基因绝缘子——一类新发现的基因调节元件

最近几年,一类称为“绝缘子”的新的基因元件被众多的实验室发现和证实,大大丰富了我们对基因在染色质环境中如何形成拓扑学上独立的调节单元的认识。这个刚刚被找到的又一个基因“黑匣子”,尽管我们对其仍是一知半解,但让人们意外和兴奋的是:这类基因元件能给我们在转基因动物和基因治疗方面的研究和应用提供新的工具 。     

水稻胚乳特异表达基因的挖掘及顺式元件分析

本研究旨在利用计算机方法对水稻胚乳特异性表达基因进行挖掘和功能分析,及特异性顺式调控元件的预测。我们将基因在不同组织中的表达信号谱看作多维空间内的向量,利用向量夹角余弦法计算其与理想状态下该基因在某一组织特异表达向量的相似度,以此来判断组织特异性表达基因。本文通过对水稻芯片数据的大规模分析,共挖掘出了127个在水稻胚乳中特异表达基因。并对其启动子进行顺式元件预测,发现两个与胚乳特异表达相关的顺式调控元件,其保守序列分别为CATGCATSCM和GATCGATCGR。与已知功能的顺式元件比较显示,前者为种子特异基因表达相关的RY repeat元件,而后者则与元件RNFG1相似,但其具体功能尚不明确。     

人工基因元件的生理学研究进展

按照工程学原理人工设计的基因元件应该是模块化的,同时具备可预测地组装和再利用的属性。然而,真正的细胞生理条件下各种层次的生理干涉效应会严重地阻碍人工基因元件的功能性组装,即大多数组装后的人工系统完全或部分丧失预设功能。我们提出合成生理学的概念,将其定义为研究和控制人工生命系统与底盘细胞生理系统相互作用的合成生物学分支领域。在此框架下,本文归纳了细胞生理系统与人工基因元件的相互干涉方式,并对表征和消除这种相互作用的技术方法和设计策略进行综述。     

人晶体膜内蛋白MP19基因（LIM2）启动子上一个晶体特异顺式元件的鉴定

使用重叠和变异的寡核苷酸作为探针,凝胶迁移分析和竞争实验分析了LIM2转录起始位点上游-47至-32的区域,与其高度亲和结合的一个蛋白复合体看来仅仅结合到这个DNA双链区域的“敏感”位点。这个位点的序列由4个G核苷,接着7个其他核苷酸(AACCTAA）及连着另外4个G核苷组成,即GGGGAACCTAAGGGG; 我们称其为Hsu元件。使用含有这个元件或相应的变异元件所构建的LIM2基因启动子CAT质粒的活性分析表明Hsu元件是位于LIM2基因启动子之内,它是LIM2基因表达所必须的。结合到Hsu元件的反式因子存于晶体发育期间,看来是晶体特异性的。由于LIM2基因启动子并不包含一个经典的TATA盒,这个Hsu元件可能充当RNA复制酶复合体结合的位点。     

人晶体膜内蛋白MPl9基因（LIM2）启动子上一个晶体特异顺式元件的鉴定

使用重叠和变异的寡核苷酸作为探针,凝胶迁移分析和竞争实验分析了LJM2转录起始位点上游-47至-32的区域,与其高度亲和结合的一个蛋白复合体看来仅仅结合到这个DNA双链区域的“敏感”位点。这个位点的序列由4个G核苷,接着7个其他核苷酸(AACCTAA)及连着另外4个G核苷组成,即GGGGAACCTAAGGGG;我们称其为Hsu元件。使用含有这个元件或相应的变异元件所构建的uM2基因启动子-CAT质粒的活性分析表明：Hsu元件是位于LJM2基因启动子之内,它是LJM2基因表达所必须的。结合到Hsu元件的反式因子存于晶体发育期间,看来是晶体特异性的。由于LIM2基因启动子并不包含一个经典的TATA盒,这个Hsu元件可能充当RNA复制酶复合体结合的位点。     

心脏基因转录潜能的区域化

心脏基因在心肌中的区域化表达是一个非常普遍的现象,通过转基因动物研究心肌中的转录潜能的区域化已取得了重大的进展.房室转录区域化最早是在线状心管形成时开始出现的.之后,在胚胎心脏的各个部分均可以发现转基因区域化表达.对于转基因在心肌中区域化表达的分子机理的研究,现在主要集中在对转基因调控区域的顺式调控元件和反式调控元件的解析,以及在心肌细胞中对于转录很重要的基因或是已被证明会介导位置信息的基因的表达模式和功能的研究上.     

