基因组中开阅读框架长度的分布模型与基因组进化

分析了5种真核、15种细菌和10种古菌基因组中开阅读框架(open reading flame,ORF)的数目随长度的分布,发现不同生物的分布相似且有明显的规律性。用各种分布模型进行拟合比较,结果显示每种生物的这类分布均符合Г（α,β）分布,由此提出生物基因组中ORF的数目随长度的分布是Г（α,β）分布的假设。分析各生物基因组的拟合参数,发现α和β值与基因组进化存在明显的相关性;讨论了α和β值的生物进化意义,并给出了真核生物偏好使用长基因的结论;依照Г（α,β）分布估计了酵母基因组中ORF数目的上限为5870个。该方法对于研究生物基因组进化以及评估理论预测基因的可靠性具有建设性意义。     

果蝇基因组中内含子数目随其长度的分布研究

为了研究内含子可能储存的有关生命进化信息,本研究以果蝇基因组中的内含子为样本,统计了内含子在不同长度区间内的相对频数,得到了内含子随其长度的分布,发现这种分布呈现出一定的规律性,即长度在1~80 bp内的内含子数目随其长度增加而增加,长度大于80 bp的内含子数目随其长度的增加而减少;本研究推论这种分布规律应该与某种分布模型一致,经过各种分布的拟合,最后发现这种分布与Γ(α,β)分布相符合;另外,将果蝇内含子分布规律和相应的外显分布进行了比较分析,发现虽然两类序列的分布规律都符合Γ(α,β)分布,但也存在明显的区别,并就此讨论了两类序列在生物进化中的意义。     

密码对的使用与基因组进化

以5种真核、20种细菌、10种古菌生物的基因组为样本,分析了编码序列中密码对和基因间序列中三联体对的相对模式数随频数的分布,验证了这种分布符合Γ(α,β)分布。发现分布形状参数!值与生物基因组进化存在明显的相关性;编码序列与基因间序列的进化方式截然不同。随着进化,编码序列的分布形状逐渐向随机分布靠近(α值逐渐增大)。而对基因间序列,古菌与真核生物的分布形状接近,与细菌的分布相差明显。     

酵母、大肠杆菌和枯草杆菌基因组中短ORF的分布与形成原因

用终止密码方法计算了酵母、大肠杆菌和枯草杆菌基因组中所有的第一类开阅读框架（记为理论ORF）,给出了理论ORF和已知ORF随长度的分布,发现长度大于150个氨基酸后,理论ORF与已知ORF分布基本趋于一致,小于150个氨基酸的理论ORF数目的对数随长度线性变化,并提出这些短ORF是随机产生的猜想;研究了组分约束下的随机DNA序列中ORF数目、ORF的长度与随机序列总长度和GC含量之间的关系,证明了本文猜想的正确性;给出了短的理论ORF中可能的编码序列所占比例的分布曲线,这对识别短的编码序列有参考价值。     

三种模式微生物基因组中GC含量的比较

GC含量是核酸序列组成的重要特征,其含量可作为反映进化的一种指标。为了探索GC含量作用于基因组的进化压力,本研究研究了大肠杆菌(Escherichia coli)和枯草杆菌(Bacillus subtilis)、真核生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)三种模式微生物基因组编码序列的GC含量,分析了其基因组中蛋白质编码序列的GC含量与编码序列长度的关联,结果发现编码序列的GC含量与序列相对频数有一定的相关性,且编码序列的GC含量随序列相对频数的分布具有一定的规律。根据分布曲线我们推测这种规律应该符合某种分布,并用各种分布函数进行拟合,研究结果发现基因组中编码序列的GC含量随序列频数的分布与高斯分布相符合,且这种分布在真核生物和原核生物间有显著区别。另外,不同长度的编码序列GC含量的分析结果表明,编码序列的GC含量与序列长度有一定的相关性。     

借助野生黄瓜与栽培黄瓜的共线性分析改善基因组注释

近缘物种基因组间保留了祖先的大量信息,具有较好的保守性。通过比较近缘物种的基因组序列可以获得大片段的共线性区域,而这些区域内包含了丰富的同源信息,可用来发现未知基因、改善基因组注释的质量。本研究中,首先,借助同样的基因组注释平台对它们进行了基因组注释。其次,通过比较两个全基因组序列获得共线性信息,然后基于共线性信息对他们的基因组注释进行改善。最终,在野生黄瓜中新注释出了909个基因,栽培黄瓜中新注释出了853个基因。结合野生与栽培黄瓜的转录组信息,在野生黄瓜中发现了87例开放阅读框(ORF)较长的基因被错误注释成多个ORF短基因,40例多个ORF较短的基因被过度预测成单个长ORF基因;相应地在栽培黄瓜中分别确定了166例和36例错误注释。     

