链霉菌发育与分化的分子调控

发育分化是现代生物学中一个富有挑战性的前沿领域．链霉菌具有复杂的形态分化周期，从孢子萌发、气生菌丝产生到孢子形成，每一个生长阶段都具有明显的形态特征，为形态分化突变株的鉴定、分化基因的互补克隆和时空表达研究提供了有利的条件．链霉菌的这一特点，是枯草芽孢杆菌、黄色粘细菌等原核生物无可比拟的此外，链霉菌具有复杂的生理分化过程，其产生抗生素的能力尤为引人注目，在目前已知的约１２０００种抗生素中，一半以上是由链霉菌产生的，其中包括许多在人类医药及农业上具有重要用途的抗生素，对这些抗生素生物合成途径中基因…     

阿维链霉菌adpA-a调控形态分化和黑色素形成

灰色链霉菌(Streptomyces griseus)中的AdpA是A-因子调控网络中的一个中心转录调控因子, 控制形态分化和次级代谢. 在阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)的基因组上, 也存在着与adpA高度同源的基因adpA-a. 为了研究其功能, 通过同源双交换将adpA-a基因破坏, 得到的adpA-a突变株不能进行正常的形态分化, 同时不再产生黑色素, 但产阿维菌素(avermectin)的能力不受影响. 对该破坏菌株进行基因互补, 互补突变株的表型得到恢复, 证实了突变株表型变化是由adpA-a破坏引起的. 以上结果表明, 在阿维链霉菌中, adpA-a不仅参与形态分化的调控, 同时也参与黑色素生物合成的调控.     

捭阖有术的基因缺陷菌

据英国Nature，2006，441：1038报道，德国发育生物学家韦利瑟（G．J．Velicer）和其助手最近研究了黄色黏球菌（Myxococcus xanthus）基因缺陷品种的生存适应行为，发现该品种能从菌群欺骗者变身为优势合作者。     

环腺苷酸应答元件结合蛋白(CREB)参与人hsp90β基因的热诱导表达

为研究cAMP应答元件（CRE）在人热休克蛋白hsp90β基因表达中的作用，构建了数个受hsp90β基因不同长度调控片段介导的氯毒素乙酰基转移酶（CAT）报告基因质粒。分别转染Jurkat细胞并检测42℃1h热诱导前后CAT活性。结果发现删除hsp90β基因上游含CRE片段（－173／－91bp)后，CAT的热诱导表达活性降低了67％。电泳迁移率变更分析（EMSA）显示热休克后Jurkat细胞的核抽提物中磷酸化的CREB与该片段呈特异性结合。Western印迹实验及PKA活性检测发现CREB的磷酸化程度及PKA活性均随热诱导时间的延长而增加。以上结果表明：磷酸化的CREB通过与hsp90β基因上游的CRE结合参与该基因的热诱导表达，并可能与PKA传导途径有关。     

PHF2全长cDNA及剪接异构体的克隆鉴定

ＰＨＤ锌指结构蛋白作为ＨＯＸ基因的上游调控因子,在生物体的发育过程中起着重要作用涉及该蛋白的异常还与人类的某些恶性疾病如白血病相关,利用基因数据库同源性比较,ＰＣＲ扩增ｃＤＮＡ文库筛选ｃＤＮＡ及部分基因组ＤＮＡ序列分析,多组织Ｎｏｒｔｈｅｒｎ印迹杂交等方法,克隆鉴定了一种新的人类编码ＰＨＤ蛋白的全长ｃＤＮＡ及该基因的不同剪接异构体。     

麻疹病毒RNA与寄主细胞质蛋白因子的相互作用

麻疹病毒(MV)属付粘病毒科,是单链的负链RNA病毒.基因组大小为16kb,其结构与同科的仙台病毒和弹状病毒科的水疱性口膜炎病毒(VSV)十分相似,然而基因转录与复制的机制可能不同.仙台病毒与VSV有效的体外转录系统早已建立,相似的系统在MV中却难以建立,而且与这两种病毒不同,在MV感染的细胞内至今未发现游离的前导链.研究表明,MV的体外转录仅在寄主细胞质蛋白提取物存在下才能进行,这意味着MV RNA的转     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

