基因序列的搜索与相似性比对

生物信息学的基本任务是对各种生物分析序列进行分析,也就是研究新的计算机方法,从大量的序列信息中获取基因结构、功能和进化等知识,并将其存储于基因数据库中.而在序列分析中,将未知序列同基因数据库中已知序列进行相似性比较是一种强有力的研究手段,包括序列的片段测定、拼接,基因的表达分析,以及RNA和蛋白质的结构功能预测.     

RNA干扰在肿瘤转移研究中的应用

RNA干扰是与特定基因同源互补的双链RNA在体内以序列特异的方式引发靶基因的mRNA降解,从而导致转录后基因沉默的过程。由于其在基因沉默中的高度特异性和有效性,在基因功能和基因药物的研究中有很大潜力。综述了RNA干扰可能的分子机制、分子生物特性和其在肿瘤特别是肿瘤转移中的应用。     

植物基因工程中的转基因沉默机制

植物转基因沉默可以发生在染色体DNA、转录和转录后三种不同的层次上,转录水平基因沉默机制涉及DNA甲基化、位置效应、重复序列、同源序列等作用。转录后水平基因沉默机制常用RNA域值模型、异常RNA模型、双链RNA模型、未成熟翻译终止模型等解释。目前没有一种通用的模型可以解释所有的转基因沉默现象,但不同模型从不同方面解释了转基因机制的某些方面。     

利用复杂网络来研究tRNA序列的进化

根据点突变和互补复制的进化机制构建tRNA序列相似度平行网络和反平行网络并研究了网络的特征.分析发现当相似度很大时,tRNA基因网络出现了无标度(scale-free)的特征.其次,还比较了平行网络和反平行网络的特征,发现在相同的条件下,反平行网络中的tRNA序列间的关系比平行网络中更密切,它们之间的相似程度更高.这同时说明现代tRNA 序列由互补复制机制进化的可能性更大.最后根据点突变和互补复制的进化机制建立了一个粗糙的tRNA进化模型.结果发现模型tRNA相似度网络在0.3≤ξ≤0.5条件下,不仅和真实tRNA相似度网络有局部的相似行为,而且网络的整体行为也是相似的.因此现代tRNA序列的合理的进化机制应该是上述两种机制的混合.     

线虫DNA序列沿染色体进化的非均匀性

选择了四个信息参量来刻画核酸序列的进化水平,研究线虫染色体全序列、基因序列和基因间序列的进化水平沿染色体的非均匀分布规律.结果显示各类序列的进化水平沿常染色体呈现明显的非均匀性和规律性.进化水平高的序列分布在染色体的两端,是进化活跃区,进化水平低的序列,分布在染色体的中部,是进化保守区;基因序列和基因间序列是协同进化的,在染色体上具有相同的分布规律;Ⅳ号染色体显示出了染色体形成的拼接模式,由此推断常染色体的形成与进化过程是先以一个进化保守序列为核序列,在其两端拼接其它的序列,通过序列间的协调和融合使之逐渐走向成熟;整个X染色体具有稳定的进化水平,进化模式与常染色体不同.     

利用复杂网络来研究tRNA序列的进化

根据点突变和互补复制的进化机制构建tRNA序列相似度平行网络和反平行网络并研究了网络的特征．分析发现当相似度很大时，tRNA基因网络出现了无标度（scale—free）的特征．其次，还比较了平行网络和反平行网络的特征，发现在相同的条件下，反平行网络中的tRNA序列间的关系比平行网络中更密切，它们之间的相似程度更高．这同时说明现代tRNA序列由互补复制机制进化的可能性更大．最后根据点突变和互补复制的进化机制建立了一个粗糙的tRNA进化模型．结果发现模型tRNA相似度网络在0．3≤ε≤0．5条件下，不仅和真实tRNA相似度网络有局部的相似行为，而且网络的整体行为也是相似的．因此现代tRNA序列的合理的进化机制应该是上述两种机制的混合．     

RNA干涉研究进展

RNA干涉(RNAi)是由双链RNA(dsRNA)引起的序列特异性基因沉默,这是目前研究的热点,具有广阔的应用前景.对RNAi的分子机制、生物功能、研究策略及RNAi技术在基因功能、基因治疗、植物品质改良等方面的应用进行了综述.     