应用蛋白质组学方法完善福氏志贺菌基因组注释的研究

常规的应用计算机软件注释基因存在缺陷,目前对基因组的准确注释依然是一项富有挑战性的任务本研究旨在应用蛋白质基因组学(proteogenomics)方法完善福氏志贺菌的基因组注释。提取福氏2a志贺菌301株(Sf2a301)的全菌蛋白,胰蛋白酶水解的肤混合物经二维液相色谱分离、在线ESI串联质谱分析,质谱数据检索Sf2a301的6个读码框数据库,鉴定结果进一步经过生物信息学分析和实验验证。本研究共验证了729个Sf2a301已注释基因的蛋白编码产物,鉴定蛋白在分子量、等电点和疏水性等理化性质方面的分布与Sf2a301基因组已注释蛋白的趋势一致。共发现了6个未注释的新基因,新基因得到了RT-PCR在转录水平上的进一步验证。蛋白质基因组学能够有效的完善志贺菌的基因组注释,不仅验证了已注释基因,而且能够发现新的基因补充其原有基因组注释库,这种策略有望被推广到其他经过测序的生物体基因组注释工作中。     

滇黄精叶绿体全基因组序列及其密码子使用偏性分析

为探究滇黄精(Polygonatum kingianum)叶绿体全基因组特征和密码子使用偏性,利用第二代测序技术对滇黄精嫩叶进行测序,再经组装与注释后得到其叶绿体基因组全序列,通过MISA、EMBOSS和CodonW等软件对滇黄精叶绿体全基因组的SSR位点、系统发育及密码子偏好性进行分析。结果表明,滇黄精完整叶绿体基因组长度为155 852 bp,基因组平均GC含量为37.7%,其大、小单拷贝区(LSC)长度分别为84 633和185 25 bp,反向重复区长度为26 347 bp,注释了132个基因,包括86个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个核糖rRNA基因。叶绿体基因组中共有69个SSR位点,绝大多数属于单碱基重复的A/T类型。系统发育分析表明滇黄精与格脉黄精(P. tessellatum)亲缘关系近,可能与分布地域有关。密码子偏好性分析表明,滇黄精叶绿体基因组密码子使用模式受到自然选择影响大于突变因素,最终确定9个最优密码子。因此, 滇黄精叶绿体基因组遗传结构和系统发育位置及其密码子偏倚的分析,为叶绿体基因工程研究提供理论依据。     

念珠藻葛仙米藻蓝蛋白α与β亚基基因克隆、表达及其单体结构模拟

天然抗氧化剂对于清除人体内自由基、保障健康具有重要作用。藻蓝蛋白(phycocyanin, PC)是蓝藻等藻类细胞内的一类特殊色素蛋白,具捕获光能的功能。体外研究发现,藻蓝蛋白具有较显著的抗氧化、抑癌细胞增殖等生物活性。试验利用食源性的拟球状念珠藻葛仙米(Nostoc sphaeroides)的基因组DNA为材料,借助PCR扩增克隆葛仙米藻蓝蛋白两个重要亚基α与β基因,Ns-PC-α和Ns-PC-β。结果表明,葛仙米基因组中,Ns-PC-α和Ns-PC-β基因编码框长度分别为492 bp和522 bp;Ns-PC-α和Ns-PC-β基因以双顺反子形式存在,Ns-PC-α位于Ns-PC-β下游。Ns-PC-α和Ns-PC-β分别编码由163与173个氨基酸组成的蛋白。Ns-PC-α和Ns-PC-β亚基蛋白多肽链中共含有3个半胱氨酸残基(Ns-PC-α的第85位与Ns-PC-β中的第83位氨基酸残基和第154位氨基酸残基),很可能是藻蓝胆素的结合位点。原核表达显示Ns-PC-α和Ns-PC-β分子量为近18 kD,Ns-PC-α比Ns-PC-β略小,与预测结果一致。模拟其高级结构,发现Ns-PC-α和Ns-PC-β单亚基均含有7个α-螺旋,除N端α-螺旋外,其它几个α-螺旋进一步折叠形成疏水核心区;并且,Ns-PC-α和Ns-PC-β结构上能够较好吻合,形成一稳定而封闭的单体,弧度近2π/3。Ns-PC-α和Ns-PC-β组成的这种单体结构是其进一步建构圆盘状三聚体Ns-PC-(α/β) 3的重要基础。本研究结果为食源性念珠藻葛仙米藻蓝蛋白抗氧化功能的进一步应用提供了重要依据。     

