真核基因剪接位点二级结构特征

利用RNA二级结构的预测程序,通过对148个人类基因由EST验证的发生剪接的784个供体位点和受体位点以及101个人类基因由EST验证的发生选择性剪接的418个供体位点和受体位点附近的二级结构的预测,寻找真核基因剪接位点及选择性剪接位点的二级结构特征。通过详细研究剪接位点及选择性剪接位点在RNA二级结构中的结构分布,获得了一些剪接位点及选择性剪接位点在RNA二级结构中结构分布的规律性。结果表明,在RNA剪接及选择性剪接过程中,顺式作用元件具有结构特定性。这种结构特定性可以从结构上对真核基因剪接及选择性剪接机制进行一些合理的解释,有利于对真核基因剪接位点的识别及其表达调控机理的进一步理解。     

可变剪接事件在脂肪细胞分化中的影响

随着高通量测序技术的出现,人们发现可变剪接是一个普遍存在的调控基因表达的机制.人类超过90%的基因至少经历了一次可变剪接事件.可变剪接是控制基因表达以及扩大蛋白质多样性的有效机制,能够影响组织生长和细胞命运.此外,最近的研究表明可变剪接在脂肪细胞分化、心肌肥大、信号转导途径调控以及肿瘤发生中发挥作用,本综述重点阐述可变剪接及其在脂肪形成中的影响.     

成人及胚胎组织中FMR1基因的选择剪接表达

选择剪接使单一基因表达产物的功能多样化，是真核基因表达调控的重要途径之一。ＦＭＲ１基因在胚胎和成人不同组织中广泛表达，并在中枢神经系统等组织特异性高表达，转录本呈复杂的选择剪接方式，采用ＲＴ－ＰＣＲ结合毛 电泳分析了成人及２个６月龄胎儿１０个组织中ＦＭＲ１基因的选择剪接表达谱。     

针对基因选择性剪接的多序列比对算法研究

为对真核基因的选择性剪接形式进行准确、快速、有效的研究 ,提出了一种启发式多序列比对算法。该算法借助引导树启发序列之间的两两段对段比对 ,通过建立序列相似性估计模型 ,给出了一种由序列间相同词数估计序列相似程度的方法。利用这种方法构造引导树 ,大大缩短了其构造时间。通过采用序列间的段对段比对 ,克服了间隙罚分问题 ,更准确地反映了真核基因的选择性剪接形式。引导树构造方法的改进和快速局部比对算法的采用 ,使得算法运行速度大大高于一般算法。该算法为真核基因的选择性剪接研究提供了一种新的有效途径     

癌症相关基因选择性剪接进化数据库的构建

选择性剪接是真核生物基因调控的基本调节机制之一,与各种类型的生理和病理活动相关.癌症相关基因的不正常剪接可能与多种癌症的发生发展有关.作为选择性剪接进化的主体,选择性剪接外显子展示了其在不同物种中多样的进化功能.本文系统整理了2 989个癌症相关基因的各项功能,通过比较基因组学的分析方法总结了癌症相关基因的选择性剪接外显子的功能和进化关系,建立了癌症相关基因选择性剪接进化数据库(ASeeDB数据库).ASeeDB包含癌症相关基因外显子区域的进化保守性、结构域预测、Ka/Ks值、以及基因、转录本、外显子区域3个层次的表达量统计等信息,结合这些信息用户可以方便的检索有研究意义的基因或者外显子.外显子区域蛋白质结构域的预测可以帮助了解其可能的功能,而外显子是否存在选择性剪接又可以推及包含该外显子的转录本是否具有相似的功能以及推测剪接是否会对蛋白质功能发生影响.数据库提供的物种间的序列比对可以帮助用户发现没有注释的外显子区域或者是保留的失去功能的外显子.相比于基因层面的Ka/Ks,数据库提供的外显子层面的Ka/Ks对于发现适应性进化事件具有更高的敏感性,可以更加方便地预示基因中未知功能的区域.     

选择性剪接的调控

1977年证实，典型的真核基因为断裂基因，蛋白质编码基因的初级转录产物需要通过剪接加工去除内含子并连接外显子，才能成为翻译模板。后来发现，一种初级转录产物可能有多种不同的选择性剪接方式，产生不同的成熟mRNA，导致生成多种蛋白质。在生物界选择性剪接存在广泛，直到最近人们才完全了解其普遍性和复杂性。异常剪接可能导致多种疾病。     

隐Markov模型在剪接位点识别中的应用

剪接位点的识别是基因识别中的一个重要环节。由于现有的基因识别算法主要关注编码区的整体特性 ,而并不着重考虑个别位点的信息 ,因此难以准确地识别出剪接位点。考虑到剪接位点附近的保守序列的相邻碱基之间应该存在某种相关性 ,利用一阶 Markov链建立了表述这种相关性的模型 ,在此基础之上 ,设计了专门用于剪接拉点识别的隐马氏模型 (HMM)方法。实验结果表明 ,用 HMM描述剪接位点附近序列符合实际情况 ,并且利用这一方法进行剪接位点的识别可以很好地提取位点附近保守序列在边缘分布与条件分布 (转移概率 )上的统计特征。使用该方法对真实剪接位点和虚假剪接位点进行识别 ,识别率均可达 90 %以上。     

一种基于综合信息的剪接位点识别方法

为提高剪接位点识别的精度,提出一种基于综合信息的剪接位点识别方法.通过分析供体位点与受体位点的剪接信号、剪接序列、位点附近序列的二级结构,以及剪接因子作用过程等特征,分别为供体位点与受体位点建立信号模型和序列模型;应用Vienna软件中的Mfold包预测每个剪接位点附近序列最稳定的二级结构,将传统的四字符核酸表转化为八字符核酸表,每个序列用八字符进行描述,用结合了结构信息的序列对信号模型和序列模型进行训练学习;最后用训练好的模型进行剪接位点的识别.实验结果证明:该方法对剪接位点的识别取得了很好的效果,其识别精度可达95%以上.     

