mRNA序列与相应UTR中内含子序列的相互作用

UTR区中的内含子对基因的表达调控过程发挥着重要的作用,它通过与相应mRNA的序列匹配方式发生相互作用并实现对基因的表达调控。采用Smith-Waterman算法进行局域比对,获得UTR区中的内含子与相应mRNA序列之间的最佳匹配片段。分析6个物种mRNA序列上最佳匹配片段的序列特征及匹配频率的分布规律,并分析这种相互作用分布的普适性。结果发现:最佳匹配片段的配对率和平均长度分布与siRNA和miRNA的结合特征一致; UTR区中的内含子与相应mRNA序列上的UTR序列存在较强的相互作用,低GC片段倾向与3′UTR区作用,而高GC片段倾向结合到5′UTR区。结论表明最佳匹配片段的序列特征符合RNA-RNA相互作用的一般规律,内含子序列应该是一类调控基因表达的功能片段。UTR区中的内含子与mRNA序列是协同进化的,通过相互作用完成应有的功能。     

果蝇成熟mRNA序列与其相应内含子序列的匹配特征分析

研究成熟mRNA序列与其相应内含子序列的相互作用规律对于揭示基因表达调控具有重要意义.本文以黑腹果蝇第一号染色体蛋白质编码基因序列为研究对象,采用SmithWaterman局域比对的方法,在mRNA序列和内含子序列之间进行匹配性比对分析.研究发现剪切后的内含子序列与基因的5′UTR序列和3′UTR序列的相对匹配频数高于编码(CDS)序列.最佳匹配片段集合的G+C含量分布范围很广,其分布中心与3′UTR序列最为接近,5′UTR序列次之,距离CDS序列最远,这是导致两端UTR序列与内含子序列有较高匹配强度的原因.最佳匹配片段的配对率主要分布在68%～75%之间,最可几长度为20bp左右,最佳匹配片段的序列特征与miRNA相似.结果显示内含子与mRNA之间的这种匹配模式是参与基因调控的一种可能方式.     

拟南芥外显子连接序列上最佳匹配片段的偏好

内含子序列通过与相应mRNA序列的匹配参与基因表达调控。采用Smith-Waterman局部比对方法,以拟南芥全基因组基因序列为基础,获得了内含子序列与其对应的外显子连接序列的最佳匹配片段。为了揭示两者之间的序列匹配特征,给出匹配频率在外显子序列上的分布。研究发现,匹配频率分布在外显子的边界存在显著差异,长内含子序列和第一个内含子序列对外显子连接序列的分布偏好明显区别于其他内含子序列。对于长片段、低GC含量以及高配对率的最佳匹配片段在外显子连接序列上游EJC(exon-exon junction complex)结合区域分布有明显的最小值。结果显示内含子序列和编码序列存在共同进化关系。     

植物基因组内含子与mRNA相互作用的保守性特征

以拟南芥、葡萄和水稻3种植物的基因序列为研究样本,采用Smith-Waterman算法进行局域比对后,获得mRNA序列和相应内含子序列之间的最佳匹配片段.然后分析了mRNA序列上最佳匹配片段序列特征及匹配频率的分布规律,同时分析了这种相互作用分布的保守性.研究发现,UTR区与内含子存在较强的相互作用,低GC片段倾向与3...     

线粒体核糖体蛋白基因中内含子序列间匹配特性分析

选取线粒体核糖体蛋白基因序列为样本,采用Smith-Waterman方法,通过局部比对得到了每个物种基因的第一内含子与其它内含子序列之间的最佳匹配片段。以此为基础,分析了第一内含子序列特征及其与同基因中其它内含子的相互匹配特性。结果显示:大多数线粒体核糖体蛋白基因的第一内含子长度小于200 bp,且在40 bp处出现峰值。其GC含量分布接近于正态分布且在0.40处出现最高频率。最佳匹配片段的GC含量大多数集中在0.2到0.5之间。最佳匹配片段的配对率在60%处出现峰值,也有部分达到100%。把最佳匹配片段按照GC含量的高低分组后,发现不同GC含量组的最佳匹配片段在第一内含子中的相对位置的分布具有明显差异,说明片段的GC含量很可能在内含子之间相互作用中起着关键性的作用。研究结果表明,这些最佳匹配片段可能与某些生物学功能元件密切相关。     

