTRP)是新近发现的一个脂肪因子超家族,目前已经发现有15个成员。CTRP家族成员结构与脂联素相似,均包含一个氨基末端的信号肽、一个短的可变结构域、一个胶原样结构域和一个羧基末端的球形结构域。目前研究表明CTRP家族成员参与调控机体诸多生理和病理过程,如糖脂代谢、炎症、软骨发生及发育、心肌保护、血管舒张等。本文将对CTRP家族各成员的组织分布、表达调控及主要生物学功能做一综述。     

小麦转录因子TaWRKY74-c和TaWRKY74-d基因的克隆及基于生物信息学的功能分析

WRKY基因是近年来研究较为广泛的植物转录因子,目前许多物种中都克隆出WRKY基因。近年来,小麦中也有WRKY基因被克隆,但是由于对WRKY基因生物信息学分析不足,导致研究带有一定的盲目性。本试验以小麦品种扬麦158叶片为材料,分离了2个WRKY基因,分别编码344个和371个氨基酸,与GenBank数据库中的TaWRKY74基因高度同源,命名为TaWRKY74-c和TaWRKY74-d。蛋白质保守结构域分析表明,2个基因都含有1个WRKY保守结构域,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族。定量PCR分析表明TaWRKY74-c和TaWRKY74-d在小麦的叶片、花和茎中均表达,且在茎中的表达量最多,在花中的表达量最少。采用Genevestigator转录组分析工具,对基因在331种环境条件(如逆境、病害、激素等刺激)、10个发育时期(如苗期、孕穗期等)和21种组织器官(如根、花、叶等)中的表达进行了分析,结果表明,该基因在小麦不同发育时期和组织器官中都有表达,且在植物遭受低温、病原体侵染等环境因子处理下,表达量发生显著改变,预示可能参与到这些生物学过程中。采用RT-PCR的方法对上述分析结果进行验证,结果表明生物学实验与生物信息学预测的结果一致。本研究将大量小麦转录组的数据应用到WRKY基因功能分析上,深化了对小麦WRKY基因家族成员功能的认识,为今后对该基因的表达分析和功能研究提供了重要线索和方向。     

脊椎动物性别决定和分化的分子机制研究进展

哺乳类性别决定是多种转录因子和生长因子相继表达和相互调控的结果。SRY的表达启动雄性通路并诱导下游雄性特异基因SOX9、AMH等的表达。FOXL2在雌性未分化性腺表达,WNT-4和DAX1也在雌性性别决定或分化时期表达,表明雌性通路也是受特定基因调控的,而并非“默认通路”。鸟类的性别也是由遗传基因决定的,EFT1(雌性)和DMRT1(雄性)可能是性别决定候选基因。爬行类为温度性别决定的典型,温度可能通过调节雌激素水平和控制性别特异遗传基因表达决定性别。大部分两栖类性别受环境因素影响,但发现DMRT1和DAX1可能与其精巢发育有关。鱼类性别决定和分化方式差异很大,多种因素(遗传基因、环境因素、类固醇激素等)参与了这一过程。从青Q鳉Y染色体定位克隆的DMY,被认为是第一个非哺乳类脊椎动物雄性性别决定基因。所有这些表明脊椎动物性别决定和分化机制是多样化的。     