一种胡萝卜蔗糖转运蛋白基因家族新成员的分离及功能鉴定

培养基中蔗糖浓度的变化可以调控胡萝卜体细胞胚根的发育进程。为了分析在此过程中蔗糖的转运与体细胞胚根发育的相关性。利用RT－PCR获得胡萝卜蔗糖转运蛋白基因的探针，筛选蔗糖调控状态下的胡萝卜体细胞胚的cDNA文库，分离到蔗糖转运蛋白基因家族的一个新成员的全长cDNA，命名cSUT基因(GenBank注册号为AB036758）。对该基因的编码蛋白进行结构分析表明，其具有典型的12个跨膜结构域。在酵母中的表达分析证明，cSUT基因的编码蛋白有转运蔗糖的功能，转运活性受pH值影响较大，Km为9mmol/L，且对蔗糖的运输具有专一性，Northern杂交结果显示其主要在根部表达，且在蔗糖调控与解调控的胡卜体细胞胚发育的不同时相存在显著表达差异，推测cSUT基因与蔗糖的信号转导以及胚根的发育密切相关。     

G四链体互作蛋白及其研究方法进展

G四链体是一种非经典的核酸二级结构,并且已经被证实大量存在于多种生物基因组及转录组中的关键调节位点.由于其特殊的四链结构, G四链体能够与多种功能的蛋白发生相互作用,从而参与生物体多种生理及病理过程的调控.因此, G四链体互作蛋白的结构及功能研究将有利于进一步揭示G四链体的生命活动调节机制,促进开发G四链体及其互作蛋白作为疾病治疗靶点的新型治疗方法.近年来,得益于核酸-蛋白互作研究方法的进步及G四链体互作蛋白研究新技术的开发,科学家已经发现了多种功能各异的G四链体互作蛋白.本文简要介绍了已知G四链体互作蛋白的种类和功能,综合评述近年来G四链体互作蛋白研究方法的发展,并对未来的发展方向进行展望.     

鹌鹑同源异性盒基因Quox-1在染色体定位研究

<正>1984年W.Gehring和M.P.Scoff分别同时发现同源异性盒基因(Homeobox genes),并证实这些基因生物发育过程控制结构基因的调控基因,这使分子发育生物学研究有突破性进展.     

基于DAP-Seq方法鉴定玉米胚乳特异表达转录因子O2在全基因组水平上的结合位点

Opaque2(O2)是一个调控玉米胚乳发育的重要转录因子.为了揭示O2的转录调控网络,利用DAP-Seq技术挖掘其在全基因组范围上结合位点共检测到11385个位点.通过结合已报道RNA-Seq数据,本研究DAP-Seq共检测到317个O2直接结合并调控的靶基因,其中包括97个已报道ChIP-Seq检测靶基因以及220个DAP-Seq特异检测的靶基因.而基序(motif)富集分析显示, DAP-Seq检测O2结合317靶标基因与220个特异结合靶标基因所富集的基序均与已报道O2结合motif相同.另外, GO富集分析显示,与ChIP-Seq一致的O2靶基因主要参与zein蛋白合成及氨基酸代谢途径,而特异检测的O2靶标基因,除参与上述途径外,还主要参与糖代谢途径以及多个胁迫响应相关途径.本研究利用DAP-Seq技术进一步揭示了O2在胚乳发育过程发挥调控作用,该结果是对前人研究结果的验证和补充.     

酵母Pro2基因的克隆、鉴定及其促抗盐调渗性质的研究

在50年代,脯氨酸合成途径及为其合成酶编码的基因在多种微生物中就有了详尽和深入的研究。在大肠杆菌、沙门氏菌和红色链孢霉菌中,其合成途径为:     

