人核受体nr5a2(hb1f)基因组序列的生物信息学分析

在克隆了人核受体基因nr5a2(hb1f )的cDNA的基础上, 测定了该基因的全基因组序列. 采用生物信息学手段对nr5a2(hb1f )基因组序列进行了深入分析. 序列同源性比较及编码序列预测结果提示, 在测定的210 kb基因组序列中,特别是人nr5a2(hb1f )基因的内含子中可能还存在其他的编码信息. 通过比较基因组方法分析不同生物nr5a基因的结构, 发现各种生物nr5a基因的结构具有保守性, 并且在进化过程中有明显的基因重复现象. 对斑马鱼、小鼠和人nr5a2基因上游序列的比较, 显示这些生物nr5a2基因的启动子区域相当保守, 提示不同生物的nr5a2基因可能受到同一类转录因子的调控.     

代谢型谷氨酸受体mGluR7的基因组结构及其家族蛋白胞外区的基因组结构比较

L－谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中的神经递质，其代谢型丙氨酸受体mGluR7在正常中枢神经功能和多种神经退行性疾病的病理发生中起着重要作用。为了研究mGluR7基因相关疾病的生物和遗传基础，通过从BAC文库中筛选种子克隆和对酶切指纹图谱数据库查询等方法，构建了 覆盖mGluR7全长基因的基因组物理图谱，并采用鸟枪法策略对图中BAC克隆进行测序与拼接组装，最终得到准确度为万分之一的完整的基因组序列。序列分析表明：mGluR7基因是长达880kb的超大基因；其基因组GC含量为38％，重复序列含量为37．5％，由11个外显子和10个内含子组成，其中5个内含子长度超过100kb，内含子1长达285kb； 存在2个替换剪接转录本mGluR7α和mGluR7b。通过比较mGluR7基因家族3组8个亚型受体蛋白胞外区的基因组结构，发现它们对应的基因组结构分为3组，组内各成员的基因组结构较为保守，而组间各成员的基因组结构保守性较差，这种基因组水平的组内保守和组间差异是和蛋白质水平上的保守和差异一致的，提示这些受体的基本功能在进化的过程中有明显的分化。在含mGluR7的组内，尽管组内各成员的基因组结构趋于保守，但大部分含子长度变化幅度很大，揭示基因组结构变化的程度高于蛋白质水平的变化，这种变化预期是在基因表达的调控上体现其生物属性的。     

福氏2a志贺氏菌301株基因组水平的缺失基因分析

在完成福氏2a志贺氏菌 301株全基因组序列测定工作的基础上, 以非致病性大肠杆菌K12 MG1655株的全基因组序列为参比对象, 进行比较基因组学分析. 结果显示, 与大肠杆菌基因组相比, 福氏2a志贺氏菌 301株基因组中共有136个长度大于1000 bp的片段缺失, 总长为717253 bp. 这些缺失片段中共包含670个可读框(ORF). 通过对ORFs编码产物的功能预测和分析, 发现这些缺失的ORFs主要编码与细菌代谢相关的酶类、结构蛋白、基因转录调控因子以及与细菌遗传物质水平转移相关的元件. 这不仅从全基因组水平揭示了两种具有不同生物学特性和表型的重要肠道细菌的分子差异, 而且为进一步探索其生理活动过程、致病机制以及肠道细菌间的进化等诸方面的问题提供了有价值的线索.     

代谢型谷氨酸受体mGluR7的基因组结构及其家族蛋白胞外区的基因组结构比较

L-谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中的神经递质, 其代谢型谷氨酸受体mGluR7在正常中枢神经功能和多种神经退行性疾病的病理发生中起着重要作用. 为了研究mGluR7基因相关疾病的生物和遗传基础, 通过从BAC文库中筛选种子克隆和对酶切指纹图谱数据库查询等方法, 构建了覆盖mGluR7全长基因的基因组物理图谱, 并采用鸟枪法策略对图中BAC克隆进行测序与拼接组装, 最终得到准确度为万分之一的完整的基因组序列. 序列分析表明: mGluR7基因是长达880 kb的超大基因; 其基因组GC含量为38%, 重复序列含量为37.5%; 由11个外显子和10个内含子组成, 其中5个内含子长度超过100 kb, 内含子1长达285 kb; 存在2个替换剪接转录本mGluR7a和mGluR7b. 通过比较mGluR基因家族3组8个亚型受体蛋白胞外区的基因组结构, 发现它们对应的基因组结构分为3组, 组内各成员的基因组结构较为保守, 而组间各成员的基因组结构保守性较差. 这种基因组水平的组内保守和组间差异是和蛋白质水平上的保守和差异一致的, 提示这些受体的基本功能在进化的过程中有明显的分化. 在含mGluR7的组内, 尽管组内各成员的基因组结构趋于保守, 但大部分内含子长度变化幅度很大, 揭示基因组结构变化的程度高于蛋白质水平的变化, 这种变化预期是在基因表达的调控上体现其生物属性的.     