胡子鲇Dmrt1基因全长cDNA克隆及其表达分析

以胡子鲇(Clarias fuscus)为研究对象,利用RT-PCR技术和SMART RACE技术克隆获得Dmrt1基因cDNA全长,并利用生物信息学分析其结构及功能;利用半定量RT-PCR技术检测胡子鲇性腺(精巢/卵巢)、肌肉、肠、肝脏、心脏、头肾、鳃丝、脑和眼等10种组织以及Ⅱ—Ⅴ期精巢中Dmrt1基因表达。结果表明:胡子鲇Dmrt1基因cDNA全长为1417 bp,其中5′非编码区(5′-UTR)为35 bp,3′非编码区(3′-UTR)为516 bp,开放阅读框(ORF)包含864 bp,编码287个氨基酸(aa),预测所编码DMRT1为主要位于细胞核内的不稳定性亲水蛋白。氨基酸序列比对显示,胡子鲇DMRT1与已公布的非洲胡子鲇、蟾胡子鲇、黄颡鱼等鲇形目鱼类的相似性为83.3%—96.1%。胡子鲇DMRT1中具有DMRT基因家族共有的、保守性很高的DM结构域,此结构域具有典型的"C2H2C4"锌指结构,与上述鲇形目鱼类的相似性达100%,与斑马鱼、青鳉、虹鳟等鱼类的相似性为91.9%—97.3%,而与鸡、鼠、猪人等的相似性达80%以上。组织表达显示,胡子鲇Dmrt1基因仅在精巢中表达,且Ⅱ期精巢(即精子发生期)中Dmrt1基因表达量显著高于Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ期精巢(P<0.05),而卵巢及其他8种组织中均无表达,表明Dmrt1是胡子鲇精巢特异性表达基因,可能与胡子鲇的雄性性别决定、精子发生及精巢发育密切相关。     

江豚Sry基因和Dmrt家族六个基因的序列分析

Sry基因是哺乳动物性别决定的开关基因,其功能是调控下游Dmrt、Sox3、Sox9等基因来启动性别的分化过程。Dmrt家族是一个在性别决定和分化发育中具有重要功能的基因家族,该家族成员都含有一个具有DNA结合能力的保守基序-DM结构域。本文通过PCR及克隆获得了江豚的Sry基因全序列;通过PCR-SSCP法筛选获得了江豚的Dmrt家族六个不同DM序列。结果显示,雄性个体中存在Sry基因,而Dmrt基因在雌雄个体中都有,与其他动物相关基因进行聚类分析,显示它们在进化上具有高度的保守性。     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

草原龙胆MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box 基因家族编码高度保守的转录因子, 参与了包括花发育在内的多种发育进程。为阐释双子叶植物草原龙胆(Eustoma grandiflorum)花器官发育的分子调控机制, 根据MADS-box基因保守序列设计简并引物, 用3'-RACE方法从 草原龙胆中克隆了4个花器官特异表达的MADS-box家族基因。序列和系统进化树分析表明, 这4个基因分别与金鱼草DEF基因、矮牵牛FBP3基因和FBP6基因以及拟南芥SEP3基因具有很高的同源性, 分别属DEF/GLO、AG-like和SEP-l ike亚家族。从而将这4个基因分别命名为EgDEF1、EgGLO1、EgPLE1和EgSEP3-1。推导的氨基酸序列显示, 这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域, 每个基因均有其亚家族特异的C-末端功能域。基因特异性RT-PCR检测结果显示: EgDEF1 在萼片、花瓣、雄蕊及胚珠中高丰度表达, 在心皮中微量表达; 而EgGLO1在花瓣和雄蕊中高丰度表达, 在萼片中微量表达; 在根、茎、叶等营养器官中均未检测到上述2个基因的表达。EgPLE1在雌蕊、心皮和胚珠中特异表达, 但表达的丰度存在差异, 在雄蕊中的表达有所减弱。SEP-like亚家族基因EgSEP3-1在四轮花器官和胚珠中均特异表达,且表达丰度相对一致。     

山地麻蜥7个Dmrt基因成员的克隆及序列分析

Dm rt基因家族是一个与性别决定相关的基因家族。该家族成员都含有一个具有DNA结合能力的保守基序———DM结构域,在性别决定和分化发育的调控中担负着重要的功能。本文采用简并PCR技术,扩增和克隆了山地麻蜥(Erem ias breuchleyi)基因组中的DM结构域,通过SSCP技术筛选和测序得到了7个具有不同DM序列的克隆。结果显示,在山地麻蜥基因组中存在着Dm rt基因家族的多个成员,与其他动物相关的Dm rt基因进行聚类分析,显示该基因家族在动物系统进化上具有高度的保守性。