人类基因组中L1元件及其5＇UTR的研究

讨论了L1在人类染色体中的分布密度与染色体长度以及L1的密度与基因密度之间的关系．发现在大多数染色体上L1的密度和染色体的长度表现为正相关，而L1的密度和染色体中基因的密度表现为负相关；对人类L1的5’UTR进行了详细的研究后，发现在L1元件的5’UTR部分含有许多转录因子结合位点．对基因的转录起始位点上游进行统计分析，发现其中含有大量的L1序列．通过对人类的EST数据库进行BLAST分析，新发现了51条和人类L15’UTR相似性较高的EST片断，根据它们分布的组织特异性，说明L1元件可能调控与发育过程有关的基因的表达；最后应用多样性增量的方法对人类和大鼠的L1 5＇UTR进行了区分，得到了较好的预测结果，说明大部分L1的5’UTR的调控作用是人类特有的．     

人类基因组中L1元件及其5''''UTR的研究

讨论了L1在人类染色体中的分布密度与染色体长度以及L1的密度与基因密度之间的关系.发现在大多数染色体上L1的密度和染色体的长度表现为正相关,而L1的密度和染色体中基因的密度表现为负相关;对人类L1的5'UTR进行了详细的研究后,发现在L1元件的5'UTR部分含有许多转录因子结合位点.对基因的转录起始位点上游进行统计分析,发现其中含有大量的L1序列.通过对人类的EST数据库进行BLAST分析,新发现了51条和人类L1 5'UTR相似性较高的EST片断,根据它们分布的组织特异性,说明L1元件可能调控与发育过程有关的基因的表达;最后应用多样性增量的方法对人类和大鼠的L1 5'UTR进行了区分,得到了较好的预测结果,说明大部分L1的5'UTR的调控作用是人类特有的.     

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.     

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。     

Rab结合蛋白RanBP1的同源基因M3的克隆与功能分析

以Ran结合蛋白RanBP1的保守区域作为探针,低严谨条件下杂交筛选人视网膜cDNA文库,得到阳性克隆M3,它与鼠zhx-1基因高度同源.RH作图将其定位于8q24.11～q24.3.拼接EST序列并填补缺口,得到M3 cDNA全长4 934 bp,与Northern blot得到的主要转录本长度一致.此cDNA全序列包括2 622 bp开放阅读框,编码873氨基酸,含有2种翻译调控元件uUAG和TTATTTAT.该基因预测蛋白含有2个锌指结构,5个同源盒保守区,1个双侧核定位序列(NLS)及35个磷酸化位点,表明它既可能作为转录调控因子,也可能受到上游因子的调控.     

蛋白酶结构基因及其克隆

为探明重要毒力因子玫烟色棒束孢几丁质酶基因Ifupr1的表达调控机理,以Ifupr1基因组全长核苷酸序列为基础,采用基因组步移方法,获得Ifupr1的5′-上游区序列(总长为2402bp)。分析其结构基因中无内含子,该序列含有启动子的核心结构序列CAAT框、特异的反应元件和转录因子结合位点。CAAT框是调控转录速率的元件,而其他一些转录因子结合位点则可能具有特异性调节基因转录的功能。     

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。     

禽传染性支气管炎病毒H52反向遗传株的构建

IBV H52基因组全长27.6kb,分13个1.3~2.9kb的片段扩增H52全长cDNA,额外扩增N-3′片段,并克隆到载体PMD19-T上.利用No see′m技术在每个片段中引入BsaⅠ或BsmBⅠ酶切位点,D1片段中引入沉默突变位点,在5′UTR端和N-3′引入T7启动子,3′UTR端引入Poly(A)尾.将克隆好的13个片段酶切,纯化,体外无缝连接为全长cDNA.将全长cDNA及N-3′体外转录获得它们的转录体,将转录体共转染BHK-21细胞,48h后收获细胞液,将细胞液接种10日龄SPF鸡胚获得反向遗传株H52-R.在鸡胚中盲传5代后,通过RT-PCR对无义突变位点进行扩增及序列分析,在反向株H52-R中发现引入的无义突变位点.对反向株H52-R的一些生物学特性如HA、EID50等测定发现,H52-R的这些生物学特性与亲本株H52相似.     

