甘蓝夜蛾和八字地老虎肌动蛋白基因的克隆与序列分析

肌动蛋白是细胞骨架微丝的主要组成成分,在肌肉收缩、细胞骨架形成、细胞移动等方面起重要作用。以鳞翅目夜蛾科昆虫甘蓝夜蛾Mamestra brassicae L.和八字地老虎Agrotis c-nigrum 3龄幼虫整个虫体为材料提取总RNA,利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),分别扩增得到2种昆虫的肌动蛋白的cDNA序列,甘蓝夜蛾肌动蛋白的cDNA序列含有1441个碱基,而八字地老虎肌动蛋白的cDNA序列含有1411个碱基。2种昆虫的该基因的cDNA序列均包括1个1131个碱基的开放阅读框,编码1个含376个氨基酸的蛋白。甘蓝夜蛾肌动蛋白分子量约为41.8kDa;八字地老虎肌动蛋白分子量约为41.9kDa。Prosite软件分析结果表明,甘蓝夜蛾和八字地老虎肌动蛋白氨基酸序列中存在3个肌动蛋白特征片段。GenBank数据库搜索及序列比对结果表明,甘蓝夜蛾肌动蛋白属于肌肉特异型肌动蛋白,八字地老虎肌动蛋白属于细胞质特异型肌动蛋白。2个基因的cDNA序列已经登录GenBank并获得登录号,甘蓝夜蛾肌动蛋白cDNA序列登录号为EU035314,八字地老虎肌动蛋白cDNA序列登录号为EU035315。利用RT-PCR技术在八字地老虎4龄、5龄、6龄幼虫、蛹期4个不同发育阶段和6龄期的肠道、体壁、脂肪体3种不同组织中都检测到了肌动蛋白基因在mRNA水平的表达。     

利用染色体步移PCR检测辐射松的单核苷酸多态性

用染色体步移技术(chromosome walking)的基本原理以辐射松(Pinus radiata)肌动蛋白基因(actin)为例,利用获得的EST序列设计定向引物,向上游和下游进行了染色体序列的步移.获得了包括启动子、5′端非编码区和编码区及3′端非编码区辐射松肌动蛋白基因基因组序列2154 bp.通过对200株不同辐射松个体进行PCR扩增及测序,共获得了21个SNPs,其中启动子区域3个,编码区15个,3′端非编码区4个.实验结果为今后染色体步移技术在基因非编码区SNP的检测提供了理论与技术参考.     

虾夷扇贝β-actin基因的克隆和序列分析

为进一步研究虾夷扇贝功能基因的表达调控。利用SMART cDNA文库构建试剂盒成功构建了健康虾夷扇贝外套膜和肾脏两种组织的cDNA文库。对随机选取的4009个克隆进行5′端测序,比对,筛选出1条β肌动蛋白同源序列,对此EST序列两端进行扩增、测序,得到肌动蛋白基因cDNA全长序列。肌动蛋白基因cDNA全长1536bp(不包括polyA),5′端非编码区84bp,3′端非翻译区321bp,阅读框1131bp,编码377个氨基酸。在基因组DNA中,该基因被一个内含子分为两段,内含子位于第41和第42个氨基酸之间,长度为1498bp。系统发育分析显示该肌动蛋白属于β类型。本研究得到的虾夷扇贝β-肌动蛋白基因可以被用于作为定量某种虾夷扇贝mRNA的标准,这为继续研究虾夷扇贝其它功能基因,及其分子生物的进一步研究、促进其他相关分子发育和系统进化研究奠定了基础。     

茶树肌动蛋白基因（CsActin1）全长cDNA克隆与生物信息学分析

以茶树（Camellia sinensis）萌动芽为材料,根据茶树萌动芽芽抑制消减杂交文库中分离得到的肌动蛋白（actin）基因的5′-片段设计引物,利用3′-RACE技术克隆了其cDNA全长序列,该基因cDNA全长1 470 bp,命名为CsActin1（GenBank登录号HQ235647）。序列分析表明,CsActin1开放阅读框长1 134 bp,编码377个氨基酸,5′非编码区100 bp,3′非编码区236 bp。推测的蛋白质分子量为41.70 kD,等电点约为5.31,具有肌动蛋白家族的特征信号序列（YVGDEAQs.KRG和WIAKaEYDE）和肌动蛋白相关蛋白的特征信号序列（LLTEApLNPkaNR）。CsActin1与GenBank中注册的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在80%以上,氨基酸序列相似性在95%以上。与其它植物肌动蛋白的进化树分析结果表明,茶树肌动蛋白与杨树的两个肌动蛋白间的亲缘关系最为密切。并对推导的蛋白结构进行了分析。     