金鱼中vsx1基因抑制脊索中胚层发育调节基因ntl的表达

vsx1是最先在金鱼中发现, 在神经视网膜双极细胞的增殖、分化和正常生理功能维持中具有重要作用的转录因子基因. 在已经检测的脊椎动物物种中, 该基因都在胚胎发育的早期即开始表达, 而且其在不同物种中的时空表达模式相似, 提示该基因在胚胎发育早期可能具有重要的调节功能. 但vsx1在眼睛发育之外的发育调节功能研究尚无报道. 本研究对金鱼vsx1过表达和功能抑制对胚胎形体模式形成的影响进行了分析, 发现抑制vsx1的功能及其过表达都能严重干扰胚胎背中线脊索结构的发育. 基因表达原位杂交分析表明, vsx1过表达能显著抑制脊索中胚层发育关键调节基因ntl在背中线的表达, 而vsx1被抑制则ntl在背中线的表达范围显著扩展. 凝胶阻滞分析证明VSX1蛋白作为转录因子可与ntl启动子的特定序列直接结合. 基因表达分析证明, vsx1能有效抑制ntl启动子控制的报告基因GFP转录. 这些结果都证明, vsx1能直接抑制脊索中胚层发育关键调控基因ntl的表达, 提示vsx1在胚胎发育早期的主要功能之一可能是抑制脊索中胚层基因在神经管中异位表达, 以保障中枢神经系统按正确的模式发育.     

牛金属硫蛋白基因序列测定及结构分析

金属硫蛋白(Metallothionein,简称MT)是一类能特异性地结合重金属,并富含半胱氨酸的低分子量蛋白质,它们广泛地存在于从酵母到人类的真核细胞生物体中。MT基因是动物细胞基因表达调控中一直受人重视的实验模型。为了在转基因家畜的研究中提供可诱导的调控元件,我们克隆了牛金属硫蛋白基因(bMT),并发现牛的MT基因家族至少含有4个成员。本文对其中一个具有功能的基因(bMTc)进行了序列测定,在此基础上对该基因的结构特性作了分析。     

耐辐射球菌不存在经典的SOS反应

LexA和RecA在大肠杆菌经典的SOS反应过程中起关键作用。LexA作为一个转录抑制因子控制着包括RecA在内的许多基因的DNA损伤后的诱导表达。以前的研究表明，耐辐射球菌中单独LexA1和LexA2都不参与RecA的诱导表达。在本次研究中，我们构建了耐辐射球菌lexA1和lexA2基因的双突变。研究结果显示，与野生型和两个单突变体相比较，lexA1和lexA2基因双突变明显降低了耐辐射球菌的生长速度，而且增加了耐辐射球菌对紫外线辐照和过氧化氢氧化胁迫的抗性。在正常生长情况下，双突变并没有使耐辐射球菌细胞内RecA本底表达量明显上升，而是和野生型和两个单突变体中的RecA蛋白水平一致。这表明LexA1和LexA2一起也不参与对RecA蛋白诱导表达的调控。进一步的DNA芯片数据显示，LexA1和LexA2一起参与了包括细胞分裂、蛋白合成、抗氧化和转录调控等许多分子机制的调控过程。以上实验结果表明，耐辐射球菌并不具有经典的SOS反应，它应该利用一种新的分子机制来调控DNA损伤诱导蛋白的诱导表达过程。     

山东胜利油田沾3油藏微生物组特征

以山东胜利油田沾3区注入水和采出液为研究对象,利用16S r RNA高通量测序技术,分析了油相样本、水相样本以及注入水样本的微生物群落结构.结果发现沾3油藏微生物多样性较高,注入水样本中细菌群落多样性最高,古菌群落多样性最低;而采出液油相样本的微生物群落多样性较采出液水相样本低.采出液微生物组的特征与注入水中微生物组的特征存在较大差异,具有明显的生境特异性.采出液油相样本与水相样本中主要的细菌类群包括γ-变形菌纲、ε-变形菌纲、α-变形菌纲、放线菌纲和梭状芽孢杆菌纲.在属水平上,采出液以假单胞菌占优势,而注入水中的优势菌属为硫单胞菌.采出液中古菌主要类群为甲烷微菌纲、甲烷杆菌纲、嗜盐菌纲、热原体纲、热变形菌纲和热球菌纲,尤其以鬃毛甲烷菌科和甲烷杆菌为主.对注入水和采出液水相中的油藏微生物与环境理化因子进行冗余分析(RDA)发现,注入水细菌和古菌群落均主要受SO_4~(2-)浓度影响,采出液水相样本中的细菌群落主要受Ca~(2+)浓度和pH等影响,而古菌群落则主要受Cl~-, Mg~(2+)和HCO_3~-浓度影响.该研究结果揭示了微生物在高温油藏环境中的空间分布特征及受控因素,为今后定向调控油藏微生物群落、进而提高微生物驱油的采油率奠定了基础.     