绵羊肺炎支原体新疆分离株黏附素与溶血素A基因的克隆及序列分析

根据Gen Bank报道的绵羊肺炎支原体(MO)基因组序列,设计特异性引物,对MO新疆分离株黏附素基因和溶血素A基因进行PCR扩增、克隆及测序;应用分子生物学软件对该基因及其编码蛋白进行分子特征分析,并与其他支原体相应序列进行同源性分析,构建该基因系统进化树。结果显示:黏附素基因长为3426 bp,溶血素A基因长为777 bp;黏附素在第1-23位氨基酸残基为信号肽、1个跨膜区,可能为分泌型蛋白;溶血素A无信号肽和跨膜区、有RNA结合位点和甲基转移酶结合位点。系统发生分析表明,黏附素基因与猪肺炎支原体P146株进化关系较近,与其他的支原体进化关系远;溶血素A基因与猪肺炎支原体232株、结膜支原体HRC581株位于同一分枝上,进化关系近。本研究克隆了MO黏附素基因和溶血素A基因,为了解MO毒力相关基因生物学功能及其致病中的作用奠定了前期基础。     

RNA干扰的研究现状与应用前景

RNA干扰(RNAi)是dsRNA介导的特异性基因表达沉默的现象,是生物在进化上高度保守的基因表达调节机制之一。从RNA干扰的概念入手,系统阐述了RNA干扰的作用机制、作用特点及其最新进展,并对RNA干扰技术的应用前景进行了展望。     

黑线仓鼠KiSS-1基因的生物信息学与系统进化研究

采用RT-PCR技术克隆得到黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)KiSS-1基因的部分序列,并进行生物信息学分析。结果表明:该段序列共429bp,包含部分5’非翻译区、转录起始位点、信号肽序列以及主要的活性区域。黑线仓鼠KiSS-1编码的蛋白质是一种胞外分泌的亲水性蛋白质,N端含有19个氨基酸组成的信号肽序列,67、121-122位各有一个水解位点,68、69处的磷酸化位点可能与蛋白质活性的获得有关。二级结构预测含有较多的α螺旋和自由卷曲,115-119位的α螺旋在与受体结合中有重要作用。系统进化分析证实该序列与其他物种有较高的同源性,说明该基因在进化中相对保守。通过生物信息学与系统进化分析,有助于进一步揭示KiSS-1的转运加工途径及作用机制。     

DNA元素百科全书计划：将垃圾DNA的想法丢进垃圾堆

事情曾经很简单,由 DNA 产生 RNA,RNA 产生蛋白质。后来对调控基因、RNA 的加工以及其他细节有了更深入的了解。再后来是第一条 DNA 的序列使研究人员大吃一惊,因为真正编码蛋白质的基因是像散落在很呆板、明显无所事事的 DNA 布丁上的葡萄干一样分散的序列。这些无所事事的 DNA 是什么?是垃圾。     

绵羊母源基因TRIM28克隆、表达及生物信息学分析

为了研究TRIM28基因在绵羊早期克隆胚胎发育过程中基因组去甲基化与重新甲基化及其维持的机制,探索母源关键基因在体细胞克隆效率中的作用,本研究通过提取中国美利奴细毛羊卵巢组织RNA,经反转录获得cDNA,利用特异性引物扩增TRIM28基因编码区序列,测序后采用生物信息学软件对编码区序列及氨基酸序列进行相关生物信息学分析和结构预测,进一步采用RT-PCR对绵羊不同组织中TRIM28表达量进行检测。结果显示:克隆获得了绵羊TRIM28基因编码区序列全长2441bp,编码811个氨基酸。生物信息学分析结果表明,不同物种TRIM28基因编码区核苷酸和氨基酸序列具有较高保守性。组织表达谱结果显示,TRIM28 mRNA在中国美利奴细毛羊肺脏、脾脏和卵巢中高丰度表达,且与Zfp57表达情况一致。结论:TRIM28基因结构和进化方面高度保守,推测其在不同组织中行使转录中介因子这一特定的生物学功能相关,TRIM8与ZFP57复合体在分化组织中对基因组甲基化的维持起着重要作用。     

基因转换的分子机制及其在nrDNA致同进化过程中的应用研究进展

基因转换是指同源序列之间非交互性的信息转换。基因转换现象已在原核生物及真核生物中被广泛发现。基因转换的主要作用是引起序列的转移、致同进化、抗原的变异、抗抗生素的免疫、缺口的修复等。通过对引起基因转换现象的4种分子重组模型(Holli-day模型、Meselson-Radding模型、DSBR模型和SDSA模型)的介绍,探讨基因转换在nrDNA致同进化过程中的应用。     

黑线仓鼠 KiSS-1基因的生物信息学与系统进化研究

采用 RT-PCR 技术克隆得到黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)KiSS-1基因的部分序列,并进行生物信息学分析.结果表明:该段序列共429 bp,包含部分5′非翻译区、转录起始位点、信号肽序列以及主要的活性区域.黑线仓鼠 KiSS-1编码的蛋白质是一种胞外分泌的亲水性蛋白质,N 端含有19个氨基酸组成的信号肽序列,67、121-122位各有一个水解位点,68、69处的磷酸化位点可能与蛋白质活性的获得有关.二级结构预测含有较多的α螺旋和自由卷曲,115-119位的α螺旋在与受体结合中有重要作用.系统进化分析证实该序列与其他物种有较高的同源性,说明该基因在进化中相对保守.通过生物信息学与系统进化分析,有助于进一步揭示 KiSS-1的转运加工途径及作用机制     

植物中RNA沉默机制的研究进展

近年来,人们对植物中RNA沉默机制的的认识日渐清晰,小RNAs在其中发挥重要作用.文章综述了植物中RNA沉默的机制、RNA沉默的主要途径及其在防御外源DNA序列入侵过程中的主要功能.并简要介绍了由DNA病毒编码的基因沉默抑制子在对抗宿主沉默反应的作用.文章最后阐述了对RNA沉默进行深入研究的必要性,对需要研究的问题进行了分析,为抗病毒作物育种提供了有力依据.     