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。     

人IDE基因启动子生物信息学分析

对人IDE基因启动子进行生物信息学分析以获得人IDE基因启动子、CpG岛及转录因子结合位点特征.从UCSC基因组数据库成功获得人IDE基因5’调控区2 000 bp序列.Promoter 2.0、FPROM、NNPP预测人IDE基因分别有3个、2个、6个启动子.Relative profile score threshold选择80%、85%、90%、95%、100%时,JASPAR预测该序列存在5170、1771、454、87和5个可能的转录因子结合位点.Relative profile score threshold选择80%,搜索到6个潜在的TCF7L2转录因子结合位点.采用进化足迹法,LAGAN预测方法获得位于人和小鼠同源IDE基因启动子保守区域相同位置的转录因子结合位点为14个,包含转录因子SPI-1、cap、c-FOS、FREAC-3、c-ETS、Cdxa、HSF2等.发现一个CpG岛,位于1 303～1 705 bp 之间,大小为403 bp.人IDE基因启动子、CpG岛及转录因子结合位点的生物学信息学分析,为下一步基因表达调控实验奠定了基础.     

TNFα基因在小鼠成纤维细胞L929中的调控研究

质粒pEGFP-1是一种不含启动子序列的哺乳动物细胞表达载体，将系列缺失的TNFα基因启动子5‘UTR（untranslated region）和3‘UTR插入pEGFP-1中，构建了一组重组质粒，转染L929细胞后，发现当报告基因EGFP的上游含有包括5‘UTR在内的TNFα基因启动子序列时，重组质粒在L929细胞中均能表达EGFP，但是，当EGFP基因3‘端同时含有TNFα基因的3‘UTR时，重组质粒转染L929细胞后，均不能表达EGFP，因此，在L929细胞中，TNFα基因的3‘UTR对基因表达具有抑制作用，进一步研究发现，在L929细胞中，TNFα基因的3‘UTR对基因表达的抑制作用需要其5‘UTR的共同参与，而且，RT－PCR实验表明，LPS在其他细胞中对TNFα基因起诱导作用的机制在L929细胞中不存在。     

赤狐ESR1基因启动子的克隆及生物信息学分析

对赤狐ESR1基因启动子区转录因子结合位点进行了预测,为今后研究其转录调控机制提供参考依据。以赤狐基因组DNA为模板,通过PCR技术扩增克隆ESR1基因启动子序列,并构建至双荧光素酶报告基因载体;利用生物信息学方法对ESR1基因核心启动子区的关键转录因子结合位点进行预测。成功克隆出赤狐ESR1基因5’上游1 880 bp的片段。通过在线软件分析预测发现,2个候选核心启动子位于转录起始位点上游634～842 bp;多种在线软件预测到赤狐ESR1基因启动子区存在Sp1,cEBP及NF-1等多个转录因子结合位点。推测这些转录因子可能对赤狐ESR1基因转录活性具有重要的调控作用。     

四膜虫有性生殖过程中特异表达基因TCD3的序列分析

含有CHROMO(chromatin organization modifier)结构域的蛋白参与了染色质结构的调节.本研究从嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)全基因数据库(www.ciliate.org)和基因表达数据库(tged.ihb.ac.cn)中筛选到有性生殖特异表达TCD3(Tetrahymena chromo domain-containing protein 3)基因.该基因ORF为1 005bp,大核染色体中基因全长1 241bp,含有两个内含子.5′-RACE和3′-RACE表明5′端非编码区(5′-UTR)长度为40bp,3′端非编码区(3′-UTR)长度为90bp.TCD3基因预测编码334个氨基酸构成,含有一个CHROMO结构域.CHROMO结构域聚类分析表明四膜虫Tcd3蛋白可能与线虫CeCDP功能类似,参与异染色质的形成和DNA序列删除.     

人类基因组非冗余Exon/Intron数据库的构建

以Homo.sapiensRefSeq作为原始数据库来构建EID(Exon/Intron Database)可以克服GenBank所带来的冗余问题.通过分析RefSeq基因组数据库中每个CDS(Coding Sequence,编码序列),获得构建EID的相关的数据(基因的定义、基因标识符、基因序列、蛋白质标识符、蛋白质序列、外显子和内含子的数量、大小、总数、非翻译区(UTR)内含子、内含子相位、内含子剪切位点模式).结果表明,人类24条染色体(22条常染色体和2条性染色体,共计2 870 827355 bps)中含有32 157个基因标识符(gene blocks),其中7 398个基因为假基因,4 014个基因发生了可变剪切(Al-ternative Splicing,AS),15 533个基因含有CDS内含子,765个基因含有UTR内含子,2 585个基因不含有内含子,其他的为异常基因.     

