微生物次生代谢的分子调控

摘要：微生物次生代谢产物在工业、农业和医药方面具有重要的应用价值,因此其合成调控长期以来倍受关注。近些年的研究表明,次生代谢产物的生物合成往往与产生菌的生理和发育状态紧密相关,其合成过程错综复杂,形成了多水平的调控网络。在目前所知的一万多种天然抗生素中, 约60%以上是链霉菌产生的。因此,本文主要以链霉菌产生的次生代谢产物为主线,以有突出进展的几种抗生素的研究为代表来介绍近年来抗生素生物合成中分子调控的相关进展,并对未来次生代谢合成调控的发展方向提出一点建议。     

药用植物miRNA调控次生代谢的研究进展

miRNA是一类长度为20~25 nt的内源性非编码小分子单链RNA,对药用植物的生长发育、次生代谢、生物胁迫、非生物胁迫等具有重要的调控作用。次生代谢产物是药用植物的主要活性成分,目前从药用植物中鉴定出多种miRNA对次生代谢生物合成、上游信号转导具有调控功能。本文综述了近年来药用植物miRNA调控次生代谢的研究情况,既为培育优质高产的中药材积累基础研究资料,也为药用植物的临床应用开拓思路。     

丹参代谢途径关键酶和次生代谢产物的研究进展

丹参次生代谢物是丹参入药的主要成分,文章从丹参次生代谢物的主要类型、合成途径、关键酶及培养环境的变化对丹参次生代谢物的影响等方面,综述了近年来国内外对丹参次生代谢产物积累的研究进展,论述了植物次生代谢主要合成途径中关键酶与代谢物积累的相关作用,列举了环境变化、诱导作用对丹参次生代谢物含量变化的影响,旨在为丹参的规范化种植和质量控制提供理论依据。     

真核基因组结构与功能调控

真核基因组结构与功能调控敖世洲１研究进展和发展动态基因贮存着细胞和生物体的所有信息。真核细胞的基因ｉｌｌＤＮＡ序列是从单细胞受精卵发育成为多细胞整体的蓝图。决定人类文化至关重要的学习、语言、记忆等智能因子亦编码在ＤＮＡ序列中。ＤＮＡ序列还编码着突变和...     

群感效应与链霉菌次生代谢调控

群感效应是细菌协调群体行为的一种外界信号传递机制,在细菌中普遍存在,参与细胞的多种生理过程。链霉菌中也存在群感效应,在抗生素等次生代谢产物的生物合成中起重要的调控作用;从自诱导信号分子的结构到信号传递机制都存在一定多样性,其中以A-因子为代表的γ-丁酸内酯类信号分子的作用机制研究最为深入。近几年在链霉菌中发现的PI-因子、M-因子以及一些特定的代谢产物则代表几类结构较新颖的信号分子,通过群感效应机制调控次生代谢过程;链霉菌中还发现胆固醇氧化酶、甘油等分子具有信号分子特征,不排除是通过群感效应来参与抗生素生物合成调控。本文主要就参与链霉菌次生代谢调控的几类群感效应系统的研究状况进行综述,重点阐述各类群感信号分子的结构和信号传递机制的不同,并对链霉菌群感效应的研究趋势以及在抗生素高产菌遗传育种中的应用前景进行了展望。     

长春花次生代谢转录调控的分子机制

本文就长春花体内生物碱生物合成途径中受转录因子调控、外界因素对其诱导和调控以及作用机制的研究进展作介绍。     

果蝇基因组与功能基因研究进展

黑腹果蝇Drosophila melanogaster是生物科学研究中重要的模式动物之一。2000年,黑腹果蝇全基因组测序完成,随后基因组序列质量不断完善,对其功能基因进行深入研究,为其他高等动物基因组和功能基因的研究提供了巨大帮助。本文综述了近年来基因组功能元件、比较基因组学等方面的最新研究成果,着重介绍了功能基因在Hh信号通路、细胞凋亡方面的研究进展,并对最新的功能基因研究技术进行了简要概述。     

植物次生代谢的分子生物学及基因工程

植物次生代谢是植物对环境的一种应用,是植物主要的防卸机制之一。植物次生代谢物为人类提供了丰富的药物、香料等资源。近年来植物次生代谢途径关键酶的基因克隆和分子调控的研究成为热点。黄酮类生物合成分子生物学研究最为深入。在异戊二烯途径中,萜类合成酶已从４种植物中克隆,包括单萜,倍半萜和二萜合成酶,这些将对农业与医药产生重要影响。     