水稻基因组中R类抗病基因同源序列的分离

应用聚合酶链式反应 (PCR)方法 ,我们从水稻中分离到 6种不同的与植物抗病基因 (R)同源的序列 .通过亲缘关系分析 ,将 6个序列分为两个亲缘关系组 .第一组含有一种序列 ,即Osh359- 1.该序列与其他水稻R基因的同源序列相比更接近于其他植物的R基因 ,并具有简单的基因组结构 .第二组包含其余的 5种水稻序列 ,其代表性序列为Osh359- 3.这组序列属于多基因家族 ,并且其成员在水稻基因组中紧密连锁 .     

一种四倍体鲤科鱼Sox基因的克隆和序列分析

为了研究重要功能基因在多倍体基因组中的演化情况, 通过分子克隆的方法从四倍体大鳞结鱼(Tor douronensis)中获得13条Sox基因序列, 分别为SoxB, SoxC和SoxE组成员. 对大鳞结鱼Sox基因系统进化分析的结果支持鱼类特异的基因组重复的假说, 同时表明, 基因Sox19可能为真骨鱼特有的Sox基因家族成员. 序列分析显示, 与其他物种相比大鳞结鱼中Sox基因的碱基替代, 绝大多数为同义替代. 结果表明, 所得到的Sox基因序列均受到净化选择, 同时由多倍化所造成的重复基因对Sox4a, Sox9a和Sox9b受到相同的净化选择压力. 根据基因Sox9a和Sox9b重复基因对间内含子序列长度和相似性的差异推测大鳞结鱼可能为异源四倍体.     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

hblf广泛表达转基因小鼠品系的建立及其组织形态学分析

人核受体hB1F是核受体超家族Ftz-F1亚家族的新成员,对其同源基因的研究提示它可能在生物体的胆固醇代谢平衡调节中有重要作用.在通过显微注射法获得携有hblf转基因的Founder小鼠后,各Founder小鼠分别与正常C57小鼠杂交,同一Founder小鼠经PCR鉴定阳性的F1代间再相互杂交建系.经F1,F2以及测交子代的分子鉴定,已成功完成了hblf广泛表达转基因小鼠品系的建立,同时也对建系小鼠做了初步的组织形态学分析.     

应用比较基因组分析检测乙型肝炎病毒中可能的重组事件

应用生物信息学软件RDP3和Simplot及5种重组检测算法(RDP,GENECONV,MaxChi,Chimaera和SiScan),对791个人类乙型肝炎病毒(HBV)全基因组和38个非人灵长类乙型肝炎病毒全基因组序列进行了比较分析,以检测可能的重组事件及重组子.用RDP3检测出9个重组事件及61个重组子,并用Simplot分析确定了具有两条亲代序列的6个事件中重组发生的位置.61个重组子中53个为首次发现.研究还表明PreC/C基因区域和基因边缘附近发生重组频率较高.     

一新MHCⅠ类等位基因存在于低等脊椎动物虹鳟鱼

根据已报道的鲑鳟鱼类ＭＨＣＩ基因序列设计了扩增虹鳟鱼ＭＨＣ Ｉ ＯＲＦ的引物对，采用ＲＴ－ＰＣＲ克隆了18个虹鳟鱼的MHC I 基因，用Southern blot 和 Northern blot分析了其基因组中MHC I的结构和在组织中的表达情况。结果显示10个MHC I克隆序列与已报道的虹鳟鱼MHC I基因序列（Onmy-UA-C32)有92．7％的同源性；而8个克隆序列与此仅有71．4％同源性，其代表克隆Onmy-UBA1长1140bp,含一完整的信号肽序列、成熟MHC I区域和3′末端不转录区。Onmy-UBA1 a2链序列分别与鲤科鱼类MHC I有58．1％的同源性，与鲑鳟鱼类MHC I则有75．3％的同源性。并且Onmy-UBA1在a2区域明显不同于已报道的Onmy-UA-C32,Southern blot分析结果表明，同源于鲤科鱼MHC 1a2区域的基因探针（M1）和同源于鲑科鱼MHC I a2区域的基因探针（M2）其杂交带的大小和位置明显不同，这揭示了Onmy-UBA1与Onmy-UA-C32分别属于同一或不同基因座的等位基因。即研究发现了一新MHC I类等位基因存在最低等脊椎动物－虹鳟鱼。     