酵母螺旋酶(YRF)基因的结构域及其基因家族的演化

以基因序列内所含较小的 ORF作为探测基因结构的亚单元 ,研究酵母螺旋酶蛋白(YRF)的主要结构域分布以及 YRF家族基因的演化特征 .研究表明 ,YRF基因有 2个较保守的主结构域 .此外 ,在酵母染色体 5′和 3′端有一些与 YRF基因同源性很高的已知 ORF,与YRF基因对比发现 ,这些 ORF是 YRF基因 2个主结构域分离或第 1主结构域内部分离的结果 ,分离位点均在各个亚单元之间发生 ,说明得到的亚单元序列在 YRF基因家族进化中具有很高的保守性     

抑癌基因与原癌基因在正常细胞与癌细胞中的表达水平与甲基化比较

选取抑癌基因和癌基因转录起始位点和转录终止位点上下2000bp,研究它们在癌细胞和正常细胞中甲基化分布差别,结果表明抑癌基因在癌细胞比正常细胞甲基化分布高,并且抑癌基因甲基化分布集中于转录起始位点前后1000bp,而原癌基因的甲基化分布要比抑癌基因的分布广.然后又对每个抑癌基因和原癌基因转录起始位点和转录终止位点的甲基化水平进行了研究,找出了在所选的癌细胞比正常细胞甲基化高的抑癌基因RUNX3,WT1,发现它们都是转录因子且生物学功能相似.     

胡萝卜LEA基因家族新成员DcLEA1的克隆及其结构与表达特性分析

利用改进的cDNA代表性差示分析(RDA)技术,从调控状态的胡萝卜体细胞胚中分离到LEA基因片段,以该片段为探针筛选调控状态的胡萝卜体细胞胚的cDNA文库及用控渗法构建的基因组文库,获得了胡萝卜LEA基因家族的一个新成员DcLEA1(GenBank注册号:AF308739).该基因转录区由5′UTR区、两个外显子、一个内含子及3′UTR构成,启动区长1.2kb;开放阅读框为480 bp,编码159个氨基酸和一个终止密码子.Northern杂交分析表明,DcLEA1基因在胡萝卜成体中无表达活性;在调控状态的胡萝卜体细胞胚中具有高表达活性;在解调控12 h的胡萝卜体细胞胚中,转录本含量急剧下降;随着解调控时间的延长,胡萝卜体细胞胚根开始延伸,DcLEA1基因的表达活性又有所增加.这一现象与LEA基因在种子休眠和萌发过程中表达活性的变化规律相似.由此推测,可以利用胡萝卜体细胞胚蔗糖调控-解调控体系,来模拟种子休眠与萌发的过程,研究植物胚根发育相关基因表达调控的分子机理.     

小鼠NPC细胞RFX1ChIP-Seq数据分析

利用NCBI数据库中小鼠Embryonic Stem Cells(ESC)与Neural ProgenitorCells(NPC)的基因芯片结果及NPC时期的RFX1ChIP-Seq数据,进行有关RFX1的分析,结果表明:RFX1结合位点富集在1,2,4,5,7,9,11染色体上,Y染色体上最少,其他染色体上比较均衡;在基因组中结合位点分布区域主要在基因的promoter区域,约有53.2%,其次是intergentic,占22.5%,body区域,占13.1%,enhancer区域,占11.2%.说明RFX1是以结合在基因的promoter区为主要形式对目的基因进行调控.同时在DAVID数据库中用生物信息学方法探索了RFX1靶基因的生物学功能分类.     

RLM-RACE法快速克隆盐角草胆碱单加氧酶cDNA 5′末端全序列

采用RLM-RACE法,根据已获得的盐角草胆碱单加氧酶基因的部分序列,设计2条特异性嵌套PCR引物,成功地克隆了该基因cDNA 5′末端全序列,测序结果显示该片段包括5′UTR 154个核苷酸和编码区606个核苷酸,编码N端202个氨基酸,Blast P结果表明,该片段编码的蛋白序列与辽宁碱篷及其他藜科植物的胆碱单加氧酶同源性达到85％以上,同时找出了其转录起始位点,即为该序列的第1个碱基g．     

百脉根Rac1基因启动子的克隆与表达分析

百脉根小G蛋白Rac1基因促进共生结瘤过程,但其转录调控机制尚不明确.采用生物信息学方法对百脉根Rac1基因的启动子序列进行了预测,并对该启动子中含有的顺式调控元件进行了统计分析.克隆了约1.8kb的启动子片段,并构建了GUS融合的重组质粒p1391Z-Rac1Pro.通过百脉根毛根转化法获得转基因毛根,进一步利用组织化学染色法对Rac1基因在阳性毛根中的表达部位进行了研究.结果显示:该启动子除含有常见的转录调控保守元件TATA-box和CAAT-box外,还含有调控防御和胁迫、激素、光照等信号的应答元件.组织化学染色发现,Rac1基因在接种根瘤菌的根毛、根尖、根瘤原基皮层中表达量较高.