黄杆菌菌株RC2-3基因组生物信息学分析及高效降解岩藻多糖功能基因的挖掘

以从海带中筛选获得的一株具有降解岩藻多糖能力的黄杆菌菌株RC2-3为研究对象，该菌株产的岩藻多糖酶可以高效降解不同来源的岩藻多糖。为进一步探究菌株RC2-3降解岩藻多糖的机制，推动岩藻寡糖的酶法生产，采用Illumina测序技术对菌株RC2-3进行基因组测序、基因功能注释和碳水化合物活性酶注释以及岩藻多糖降解相关基因的生物信息学分析。结果表明，黄杆菌菌株RC2-3基因组全长3 414 532 bp,共编码2 967个基因，GC含量为30.92%。经碳水化合物活性酶数据库注释获得213个基因，与岩藻多糖降解有关的包括7个岩藻糖结合结构域的基因；2个β-D-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.38)基因；2个属于GH141家族的α-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.51)基因；12个属于GH29家族的α-1, 3/1, 4-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.111)基因；9个属于GH95家族的α-1, 2-L-岩藻糖苷酶(EC 3.2.1.63)基因。此外，通过与已报道的蛋白序列比对发现，岩藻多糖酶基因RC2.3＿GM001247编码的蛋白序列与FunA蛋白序列同源性达到70.98%,岩藻多糖酶...     

FAP-alpaha在胞外信号传递中与整合素的关系

目的：研究成纤维激活蛋白（Fibroblast Activation Protein,FAP）在促进卵巢癌细胞发生侵袭、迁移、增殖过程中与整合素α3β1、尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（uPAR）的关系。方法：1）．免疫共沉淀共同检测整合素α3β1、uPAR在HO-8910PM上是否为二聚体。2）．transwell侵袭实验、迁移实验检测抑制整合素α3β1、uPAR后,卵巢癌细胞系HO-8910PM的侵袭迁移能力;3）．抑制整合素α3β1、uPAR后,再给予FAPet对HO-8910PM侵袭、迁移和增殖的影响。结果：1）．整合素α3β1、uPAR在HO-8910PM细胞外同一个位置表达;2）．抑制整合素α3β1能够明显抑制HO-8910PM的侵袭、迁移、增殖能力,并且可以抑制FAP对肿瘤的作用。3）．PAI—1抑制uPAR后,HO—8910PM的侵袭、迁移、增殖无明显变化,同时对FAP也无明显作用。结论：整合素α3β1和uPAR在HO-8910PM是一个复合体,FAPα,在细胞外是通过整合素α3β1传递信号进入细胞内而不是通过uPAR,整合素α3β1是通过uPAR与肿瘤细胞相连接。     

不同信号肽对胞外β-(1,3)-葡聚糖酶在巴斯德毕赤酵母中表达的影响

目的:在胞外β-(1,3)-葡聚糖酶成熟肽的N端添加不同类型的信号肽,研究不同信号肽对其在巴斯德毕赤酵母中表达水平的影响。方法:通过融合PCR方法将α成熟交配因子(MFα)、成熟交配因子Pre肽(αPre)和共翻译转运信号肽(Bip信号肽)等3种信号肽的DNA片段连接至胞外β-(1,3)-葡聚糖酶成熟肽基因的5′端,利用PCR扩增包含其自身信号肽的胞外β-(1,3)-葡聚糖酶基因,将上述4种基因片段分别插入pPIC9质粒,再转化巴斯德毕赤酵母GS115宿主菌并诱导表达;测定胞外β-(1,3)-葡聚糖酶的活性,检测其表达水平。结果:目前在毕赤酵母中已广泛使用的MFα信号肽介导的胞外β-(1,3)-葡聚糖酶表达水平最高,其次是αPre,Bip信号肽介导的该酶表达水平是酶自身信号肽介导的表达水平的2倍。结论:共转运信号肽能够提高胞外β-(1,3)-葡聚糖酶的表达水平。     

