组织和发育特异性基因的远距离转录调控

远距离转录调控是指增强子、沉默子和隔离子等顺式作用元件参与的组织和发育特异性基因的表达调控。其调控元件可位于距转录基因很远的DNA区域,甚至分布于邻近基因内含子中。随着人类基因组计划和各种模式生物测序工作的完成,为大规模快速查找远距离调控元件提供了新的手段。由于基因组结构的复杂性,很难建立统一的基因表达调控模型,目前认为启动子与增强子的相互作用是组织和发育特异性基因成功表达的关键。另外,远距离转录调控机制一旦破坏还将导致疾病的发生。     

脱落酸（ABA）诱导基因表达的调控元件

本文详细介绍了脱落酸（ABA）诱导诱导基因表达的各种调控元件及各调控元件间的相经作用和关系,综述了近年来对ABA诱导基因表达的调控元件的研究进展。     

基因组转录调控元件分析方法研究进展

真核生物的基因表达是一个非常复杂的过程,需要多种转录调控元件的协同作用精确调控。全基因组转录调控元件的筛选和鉴定对于基因表达调控机制和生物学功能研究具有重要意义。但转录调控元件的高效筛选及功能验证仍是研究人员面临的主要挑战。结合近年来转录调控元件的研究成果,对基因组中转录调控元件的预测、筛选及功能验证方法做一综述。     

染色质构象调控真核基因的表达

真核基因的表达受到各种顺式调控元件、反式作用因子、染色质DNA以及组蛋白表观遗传修饰等多因素、多层次的调控。染色质三维空间结构的变化在调控真核基因表达方面也发挥了至关重要的作用。染色质构象的变化一方面可以使增强子等调控元件与靶基因相互靠近,从而促进基因表达;同时也可能通过形成空间位阻结构阻碍调控元件作用于靶基因,抑制基因表达。虽然染色质结构变化调控真核基因表达的机制仍缺乏较为精确的分子模型,但在组蛋白修饰、核小体定位、染色体领域以及染色质间相互作用等表观遗传学研究中,已经发现有诸多证据支持染色质构象在真核基因表达调控中的重要地位。文章主要综述了染色质结构及其构象的变化等对真核基因表达调控的影响。     

脱落酸 (ABA)诱导基因表达的调控元件

本文详细介绍了脱落酸（ABA）诱导基因表达的各种调控元件及各调控元件间的相互作用和关系。综述了近年来对ABA诱导基因表达的调控元件的研究进展。     

基因组DNA甲基化及组蛋白甲基化

在真核生物中,DNA甲基化是一种非常重要的表观遗传学标记,能影响染色质的结构和基因的表达。随着全基因组甲基化测序的发展,全基因组范围内的DNA甲基化水平得以了解。文章概述了基因组中启动子、基因本体、增强子、沉默子和转座子等不同元件的DNA甲基化的研究进展,以及DNA甲基化与基因表达调控间的关系。启动子的DNA甲基化对基因的表达有抑制作用,而基因本体的DNA甲基化与基因的表达关系因物种或细胞类型不同而异。增强子的DNA甲基化状态与基因活性呈反比关系,沉默子则相反呈正相关。转座子的DNA高度甲基化抑制其转座活性,从而维持基因组的稳定性。文章还探讨了DNA甲基化与组蛋白甲基化间的相互作用及其对基因表达、可变剪切、转录的调控作用,以及本领域的未来研究方向。     

顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一,其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用.本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析,从而推断"头对头"基因对共表达的原理.用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响.结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控"头对头"基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

骨唾液酸蛋白基因转录调控研究

骨唾液酸蛋白(bone sialoprotein,BSP)是一种高度糖基化、磷酸化、硫酸化的多功能非胶原蛋白,主要分布于矿化相关组织,多种恶性肿瘤中也有异常表达。BSP基因转录调控序列位于5’端侧翼区,由启动子、增强子、沉默子、糖皮质激素应答元件等组成。基因转录的顺式作用元件位于启动子区,顺式作用元件及其结合的转录因子有生物种类特异性,一些转录因子以不同的亲和力与其部分潜在结合位点结合,并相互作用协同调控转录。激素、成纤维细胞生长因子-2(fibroblast growth factor 2,FGF-2)、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)、α-肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等通过特定的信号通路参与对BSP基因的转录调控,在BSP基因启动子上有它们的应答元件。     

顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一, 其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用. 本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析, 从而推断“头对头”基因对共表达的原理. 用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响. 结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控“头对头”基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

多个调控元件调控萜类合成途径基因表达提高β-胡萝卜素的生产

强启动子对于获得目标产物最大代谢流量来说并不一定是最优的;相比之下,使用多个具有不同强度的调控元件对基因表达进行调控更有可能获得最优的表达强度.为了对比使用多个调控元件和使用强启动子调控萜类合成途径基因表达对β-胡萝卜素生产的影响,并通过对关键基因的组合调控提高β-胡萝卜素的生产.文中使用6个强度差异很大的人工调控元件,对萜类合成途径的8个基因进行调控.对于不同的基因,其最适的调控元件强度各不相同.对8个基因的调控使β-胡萝卜素产量提高1.2～3.5倍.和以前报道不一样的是,文中发现用适当强度的调控元件对dxr、ispG和ispH基因进行调控后,也能提高β-胡萝卜素的生产.对dxs和idi基因的组合调控将β-胡萝卜素产量提高了8倍,最终β-胡萝卜素产量达17.59 mg/g干重细胞.结果表明使用多个不同强度的调控元件对基因表达进行调控比仅使用强启动子调控更为有效,为提高目标产品合成能力提供了一种新的基因表达调控方案.     

调控进化与形态多样性

揭示导致生物体形态和结构多样性产生的原因和机制, 是进化生物学研究的重要内容。进化发育生物学的研究表明, 许多复杂的形态结构及其多样性, 都是通过对古老调控网络的修饰或改造来完成的。也就是说, 生物体形态和结构的多样化并不是像以前认为的是由基因编码区的变化造成的, 而更多的是取决于基因的调控进化。作为控制基因表达的关键组分, 基因调控区的顺式调控元件通过与特定反式作用因子结合, 精细调控基因表达的时、空和量。因此, 调控元件的获得、丢失、修饰或者改变都能引起基因表达模式的变化, 是形态和结构多样性产生的主要原因。本文结合近年来国际上在基因的调控进化方面所取得的进展, 总结了真核生物中基因调控的方式和特点, 阐述了调控进化的基本式样, 揭示了调控进化在生物进化(特别是形态和结构多样化)中的作用。     

负调控元件——沉默子

负调控元件———沉默子陈妍王金发（中山大学生物系,广州５１０２７５）ＮｅｇａｔｉｖｅＲｅｇｕｌａｔｏｒｙＥｌｅｍｅｎｔ———ＳｉｌｅｎｃｅｒＣＨＥＮＹａｎＷＡＮＧＪｉｎｆａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｌｏｇｙ,ＺｈｏｎｇｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔ...     

重组DNA技术中可诱导的基因表达调控系统

在重组DNA技术中,可诱导的基因表达调控系统可被用来调节目的基因的表达以达到基因功能研究、转基因动物研究、以及基因治疗研究等目的。该系统主要由诱导剂、可诱导的受体或转录因子、顺式作用元件以及载体系统四部分组成。本文以诱导剂为分类依据,叙述目前主要的6类可诱导的基因表达调控系统:类固醇激素受体诱导的基因表达调控系统、四环素诱导的基因表达调控系统、缺氧诱导的基因表达调控系统、高热诱导的基因表达调控系统、电离辐射诱导的基因表达调控系统和lac基因表达调控系统。     

转录因子与microRNA在基因表达调控中的功能联系及差异

转录因子和微RNA(microRNA)是最大的两类反式作用因子,它们是基因表达调控的重要调控因子.它们协调发挥调控作用,精细调控基因的表达,在细胞分化和动物生长发育过程中发挥重要的作用.随着对转录因子和microRNA研究的深入,人们发现转录因子和microRNA在基因表达调控网络中关系紧密,它们的分子作用机制有许多相似之处,两者都通过各自的顺式作用元件调控基因表达,且作用的方式类似.但转录因子和microRNA也存在不同之处,转录因子既可以激活基因表达,也可抑制基因表达,而microRNA主要是抑制基因表达.另外,转录因子调控区的复杂性一般高于microRNA的调控区域.本文综述了转录因子和microRNA的异同点,并提出了未来转录因子和microRNA的研究方向.     

