小RNAs在沉默转座因子中的作用

在很多生物基因组中都存在DNA成分的转座序列,它们能够转座到基因组的很多位点,对基因组造成很大的危害,如破坏编码基因、改变基因表达的调节网络、使染色体断裂或造成大范围基因重排等。真核生物已经进化出了多种机制来控制这些寄生核酸序列造成的损伤,以维持基因组完整性。虽然这些机制在不同生物中有些差异,但其中一种主要的机制是通过小RNAs介导的,这些小RNAs包括小干扰RNAs、piwi相互作用的小RNAs、微小RNAs、扫描RNAs和21U-RNAs等。这些小RNAs可以通过DNA水平剪切转座序列,或在转录和(或)转录后水平沉默转座成分。该文就这些小RNAs沉默转座成分的机制和功能做一论述。     

基因组印记中的长非编码RNA

长非编码RNA(lnc RNA)是长度大于200 bp的一类非编码蛋白的RNA,因其在基因组中含量巨大以及重要的生物学功能引起了学术界的广泛关注.基因组印记是一种表观遗传现象,lnc RNAs通过建立靶基因的印记而发挥重要的生物功能.基因组印记可以用来研究lnc RNAs在转录和转录后水平调控基因表达的分子机制.本文选取6个印记机制研究比较透彻的印记区域,包括Kcnq1/Cdkn1c、Igf2r/Airn、Prader-Willi(PWS)/Angelman(AS)、Snurf/Snrpn、Dlk1-Dio3和H19/Igf2.通过介绍包括基因间lnc RNAs(H19、Ipw和Meg3)、反义lnc RNAs(Kcnq1ot1、Airn、Ube3a-ATS)和增强子lnc RNAs(IG-DMR e RNAs)在内的3种类型lnc RNAs在印记调控中的作用,从而了解lnc RNAs通过顺式或(/和)反式作用多种机制调控亲本特异性靶基因的表达.了解印记基因簇中lnc RNAs的作用方式将有助于我们揭示lnc RNAs在整个基因组中的作用机制.     

长链非编码RNA与肿瘤和干细胞

人类基因组包含20 000多种蛋白质编码基因,只占总基因的2%左右,而90%以上的转录子是长链非编码RNA(Long non-coding RNAs,lnc RNAs)。lnc RNAs是广泛存在于哺乳动物基因组中的长度在200-100 000 nt之间,且不具有蛋白质编码功能的转录本。研究发现其在许多类型的肿瘤中存在异常表达,具有潜在的致癌或抑癌作用,并作为重要的调控分子参与各种生物学过程,与肿瘤的发生、发展密不可分。此外,lnc RNAs在维持干细胞全能性、调控干细胞基因表达、调节干细胞自我更新和分化等方面发挥了至关重要的作用,是继micro RNA后肿瘤研究的新热点。针对lnc RNAs在肿瘤和干细胞生物学中的功能及相关机制作一综述,旨在为肿瘤的诊断、治疗、预后等方面提供新思路。     

自噬基因APG4基因结构的生物信息学分析

利用生物信息学手段对一种与人类细胞凋亡有关的基因－自噬基因（Autophagy5,简称APG5）的基因组全序列进行拼接和基因结构分析,同时该基因的一个新的可变性剪切变异体（APG5β）被首次证实及报道,利用PCR技术从人胚脑cDNA文库和B细胞cDNA文库中调取APG5基因,装入绿色荧光蛋白pEGFP-C1表达载体,测序确定其核苷酸序列,进行数据库搜索。该基因组全序列分散在核酸序列数据库GenBank的几个没序列条目中,将相关克隆的基因组序列做相似性比对,用DOTPLOT方法确定其相互位置关系,并进行序列拼接,得到全长基因,利用GenScan,Genefinder等基因识别软件确定其内含子,外显子,转录起始位点,加尾信号等。分析其基因结构,在此基础上进一步分析其cDNA中外显子数目和排列顺序,证实了从B细胞cDNA文库中克隆所得的APG5为一种可变性剪切变异体。利用生物信息学工具,成功地接接出全长为150kb人类APG5基因基因组全序列,确定其有8个外显子。根据剪切位点的特性找出其在序列中的位置,分别计算出内含子,外显子的长度,首次证实并报道APG5β是第3外显子缺失的可变性剪切变异体,将验证确实的APG5β转染至人肝细胞株和HeLa细胞株,在共聚焦激光显微镜下可观察到其在细胞凋亡时的特异表达,在后基因组研究中生物信息学的应用有非常广阔的前景。对可变性剪切所产生的蛋白多样性分析提供了一种辅助分析手段。     