AFP、AFU、β_2-MG、CA199联合检测对原发性肝癌的早期诊断价值

目的：探讨原发性肝癌患者血清甲胎蛋白（AFP）、а-L岩藻糖苷酶（AFU）、β2-微球蛋白（β2-MG）、糖类抗原-199（CA199）的含量及其联合检测对原发性肝癌的早期诊断价值。方法：选择56例原发性肝癌患者、60名肝炎肝硬化患者和60名健康对照作为研究对象,分别应用比值法和化学发光法、生化法检测其血清AFP、AFU、β2-MG、CA199的含量。结果：原发性肝癌患者血清AFP、AFU、β2-MG、CA199含量均显着高于肝炎肝硬化组及健康对照组,差异均有统计学意义（P均〈0.05）;联合检测AFP、AFU、β2-MG、CA199四种肿瘤标志物,其阳性率达（85.7%）明显高于AFP（53.6%）、AFU（55.4%）、β2-MG（48.2%）和CA199（42.9%）单项检测组（P均〈0.05）;且AFP、AFU、β2-MG、CA199四种肿瘤标志物联合检测的敏感性均高于单一检测指标,差异有统计学意义（P〈0.05）,但其特异性显著低于AFU、β2-MG单项检测（P〈0.05）。结论：联合检测血清AFP、AFU、β2-MG、CA199含量可以提高对原发性肝癌的阳性诊断率,对诊断及鉴别诊断原发性肝癌具有重要意义。     

新疆维吾尔族人2型糖尿病患者AMPKα2基因多态性的分析研究

目的：研究腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase,AMPK）单核苷酸多态性（SNPs）rs2143754位点与新疆地区维吾尔族人2型糖尿病之间的关系。方法：以聚合酶链式反应-限制性内切酶长度多态性（polymerase chain reaction-restriction flagmerit length polymorphism,PCR-RFLP）技术,对150例2型糖尿病和150例正常对照者AMPK-rs2143754位点进行基因分型。结果：AMPKet2位点T／T、G／T和G／G基因型频率在病例组为（40％,51％和9％）,正常对照组为（28％,49％和29％）,两组基因型和等位基因频率分布差异有显著性（P〈0．05）。结论：AMPKα2多态性与新疆维吾尔族人2型糖尿病有明显相关性。     

生长因子TGF-β1和bFGF促兔骨髓间质干细胞向韧带样细胞分化的实验研究

摘要目的：采用生长因子TGF-β1和bFGF诱导体外培养的兔骨髓间质干细胞（MSCs）,转化为韧带样细胞,并研究此种韧带样细胞的生物特性。方法：自幼兔四肢骨抽取骨髓分离纯化MSCs并培养、增殖;采用特定浓度TGF-β1（10ng／ml）和bFGF（25ng／mL）对MSCs进行诱导分化,观察生长因子对MSCs生长、形态的影响,使用MTT法绘制细胞生长曲线,使用天狼腥红染色法定量对比MSCs分泌胶原蛋白量。单纯培养和单一因子诱导组作为对照。结果：TGF-β1和bFGF联合使用组,细胞形态优于空白组及单一因子组,细胞增殖率、胶原分泌量也均高于对照组。结论：联合使用生长因子TGF-β1和bFGF刺激兔MSCs,能够促使兔MSCs定向转化为韧带样细胞,对组织工程前交叉韧带的构建具有积极意义。     

甘油二酯激酶α在结直肠癌中的表达及其与PKC、TNFα的相关性

目的探讨甘油二酯激酶α(DGKα)在结直肠癌中的表达及其与蛋白激酶C(PKC)、肿瘤坏死因子α(TNFα)表达的相关性。方法应用免疫组化方法检测DGKα、PKC和TNFα在48例结直肠癌、癌旁正常组织和9例腺瘤性息肉中的表达。结果 DGKα在结直肠癌组织和癌旁正常组织有表达,结直肠癌组织中DGKα阳性表达率(79.2%)显著高于腺瘤性息肉(阴性)和癌旁正常组织(33.3%,P0.05);PKC主要分布在结直肠癌和癌旁正常组织中,结直肠癌组织中PKC阳性表达率(35.4%)显著高于腺瘤性息肉(阴性),与癌旁正常组织(20.8%)相比无显著性差异(P0.05);TNFα在三种组织中均表达阳性,结直肠癌组织中TNFα阳性表达率(95.8%)显著高于腺瘤性息肉(55.6%,P0.05),与癌旁正常组织(87.5%)相比无显著性差异(P0.05);结直肠癌组织中,DGKα与PKC的表达呈负相关(r=-0.437,P0.05),与TNFα的表达没有相关性(r=0.185,P0.05)。结论DGKα在结直肠癌组织中的表达高于腺瘤性息肉,DGKα可能抑制了PKC的活性,但对TNFα没有明显的抑制作用,在临床病理鉴别诊断中有辅助价值。     