糖对源库关系的调控与植物糖信号转导途径

概述了糖作为信号分子对植物源库关系和基因表达的调控作用,并重点介绍植物中存在的蔗糖和葡萄糖信号转导途径、鉴定出的糖传感蛋白及其他信号元件和植物糖信号与激素、氮等信号之间的联系,提出植物糖信号可能在控制植物基因表达和发育的信号网中发挥重要作用。     

基于移动序列模式分析人基因组调控短序列

基因表达过程主要包括转录、剪接和翻译,多种调控元件参与其中,是个高度调控的过程。建模识别分析这些调控元件,对理解基因表达具有重要意义。本研究提出了一个基于移动序列模式的短序列建模模型,并对转录启动子和剪接调控元件进行了建模分析。启动子是基因转录的核心调控元件,剪接调控元件参与调控剪接位点的识别。分类实验结果表明,该模型可有效识别转录启动子序列和剪接调控元件序列。并进一步利用该模型,建模分析已为生物实验验证的、会导致剪接影响的基因组变异,实验结果表明,该模型可有效预测基因组变异的剪接影响,进一步验证了该模型的有效性。     

基于信息量的调控元件预测方法

设计基于信息含量的调控元件识别算法,对酵母的基因表达数据聚类结果进行分析,旨在预测共表达基因上游非编码区可能存在的转录因子结合位点。分析已知受相同调控因子作用的基因上游序列的结果表明,算法能正确识别具有单一保守核心序列的调控元件和具有间隔子(spacer)的保守序列．通过分析共表达基因,算法提取出的候选调控元件,部分可能具有生物学意义,这还有待于生物学实验的进一步验证。     

肌肉特异性基因启动子的上游转录调控元件研究进展

真核生物启动子位于基因5’端上游转录起始位点附近,是包含核心启动子以及上游转录调控元件的一段DNA序列,这些转录调控元件控制着基因表达的强度和特异性。肌肉特异性启动子的上游调控元件种类、数量和排列顺序决定着基因在肌肉中的特异性表达。深入研究肌肉启动子的上游调控元件,可以进一步了解肌肉基因表达机制,从而为肌肉性状的改良、增殖分化的机理和疾病的基因治疗等研究提供重要依据。该文回顾了近年来肌肉特异性启动子研究领域中的新发现,包括肌肉特异性启动子转录调控元件的分子机制、建立人工合成肌肉启动子的方法及应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景。     

神经系统特异表达基因调控机理的研究进展

神经系统特异性基因正确的时空表达受细胞内外信号的调控,信号传导途径最终的靶位点是能结合特异转录因子的DNA序列.目前发现的决定神经系统基因特异性表达的顺式作用元件既有增强子,也有沉默子.它们可以特异性地增强基因在神经系统的表达,或特异性抑制基因在非神经系统的表达. 顺式元件要发挥这些作用,依赖于与其结合的反式因子,而这些反式因子又能与其他蛋白质或DNA序列发生互动, 通过协调作用,共同决定基因的时空表达顺序.     

真核生物基因表达的调控元件——绝缘子

在真核生物基因组中,绝缘子（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）既是一种边界元件,又是一种控制基因表达的调控元件。目前在果蝇和鸡等的基因组中已发现多个绝缘子,它们是通过阻断邻近的调控元件与其所界定的启动子之间的相互作用而产生调控效应。绝缘子的调控是一个由许多蛋白质因子参与的复杂过程,对绝缘子功能的进一步研究,将为解开真核生物基因表达的调控之谜提供有力的证据。１　绝缘子及染色质边界元件真核生物染色体是由一系列各自独立的高度有序的染色质结构域组成,这些结构域在功能和结构上都是独立的,它们是由边界元件所界定。迄今为止…