参与植物次生代谢调控的转录因子及其在植物次生代谢遗传改良中的应用

转录因子与结构基因的结合,激活合成基因的表达是次生代谢物合成途径启动前的重要分子事件,对植物次生代谢起着十分重要的调节作用。转录因了可激活次牛代谢物合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径。因此,转录因子为揭示植物次生代谢调控机制提供重要工具,转录因子的基因工程可为植物次生代谢的遗传改良提供有效的手段。     

基于功能基因组数据整合方法研究前列腺癌风险基因

目的:利用生物信息学方法,将高通量基因表达数据与单核酸多肽(SNP)基因型数据进行整合分析,研究并注释前列腺癌风险基因。方法:本文基于EST、SAGE、基因芯片三类功能基因组数据整合的方法研究前列腺癌风险基因。首先,通过三类数据寻找前列腺癌中异常表达和差异表达基因。利用全基因组关联分析得到前列腺癌相关基因的SNPs。定位所得到的前例腺癌差异表达基因与SNPs到染色体,获取与SNPs在同一区段的差异表达基因,并通过各种数据库注释所得基因。结果:通过数据整合分析,最终得到前列腺癌风险基因84个,其中20多个基因已被证实与前列腺癌极其相关。结论:整合前列腺癌高通量表达数据与SNP基因型数据,能够快速有效的获得前列腺癌显著相关基因。此方法可以推广于其它癌症的研究。     

拟南芥ASK1与COI1形成蛋白复合体并调控雄性不育

茉莉素(茉莉酸及其衍生物)是一类新的植物激素, 对植物的生长发育以及调控植物抗性起重要作用. COI1基因已被证明介导茉莉素所调控的植物育性和抗性. 用生物化学和分子生物学手段, 证明了ASK1与F-box蛋白COI1发生相互作用, 并在植物体内形成蛋白复合体. 利用反义RNA策略进行功能分析, 表明ASK1调控植物的雄性不育. 这为阐明茉莉素调控植物生长发育的分子机理提供了重要线索.     

Nanog基因的功能与调控

胚胎干细胞的无限增殖能力和亚全能性决定了它在再生医学、新药开发及发育生物学基础研究中具有巨大的应用前景。探索维持胚胎干细胞亚全能性的因子及其网络的调控功能成为胚胎干细胞生物学研究的热点。已研究发现多个与维持胚胎干细胞亚全能性相关的基因如Oct4,Nanog,Sox2等,其中Nanog是2003年5月末发现的一个基因,它对维持胚胎干细胞亚全能性起关键性作用,能够独立于LIF／Stat3维持ICM和胚胎干细胞的亚全能性。几年来,Nanog的生物学功能及其与Oct4,Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系已有较为深入的研究,并发现多个调控Nanog表达的转录因子,从而进一步明晰Nanog与已知调控胚胎发育的信号通路之间的关系。在综述Nanog基因的表达特征和功能的基础上、重点探讨Nanog基因表达调控以及Oct4,Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系,并对未来的研究趋势予以展望。     

放线菌次生代谢的分子调控研究进展(Ⅰ)

放线菌次生代谢是由于微生物在营养耗尽和(或)不良环境条件所引起的一种代谢方式。它能产生一系列调节信号,从而引起化学分化(次生代谢)和形态分化(形态建成)。这种信号通常是一种低分子量的诱导物(自身调节因子),以负调控方式进行调节[1]。初生代谢大多数酶存在于所有细?..     

microRNA参与植物次生代谢与非生物胁迫的调控

微RNA(microRNA,miRNA)为广泛存在于真核生物中的约16 ～ 29个核苷酸长度的内源非编码单链RNA分子,在植物中参与细胞增殖、分化、代谢、器官形成以及抵御盐、温度、干旱、重金属胁迫等方面的调节.植物miRNA主要通过对靶基因降解或抑制靶基因的表达,影响植物的生长发育.目前对miRNA的产生与调控方式的研...     