白桦肌动蛋白(Actin)基因全长cDNA克隆与序列分析

以白桦(Betula platyphylla Suk.)次生木质部为材料,用改良CTAB方法提取总RNA。根据植物肌动蛋白(Actin)基因编码区的保守序列设计引物后进行RT-PCR,并采用RACE技术扩增出Actin基因全长序列。该基因cDNA全长1 785 bp,序列分析表明,该基因编码区1 134 bp,编码377个氨基酸,5′非编码区157 bp,3′非编码区495 bp。所得序列与GenBank中注册的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性均在80%以上,氨基酸序列的相似性高达96%以上。此基因已在GenBank注册（EU588981）。根据高等植物肌动蛋白相似性构建了进化树,表明白桦肌动蛋白与蓖麻肌动蛋白之间的亲缘关系最为密切,在进化中分化时间最为接近。     

一条卡瓦胡椒特异RAPD 带转化成SCAR 标记的研究

采用27 份不同来源的胡椒属( Piper) 材料和1 份不同属的草胡椒( Peperomia pellucida) 材料用引物OPQ-03 扩增得到一条约400 碱基对( bp) 卡瓦胡椒特异片段。对该片段进行了克隆和序列分析, 并根据序列分析结果将上述RAPD 分子标记转化为重复性和特异性更好的SCAR ( sequence characterized amplified regions, 序列特征化扩增区) 分子标记。本研究设计出了1 对卡瓦胡椒特异SCAR 引物P7. 1 ( 5′-GGT CAC CTC ACC GCA GCA GGA TGA ACG-3′) 和P7 . 2 (5′-GGT CAC CTC AAT GAC ATG GGA TGA ATC-3′) , 用这对特异引物对本次试验的28 份材料进行PCR 扩增, 结果只有不同属的草胡椒材料无任何扩增, 其它材料均扩增出了预期大小440 bp 的特异带。     

一条卡瓦胡椒特异RAPD带转化成SCAR标记的研究

采用27份不同来源的胡椒属(Piper)材料和1份不同属的草胡椒(Peperomia pellucida)材料用引物OPQ-03扩增得到一条约400碱基对(bp)卡瓦胡椒特异片段。对该片段进行了克隆和序列分析,并根据序列分析结果将上述RAPD分子标记转化为重复性和特异性更好的SCAR(sequence characterized amplifiedre-gions,序列特征化扩增区)分子标记。本研究设计出了1对卡瓦胡椒特异SCAR引物P7.1(5′-GGT CAC CTC ACC GCA GCA GGA TGA ACG-3′)和P7.2(5′-GGT CAC CTC AAT GAC ATG GGA TGA ATC-3′),用这对特异引物对本次试验的28份材料进行PCR扩增,结果只有不同属的草胡椒材料无任何扩增,其它材料均扩增出了预期大小440bp的特异带。     

SV40PolyA顺式活化基因元件中不完整茎环结构的发现和序列研究

研究室的前期工作发现,Alu串连序列插入pEGFP-C1质粒的GFP基因下游,瞬时转染HeLa细胞抑制GFP基因表达,2F2R(来自SV40PolyA反序5′端的第2个60 bp)插入GFP和Alu串连序列之间可以解除Alu序列对GFP基因的抑制作用。文章通过删减2F2R发现,45R(2F2R 5′端的45 bp)、30R和22R可以活化基因,且二串连体活化基因作用高于单体。Secloop(2F2R近中部的22 bp)和Poly4(2F2R 3′端的30 bp)不能活化基因。30R与Poly4用9碱基连接形成30R-Poly4,其活化基因作用低于2F2R,两个22R之间连接碱基数对活化GFP基因作用没有明显的影响。22R(5′-GTGAAAAAAATGCTTTATTTGT-3′)含有不完整的回文序列,可以形成不完整的茎环结构,包括一个3碱基loop、3 bp第一茎、2碱基泡和3 bp第二茎。改变22R茎环结构的碱基突变明显影响其活化GFP基因的作用,过多互补和过少互补的茎环结构均不利于活化基因,提示适当的不完整茎环结构与活化基因有关。     