基因概念和含义的简述

基因,这一从臆测到实体的名词由来已久,但其概念和含义在现代遗传学中已得到极大地丰富和发展。摩尔根在“基因论”中提出了遗传粒子理论。整个“基因论”是以粒子性的基因彼此独立,互不重叠的论点为基础的,他认为基因呈直线排列。分子生物学和分子遗传学的发展证明基因不仅可以重叠,而且可被分隔。同时 Mcclintock 的跳跃基因的重新肯定,假基因、超基因以及癌基因等的相继发现,是基因学说研究中突破性事件。它不仅使摩尔根的基因学说受到挑战,也使风行一时的“基因是转录单位”的概念不能成立。接着提出“基因是     

携带armA基因的铜绿假单胞菌耐药性及基因周边环境

目的 了解多重耐药(MDR)铜绿假单胞菌armA基因与可移动遗传元件的携带情况及其相关性;分析armA基因的周边环境, 探讨armA基因转移的可能机制。 方法 收集MDR铜绿假单胞菌98株,琼脂稀释法测定MIC,PCR方法检测16S rRNA甲基化酶基因armA、I型整合子、可移动元件IS26及重要耐药基因侧翼基因环境,测序并拼接PCR产物明确耐药基因座位排列,并对armA基因进行周边序列分析。 结果 98株MDR铜绿假单胞菌检出5株armA基因PCR扩增阳性,携带armA基因的菌株对庆大霉素和阿米卡星全耐药;检出20株携带I型整合子,17株携带可移动元件IS26;armA基因扩增阳性的菌株均携带I型整合子和IS26;序列测序显示armA定位于Tn1548相关区域,位于插入序列ISCR1的下游,该序列含多种移动元件。 结论 大连市氨基糖苷类高水平耐药基因armA广泛分布在MDR铜绿假单胞菌中,均对庆大霉素和阿米卡星高度耐药;该基因定位在转座子Tn1548的质粒上,提示16S rRNA甲基化酶基因armA的广泛播散可能是可移动元件ISCR1 armA IS26结构参与其中。     

CYP72B1基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控机制研究

为研究光、生长素和油菜素内酯在基因层次上的互作机制,开发了转录调控元件识别工具OCMMat,其中,在对共表达基因信息和直系同源基因信息进行整合时,利用了转录调控元件在直系同源基因启动子中的富集性.利用该方法发现,CYP7281基因和AUR3基因启动子含有3个相同的调控模序GAGACA、AAGAAAAA、ATCATG,它们分别承担了AuxRE元件、GT元件和GT辅助元件的功能.其中,ATCATG模序是目前尚未报道过的调控元件,与AAGAAAAA模序的距离相对恒定.基于调控元件识别结果,构建了CYP7281基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控模型,模型显示:光信号和生长素、油菜素内酯信号在CYP72B1基因和AUR3基因的转录调控元件上相互交叠,而生长素和油菜素内酯信号则在转录因子ARF水平上相交.     

肝癌相关基因研究进展

肝癌相关基因研究进展顾健人（上海市肿瘤研究所）肝癌是我国高发而且死亡率极高的一种癌症。上海市肿瘤研究所,“癌基因与相关基因”国家重点实验室十年来从事寻找和肝癌发生、发展相关的基因,即那些与生长有关但处于“静止”状态的基因被“激活”了（癌基因）,以及那...     

拟南芥TCH4基因启动区转录调控元件的计算识别

TCH4基因在植物次生生长、疾病抵抗和逆境适应方面具有重要作用, 能被多种激素、环境和机械信号诱导表达。利用拟南芥TCH4的直系同源基因和芯片数据进行了启动子序列分析, 结果共识别出9个转录调控元件。它们均包含有已知元件序列, 并且在部分共表达基因和对应的直系同源基因启动子中排列顺序一致。根据已有TCH4基因启动子研究, 其中4个已被报道, 另5个为本研究新发现。根据预测结果进行知识整合, 构建了TCH4基因转录调控机制模型。     

