基于CRISPR/Cas9技术的基因敲入/敲除策略

成簇的规律间隔性短回文序列(CRISPR)基因编辑系统,因其设计简单操作方便和无种属限制,已成为一种广泛应用的基因组定点编辑工具,在复杂的基因组编辑,例如基因的人源化改造以及条件等位基因的构建中有所应用。在自然界中,CRISPR系统拥有多种类别。其中,CRISPR/Cas9系统是研究最深入、应用最成熟的一种。本文针对CRISPR/Cas9系统,分别从基因敲入/敲除片段的大小、同源臂长短、构型即递送方式等技术环节进行综述,阐述不同设计及操作条件下由CRISPR/Cas9系统介导的基因敲入/敲除的效率差异。     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

长非编码RNA THOR在肿瘤中的作用

长非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度超过200 nt并且缺乏蛋白质编码潜能的RNA分子。最初lncRNA被认为是由RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物,且无生物学功能。随着转录组测序技术的发展,大规模的lncRNA被鉴定出来。越来越多的证据表明,lncRNA参与多种生物学过程,包括基因印记、基因组重排、染色质修饰、细胞周期调控、转录、剪接、mRNA降解和翻译。lncRNA异常表达与人类多种疾病相关,尤其是增生性疾病,包括胃癌、肝癌和直肠癌等。其中,睾丸相关的高度保守的致癌长非编码RNA（testis-associated highly-conserved oncogenic long non-coding RNA,THOR）是一种非常保守的非编码RNA,在睾丸中特异性表达,并广泛存在于人的多种肿瘤组织中,如肝癌、胃癌、鼻咽癌、肾细胞癌、骨肉瘤、视网膜母细胞瘤、黑色素瘤、非小细胞肺癌和舌鳞状细胞癌中,在其发生和发展过程中发挥重要作用。在鼻咽癌、肾细胞癌、骨肉瘤、黑色素瘤、非小细胞肺癌和舌鳞状细胞癌中,THOR主要通过与胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1,IGF2BP1）相互作用,促进肿瘤细胞的增殖。在肝癌中,THOR分别通过PTEN/AKT和β-联蛋白信号促进癌细胞的增殖和肝肿瘤干细胞的扩增。在胃癌和骨肉瘤中,THOR主要通过提高SOX9的表达增强癌细胞的干性。在视网膜母细胞瘤中,THOR主要通过提高c-myc的表达促进癌细胞增殖。在鼻咽癌中,THOR主要通过提高YAP的表达增强癌细胞的干性。     

濒危连香树种群性比和雌雄株功能性状的差异

雌雄异株植物种群性比偏倚和性别间功能性状的差异可能对种群维持产生不利影响,目前的研究很少关注雌雄异株濒危植物的性别差异.本文调查了四川小寨子沟国家级自然保护区内天然连香树种群性比并比较其雌雄株之间的形态、光合能力、水分和养分利用效率差异.结果发现,连香树种群性比显著偏雌(F/M=1.97;x^2 =4.46,P=0.035),雌株的胸径、冠幅、最大光合速率、表观量子效率、最大羧化效率、比叶面积、叶氮含量及水分、氮和磷利用效率分别比雄株高44.50%、27.94%、20.11%、50%、21.14%、14.32%、14.86%、158.7%、19.74%和28.03%,而其气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和光补偿点分别低20.83%、24.61%、56.11%和44.44%,表明该地连香树种群存在性别偏倚且性别间已呈现出性别二态性,这可能是其濒危的重要原因,建议在探讨其濒危机制中应该考虑性别的因素.     