基于卷积神经网络的基因剪接位点预测

研究剪接位点可以更深入地探索剪接机制和基因预测方法,准确预测剪接位点至关重要。基于深度学习技术提出一种新的预测方法,无需人工提取样本特征,以基因序列的K-MER编码向量作为输入,采用训练后的卷积神经网络(CNN)模型进行预测。基于人类基因HS3D供体数据集,与传统机器学习方法进行预测比较,结果表明预测模型的主要性能指标,包含马修斯相关系数(MCC)、灵敏度(SN)均超过传统的机器学习方法。     

反义RNA对β—地中海贫血IVS—2—654C→T突变基因异常剪接的恢复作用

构建了一个特异性针对β－地中海贫血基因ｍＲＮＡ前体的异常剪接位点的反义ＲＮＡ表达载体的异常剪接位点的反义它能在外非细胞转录和剪接系统、ＨｅＬａβ＾６５４细胞和培养的β＾６５４红细胞中,有效地降低β＾６５４突变ｍＲＮＡ异常剪接产物。     

Introns in higher plant genes

The intron is an important component of eukaryotic gene. Extensive studies have been conducted to get a better understanding of its structure and function. This paper presents a brief review of the structure and function of introns in higher plant genes. It is shown that higher plant introns possess structural properties shared by all eukaryotic introns, however, they also exhibit a striking degree of diversity. The process of intron splicing in higher plant genes involves interaction between multiple cis-acting elements and trans-acting factors, such as 5′ splicing site, 3′ splicing site and many protein factors. The process of intron splicing is an important level at which gene expression is regulated. Especially alternative splicing of intron can regulate time and space of gene expression. In addition, some introns in higher plant genes also regulate gene expression by affecting the pattern of gene expression, enhancing the level of gene expression and driving the gene expression.     

Hela细胞中突变PSF蛋白对细胞增殖迁移及可变剪接的影响

PSF作为真核细胞中的抑癌蛋白,在Hela细胞发生基因突变导致其蛋白功能改变.为了阐明突变体PSF蛋白在肿瘤细胞的作用,本文分别采用siRNA干扰、细胞生长曲线、细胞划痕等实验检测muPSF对Hela细胞增殖及迁移的影响,半定量PCR实验分析PSF调控的下游靶基因的可变剪切情况.研究结果显示,当通过siRNA干扰muPSF的表达后Hela细胞的增殖迁移能力下降,高表达突变体PSF可增强Hela细胞的增殖与迁移,半定量PCR实验分析PSF下游调控基因显示muPSF可以改变增殖和迁移相关基因的可变剪接形式.因此,我们的实验证明,Hela细胞中muPSF通过调控下游靶基因的可变剪切影响Hela细胞的增殖和迁移能力.     

基于PWM扫描算法的启动子区域统计分析

为了寻找启动子区域上转录因子结合位点的分布规律,进而研究这种规律与真核基因表达调控机制之间的关系,该文从已有数据出发,运用位置权重矩阵(PWM)扫描算法对启动子区域上4种与肝脏特异表达相关的转录因子结合位点分布情况进行了初步研究,并提出了一种新的序列评分方法。通过该方法提取的统计特征,肝脏特异基因的鉴别准确率可以达93.33%。实验结果表明:肝脏特异基因的启动子区域上结合位点的分布情况与其他基因相比存在显著差异。新的序列评分方法可以更好地反映这种差异性,实现肝脏特异基因的精确鉴别。     

基于Jensen—Shannon差异的可变剪接分析

针对传统方法仅能分析基因的单一可变剪接模式的问题,设计了一种基于Jensen—Shannon（JS）差异的生物信息学方法ASAT,用以分析基因在转录本水平的多可变剪接模式．将ASAT应用于小鼠转录因子Klfl敲除实验的RNA—Seq数据,预测出12个发生了可变剪接变化的基因,并在转录本水平对这些基因的可变剪接模式进行了分析．通过基因功能富集分析,发现其中有两个基因Timp1、Gm13654与Klf1能够显著富集在红血球发育、分化及动态平衡的生物过程．结果表明,ASAT可预测到与生物功能相关的可变剪接基因,并能够分析转录本水平的可变剪接模式．     

Splicing signals in the human hemoglobin genes at the sequence and folding levels

Identification of the splice sites is a critical and tough issue in eukaryotic genome annotation. Here, a statistical study is introduced for detecting the splicing signals in the human hemoglobin (Hb) pre-mRNAs by using the approaches of regional pairwise alignment, splicing weight matrix scoring, and dynamic extended folding. First, the regional pairwise alignment results show that the coding regions of the human Hb genes are at a high level for both conservation and fluctuation. Second, the weighted matrix scoring results indicate that, although the authentic splicing motifs are always scored the highest in a sequence, the sequence motif alone is inadequate to precisely define the splice sites. Finally, we deduce the RNA frame structures by applying an extended folding approach to analyze the stable folding elements. We find out that the splice sequences tend to take stretching and partially paired conformations, which benefit recognition and competitive binding of the splicing factors. These results indicate that precise splicing is an integrated effect of multiple mechanisms of signal recognition at the level of sequence and structure.