表皮葡萄球菌双组分调控系统的生物信息学分析

应用序列同源性比较及功能域分析等生物信息学手段, 从表皮葡萄球菌全基因组序列中发现16对双组分调控系统以及2个相对保守的功能域(HATPase_c和REC). 通过与金黄色葡萄球菌和枯草杆菌中的双组分调控系统基因比较, 预测表皮葡萄球菌中同源双组分调控系统基因可能具有参与调控细菌生长、生物膜形成、毒力因子表达等重要生物学功能. 对16对双组分调控系统基因的2个保守性功能域进行空间结构模建, 获得4个相似的组氨酸蛋白激酶HATPase_c功能域模拟结构以及13个相似的反应调节蛋白REC功能域模拟结构, 其中HATPase_c结构在AMP-PNP的结合部位形成袋状结构, 而REC结构中均包含3个天冬氨酸活性位点. 初步实验结果表明表皮葡萄球菌双组分调控系统保守性功能域的生物信息学分析可以为进一步开发相关治疗药物提供潜在的靶标.     

人类的基因数为何如此之少?

20世纪90年代末，全世界的生物学家都在为阐明人类基因组的序列而努力——对组成人体DNA的30亿对碱基所包含的基因数目进行了排序。当时科学家们的看法比较一致，认为人类（个体）需要大约10万个基因来完成无数个细胞过程以维持人体的正常功能。但最终的结论是：我们人只有大约2．5万个基因，     

水稻全生育期均一化cDNA文库的构建和鉴定

以优良杂交水稻的恢复系明恢63为材料，构建覆盖水稻基因组的cDNA文库，用于功能基因组的研究。选择水稻全生育期过程的9个时期的不同组织和病原诱导的组织分别构建了15个定向cDNA文库。依据基因组DNA饱和杂交的原理，将从15个独立的cDNA文库中提取的质粒混合，并与固定有磁珠上具有互补性的2份基因组DNA亲和体系饱和杂交，收集杂交组分中的质粒并重新转化大肠杆菌，获得全生育期均一化cDNA文库。该文库平均插入片段1.4kb，含62000个克隆子。反向Northem杂交显示，该文库收集了众多表达丰度极低的基因以及特异表达的基因。对文库中随机的10750个克隆进行了测序，序列分析比较后获得6399条非重复的EST(expressed sequence tag)序列，非重复序列占59.5％。目前，用该文库制作的cDNA芯片已被用于功能基因组的研究。     

1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标(续)

目标4──功能基因组学技术人类基因组计划正在对生物学和医学在下一个世纪及其以后的研究产生革命性的作用。整个基因组序列的获得为生物学带来了一种常称为功能基因组学的新方法──在基因组水平上阐明DNA序列的功能。一些已经完成测序的生物的经验证实了许多基因和基因组的其它功能元件仅在整个DNA序列已知的情况下才能得以发现，序列数据的积累将促进这些发现。但是，获知一个基因或者其它元件的结构仅仅回答了问题的一部分。下一步是通过了解基因组与它们所处环境的相互作用来阐明其功能。目前在基因组水平上研究DNA功能的方法包括…     

起航三维基因组学研究

人类基因组测序完成已有十多年.但是,基因组信息如何指导基因在特定空间和时间表达的机理仍有待阐明."结构决定功能"是认识自然规律中的一个共识.在生物学中,这一共识不仅适用于RNA、蛋白质等小规模的有机分子,同样也应该适用于全基因组这样的DNA大分子.最近的研究表明,基因组的三维空间结构对基因组的表达、调控等功能有重要的影响.因此,研究全基因组的三维空间结构和功能成为基因组学一个新发展趋势.基因组三维空间结构与功能的研究简称三维基因组学,是指在考虑基因组序列、基因结构及其调控元件的同时,对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因转录、复制、修复和调控等生物过程中功能的研究.随着大规模基因组测序技术的发展,我们已经拥有研究三维基因组的相关技术如ChIA-PET和Hi-C.初步的ChIA-PET和Hi-C数据分析展示了基因组三维空间结构对基因组功能的意义,为进一步研究基因组三维空间结构和功能提供了基础.本文总结了三维基因组学研究的发展,概括了三维基因组学研究中的问题和目前的进展,并讨论了可能的应用前景.登高更见远,期待三维基因组学研究将深化对生命现象和规律的认识,为基础生物学发展带来新契机、为更进一步推动生物医学及农业应用打下坚实的基础.     