家鼠的核糖核蛋白基因中内含子序列间成环匹配特征分析

选取家鼠基因组中核糖核蛋白基因序列作为研究对象,采用Smith-Waterman局域比对法研究了内含子序列之间的相互匹配特征。结果表明,大多数第一内含子的长度分布在98 bp左右,第一内含子GC含量大多分布在43%～45%之间。第一内含子与其他相应内含子最佳匹配片段的长度多集中在27 bp左右,其GC含量约为58%,且最佳匹配片段的匹配率达到75%以上。进一步分析发现,不同GC含量的最佳匹配片段在第一内含子中的相对位置呈现出不同的分布规律。     

miRNA与其靶mRNA 3′UTR序列的匹配特征分析

MicroRNA是调控基因表达的重要功能片段,它们在动植物的生长发育、疾病发生过程中发挥着重要的作用。基于miRecords数据库,以人类、小鼠和大鼠实验验证的miRNA和它们的靶mRNA 3′UTR序列为研究对象,分析了miRNA和其匹配片段在3′UTR序列上的位置偏好性。研究发现,miRNA与3′UTR序列相互作用的位置存在区域偏好。低G+C含量的miRNA主要作用在3′UTR序列的5′端和3′端,高G+C含量的miRNA主要作用在3′UTR序列的5′端。低G+C含量的匹配片段在3′UTR序列上没有明显的位置偏好,而高G+C含量的匹配片段集中分布在3′UTR序列的5′端。低配对率的匹配片段主要分布在3′UTR序列的两端,中等配对率的匹配片段主要分布在3′UTR序列的5′端。此外,还分析了miRNA与匹配片段的4种相互作用方式中配对率的差异。研究对于揭示miRNA对基因表达调控的多样性提供了新的思路。     

果蝇核糖体蛋白基因中潜在转录协同作用模体的统计分析

首先基于频率分析方法抽提出果蝇核糖体蛋白(RP)基因外显子上游直至第1个内含子结束的序列(称为启动子)中潜在的调控模体,这些模体中有85%与实验上的转录因子匹配.然后将抽提出的模体两两配对,运用超几何分布找出出现条数比例在RP基因中显著高于在背景启动子中的模体对,并进一步用K-S检验提取出它们在RP基因中的距离分布与背景距离分布有显著差异的模体对,这些模体对被认为具有转录协同作用.它们中的一部分与实验结果匹配.分析提取出的模体对在序列中的位置分布,发现它们主要的协同作用区域是上游区,而上游和内含子之间的协同作用也是一种重要的组合调控形式,同时发现模体对的模体间距离大部分位于300bp以内,并且在第一外显子附近较为集中.这些结果将有助于对RP基因转录调控机制的认识.     

线虫基因组外显子与内含子序列特征研究

根据外显子在密码子三个位点上的分布不均匀性 ,引入非均匀指标 H I,来研究线虫基因外显子与内含子的序列特征 .通过推广 H I参数 ,定义干涉指标 R,对外显子和内含子的多个片段的特征进行研究 ,得到了 R值分布以及与外显子和内含子片段的关系 .     

果蝇基因组中回文结构的非均匀分布

回文序列是与基因表达调控、DNA复制和重组密切相关的重要DNA模体.回文的功能直接决定其在基因组中的丰度和分布,关于回文丰度和分布的信息从而促进回文的功能研究.文章研究回文在黑腹果蝇基因组中的分布规律.结果发现:(1)在不同类型的基因组序列(如编码区、内含子、基因间区、5’UTR和3’UTR)中,回文在3’UTR中分布最密集,编码序列中的分布最少;(2)序列的碱基组分偏好性不能够完全解释回文在基因组序列中的出现频数;(3)回文的相对丰度随着回文长度的增加而增加;(4)回文序列越长,其GC含量越低.所有这些都在启示,回文的功能多样性强烈依赖于其长度和GC含量.     