木质素降解条件下黄孢原毛平革菌lip基因转录调控序列的筛选与鉴定

用DNA-蛋白质体外结合实验和凝胶迁移率变动分析技术筛选黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）木质素过氧化物酶基因lipA、lipC、lipF的5′-端调控区内能与该菌在木质素降解条件下形成的蛋白特异结合的顺式作用元件。结果表明,来自lipC、lipF基因的5′-端片段LG2P3(396 bp)和 LG6S1-2（738 bp）能特异结合培养于Kirk低氮培养基中的菌丝体蛋白;而来自于lipF基因的5′-端的LG6S2 (226 bp) DNA片段能特异结合培养于天然冷杉木片中的菌丝体蛋白。对这些片段的DNA序列分析表明,它们均存在各种顺式作用元件,由此推测它们可能是被一些木质素过氧化物酶基因转录调控相关的蛋白质所结合的序列。     

豌豆肌动蛋白异型体的表达与系统发生分析

豌豆 (PisumsativumLinn .)肌动蛋白基因至少可以分为 3类异型体 :PEAcⅠ、PEAcⅡ和PEAcⅢ ,它们的编码区序列相似性很高 ,而非编码区序列存在显著的差异。RT_PCR和以 3′端非翻译区作探针的Southern杂交结果显示豌豆肌动蛋白异型体基因在根、茎、叶、卷须、花粉和幼嫩果实中均表达 ,但表达强度存在明显差异。利用连续稀释电泳对PEAcⅠ的转录本水平进行分析后发现它倾向于在幼嫩的器官中表达 ,且在 7d的茎中表达最强 ;在一个月内的叶片中表达也较强 ,此后明显下降 ;卷须中表达变化不显著 ,在花粉中表达很弱 ,在幼嫩荚果中的表达亦较多。PEAcⅡ表达特点与PEAcⅠ具有某些相似性。根据肌动蛋白序列重建的系统发生树表明豌豆肌动蛋白 3类异型体间的分歧明显 ,但起源于单、双子叶植物分化前的共同基因祖先。推测豌豆肌动蛋白异型体基因在转录调控和细胞功能上存在差异。     

PLOD3基因3′调控区的人类特异突变改变miR-124a对PLOD3的调控

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后水平调控基因表达的不编码蛋白质的小RNA(长度20—24个碱基)。其中,miR-124a是一个在哺乳动物中枢神经系统高度表达的miRNA,在神经前体细胞向神经元分化的过程中起着举足轻重的作用。由于miRNAs特异性地识别靶基因的3′端调控区(3′UTR)的靶序列,因此,在人类起源过程中基因3′UTR的单核苷酸序列变异有可能导致miRNA调控的改变。通过靶基因预测和3′UTR区在哺乳动物代表物种间的同源序列比较,我们发现miR-124a的靶基因中有一个基因(PLOD3)3′UTR的靶位点中存在人类特异突变位点。利用体外报告基因系统,发现PLOD3基因3′UTR靶位点中所含的一个人类特异的突变导致miR-124a对PLOD3的调控效率降低。研究表明,miRNAs靶基因3′UTR的序列变异具有功能效应,它有可能是人类中枢神经系统在起源和演化中发挥关键作用的重要遗传机制之一。     