运用改良的CRISPR/Cas9系统建立HtrA2敲除细胞株

能识别特定基因组DNA序列的核酸酶是基因编辑的重要工具。在单链RNA引导下,来源于一种产脓链球菌的成簇规律间隔短回文重复(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)关联蛋白(CRISPR-associated protein 9,Cas9)能够发挥其核酸酶功能对基因组特定序列进行剪切。这种功能依赖于单链引导RNA(single-guide RNAs,sg RNAs或g RNAs)中20 nt的核心靶向序列。在该研究中,作者对已有的CRISPR/Cas9系统载体进行了优化,简化了g RNA表达载体的构建。运用优化后的CRISPR/Cas9系统,我们敲除了HEK293T细胞中HtrA2基因的第一个外显子。这一改进大幅度降低了CRISPR/Cas9技术的使用成本。     

黄芪多糖对C3H10T1/2细胞棕色脂肪分化中长链非编码RNA表达谱的影响

本试验旨在探究黄芪多糖(APS)对小鼠间充质干细胞C3H10T1/2细胞棕色脂肪化过程中长链非编码RNA(lncRNA)表达谱的影响。试验以C3H10T1/2细胞为研究对象,在成脂诱导分化培养液中添加0.4 g/L的APS,以诱导分化1.5 d的细胞构建文库后测序,筛选差异m RNAs和差异lncRNAs,并对差异m RNAs和差异lncRNAs的顺式及共表达作用预测的靶基因进行了功能分析。通过荧光定量PCR随机分析了3个lncRNAs和3个m RNAs的表达水平,验证了测序结果的准确性。研究结果表明,本次测序共得到13 450个lncRNAs和57 776个m RNAs。通过对其表达量、长度、外显子个数和成对重复性检验分析证明了测序数据的可靠性较好。筛选共得到153个差异表达的lncRNAs和1 238个差异表达的m RNAs。结果表明,差异m RNAs主要基因本体(GO)注释富集在53个功能分类中,京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析富集在343条通路中。差异lncRNAs顺式及共表达作用预测的靶基因GO注释分别富集在34和33个功能分类中,在分子功能中条目一致。KEGG分析显示,多个基因富集在脂肪代谢和脂肪分化的信号通路中,尤其在胰高血糖素及cAMP信号通路中富集显著。综上表明,APS导致了C3H10T1/2细胞成脂分化中lncRNA表达谱的变化。本研究结果可为进一步解析APS对干细胞的分化调节提供科学依据。     

科学家发现遗传性脱发新机制

科学家鉴别出一种基因变异减少了一种以前未知的缩氨酸的功能,从而导致一种罕见的遗传性脱发症。10多年前,研究人员发现HR基因的变异是一种先天性秃发症的主要诱因,患者的头发在出生后的第1年全部脱落并永远不会再生。一种与之相关的脱发症名为遗传性稀毛症,科学家在这类患者的基因组图谱中发现了一个拥有HR基因的小区域．但一直未能鉴别出这种基因的变异．     

小RNAs作用机制的研究进展

RNAi的发现引发了生物学的一次革命, 也揭示了一种原来未被发现的, 通过小RNAs(大小~20–30 nt)家族在转录水平或转录后水平调解基因表达的方式。在真核生物中, 这些小RNAs包括siRNAs、miRNAs、piRNAs、scnRNAs、21U-RNAs和其他一些小RNAs等。它们通过调节基因表达来控制细胞的代谢、生长和分化, 维持基因组的完整性, 协调生殖细胞的成熟和抑制病毒对细胞的侵袭以及转座成分的转座。文章综述了这些小RNAs在鉴定和生物合成方面的研究进展, 并讨论了它们对基因表达的调节作用。     

中国人群食管鳞状细胞癌多个易感基因位点获确认

由中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院肿瘤研究所林东听教授领衔的食管鳞状细胞癌易感基因研究获重大突破。林东听研究组通过全基因组关联分析，鉴别出多个中国人群食管鳞状细胞癌易感基因位点，并分析了相关基因与环境的互作关系。     

人核糖体DNA打靶载体介导mda-7基因对肝癌的体外基因治疗研究

人核糖体DNA打靶载体pHr是一种由中南大学医学遗传学国家重点实验室开发构建的针对人类基因组的同源重组质粒载体．利用pHr构建了一种mda-7/GFP融合基因的人源基因表达载体pHr-CMG,并研究了其在肝癌细胞系Bel-7402中的作用．利用荧光显微镜、RT-PCR和Western blotting检测了mda-7/GFP融合基因的表达;利用细胞周期分析、MTT和Hoechst33258染色研究了其在细胞中的作用．结果显示,pHr-CMG载体能在Bel-7402细胞中有效表达MDA-7/GFP融合蛋白,进而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡,推测其可能是由载体表达了mda-7基因引起细胞在G2/M期累积所导致的．同时,实验结果证实了人核糖体DNA打靶载体系统以及pHr-CMG表达载体的有效性,为其在进一步基因治疗研究中的应用提供了理论和实验基础．     