拟南芥花药表达基因调控关系的预测

模式植物拟南芥花药的发育由复杂的基因网络所调控. 至今为止, 研究人员对这一调控网络的了解非常有限. 本研究利用一种整合基因芯片数据与启动子序列分析的生物信息学方法来预测拟南芥花药表达基因之间的调控关系. 基于这种方法, 一共预测到了7710对具有调控关系的基因对, 其中80对为高可信度的调控关系. 在这80对基因中, 有3对调控关系已被之前的实验验证, 表明本研究预测的结果有一定的可靠性. 我们所预测的基因调控关系有助于拟南芥花药发育分子机理的深入研究, 提出的生物信息学研究方法也可用于其他基因调控关系的预测.     

真细菌型的细胞分裂位点决定因子CrMinD基因在衣藻中从叶绿体到核的成功转移

MinD蛋白是一种普遍存在的ATP酶, 在真细菌、古细菌以及植物叶绿体的分裂过程中发挥着关键的作用. 在已研究过的4种绿藻(Mesostigma viride, Nephroselmis olivacea, Chlorella vulgaris, Prototheca wicker-hamii)中, MinD基因均由叶绿体基因组编码. 但在拟南芥中, MinD基因由核基因组编码, 其蛋白定位于叶绿体并参与叶绿体分裂的调控, 说明在高等陆生植物中, MinD基因已经转移到核基因组. 然而, 对于在质体进化过程中MinD基因从叶绿体转移至核的机制还不清楚. 我们从单细胞绿藻(Chlamydomonas reinhardtii, 衣藻)中鉴定了一个核编码的MinD同源物CrMinD, 其在野生型大肠杆菌(E. coli)中的过表达会抑制细胞的分裂并导致丝状细胞的形成, 表明植物MinD蛋白在进化上的保守性. CrMinD-egfp在烟草和拟南芥中的瞬时表达确认了CrMinD蛋白在调节叶绿体分裂中的作用. 在已公布的所有陆生植物质体基因组序列中, 没有发现MinD的同源物, 说明MinD基因从质体转移至核这一事件在进化出陆生植物以前就已经发生了.     

一个可在大肠杆菌和链霉菌之间进行属间接合转移的柯斯质粒

利用柯斯质粒载体在大肠杆菌中克隆和分析链霉菌基因簇的方法和技术已有很大发展,已构建了不少链霉菌-大肠杆菌双功能柯斯载体.利用这种载体固然可以把链霉菌的基因文库构建在大肠杆菌中并可方便地进行克隆片段的结构分析,但要通过转化把克隆的大片段DNA 转回到链霉菌中来进行功能分析常常遇到不少障碍,最近发展起来的质粒在大肠杆菌和链霉菌之间进行属间接合转移的方法,则解决了外源DNA导入许多链霉菌菌种的疑难问题,使得DNA的克隆和分析工作能够方便地在大肠杆菌中完成     

生物信息方法预测高粱miRNA及其靶基因

miRNAs是新发现的一类长约21个碱基对的非编码RNAs. 它们在转录后基因调控中起着重要作用. 它们的靶目标涉及许多生物进程, 如发育、新陈代谢、胁迫应答等. 尽管已经有大量物种的miRNAs报道, 然而关于高粱miRNAs的相关报道却十分有限. 本研究通过基于基因组勘测序列(GSS)的同源序列搜索和miRNAs的二级结构分析, 总共发现17条新的miRNAs. 它们不均等的分布于11个miRNAs家族中. 一些miRNAs的基因存在多位点并且不仅仅存在于单一基因位点上. 大多数miRNAs存在同一生物界的保守性, 但是我们发现, 高粱sbi-miR127和sbi-miR466分别表现出与人类(H. sapiens)和家鼠(M. musculus)具有高度序列相似性. 通过靶基因预测软件MiRU对miRNAs的分析表明, 它们可能调节64种靶基因, 其中多数涉及RNA加工、新陈代谢、细胞周期、蛋白质降解、胁迫应答及转录. 在11个miRNAs家族中至少有7个miRNAs的靶目标是NADPH-细胞色素p450还原酶、核苷二磷酸激酶、超氧化物歧化酶等一些在新陈代谢和胁迫应答中必要的蛋白, 说明miRNAs在这些过程中起着十分重要的作用.