小麦花粉特异性表达的cDNA的分离及表达特性

应用抑制差示杂交和5′/3′RACE PCR方法分离了小麦(Triticum aestivum L.)花粉特异性表达的全长cDNA(TaPSG719,GenBank:AY451238)),该基因全长1172 bp,5′非编码区序列长达329 bp,包含多个上游可译框架(uORF);该基因编码188个氨基酸的蛋白质,大小约20 kD,等电点为12.1。Northern杂交和RT-PCR分析表明该基因在成熟花粉特异表达,而在小孢子、叶片、根和未成熟的种子、幼茎和子房等组织几乎检测不到。进一步研究小麦花粉发育过程的表达水平表明,TaPSG719在单核和双核小孢子阶段不表达,在开花前5d(已完成有丝分裂)开始表达并迅速增强达到高峰,但随着花粉的成熟表达水平逐渐下降。表明TaPSG719是一个花粉中晚期特异性表达基因。经BLAST同源性分析表明,与目前已登录的基因没有显著的同源性。Southern杂交表明TaPSG719可能为一个多拷贝基因。为研究TaPSG719 cDNA 5′非编码区序列的uORF对可译框架的翻译的影响,构建不同缺失或突变的表达载体,采用麦胚体外翻译系统,结果显示含uORF的5′非编码区序列能显著抑制蛋白质的翻译水平,表明TaPSG719基因表达至少部分是在翻译水平上调控。     

海芋凝集素cDNA的分子克隆及其性质预测

用cDNA末端快速扩增-聚合酶链式反应（RACE-PCR）方法克隆了海芋（Alocasia macrorrhiza）凝集素的全长cDNA（GenBank检索号DQ340864）,并用多种生物信息学工具对其性质进行了预测。根据来源于天南星科其他植物的凝集素和类似蛋白的保守区的DNA序列,设计了几个海芋凝集素基因aml特异引物（GSP）。用RNeasy试剂盒从海芋块茎中提取出总RNA,并以此为模板,用SMART^TM RACE cDNA扩增试剂盒提供的经特殊设计的通用引物以及不同的基因特异引物,分别获得海芋凝集素5′-和3′-RACE-PCR扩增片段。这些PCR产物经0．8％琼脂糖凝胶纯化后,分别与T克隆载体pMD 18-T相连,筛选获得阳性克隆并提取质粒,经双酶切和特异引物的PCR验证无误后,进行序列分析。从5′-和3′-RACE-PCR测序结果拼接出全长海芋凝集素cDNA序列,并用新设计自5′-RACE-PCR 5′末端的引物GSP7进行全长3′-RACE-PCR反应,获得全长海芋凝集素cDNA克隆并再次测序验证。这一新克隆的海芋凝集素cDNA的长度为1124核苷酸,分析表明它是一个编码270个氨基酸残基的蛋白质,其等电点为pH 5．7,相对分子量为29．7kD。同源性分析结果表明,海芋凝集素与其他来源于天南星科的甘露糖凝集素以及相似蛋白具有高度同源性。在海芋凝集素序列中发现了2个B型凝集素功能区域和3个甘露糖的结合位点。综合上述信息,认为这一新克隆的海芋凝集素cDNA是一个编码甘露糖识别凝集素的基因序列。     

小麦花粉特异性表达的cDNA的分离及表达特性

应用抑制差示杂交和5′/3′RACE PCR方法分离了小麦(Triticum aestivum L.)花粉特异性表达的全长cDNA(TaPSG719,GenBank:AY451238)),该基因全长1 172 bp,5′非编码区序列长达329 bp,包含多个上游可译框架(uORF);该基因编码1 88个氨基酸的蛋白质,大小约20 kD,等电点为12.1.Northern杂交和RT-PCR分析表明该基因在成熟花粉特异表达,而在小孢子、叶片、根和未成熟的种子、幼茎和子房等组织几乎检测不到.进一步研究小麦花粉发育过程的表达水平表明,TaPSG719在单核和双核小孢子阶段不表达,在开花前5 d(已完成有丝分裂)开始表达并迅速增强达到高峰,但随着花粉的成熟表达水平逐渐下降.表明TaPSG719是一个花粉中晚期特异性表达基因.经BLAST同源性分析表明,与目前已登录的基因没有显著的同源性.Southern杂交表明TaPSG719可能为一个多拷贝基因.为研究TaPSG719 cDNA 5′非编码区序列的uORF对可译框架的翻译的影响,构建不同缺失或突变的表达载体,采用麦胚体外翻译系统,结果显示含uORF的5′非编码区序列能显著抑制蛋白质的翻译水平,表明TaPSG719基因表达至少部分是在翻译水平上调控.     