鉴别精神疾病相关的新型基因组疾病特征

高分辨率的比较基因组杂交技术（CGH）已迅速成为分子细胞遗传学检测所选择的一种方法,并被用来鉴别与精神发育迟滞、癌症和其它复杂表型相关的染色体异常的特征。在《医学遗传学杂志》最近公布的两项研究中,高分辨率的NimbleGen CGH芯片被用来进一步鉴别近期识别出的两种基因组疾病的特征。     

利用全长转录本优化柞蚕基因组注释(英文)

【目的】优化柞蚕Antheraea pernyi基因组注释,更好地扩展其在比较基因组学及品种改良研究中的应用。【方法】对柞蚕进行全长转录组测序分析;经全长转录本与参考基因组比对,鉴定新基因及新转录本,并对这些新基因和新转录本进行功能注释及长链非编码RNAs (lncRNAs)预测。利用大量的蛋白质编码转录本和lncRNAs对柞蚕基因组中基因结构进行修订。最后创建矫正后的柞蚕基因组基因注释。【结果】新发现1 997个蛋白编码基因和3 399个lncRNA基因,分别由2 402个和3 574个全长转录本数据支持。发现柞蚕基因组含25 021个基因,其中19 825个基因是蛋白编码基因,包括7个保幼激素酸甲基转移酶基因。【结论】本研究促进了对柞蚕基因组基因注释信息的认识,为柞蚕及相关物种功能基因组及比较基因组学研究提供了很有用的数据资源。     

用基因芯片筛选前列腺癌LNCaP和C4-2细胞系中差异表达的基因

目的：筛选与前列腺癌进展相关的功能基因。方法：利用Affymetrix公司的人类金基因组U133A芯片,筛选在前列腺癌细胞系LNCaP和C4-2中差异表达的基因,并用RT-PCR方法验证部分差异基因的表达。结果：芯片筛选结果表明,与LNCaP细胞系相比,C4-2细胞系中217个基因转录本表达上调,101个基因转录本表达下调;对其中45个基因进行了RT-PCR验证,证明35个基因转录本的表达结果与芯片筛选一致。结论：筛选出了在LNCaP和C4-2细胞系中显著差异表达的基因35个,为进一步研究前列腺癌进展的机制奠定了基础。     

piRNA/PIWI功能调控与精子发生

piRNAs(PIWI-interacting RNAs)是一类与PIWI相互作用的小非编码RNAs(small noncoding RNAs, sncRNAs),其长度介于24~32 nt,特异性地在动物生殖腺细胞中表达。近来研究表明piRNA/PIWI系统在动物生殖腺细胞的基因组转座元件沉默及转录后调控mRNAs方面具有重要功能。最近,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所刘默芳课题组的一项研究表明,在人和小鼠的精子发生过程中,PIWI (鼠源同源蛋白MIWI、人源同源蛋白HIWI)的严格代谢调控至关重要。以此为契机,本文综述了piRNA/PIWI在哺乳动物(主要是小鼠和人)精子发生过程中调控功能的研究进展。     

靶向Wnt1的miRNA与circRNA及其靶基因间相互作用的生物信息学分析

为对靶向Wnt1的7种mi RNAs进行circ RNAs及其靶基因的预测,同时分析其与circ RNAs及靶基因间的相互作用,分别采用Starbase及mi RWALK软件,对文献报道的靶向Wnt1基因的let-7e、mi R-21、mi R-34a、mi R-122、mi R-148a、mi R-148b与mi R-152等7种mi RNAs的circ RNAs和对应的靶基因进行生物信息学预测.利用Cytoscape 3.2.1对这7种mi RNAs和预测所得到的circ RNAs及对应的靶基因进行网络分析.并进一步对预测到的靶基因通过DAVID软件进行通路分析.Starbase软件对这7种不同mi RNAs所预测的靶circ RNAs的数量分别为58、15、41、20、28、28、28个.分别比较mi RWALK中7~9个以上软件共有的mi RNAs及其与靶基因的关系,发现CHD7基因是唯一一个在三种不同预测范围内与mi R-21、mi R-148a、mi R-148b和mi R-152等4种mi RNAs相对应的靶基因.CNOT6、NBEA、ZFYVE26与ZDHHC17是在两种不同预测范围内与至少4个mi RNAs相对应的靶基因.在7种mi RNAs所预测靶基因相关的KEGG信号通路中,7~9个软件以上共有的信号通路为Focal adhesion信号通路、MAPK信号通路、Notch信号通路与TGF-beta信号通路.在MAPK信号通路中DUSP1与MRPS35_hsa_circ_001042均分别是与mi R-21、mi R-148a、mi R-148b及mi R-152等4种mi RNAs相互作用的靶基因与circ RNA.本研究对靶向Wnt1的mi RNAs及其相互作用的circ RNAs、靶基因与信号通路等进行了网络分析与预测,为进一步分析它们之间的相互作用奠定了基础.     