果蝇胚胎不同表达水平基因内含子序列特征的比较分析

对果蝇胚胎低表达和高表达水平基因内含子的序列结构进行分析,发现2种表达水平的基因内含子序列特征有明显差异.高表达基因的内含子一般比低表达基因的长,其中高表达基因第1内含子的平均长度是低表达基因的2.62倍,第2内含子的平均长度是低表达基因的1.79倍.两类基因第1内含子中的CpG岛含量最高,并且高表达基因内含子中CpG岛含量要高于低表达基因.此外,与低表达基因相比,TATA box、CAAT box和GC box在高表达基因内含子中出现的频数明显要高些,尤其是在第1内含子中.作者还提取出果蝇胚胎2种表达水平基因第1内含子中高频出现的6-mer简单重复序列,发现一些重复序列与实验得到的转录因子结合位点相符合.这些结果提示内含子特别是第1内含子有可能调控果蝇胚胎基因的转录从而影响基因的表达水平.     

模式生物基因序列的识别

真核生物的全基因组序列可分为三种:外显子、内含子和基因间序列.基于剪切位点附近序列的保守性,序列的组分特征和编码序列阅读框存在三周期性,三种序列的标准离散源由序列上64个三联体的概率和5′端与3′尾剪切位点附近(共30位点)上4个碱基的概率,共184个参数构成.某条序列的类型就可以由该序列的离散量与上面三个标准离散源的离散量之间的离散增量最小值决定.当标准离散源具有184个信息参数时预测率比64参数预测的成功率至少提高4.61%,前者的预测成功率依次如下:线虫88.37%,酵母菌90.72%,拟南芥91.08%,果蝇92.28%,大肠杆菌92.88%.对预测成功的和错误的两类序列进行比较,发现这些预测错误序列的184个参数值与其预测结果所属的那类序列本身的参数值十分类似.     

酿酒酵母启动子上游序列在基因表达中的作用

近几年的研究发现,不仅在原核生物中启动子上游非编码区存在着对基因表达的调控序列,而且在真核生物中启动子上游非编码区也存在着对基因表达的调控序列。从酿酒酵母十多个基因上游非编码区的研究结果看,这些调控序列在结构与功能上都有一定的特殊性。除TATA box外,这个区段在不同的结构基因之前都有不同的核苷酸序列,     

基于植物p53保守序列构建RNAi的DNA片段方法

构建p53基因RNA干涉DNA片段的目的,是将其应用于植物悬浮培养中的细胞周期调节.依据拟南芥p53基因与其他高等植物具有高度保守区域的特点,合成其两个区域的核苷酸片段(Ⅰ和Ⅱ)及其相应的反向片段(Ⅰ′和Ⅱ′),并在Ⅱ和Ⅱ′端部分别引入内含子两个端部核苷酸序列.在相互连接后进行PCR选择扩增,其产物再与克隆载体连接并经过蓝白斑筛选获得重组DNA;在电泳和核苷酸测序鉴定后表明,最终得到了Ⅰ–5′–内含子–Ⅱ′–Ⅱ–内含子–3′–Ⅰ′序列的重组DNA片段.该片段两端含多克隆位点,通过插入植物的表达载体进入细胞基因组,在细胞中其转录产物将形成发夹结构,经胞内酶切后可以形成短的双链RNA片段,将具有干涉p53基因表达的功能.     

橘青霉全局性调控因子Pci-veA基因的克隆与分析

克隆和分析橘青霉Penicillium citrinum的全局性调控因子Pci-veA基因.设计简并引物,用PCR扩增获得Pci-veA基因的核心片段,利用RACE和TAIL-PCR技术对核心片段的3’和5’末端进行延伸,将获得的3个片段进行拼接并设计引物,克隆得到完整的Pci-veA基因.结果表明:Pci-veA基因全长1 774bp,包含一个70bp的内含子,cDNA序列为1 704bp,编码567个氨基酸;Pci-veA与多种已报道的真菌veA基因具有较高的同源性,且含有veA基因特定的双组份核蛋白定位信号区NLSI和Pat7定位信号区域.这些结果为进一步研究P.citrinum中美伐他汀生物合成的全局调控机理奠定了基础.     