水稻花粉[肌动蛋白]抑制蛋白基因的克隆和表达分析

[肌动蛋白]抑制蛋白（profilin）是一种低分子量、与肌动蛋白结构的蛋白质。通过筛选水稻成熟花粉的cDNA文库,获得了两个全长cDNA片段,序列分析结果表明,两个cDNA片段长度分别为821bp和805bp;共同拥有一个由131个氨基酸组成的开放密码框、5′末端翻译区和一个带有poly(A)的3′区域。[肌动蛋白]抑制蛋白与玉米、C.dactylon、H.brasiliensis、P.pratense中的该蛋白质的同源性分别为89％、87％、83％、89％。Southern杂交分析显示,在基因组至少有两个基因存在。Northern杂交和RT-PCR结果显示它在花粉和花粉中特异表达。     

拟南芥AtPSK3基因的克隆及序列分析

根据拟南芥基因组数据库提供的信息,首次以特异引物经PCR技术克隆到拟南芥硫肽激素α的一个前体基因———AtPSK3,并对其进行了测序。序列分析表明,所获得的AtPSK3基因全长为505bp,含有一个内含子和两个没有3′或5′非转译区的外显子,与数据库提供的序列比较,同源性为100%。     

豌豆肌动蛋白异型体的表达与系统发生分析

豌豆(Pisum sativum Linn.)肌动蛋白基因至少可以分为3类异型体: PEAcⅠ、PEAcⅡ和PEAcⅢ,它们的编码区序列相似性很高,而非编码区序列存在显著的差异.RT-PCR和以3′端非翻译区作探针的Southern杂交结果显示豌豆肌动蛋白异型体基因在根、茎、叶、卷须、花粉和幼嫩果实中均表达,但表达强度存在明显差异.利用连续稀释电泳对PEAcⅠ的转录本水平进行分析后发现它倾向于在幼嫩的器官中表达,且在7 d的茎中表达最强;在一个月内的叶片中表达也较强,此后明显下降;卷须中表达变化不显著,在花粉中表达很弱,在幼嫩荚果中的表达亦较多.PEAcⅡ表达特点与PEAcⅠ具有某些相似性.根据肌动蛋白序列重建的系统发生树表明豌豆肌动蛋白3类异型体间的分歧明显,但起源于单、双子叶植物分化前的共同基因祖先.推测豌豆肌动蛋白异型体基因在转录调控和细胞功能上存在差异.     

悬钩子属植物肌动蛋白基因片段的克隆与表达

目的:克隆悬钩子属植物肌动蛋白基因(actin),为研究该物种中其他基因的表达和调控提供内标基因.方法:利用一对特异性引物从黑莓、悬钩子杂种和树莓品种中克隆actin cDNA片段,对其进行序列分析和半定量RT-PCR表达分析.结果:从3个品种中均获得一条783 bp actin cDNA片段,编码260个氨基酸,3条actin片段与其他植物核苷酸序列的同源性都在82%以上,与其他植物氨基酸序列同源性也均在95%以上;树莓和悬钩子杂种品种的actin核苷酸和氨基酸序列同源性均达99%,系统进化分析也发现两者亲缘关系较近些;表达分析发现actin基因在各品种不同组织中均有一定的表达量.结论:首次克隆了悬钩子属植物肌动蛋白基因actin,将来自黑莓和树莓品种的序列登录在GenBank,登录号分别为HQ439556和HQ439557.     

谷子肌动蛋白基因的克隆及序列分析

以谷子 (Setariaitalica)为材料 ,提取总RNA。根据植物肌动蛋白基因编码区的两端的保守序列设计了简并引物 ,用 5’RACE方法扩增出了谷子肌动蛋白基因编码区序列。以豌豆肌动蛋白cDNA作探针进行的Southern杂交分析表明扩增出了目的基因。将所获得的片段克隆到T载体后进行测序 ,序列分析结果表明 :谷子肌动蛋白基因的编码区长 1 1 3 1个核苷酸 ,编码了 3 77个氨基酸 ;所得序列 (命名为MIAc)与GenBank中注册的肌动蛋白基因序列的相似性均在 6 0 %以上 ,与其它肌动蛋白氨基酸序列的相似性达 89%以上。根据高等植物肌动蛋白序列相似性重建了进化树 ,表明谷子肌动蛋白与水稻肌动蛋白异型体RAc2和RAc3之间的亲缘关系最为密切 ,在进化过程中分化时间最为接近