家蚕微孢子虫中小RNAs的全基因组鉴定与分析（英文）

【目的】家蚕Bombyx mori微粒子病是蚕业生产上的毁灭性病害,家蚕微孢子虫Nosema bombycis是该病的病原,可经卵垂直传播和经口水平传播。为了探索家蚕微孢子虫中对重复元件的抵御以及对基因转录调控的潜在方式,本研究拟在基因组水平上对该物种的小RNAs进行全面系统的分析,鉴定与转座子相关的小RNAs和潜在的miRNAs。【方法】从感染家蚕微孢子虫的家蚕中肠中提取总RNA,分离小片段RNA并反转录后,进行Solexa高通量测序。通过生物信息学方法对小RNAs进行分类及功能注释,鉴定起源于家蚕微孢子虫不同类型转座子的小RNAs,并对潜在的miRNA进行预测分析。【结果】家蚕微孢子虫小RNAs的长度主要是24和25 nt,其中大部分序列表现出5'末端的尿嘧啶偏好性。家蚕微孢子虫中存在丰富的与转座子相关联的小RNAs,并且与转座子标准序列匹配的反义小RNAs明显多于正义小RNAs。同时,鉴定获得了31个候选miRNAs,部分为Nosema属的其他孢子虫中所共有,暗示其在微孢子虫基因组进化上具有保守性。【结论】首次鉴定到家蚕微孢子虫的转座子相关性小RNAs,暗示小RNAs在家蚕微孢子虫基因组对转座子防御过程中起到作用,31个潜在的miRNAs为家蚕微孢子虫miRNAs的功能验证提供了后续靶标。     

家蚕微孢子虫中小RNAs的全基因组鉴定与分析

【目的】家蚕Bombyx mori微粒子病是蚕业生产上的毁灭性病害,家蚕微孢子虫Nosema bombycis是该病的病原,可经卵垂直传播和经口水平传播。为了探索家蚕微孢子虫中对重复元件的抵御以及对基因转录调控的潜在方式,本研究拟在基因组水平上对该物种的小RNAs进行全面系统的分析,鉴定与转座子相关的小RNAs和潜在的miRNAs。【方法】从感染家蚕微孢子虫的家蚕中肠中提取总RNA,分离小片段RNA并反转录后,进行Solexa高通量测序。通过生物信息学方法对小RNAs进行分类及功能注释,鉴定起源于家蚕微孢子虫不同类型转座子的小RNAs,并对潜在的miRNA进行预测分析。【结果】家蚕微孢子虫小RNAs的长度主要是24和25 nt,其中大部分序列表现出5′末端的尿嘧啶偏好性。家蚕微孢子虫中存在丰富的与转座子相关联的小RNAs,并且与转座子标准序列匹配的反义小RNAs明显多于正义小RNAs。同时,鉴定获得了31个候选miRNAs,部分为Nosema属的其他孢子虫中所共有,暗示其在微孢子虫基因组进化上具有保守性。【结论】首次鉴定到家蚕微孢子虫的转座子相关性小RNAs,暗示小RNAs在家蚕微孢子虫基因组对转座子防御过程中起到作用,31个潜在的miRNAs为家蚕微孢子虫miRNAs的功能验证提供了后续靶标。     

反义寡聚脱氧核糖核苷酸对P21合成的抑制作用

癌基因本是存在于人类基因组中的一组正常的基因。在许多恶性疾病中,它表现出基因突变或过度表达?下常的ras基因产物在控制细胞的生长和分化中起?要作用,该基因的质或/和量发生改变,都可引起细胞的生长异常而恶变。早在1982年,张惠萍等就用病毒癌基因v-ras作探针,从正常人的基因组文库中克隆出四个不同的与ras相关的DNA序列。其中两个与Ha-ras密切相关,两个与Ki-ras     

基于表达及网络拓扑结构挖掘动脉粥样硬化风险疾病基因

基于功能基因组信息、网络拓扑结构信息整合分析方法,利用基因表达谱数据和蛋白质互作数据挖掘动脉粥样硬化(AS)风险疾病基因,为从基因组层面研究动脉粥样硬化提供了新的视角．经过差异表达分析,支持向量机(SVM)的机器学习方法双重筛选,可以鉴别出可信度水平较高的风险疾病基因,对于研究动脉粥样硬化疾病基因在网络中的拓扑性质,建立基因与疾病发生发展过程的联系,提供了新的思路．得到了巨噬细胞样本中59个风险疾病基因,泡沫细胞中61个风险疾病基因．这些风险基因与已知疾病基因共享大部分动脉粥样硬化病变相关生物学过程及信号通路．并应用到对其他复杂疾病致病机理的研究中．