Alu家族在4种旧世界猴基因组中的特征

为了揭示转座子对旧世界猴基因组多样性和进化的影响,基于Repbase数据库和RepeatMasker比较了4种旧世界猴——东非狒狒Papio anubis、猕猴Macaca mulatta、绿猴Chlorocebus sabaeus和长鼻猴Nasalis larvatus基因组中转座子的特征,重点关注Alu家族的组成、插入/缺失多态性Alu位点和物种特有Alu插入。结果显示,4个基因组中短散在重复序列拷贝数最丰富,平均分歧率最小,其中灵长目Primates特有的Alu逆转座子的拷贝数超过了100万个(长鼻猴除外)。4个基因组中转座子的基本组成和分布与它们的进化关系相吻合,东非狒狒和猕猴的转座子特征相似,二者与绿猴、长鼻猴有较大差异。通过基因组的两两比较,鉴定了大量在4个基因组间具有插入/缺失多态性的Alu位点,以及7 882个各物种特有的Alu位点,95%以上的物种特有位点都属于AluY家族。研究结果揭示了Alu的转座活动对于旧世界猴动物基因组的进化及多样性具有重要影响。     

嗜热链球菌胞外多糖EPS333对酸乳品质的影响

本研究以酸乳为基质,通过测试酸乳酸化速率曲线、脱水收缩敏感性、持水力、水分迁移、质构及流变特性等参数,研究了嗜热链球菌胞外多糖与市场常规应用多糖对酸乳品质的影响。研究结果表明:嗜热链球菌胞外多糖EPS333在酸乳凝胶过程中较其他几种多糖能明显减缓酸化趋势,后熟及储藏阶段减少"自由水"含量,降低流动性,改善其流变特性。     

通用型H5亚型禽流感病毒亚单位疫苗抗原表达和免疫效力研究

H5亚型高致病性禽流感病毒因其变异快、感染性和致病性强等特点严重威胁着家禽业和人类健康。为研制具有广谱保护性的H5亚型禽流感病毒通用型亚单位疫苗,本研究分析和对比各分支H5亚型禽流感病毒的HA蛋白基因,获得HA蛋白基因共有序列,采用杆状病毒表达系统构建和表达重组HA蛋白。经IFA、Western Blot、微量血凝试验等方法鉴定重组HA蛋白,结果显示重组HA蛋白在昆虫细胞中得到正确表达,血凝效价达13log2,且与禽流感Re6、Re7和Re8阳性血清均具有较好的交叉反应活性。免疫效力试验结果显示,重组HA蛋白疫苗组血清抗体能与H5亚型禽流感病毒Re6、Re7和Re8检测抗原反应,且能诱导机体产生较高水平IFN-γ和IL-4。该研究结果可为H5亚型禽流感通用型亚单位疫苗研发提供试验基础和科学依据。     

基于分组重量编码的蛋白质功能预测

从蛋白质序列出发,采用分组重量编码(Encoding Based on Grouped Weight,简记EBGW),并结合最近邻居算法对蛋白质功能进行预测。对酵母(Saccharomyces cerevisiae)蛋白质的1826条序列进行预测,整体预测准确率与其他基于序列信息的蛋白质功能预测方法相当。实验结果表明基于EBGW编码方案的新方法可有效地应用于蛋白质功能预测。     

Effects of the susceptibility of rice varieties to Sogatella furcifera on nymphal development and reproduction of Microvelia horvathi through a food chain

The effects of four rice varieties highly susceptible （ Xiang-Zao-Xian31 and Jia-Yu 164 ）, moderately susceptible （ Wei-You402 ）, and resistant （ Zhu-Liang-You02 ） to the whitebacked planthopper Sogatellafurcifera on the nymphal development, reproduc- tion and survival of Microvelia horoathi were investigated through a food chain using SogateUafurcifera as herbivore prey. Significant longer nymphal developmental time were observed in the 1 st, 4th, 5th instar and whole nymphal stage of M. horvathi raised on S. furcifera fed ZLY02 and WY402 than those of the other two varieties. M. horvathi raised on S. furcifera fed resistant ZLY02 showed a significant lower survival of whole nymphal stage than those fed other three susceptible varieties. Moreover, M. horvathi raised on S. furcifera fed resistant ZLY02 had shorter female longevity and lower lifetime fecundity than those of on susceptible XZX3l. Our results suggest that the S. furcifera- resistant rice variety ZLY02 had a negative effect on the growth and development of the predator M. horvathi through a food chain.