Ⅲ型干扰素——新型抗病毒细胞因子

干扰素（IFN）是抗病毒感染的第一道防线,Ⅰ型和Ⅱ型干扰素不仅可抑制病毒,而且还能参与天然免疫反应和获得性免疫反应。最近干扰素家族增添一位新成员：Ⅲ型干扰素,即IFN-λ,因其具有类似干扰素的抗病毒活性且能诱导干扰素相关基因的表达而命名。IFN-λ受体与Ⅰ型干扰素的受体不同,但具有与Ⅰ型干扰素类似的诱导表达方式和信号转导通路,并能激活一系列相似的干扰素刺激基因。就IFN-λ家族及其受体、基因表达和信号转导机制、抗病毒作用等进行综述。     

小鼠晶体蛋白质组的双向电泳和质谱鉴定研究

目的应用双向电泳和质谱技术研究5周龄小鼠晶体蛋白质组。方法提取小鼠晶体总蛋白,进行固相pH梯度（IPG）等电聚焦双向电泳,胶体考马斯亮蓝R-250染色,使用PDQuest7．30图像分析软件分析电泳图像。选择主要蛋白点胶上酶解,应用基质辅助激光解析电离飞行时间／飞行时间（MALDI—TOF／TOF）仪器进行串联质谱（MS／MS）鉴定。结果上样量为882μg和190μg时,分别检测370±41蛋白点（n=3）和57±5个蛋白点（n=3）。高上样量能够较好地分离晶体低丰度蛋白,如念珠状纤维结构蛋白BFSP;低上样量可很好地分离高丰度蛋白-晶体蛋白（包括αA、αB;βA1～βA4;βB1～βB3;γA～γF和γS等）。质谱鉴定得到1种细胞骨架蛋白和16种高丰度晶体蛋白。结论双向电泳和质谱技术有效考察了晶体总蛋白质,为分析白内障形成过程中蛋白质的表达改变提供了新的方法和途径。     

TGF-β_1对不同阶段哮喘模型大鼠气道平滑肌细胞增殖的作用

目的探讨TGF-β1对不同阶段哮喘大鼠气道平滑肌细胞（ASMCs）增殖的作用。方法建立2周、6周哮喘大鼠模型,分别以1μg/L、10μg/L和100μg/LTGF-β1干预ASMCs生长。采用流式细胞仪、MTT法检测ASMCs增殖情况,观察不同浓度TGF-β1对ASMCs增殖的影响。结果 2周和6周哮喘组ASMCs的S期比例、A值分别为（34.31±1.41）%、（35.96±3.46）%;（0.546±0.005）、（0.559±0.009）与对照组（12.24±2.64）%、（0.289±0.009）比较均显著增高（均P〈0.01）。2周、6周哮喘模型组的各TGF-β1干预组ASMCs的S期比例、A值与各自哮喘组比较均显著升高（均P〈0.01）,10μg/L和100μg/LTGF-β1组比1μg/LTGF-β1组对ASMCs增殖作用明显增加（P〈0.01）,10μg/LTGF-β1组和100μg/LTGF-β1组相比,ASMCs增殖细胞占细胞总数的百分比无明显变化,两种浓度增殖作用无有明显差别（P〉0.05）。而2周和6周哮喘组相比,加入不同浓度TGF-β1干预后的差别不大（P〉0.05）。结论与正常鼠相比,2周和6周哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖明显,处于S期的细胞比例明显增高,6周哮喘大鼠气道平滑肌较2周哮喘大鼠增殖更明显。经TGF-β1干预后,2周和6周哮喘哮喘大鼠气道平滑肌细胞处于S期的细胞比例增加,增殖增强,提示TGF-β1可能在哮喘早期阶段即可促进大鼠气道平滑肌细胞增殖,并促进各阶段哮喘大鼠气道平滑肌细胞持续增殖。     

经鼻滴入博莱霉素致小鼠肺纤维化模型的建立及其病理演变

目的经鼻快速滴入博莱霉素复制小鼠肺纤维化模型,观察肺纤维化模型小鼠的病理形态学改变及其羟脯氨酸含量变化,鉴定肺纤维化模型的成功建立。方法经鼻滴入博莱霉素建立小鼠肺纤维化模型。分别于造模第14天和第28天后,取肺组织行HE染色和天狼猩红染色,取心、肝、脾、肾、脑组织行HE染色,光镜下观察组织病理学变化;造模第28天后用样本碱水解法检测肺组织中羟脯氨酸（HYP）的含量。结果①肺组织病理形态学改变：造模第14天和第28天后模型组小鼠肺泡炎及纤维化程度均明显高于阴性对照组,并且在造模第28天后肺纤维化程度进一步加重;②肺组织中HYP含量：与阴性对照组比较,模型组显著升高（P〈0.05）。结论经鼻滴入博莱霉素可以成功复制小鼠肺纤维化模型,肺纤维化模型小鼠HYP含量升高。