月季品种‘绿萼’Rc AG基因启动子克隆及分析

月季品种‘绿萼’(Rosa chinensis‘Viridiflora’)是中国古老月季最宝贵资源之一,其花瓣、雄蕊及雌蕊均萼片化。本研究以花器官正常发育的月季品种‘月月粉’(R. chinensis‘Old Blush’)为对照,利用实时荧光定量PCR技术对RcAG基因在‘绿萼’花器官中的表达情况进行分析,阐明RcAG基因在‘绿萼’花器官发育中的作用。结果显示,RcAG基因在‘绿萼’中的表达明显下调。进一步克隆‘绿萼’和‘月月粉’的RcAG基因启动子,序列分析结果表明两个启动子均含有TATA、TATC-box和MBS等顺式作用元件,但在‘绿萼’RcAG基因启动子中发现了光响应元件MRE和昼夜节律调控元件Circadian,而光响应元件TCT-motif只在‘月月粉’RcAG基因启动子中被发现。同时,本研究采用重亚硫酸盐测序技术分析了‘绿萼’和‘月月粉’RcAG基因启动子甲基化的情况,发现‘绿萼’RcAG基因启动子区域中有4个CpG位点均发生甲基化,其甲基化程度远高于‘月月粉’。研究结果表明RcAG基因在‘绿萼’花器官中的下调表达可能与其启动子的顺式作用元件及甲基化修饰相关。     

植物细胞核与叶绿体光合基因及其调控

光合作用被称为地球上最重要的化学反应。它是由相互协调的基因、调控元件、信号因子和代谢过程组成的网络途径。文章首先介绍了光合基因的分类及其调控元件,重点讨论了叶绿体编码基因和核编码基因的调控及两者之间的协调表达。光合基因不是受某一单一水平上的调控,而是受各种信号分子的影响。未来将通过系统生物学研究方法如蛋白质组学、基因芯片和深度测序研究不同基因、不同细胞器和不同细胞类型之间的信号相互作用,最终将通过全基因组表达图谱和生物学信息学,揭示光合基因信号通路并调控作物光合产量,并为人工模拟光合系统奠定基础。     

化繁为简——植物多基因编辑体系的优化

多基因编辑技术对于基因家族和通路的研究以及作物改良具有十分重要的意义。利用CRISPR-Cas系统在植物中进行多基因编辑需要同时表达Cas基因和多个sgRNA,组成一个多转录元件系统。为了简化多基因编辑体系,人们利用RNA自剪切工具和植物内源的RNA加工机制把多转录元件改造成双转录元件和单转录元件。该文介绍了植物多基因编辑体系由繁至简不断优化过程中的经典案例,同时对存在的问题及发展的方向进行讨论。     

基因漫谈

“基因”的最初概念来自于孟德尔的“遗传因子”,在写法上取自德·弗里斯提出的泛生子“pangene”最后的一个音节,即“gene”,有“给予生命”之义。1909年,丹麦植物学家约翰逊用“基因”作为精确术语,取代了孟德尔“遗传因子”的模糊概念。模糊的遗传因子在“遗传因子”被正式承认以前,科学家用来表述的相近词儿很多,比如,英国哲学家斯宾塞提出的“生理     