基因组研究与生命科学工业的崛起

1990年以来，人类基因组序列已完成测序的和正在测序的共计约330Mb，占人基因组的11％左右；已识别出与人类疾病相关的基因200个左右。此外，细菌、古细菌、支原体和酵母等共间种生物的全基因组的序列已经测定。1998年5月至9月间；在人类基因组研究领域中连续爆出了三个引人瞩目的新闻，都是向按部就班的研究进度提出了挑战。1998年5月9日，美国的基因组研究所（TIGRTheInstituteofGenomResearh）负责人克雷格·文特尔（CraiVenter）宣布将同PE（Perkin－Elinar）公司合作建立一家新公司，3年内投资2亿美元，于2002年完成人基因组全序…     

框架核酸为生命分析化学提供新工具

正人们通常认为遗传信息是存储在DNA的一维序列中.然而,近年来随着三维基因组领域的发展,研究者已经越来越多地认识到生物体内很多基因调控信息是以特定形式存储在核酸的高级拓扑结构中.与之相应地,DNA纳米技术的兴起为通过DNA序列编码在体外合成与发展人工DNA纳米结构提供了新的可能.尤其是随着以"DNA折纸     

水稻含隐性抗白叶枯病基因xa5的24kb片段的鉴定与基因预测

水稻xa5基因是具有重要研究和育种价值的隐性广谱抗白叶枯病基因.利用水稻品系IR24及其近等基因系IRBB5(含xa5基因)杂交组合,构建了含4892个单株的F2定位群体.同时,利用与xa5连锁的RFLP标记筛查含xa5基因的水稻抗性品系IRBB56的BAC文库,构建了一个覆盖目标基因位点的长约213kb的跨叠克隆群.根据国际水稻基因组和中国超级杂交稻基因组序列,以及跨叠克隆群的部分亚克隆测序,设计了一系列SSLP和CAPS标记对目标基因进行精细遗传定位.xa5基因定位在2个CAPS标记K5和T4之间且与T2共分离,标记K5和T4之间的遗传距离为0.3 cM,物理距离约为24 kb.对xa5基因所在的24 kb片段DNA序列进行基因预测,揭示出可能编码ABC转运蛋白和转录因子TFIIA小亚基的2个基因.对这一区段及其编码基因的功能研究将阐明xa5抗白叶枯病的分子机制.     

鸡传染性支气管炎冠状病毒北京分离株全基因组序列的测定及其特征分析

鸟类传染性支气管炎病毒(AIBV)属于冠病毒科, 冠状病毒属, 是单股线状、正链RNA病毒, 基因组全长近28 kb, 具有3′多聚A尾和5′帽子结构的特征. 采用PCR产物克隆测序和引物步移(primer walking)直接测序结合的方法, 完成了IBV北京分离株的全基因组序列的测定. 该毒株基因组序列全长为27733 bp, 生物信息学分析表明, 它具有10个明显的可读框(ORF); 通过基因定位后其基因排序为: 5′-orf1a-orf1ab-s-3a-3b-e-m-6a-6b-n-3′. 对IBV北京分离株的全基因组序列, 与报道的IBV及造成人类严重急性呼吸综合征(SARS)的病毒(SARS-CoV)进行了比较分析. 结果表明, AIBV是一种变异较大的病毒, 其全基因组序列与国外公布的AIBV全基因组序列相似性仅有85.2%, 与国内报道的不完整AIBV序列比较, 相似性也只有91.2%; 而与SARS病毒基因组全序列比较, 相似性仅为50.8%, 说明它与SARS-CoV关系不大. 同时, 还使用clustalw 1.81 和 Treeview软件构建了冠状病毒的全序列、S蛋白、M蛋白和N蛋白的系统发生树, 结果表明, 鸡IBV北京分离株是第3组病毒的惟一成员, 它与SARS-CoV存在很大的遗传距离. 这项研究将对我国鸡传染性支气管炎病原的鉴定和疾病的控制起到重要的作用.     

节尾狐猴二氧化碳感知相关基因CAⅡ的序列分析及进化意义

碳酸酐酶Ⅱ(CaⅡ)基因和D 型鸟苷酸环化酶(GC-D)基因是二氧化碳感知通路上的2个相关基因. 本研究测定了节尾狐猴的CAⅡ基因序列, 并利用GenBank 数据及文献等提供的8 个物种的CAⅡ基因和GC-D 基因的序列, 比较2 个基因树的拓扑结构和遗传距离, 发现这2 个基因具有一致的进化趋势, 表明二氧化碳感知通路上的相关基因间可能存在着较强的进化关联与一致进化趋势.