基于COI基因的华南地区柑橘木虱系统发育研究

柑橘木虱Diaphorina citri是重要的柑橘害虫,其传播的黄龙病对华南地区柑橘产业造成严重危害。为了解华南地区柑橘木虱不同地理种群间的遗传多样性和进化关系,测定该地区5个地理种群线粒体COI基因900 bp序列,对不同地理种群柑橘木虱遗传距离和系统发育进行分析。结果表明,5个地理种群柑橘木虱间的遗传距离小(0.0%~0.2%)。其中,广州种群和湛江种群的柑橘木虱之间的遗传距离,以及南宁种群、桂林种群和厦门种群的柑橘木虱之间的遗传距离均为0,序列间的相似度极高。基于COI基因系统发育分析显示,位于中国的5个柑橘木虱地理种群之间分化程度较低,与国外其他地区21个种群相比,各种群间的同源性与地理距离无显著相关性。     

基于线粒体COI基因的桔小实蝇种群遗传分化研究

【目的】推测桔小实蝇Bactrocera dorsalis在中国的扩散路径和新发生地区的入侵来源。【方法】本研究测序获得来自中国、泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国等地31个种群的192头桔小实蝇个体的COI序列（1 496 bp,占COI基因全长97.3%）,并以软件DnaSP 5.0, MEGA 6.0和Arlequin 3.5等完成各种群的遗传多样性、种群间的遗传分化以及单倍型分析。【结果】所测31个桔小实蝇种群总体表现出较高水平的核苷酸多样性（0.00663）和高水平的单倍型多样性（0.98069）。以F-统计法度量种群间遗传分化程度, 结果显示中国桔小实蝇地理种群间遗传分化较弱, 中国种群与泰国、日本、老挝、孟加拉国、美国种群间的遗传分化程度不同, 中国种群与美国种群及日本种群的遗传分化最大。而Mantel检验发现,中国、泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国种群间的遗传分化与空间距离有关（R=0.670, P<0.0001）, 中国种群间的遗传分化不是地理隔离所造成的（R=0.038, P=0.534）。中国种群与泰国、日本、老挝、孟加拉国和美国种群间不存在共享单倍型。根据种群系统发育树,可将中国原发生地区种群划分为西南、东南两大分支。中性检验和错配分析结果均表明桔小实蝇曾存在大规模的扩张。【结论】桔小实蝇以东南地区和西南地区为源头向中国内陆扩散,其中广东、福建、广西和贵州种群为中国内陆种群较为有影响力的源头。根据遗传多样性、遗传分化、单倍型分析,推测新发生地区桔小实蝇的来源, 例如安徽合肥桔小实蝇种群主要来源于福建长乐、广东珠海和上海。     

Nanog基因的功能与调控研究进展

胚胎干细胞的无限增殖能力和亚全能性决定了它在再生医学、新药开发及发育生物学基础研究中具有巨大的应用前景。探索维持胚胎干细胞亚全能性的因子及其网络的调控功能成为胚胎干细胞生物学研究的热点。已研究发现多个与维持胚胎干细胞亚全能性相关的基因如Oct4, Nanog, Sox2等,其中Nanog是2003年5月末发现的一个基因,它对维持胚胎干细胞亚全能性起关键性作用,能够独立于L1F/Stat3维持ICM和胚胎干细胞的亚全能性。几年来,Nanog的生物学功能及其与 Oct4, Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系已有较为深入的研究,并发现多个调控Nanog表达的转录因子,从而进一步明晰Nanog与已知调控胚胎发育的信号通路之间的关系。本文在综述Nanog基因的表达特征和功能的基础上、重点探讨Nanog基因表达调控以及Oct4, Sox2等亚全能性维持基因之间的相互作用关系,并对未来的研究趋势予以展望。     

茉莉素介导的长春花生物碱次生代谢转录调控机制

萜类吲哚生物碱（terpeniod indole alkaloids, TIAs）是植物中产生的一类具有药理活性的次生代谢产物.药用植物长春花（Catharanthus roseus）因含有长春碱和长春新碱等重要的抗肿瘤萜类吲哚生物碱而成为研究TIAs次生代谢的主要模式植物.应用正、反向遗传学和各种代谢组学技术对长春花TIAs次生代谢途径及其调控进行了较深入的研究,相继鉴定了参与TIAs代谢途径调控的CrORCAs、CrMYCs、CrZCTs和CrWRKYs等转录因子,特别是发现茉莉素（jasmonates, JAs）介导TIAs生物合成的转录调控网络. 本文以长春花TIAs生物合成途径为模式,重点论述其代谢途径中的关键酶、参与调节的转录因子,尤其是茉莉素介导的调控网络及机制,解析植物中这些天然抗癌生物碱合成积累水平低的制约因素和组织细胞特异性,讨论基于这些新知识的长春花抗肿瘤TIAs代谢工程策略和工厂化绿色生产前景.