小分子RNA家族中的新成员--microRNA

近来,人们在多种生物中发现了一类新的小分子RNA——microRNA(miRNA)．miRNA是20～24nt的单链RNA,在进化上具有高度的保守性,它通过与靶mRNA不完全互补配对,抑制蛋白翻译,调节内源基因表达,在基因调控中扮演了重要的角色．miRNA和siRNA(small interferenceRNA)在生成机制、作用途径等方面关系密切,它们既有区别又相互联系．小分子RNA的研究将是今后分子生物学的研究热点之一．     

miR-430基因簇的生物信息学分析

很多microRNA （miRNA）基因在基因组上紧密排列形成miRNA基因簇,mir-430是目前已发现的最大miR-NA基因簇,但其起源和进化方面却是未知的.为了揭示mir-430基因簇的起源及其在相关物种的进化关系,文中基于miRNA序列同源保守的特点,采用BLAST程序在NCBI基因数据库中搜索mir-430序列,在14个物种中共搜索到35个mir-430基因序列,这14个物种都为硬骨鱼类.多序列对比发现mir-430基因簇成熟序列的第2到第8位碱基以及第16到第22位碱基为保守序列.进化分析表明七鳃鳗的pma-mir-430基因可能是此基因家族最早出现的基因形式,并且pma-mir-430e可能是其他物种mir-430基因的祖先基因.祖先基因经过个别碱基的缺失及突变、串联重复和大片段重复等方式形成了mir-430基因簇.该研究通过分析不同物种中mir-430基因簇的特征,揭示mir-430基因簇的分子进化规律,为其调控网络和功能研究提供理论基础.     

林麝线粒体基因组扩增及其序列结构的初步分析(英文)

林麝是我国一级保护动物,广西是其分布的最南缘,但目前境内资源已相当稀少.为了更好地了解这一物种,我们扩增林麝线粒体基因组并对其序列结构进行初步分析.其全序列长16354bp,包含13个蛋白质编码基因,22个转运RNA(transfer RNA,tRNA)基因,2个核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)基因和一个控制区,各基因的排列顺序和绝大多数哺乳动物是一致的.林麝线粒体基因绝大部分密码子使用典型的脊椎动物模式,但是我们发现2个稀有的启动密码子,其中一个ATA启动ND2基因和ND3基因,另一个ATT启动ND5基因.控制区位于tRNA-Pro和tRNA-Phe基因之间,由924个碱基组成.在控制区,二个延伸终止序列(ETAS)和二个保守"模块"(CSB)被鉴定.轻链复制的起点(OL)由35个碱基组成,位于一个由5个tRNA基因串联组成的区域(WANCY区)内,形成一个茎环结构.线粒体基因组序列结构分析显示,林麝与鹿科动物有更近的亲缘关系.     

悦目金蛛丝蛋白TuSp1重复模块特征

针对蜘蛛管状腺丝蛋白(TuSp)结构进行克隆和分析,基于悦目金蛛(Argiope amoena,A.amoena)管状腺总RNA,利用简并引物和巢式聚合酶链反应(PCR)技术克隆AaTuSp1编码基因序列1273bp,其包含3个重复单元,每个重复单元编码176个氨基酸,重复单元之间的序列同源性高达97%以上,且富含丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser),其次是甘氨酸(Gly),组成了一系列PolyT,PolyA,PolyS,SQ和GX模体结构,推测与其独特的力学性能相关.系统进化分析表明,不同于典型蛛丝蛋白MaSp,Flag等,AaTuSp1及近系包卵丝蛋白形成一个独立的进化分支.研究结果为基于TuSp1合成仿生蛛丝提供了新的结构基因蓝图.     

H5N1亚型禽流感病毒M基因的克隆与分子进化分析

以一株H5N1亚型禽流感病毒RNA为模板,用RT-PCR方法,扩增M基因全长,将PCR产物克隆于pMD18-T载体,测序结果表明所克隆的982个核苷酸的片段包含了M1和M2基因的完整阅读框架,通过软件推导M1和M2基因分别编码252和97个氨基酸,将M全长序列与Genbank收录的10株H5N1亚型流感病毒M基因序列进行比较,病毒株之间M基因核苷酸序列同源性为92.3%～99.3%,编码的两个蛋白M1和M2氨基酸序列间同源性分别为为96.0%～98.8%和92.9%～99%,分子进化分析揭示了病毒株间的亲源关系.