基因捕获技术及其最新进展

基因捕获技术是目前最具应用前景的基因克隆方法之一。利用该技术建立的随机插入突变的突变体文库,可用于寻找、鉴定和研究大量末知功能和已知功能的活化基因,它是继自然突变、物理突变和化学突变之后发展起来的新的分子生物学方法。基因捕获载体是带有报告基因和/或选择标记基因的不完整的基因表达载体;这些载体所带的基因只有在整合到宿主功能基因内部且与融合的宿主基因编码框一致时才能得以表达。经典的基因捕获载体有：增强子捕获载体、基因捕获载体和启动子捕获载体。增强子载体只有一个最小化的启动子控制下游报告基因的表达活性。只有当启动子上游存在一个增强子时才能启动其下游基因的转录：而单独依靠这个启动了则不能转录。狭义的基因捕获载体是指插入到结构基因内部从而捕获该基因的载体,分为内含子捕获载体和外显了捕获载体。前者插入内含子,因此需要在无启动子的报告基因前面添加一个splice acceptor（SA）位点：后者插入外显子,因此不需SA位点就能产生融合蛋白mRNA。启动子捕获载体由一个无启动子的报告基因和选择标记基因组成,只有在捕状载体捕入到内源基因的外显子中,且两阅读框一致的时候才会有报告基因和被捕获的内源基因上游编码区的融合蛋白的表达。利用某些遗传元件的遗传特性也可以构建非常有用的捕获载体。常用的有：逆转录病毒介导的捕抉载体和转座子介导的捕荻载体等等。该文较为全面地概括了转座子介导的捕获载体的用途和研究现状。比如：在拟南芥中应用Ac／Ds转座子元件,存果蝇中应用P-element和piggyBac转座元件,在斑马鱼中应用T012转座了元件,在脊椎动物研究中应用Tc1/meriner转座了超家族,以及存哺乳动物和小鼠ES细胞中应用piggyBac转座子元件。还列举了设计新颖的载体优化策略,比如：发展新的选择标记基因,利用内源核糖体识别／结合位点（IRES）,去掉起始密码子和加一小段接头（1inker）等方法。最后介绍了几种针特定实验目的而设计的捕获载体。附录部分还列出了关于基因捕获技术的网络资源。     

金针菇高表达基因的密码子偏好性及特征分析

为探究金针菇的密码子偏好性,挖掘高表达基因的特征信息,以金针菇基因组及转录组数据为材料,分析金针菇的密码子偏好性及其影响因素,并对发育阶段高表达基因进行功能注释和顺式元件分析。分析表明,金针菇高表达基因表现出较强的密码子偏好性,且其偏好密码子多以胞嘧啶(C)结尾,此外在高表达基因中存在6种氨基酸的最优密码子较为保守。在进化过程中,金针菇高表达基因密码子偏好性受到自然选择压力的影响较大。功能注释分类表明,高表达基因多为核糖体通路相关的基因,与蛋白质翻译和生物合成相关。顺式元件分析表明,高表达基因启动子区域大多存在MeJA响应元件、ABA响应元件、光响应元件及MYB转录因子结合元件。研究结果可为提高金针菇异源表达效率和挖掘强启动子提供理论基础和思路。     

毛白杨PtoLBD12基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

为了探究毛白杨(Populus tomentosa)LBD12基因对逆境胁迫的响应,本研究利用PCR技术从毛白杨中克隆了PtoLBD12基因的启动子序列;采用生物信息学技术对该基因启动子的顺式作用元件进行分析,并对其响应不同胁迫信号的时空表达模式进行分析;最后利用该基因启动子驱动GUS报告基因,构建了毛白杨GUS报告植株;对该转基因植株进行不同胁迫处理,GUS染色分析其启动子活性。结果表明,克隆获得的PtoLBD12基因启动子具有多种顺式作用元件,包括大量的光响应元件、防御和应激响应元件(TC-rich repeats)、脱落酸(ABA)响应元件、茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件、生长素(IAA)响应元件和赤霉素(GA)响应元件等。组织表达模式分析结果表明,PtoLBD12基因主要在根和茎中表达,在叶的表达较少。PtoLBD12基因对不同胁迫信号响应模式分析结果发现,毛白杨PtoLBD12基因显著受到高温、低温、ABA和IAA的诱导表达。综上,研究结果表明PtoLBD12与毛白杨响应逆境胁迫密切相关,该基因能够响应多种逆境胁迫信号。本研究为深入阐明PtoLBD12基因调控毛白杨逆境胁迫响...     

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.     

家蚕丝素P25蛋白基因启动子顺式作用元件的功能分析

为了阐明蚕丝蛋白基因表达调控的分子机制, 利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统及实时荧光定量PCR等技术, 对家蚕Bombyx mori丝素P25基因启动子上游1 233 bp的活性及其调控元件的功能进行了分析。结果表明： 在P25启动子上游-423~-1 233区和-127~-238区存在正调控元件, 在-238~-423区段存在负调控元件; PSGF和BMFA两结合元件在P25基因表达中起负调控作用。PSGF结合元件对A3启动子在后部丝腺的活性具有一定的增强作用, 进一步验证了PSGF调控元件的功能。通过对P25基因启动子的活性分析, 尤其是对PSGF和BMFA调控元件的功能分析, 有利于进一步了解P25基因表达调控的精细机制。