近年来噬菌体研究及应用的几个侧面

近年来由于基因工程的兴起,使噬菌体在分子遗传学方面得到广泛的应用。环境科学的发展使人们不仅认识到噬菌体是自然环境中一类很重要的净化因子,而且也认识到许多噬菌体与肠道病毒在理化特性、分布等方面存在相关性,故被用来作为指示者、追踪者,其存在量可充当特定环境的污染指数。医学科学的发展使人们发现许多具有强烈的毒性作用的细菌毒素是由前噬菌体(prophage)DNA编码,而可采取新的治疗措施。由     

转座子来源的植物长链非编码RNA

转座子是基因组的重要组分, 影响基因组的结构与稳定。长链非编码RNA (lncRNA)在转录及转录后水平调控多个生物学过程。转座子与lncRNA是物种进化的重要驱动力。含有转座子序列的lncRNA在自然界广泛存在。该文对植物lncRNA的发掘策略和功能研究进行概述, 围绕植物转座子来源lncRNA (TE-lncRNA)的分布和功能展开综述, 并对植物TE-lncRNA的调控机制、表观修饰及育种潜势等进行探讨与展望。     

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。     

斑马鱼转座子时空表达特性

转座子是基因组中可移动和扩展的元件,能够插入新的位点,影响基因组和基因的结构和功能,是基因组进化的内在驱动。为探讨转座子的时空表达特性,首先通过生物信息学方法鉴定出斑马鱼9个疑似活性转座子,包括DNA转座子Tc1家族(Tc-a、Tc-b、Tc-c、Tc-d、Tc-e)、反转录转座子ERV家族(ERV-1、ERV-2)和LINE家族(L1-323、L1-21),然后采用实时荧光定量PCR法检测上述转座子在斑马鱼早期胚胎发育7个阶段及成鱼各主要脏器的表达活性。结果表明:Tc1家族在0.75、2.00、3.00 h各阶段无转录活性,在6.00、15.00、24.00、48.00 h各阶段各转座子均有较高转录活性;反转录转座子转录活性最早出现于3 h,最晚出现于15 h,且随着发育时间的延长,转录活性显著增强。9种转座子在成鱼心脏、大脑、肌肉、肝脏、睾丸和卵巢均有表达,且大脑和心脏中的表达水平显著高于其他组织,睾丸表达水平最低。分析表明转座子的表达具有时间和组织的特异性,可能参与斑马鱼胚胎和组织器官发育调控,尤其是大脑和心脏发育。这些结果为进一步研究转座子是否具有基因表达调控功能提供重要参考。     

A novel marker for the platyfish （Xiphophorus maculatus） W chromosome is derived from a Polinton transposon

A consensus sequence,encoding a putative DNA polymerase type B derived from a Polinton transposon,was assembled from the sex determination region of Xiphophorus maculatus.This predicted protein,which is 1,158 as in length,contains a DNA_pol_B_2 domain and a DTDS motif.The DNA polymerase type B gene has about 10 copies in the haploid X.maculatus genome with one Y-specific copy.Interestingly,it has specific copies on the W chromosome in the X.maculatus Usumacinta strain (sex determination with female heterogamety),which represent new markers for this type of sex chromosome in platyfish.This marker with W-and Y-specific copies suggests relationship between different types of gonosomes and allows comparing male and female heterogameties in the platyfish.Further molecular analysis of the DNA polymerase type B gene in X.maculatus will shed new light on the evolution of sex chromosomes in platyfish.     

转座子Sleeping Beauty和PiggyBac

近10年来,得益于转座子Sleeping Beauty(SB)和PiggyBac(PB)的发现和完善,转座子作为一种遗传工程工具在脊椎动物的基因遗传研究中得到广泛应用.SB和PB宿主范围极其广泛,从单细胞生物到哺乳动物都能够发挥作用.转座过程需要转座序列和转座酶的存在,类似于"剪切"、"粘贴"的方式.转座子载体系统转座时可携带一段外源DNA序列,利用这一特性可以用于实现目的基因的转移,现已广泛用于转基因动物、基因功能研究、基因治疗等领域.当转座系统与基因捕获技术相结合,不仅可研究插入突变基因的功能,还能通过所携带的报告基因获得捕获基因的表达图谱.作为非病毒载体的SB和PB转座系统,由于具有高容量、高效率和高安全性等优势,并且PB在转座后不留任何足迹,不会造成遗传物质的不可预测改变,在动物基因工程以及基因治疗方面具有诱人的前景.     

转座子PiggyBac在哺乳动物中的应用

DNA转座子作为一种遗传工程工具已广泛应用于多物种的转基因及产生插入突变等研究。目前,在哺乳动物中有转座活性的转座子可分为三类：1）hAT样转座子;2）Tcl样转座子包括Sleeping Beauty和FrogPrince;3）PiggyBac转座子家族。其中甘蓝蠖度尺蛾（Cabbage looper moth Trichoplusia ni）来源的PiggyBac转座子是目前在哺乳动物中活性最高的转座子,并且可以携带十几kb的外源基因转座而不影响其效率,使其在哺乳动物的转基因、癌基因的发现、基因治疗研究方面具有巨大的应用潜力。此外,PB的无痕迹转座对于无转基因、无遗传物质改变的诱导多潜能干细胞（iPS）研究也具有非常重要的意义。本文主要对针对PB在哺乳动物中的应用现状及前景作一介绍。     

假单胞菌DLL-E4尿黑酸降解基因的克隆与功能的初步分析

通过接合转移将质粒pSC123上的转座子Tn5随机插入到DLL-E4基因组DNA中,从大约8,000个突变子中筛选到1株在LB培养基上积累红褐色物质的突变株M18,该突变株不能以L-苯丙氨酸(L-Phenylalanine, Phe)为唯一碳源生长。SEFA-PCR扩增转座子侧翼序列发现其与已报道的尿黑酸1,2-双加氧酶基因hmgA的同源性为92%。将hmgA定向克隆至表达载体pET-29a中,转化至Escherichia coli BL21,经IPTG诱导后可表达分子量约为48kD的蛋白;诱导后转化子粗酶液对尿黑酸有很好的降解效果。将hmgA连入自杀性载体pEX19Gm,通过同源重组整合至M18染色体中,使其恢复了DLL-E4利用Phe的能力,证实了HmgA是尿黑酸苯环裂解酶。     

高压导致水稻变异品系发生DNA甲基化模式及基因组结构的改变

用高压力诱变水稻品种“毕粳38”, 产生了两个稳定的变异: 变异1与变异2. 对原种及两个变异品系的基因组DNA及Hpa Ⅱ/Msp Ⅰ酶切后的基因组DNA采用ISSR及RAPD分析; 并通过特异引物分析水稻的转座子mPing的变化; 且对变异片段纯化测序; 同时以水稻基因组中潜在活跃的反转录转座子LTR(long terminal repeat)Osr7, Osr36, Tos19(Osr54)以及转座子MITEs(miniature inverted-repeat transposable elements)的mPing和Pong及某些特异片段为探针, 进行Southern杂交. 结果显示原种及两个变异品系不仅存在着基因组结构的变异, 而且发生了DNA甲基化模式的改变. 此外, 对原种及两个变异品系进行了异地栽种, 其形态水平的变异稳定表达. 结果表明: 高静水压对高等植物的种子进行诱变, 产生表型变异的分子基础是由于发生了DNA分子水平上的广泛变异, 并证明高压可导致水稻多种转座元件的可能激活及DNA甲基化模式的改变. 因此可以认为高压是引起植物遗传变异一个重要因素, 可能在作物诱变育种中具有广阔的应用前景.