基因组编辑脱靶研究进展

近年各种基因组编辑技术的成功研发为人类疾病的治疗与预防谱写了新的篇章,这些技术对应的基因组编辑工具主要包括锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALENs)和最近发现的规律成簇间隔短回文重复(CRISPR)/Cas系统。这些工具相应的脱靶问题目前是制约基因组编辑技术介导人类疾病治疗的重要瓶颈。本文将分别从基因组编辑工具的介绍、脱靶的现状、解决优化的方案和检测方法进行总结与探讨,通过比较,进一步了解基因组编辑工具的优缺点及相关脱靶检测方法的适用性。     

人副流感病毒3型HN蛋白十一肽重复序列保守氨基酸突变分析

为确定人副流感病毒3型(Human parainfluenza virus type 3,hPIV3)病毒包膜表面血凝素神经氨酸酶(Hemagglutinin-neuraminidase,HN)糖蛋白茎部区十一肽重复序列中保守氨基酸中具有关键性作用的位点,进一步探讨HN蛋白茎部区在融合机制中的重要作用。结合定点突变和同源重组技术将HN蛋白茎部区十一肽重复序列中5个保守氨基酸位点(I102、P111、L114、S119、I125)突变为丙氨酸(Alanine,A),通过痘苗病毒-T7聚合酶系统在BHK-21细胞中表达突变蛋白,定性定量检测各突变体蛋白的促细胞融合活性、受体结合活性、神经氨酸酶活性和半融合活性。突变体蛋白I102A、P111A、L114A、S119A、I125A的促细胞融合活性均有不同程度下降,依次为野生型的6%、16%、14%、87%和4%,除S119A外其余4个突变型与野生型相比差别均具有统计学意义(P0.01);突变体蛋白I102A、P111A、L114A、S119A、I125A的受体结合活性也出现不同程度下降,依次分别为野生型的32.2%、77.4%、74.2%、83.9%和38.7%,其中I102A和I125A的受体结合活性与野生型相比差别具有统计学意义(P0.01);突变体蛋白I102A、P111A、L114A、S119A、I125A的神经氨酸酶活性分别为野生型的66.5%、73.1%、69.1%、76.1%和72.8%,与野生型相比差别无统计学意义(P0.05)。结果表明:茎部区十一肽重复序列对hPIV3HN蛋白的促细胞融合活性和受体结合活性具有重要意义。该区域氨基酸I102、P111、L114、I125具有关键作用,推测其能通过影响头部区受体结合活性或是与融合蛋白的相互作用等不同方式导致HN蛋白结构功能发生改变。     

不同茭白品种中菰黑粉菌的鉴定及ISSR多态性分析

菰黑粉菌是茭白的内生真菌,对茭白孕茭具有重要作用。本文分离获得了13个不同茭白品种和孕茭表型的菰黑粉菌菌株(M‐T型和T型),ITS序列鉴定分析发现:13个菌株都属于菰黑粉菌,它们的ITS序列仅在ITS1序列区间存在3个碱基位点的变异;基于ISSR技术比较分析了菰黑粉菌菌株间的遗传多态性,聚类分析表明,菰黑粉菌菌株的遗传多态性与茭白栽培特点及孕茭表型密切相关,本研究有助于茭白种质资源的鉴定及保护,并为茭白田间栽培管理提供了技术支持和理论依据。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在致瘤病毒感染研究中的应用

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9 (Cas9),CRISPR/Cas9〕基因编辑技术的发现源于真细菌和古细菌中CRISPR/Cas系统介导的适应性免疫机制研究。该技术利用特异性向导RNA识别靶点基因,引导核酸内切酶Cas9对其切割,并通过同源重组或非同源末端连接完成对目的DNA的编辑。某些病毒感染机体后,可将其基因组整合到宿主细胞基因组中或潜伏于组织中而无法被彻底清除,从而引起持续性感染。本文参考2013年以来CRISPR/Cas9基因组编辑技术的最新相关研究报道,重点综述其在人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1,HIV-1)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV )、乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)、 Epstein-Barr病毒(Epstein-Barr virus,EBV)等致瘤病毒感染相关疾病研究中的应用,并概括其作用于这些病毒的有效靶点。     

