Tc1/Mariner转座子超家族的研究进展

随着高通量测序技术的迅猛发展,越来越多的生物基因组注释结果表明：转座子几乎存在于所有生物的基因组中,是大多数生物基因组的重要组分。其中,Tc1/Mariner转座子是自然界中分布最广泛的一类DNA转座子超家族,在自然界已经发现14个有活性的Tc1/Mariner转座子(如Minos,Mos1等),另外通过分子重构也获得高活性的人工转座子,如睡美人转座子(Sleeping Beauty, SB)。SB和Mos1等转座子作为基因转移载体已被广泛应用于转基因、基因捕获和基因治疗等领域的研究中,并取得了很好的应用效果。本文将重点综述Tc1/Mariner转座子的结构、分类、分布、转座机制、活性转座子的挖掘,及其在转基因、基因捕获和基因治疗等研究领域的应用。     

基因敲除技术现状及应用

功能基因组学的研究进展使基因敲除技术显得尤为重要。基因敲除技术从载体构建到细胞的筛选到动物模型的建立各方面都得到了发展。其中Cre—LoxP系统可以有效的控制打靶的发育阶段和组织类型,实现特定基因在特定时间和（或）空间的功能研究;转座子系统易于操作,所需时间短,具有高通量的特点,可以携带多种抗性标记,方便了同时进行多基因功能研究;基因捕获技术提供了获得基因敲除小鼠的高效方法,方便了进行小鼠基因组文库的研究。此外,进退策略、双置换法、标记和交换法、重组酶介导的盒子交换法也从不同方向发展了基因敲除技术。     

美洲大蠊基因组重复序列分析

重复序列是真核生物基因组的重要组成部分。一些重复序列,如自主型的逆转录转座子LINE,在昆虫的系统进化和遗传多样性研究方面得到了广泛的应用。de novo从头预测和基于同源比对预测相结合的方法被用来搜索美洲大蠊Periplaneta americana基因组,共鉴定出大约占全基因组62%的重复序列。研究发现,散在重复序列中,DNA转座子占美洲大蠊基因组的16.18%;逆转座元件中LINE最多,占基因组的13.64%,SINE和LTR分别占基因组的3.52%和1.32%。LINEs中的Bov Bs亚家族在所有转座子亚家族中比例最高(约6.73%)。美洲大蠊与德国小蠊Blattella germanica相比,除LTR外,其他类型的转座子占基因组的比例均高于德国小蠊。通过分析逆转录转座子反转录酶完整度、氨基酸序列相似度及遗传距离,从美洲大蠊基因组中鉴定出一类BovBs:RTE-1_PAm。BovBs的反转录酶氨基酸序列的系统树表明,美洲大蠊与内华达古白蚁Zootermopsis nevadensis的进化关系比与其同属蜚蠊科Blattidae的德国小蠊的关系更近。昆虫中BovBs的进化关系与传统核基因进化关系的不同,表明转座子的进化相对宿主基因的进化具有一定的独立性。     

Tgf2转座子多克隆位点的克隆与表达

以金鱼pTgf2-EF1α-EGFP转座子为基础,构建含有多克隆位点(Multiple cloning sites,MCS)序列以及外源目的基因肌醇-3-磷酸合成酶(Myo-inositol-3-phosphate synthase,MIPS)的重组表达载体并注射到斑马鱼1-2期受精卵,检测重组表达载体pTgf2-EF1α-MCS-EGFP和pTgf2-EF1α-MCS-MIPS-EGFP在斑马鱼中绿色荧光蛋白基因(EGFP)的表达情况以及外源基因MIPS在斑马鱼体内的整合情况。荧光观察结果显示,两个重组载体均不影响EGFP的表达,只是表达强度存在一定差异,表明对Tgf2转座子的改造是有效的。转基因斑马鱼PCR检测结果显示,靶基因MIPS的编码区能够完整地整合到斑马鱼基因组中,整合效率达31.4%。重组表达载体的成功构建显示金鱼Tgf2转座子可以介导外源基因在斑马鱼中的表达,为以后Tgf2转座子在鱼类基因功能研究方面奠定了基础。     