真核生物内含子数据库统计规律研究

根据GenBank的序列数据,构建了真核生物内含子数据库(EID).对EID统计规律的研究表明,数据库共有103 848个基因,478 484个内含子,582 332个外显子,平均每个基因有4.61个内含子,5.61个外显子,内含子长度为40～120个核苷酸的最多.对人、大鼠、小鼠、鸡、果蝇、线虫、拟南芥、玉米和裂殖酵母等9种模式生物的数据的统计分析表明,在真核生物中,并不是生物越高等,基因中的内含子数或外显子数就越大.进一步,对各种模式生物的基因组大小与内含子比例及内含子密度的关系、内含子相位、内含子剪接位点等特征进行了统计研究.     

用AFM观察小白鼠心肌核DNA片段的基因体外转录和垃圾DNA的相互作用

用AFM直接观察、体外转录等实验技术组合,发现小白鼠(Balb/C)心肌体外转录状态的核DNA片段上的各种基因,处于垃圾DNA的特定的“转录平台”上。“转录平台”上的各种核活性基因的两端的调控序列,分别与特定开关蛋白质复合体结合(即可解离的开关蛋白质),中间的编码序列分别以非共价键特异结合可完全解离的转录活性因子等多种蛋白质;这些与核基因转录相关的蛋白质均由垃圾DNA的专一性蛋白质通路分别进行特异性正负反馈调控。     

家鸡卵清蛋白基因调控序列克隆与分析

本文扩增了包含卵清蛋白5’侧翼上游约3.4kb片段及其第一外显子、第一内含子与第二外显子的一部分,并分别删除5’端的一个DNA酶超敏感位点(DHSs)和第一内含子,得到四个不同长度的调控序列.经测序后,将四个片段分别连接在带有绿色荧光蛋白基因的pcDH-EGFP载体上,并同时为了消除载体上的CMV启动子的影响而将之切除,从而得到OV1.1k-EGFP,OV3.4k-EGFP,OV1.1k-intron-EGFP和OV3.4k-intron-EGFP四种慢病毒载体.经酶切鉴定这四种表达载体构建正确,并且尝试用OV1.1k-EGFP慢病毒载体转染培养家鸡原代输卵管细胞后,标记基因(EGFP)成功表达.这些结果为后续深入探究家鸡卵清蛋白基因调控序列功能奠定基础.     

内含子序列“三碱基组”的信息分析

在对编码序列的碱基分布作大量统计分析的基础上，对内含子序列中Ｇ、Ｃ的分布作了统计分析．发现内含子在“三碱基组”的意义下，第一位上（Ｇ＋Ｃ）含量占优势．如果将同一基因的外显子三联密码和内含子“三碱基组”做比较，发现在内含子中出现而外显子中没有的那些三碱基组，它们大多属于Ｌｉó所列出的“非偏爱”密码     

大鼠Neuritin基因启动子区克隆、鉴定及生物信息学分析

目的本研究旨在了解大鼠Neuritin基因启动子区特征,为明确神经受损后的再生中Neuritin基因在体内转录水平的调控提供理论依据。利用比较基因组学获取较为可靠的置信序列并设计上、下游引物克隆大鼠Neuritin基因5'调控区片段。方法采用生物信息学方法分析扩增片段序列特征,并采用多款转录因子预测软件预测大鼠Neuritin基因启动子主要调控区的转录因子结合位点。结果研究结果表明成功克隆出3447 bp大鼠Neuritin 5'调控区序列,大鼠Neuritin 5'调控区序列与小鼠同源率为91. 1%。生物信息学方法分析发现距大鼠Neuritin基因CDS区上游740～1012 bp位置处有一个Cp G岛,224 bp处有一个TATA-Box,初步推测大鼠Neuritin基因CDS区上游1100 bp为主要核心启动子区域。利用生物信息学软件预测主要调控区域含有AP-1,AP-2,AP-4和CREB等八个重要的转录因子结合位点。结论本研究大鼠Neuritin基因启动子的鉴定和相关转录因子结合位点的发现为进一步研究大鼠Neuritin基因的表达调控奠定了数据基础。