曲阜地区孔姓人群17个Y-STR基因座遗传多态性分析

应用AmpFLSTR~Y-filer~(TM)PCR Amplification Kit荧光标记复合扩增试剂盒(ABI公司),对曲阜地区11 18名孔姓男性个体血样DNA进行PCR,扩增,统计分析17个Y-STR基因座的遗传学参数。实验结果显示,17个基因座除DYS385a/b基因座检出51个单倍型外,其余基因座上分别检出4~11种等位基因,等位基因频率分布在0.0009~0.8265之间。由17个基因座组成的YH单倍型系统共检出206种单倍型。根据Y-STR单倍型推断了Y-SNP单倍群,发现曲阜孔姓有3种高频单倍群:C3、Q1a1和O3,前两者有着明显的单祖先扩散结构,最可能是孔子类型。本实验通过对曲阜地区孔姓人群群体17个Y染色体短串联重复序列基因座遗传多态性的调查,记录、保存孔姓人群遗传学数据。     

陕西汉族人群12号染色体上7个STR基因座的遗传多态性分析

分析了中国汉族人群中12号染色体上7个短串联重复序列（short tandem repeat,STR）基因座的多态性。 采用荧光标记基因扫描对12号染色体上D12S1718、D12S1675、D12S358、D12S367、D12S1638、D12S1646和D12S1682基因座在80名陕西咸阳、榆林汉族人中的遗传多态性进行分析。结果在中国汉族人群中, D12S1718、D12S1675、D12S358、D12S367、D12S1638、D12S1646和D12S1682基因座分别检出7、10、8、8、6、9和11个等位基因,10、17、18、18、14、18和26个基因型,杂合度分别为44.28％、66.10％、78.89％、77.89％、73.69％、74.55％和82.39％。表明这7个STR基因座在中国人群中有较好的多态性,其基因型分布均符合Hard－Weinberg平衡（P>0.05）。     

人参EST资源的SSR信息分析

从7055条人参EST序列中搜索出791个SSR,其出现频率为11．21％,平均长度为21．37bp,平均分布频率为1／5．7kb。二核苷酸重复是主要的重复类型,占全部EST-SSR的56．89％,其次是三核苷酸重复的占全部SSR的21．11％。AT、GAA是二核苷酸和三核苷酸中出现次数最多的重复基元类型,分别占28．89％和10．18％。     

大豆SSR标记辅助遗传背景选择的效果分析

本研究利用鲁豆4号回交转育的大豆种子脂氧酶缺失株系为材料,用IEF-PAGE鉴定大豆种子脂氧酶缺失基因,SSR标记进行遗传背景分析,通过遗传背景回复率相关分析,探索分子标记辅助遗传背景选择时所需的适宜的标记数和选择方式,期望获得可进一步回的鲁豆4号脂氧酶缺失株系。研究明确了大豆SSR标记辅助背景选择时适宜标记数目和选择方式,即先用少数标记初筛,选出遗传背景回复率较高的材料,再用适宜标记鉴定,随着世代递增,已恢复为轮回亲本的标记住点不再分析,逐代减少选择标记数目。获得了合有脂氧酶缺失基因,遗传背景与鲁豆4号差异较小的株系,可用鲁玉4号进一步回交,从而加速培育鲁豆4号脂氧酶缺失近等基因系。     

Significant Deviations in the Configurations of Homologous Tandem Repeats in Prokaryotic Genomes

We explored the possibilities of whole-genome duplication (WGD) in prokaryotic species,where we performed statistical analyses of the configurations of the central angles between homologous tandem repeats (TRs) on the circular chromosomes.At first,we detected TRs on their chromosomes and identified equivalent tandem repeat pairs (ETRPs); here,an ETRP is defined as a pair of tandem repeats sequentially similar to each other.Then we carried out statistical analyses of the central angle distributions of the de...     

Evolution of double MutT/Nudix domain-containing proteins: similar domain architectures from independent gene duplication-fusion events

The MutT/Nudix superfamily proteins repair DNA damage and play a role in human health and disease. In this study, we examined two different cases of double MutT/Nudix domain-containing proteins from eukaryotes and prokaryotes. Firstly, these double domain proteins were discovered in Drosophila, but only single Nudix domain proteins were found in other animals. The phylogenetic tree was constructed based on the protein sequence of Nudix_N and Nudix_C from Drosophila, and Nudix from other animals. The phylogenetic analysis suggested that the double Nudix domain proteins might have undergone a gene duplication-speciation-fusion process. Secondly, two genes of the MutT family, DR0004 and DR0329, were fused by two mutT gene segments and formed double MutT domain protein genes in Deinococcus radiodurans. The evolutionary tree of bacterial MutT proteins suggested that the double MutT domain proteins in D. radiodurans probably resulted from a gene duplication-fusion event after speciation. Gene duplication-fusion is a basic and important gene innovation mechanism for the evolution of double MutT/Nudix domain proteins. Independent gene duplication-fusion events resuited in similar domain architectures of different double MutT/Nudix domain proteins.