毛萼田菁茎瘤菌(Azorhizobium caulinodans)吸氢活性缺陷株的筛选及特性

利用转座子Tn5随机插入突变法,从毛萼田菁茎瘤菌（Azorhizobiumcaulinodans）中筛选得到两株吸氢活性缺陷突变株（Hup-）R－49和R－309,其固氮酶活性也大大降低,约为野生型固氮酶活性的6％～8％。以带有Bradyrhizobiumjaponicum的5．9kb的hup基因的质粒pHR11为探针与A．caulinodansORS571和B.japonicum122DES（Hup＋）的总DNA进行分子杂交,放射自显影表明,A．coulinodans基因组含有与B.japonicum的hup基因同源的DNA片段,将携带B．japonicumhup基因的嵌合质粒pHR11与A.caulinodansHup-突变株进行体内遗传互补,接合转移子吸氢酶活性可以恢复至野生型的60％,同时固氮酶的活性亦有所提高。     

肺炎克雷伯氏菌VBNC状态转化突变株的筛选与特性研究

采用双亲本接合法对从文山湖富营养化水体中分离得到肺炎克雷伯氏菌进行Tn5转座子插入诱变,在含四环素和卡那霉素的LB培养基上获得接合子,利用饥饿冷冻高渗透压法对接合子进行细菌VBNC状态转化突变株的筛选和特性的研究。结果表明,带有卡那霉素基因的Tn5成功地插入到了肺炎克雷伯氏菌的染色体中,在双抗性培养基上获得约2.3×104 cell/mL的接合子,转座效率为6.58×10-4。对多个接合子和对照肺炎克雷伯氏菌的诱导、筛选及比较,发现KPQT-7是最快进入VBNC状态的突变株,该突变株在胁迫诱导9d后超过30%的细胞都进入了VBNC状态,而对照的肺炎克雷伯氏菌至少要在诱导21d后才大部分进入VBNC状态。在此基础上,对VBNC转化突变株KPQT-7作进一步的遗传学分析将会为细菌VBNC状态分子机理的研究奠定坚实的基础。     

KRAB型锌指蛋白的进化及在物种演化中的功能

C2H2型锌指蛋白家族是目前发现的哺乳动物中最大的转录/转录调控因子家族,由一小群古老的含有真核锌指结构的转录因子经过多次基因复制和功能分化演化而来。KRAB型锌指蛋白(KRAB-containing zinc finger proteins, KRAB-ZFPs)作为C2H2型锌指蛋白家族中最大的亚家族,最早出现在四足脊椎动物,并随物种的进化数量快速增长,在人类中占据C2H2型锌指蛋白的60%左右。在物种演化中,进化压力主要改变KRAB-ZFPs的DNA结合能力,而KRAB-ZFPs介导的转录抑制能力则稳定存在。同时,多种KRAB-ZFPs能够与KRAB相关蛋白1(KRAB-associated protein 1, KAP1)协同作用沉默哺乳动物中反转录元件的活性,并与之协同进化,严格限制反转录原件的跳跃能力。本文综述了KRAB-ZFPs的数量倍增、锌指结构的灵活多变、KRAB-ZFPs/KAP1的转录抑制能力和反转录元件的跳跃性在促进哺乳动物调控网络的差异、基因组稳定性的变化和物种进化中的作用,旨在进一步揭示KRAB-ZFPs在推动物种稳定演化中的特点和功能。     

植物反转录转座子的研究进展

反转录转座子是生物界中存在的一类可移动的遗传因子,其转座功能通过RNA介导反转录来实现.它在植物界中普遍存在,并在植物基因和基因组进化中扮演了一个极其重要的角色.概述了植物反转录转座子的类型结构及作为遗传工具在生物学中的作用.