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′UTR区作用,而高GC片段倾向结合到5′UTR区;在外显子上游EJC结合区域的匹配频率出现极小值分布;翻译起始位点和翻译终止位点可以通过它们的最佳匹配频率分布被识别。研究表明,内含子序列与成熟mRNA序列是协同进化的,并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.     

线粒体上核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用分析

剪切后的内含子对基因的表达调控过程仍发挥着重要的作用,发现内含子通过与相应mRNA的相互作用来实现这些功能的.用改进后的Smith-Waterman算法进行局域比对,对线虫、果蝇、小鼠和人类的线粒体上核糖核蛋白基因的内含子与相应编码序列做匹配性比对分析,发现内含子的中部序列与编码序列存在较强的相互作用,三类内含子上的匹配频率分布显示了各自的特征.在编码序列上有多个最佳匹配区域和禁配区域,推测这些禁配区域可能是蛋白质复合体的结合区域.最佳匹配片段的GC含量分布范围较广,覆盖了其它三类序列分布范围.高等真核生物最佳匹配片段的平均长度比低等真核生物要长一些.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,内含子应该是一类调控基因表达的功能片段.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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 .     

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．     

绵羊β-乳球蛋白基因调控序列的分离、克隆及序列分析

根据绵羊β－乳球蛋白基因调控区ＤＮＡ序列设计了两个引物，以绵羊基因组ＤＮＡ为模板，用ＰＣＲ技术扩增，得约９００ｈＰ的ＤＮＡ片段插入到ｐＵＣ１８质粒的ＸｂａＩ／ＫｐｎＩ位点之间．ＰＣＲ产物的克隆经双酶切、ＰＣＲ检测和序列分析证明是绵羊β－乳球蛋白基因的调控序列．序列分析结果表明该克隆片段与绵羊β－乳球蛋白基因相应ＤＮＡ序列相比有很高的一致性．研究结果为指导异源基因的表达和进一步利用乳腺特异表达的转基因动物生产医用蛋白提供了有效的调控序列．     

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.     

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.     

异源四倍体鲫鲤Sox4基因部分序列及其5′端调控区启动子片段的克隆与分析

通过PCR技术从异源四倍体鲫鲤基因组DNA中分离到Sox4基因部分基序.序列分析表明,其5′端调控区具有多种启动子所特有的序列元件,如TATA框,CAAT框等,据此推测,它具有启动子活性.采用高保真PCR方法克隆了异源四倍体鱼Sox4基因5′端调控区600bp启动子片段,将其插入启动子缺失的增强绿色荧光蛋白(EGFP)表达载体pEGFP-1中,构建重组载体pAtsox4EGFP-1.通过瞬时转染HeLa细胞,在倒置荧光显微镜下可检测到绿色荧光.结果表明,克隆的Atsox4基因5′端调控区具有启动子活性,并成功构建了含四倍体鱼Sox4基因启动子片段的报告基因载体,为以后研究Sox4基因表达调控的分子机制奠定了基础.     

绵羊和山羊抑肌素基因的基因组结构和序列分析

提取文登奶山羊和多赛特绵羊的基因组DNA,依据绵羊、奶牛、猪的抑肌素基因外显子区序列同源性设计并合成PCR引物进行扩增,将所获得的DNA片段克隆进行序列测定.绵羊和山羊内含子I的序列同源性为98.2%,内含子II的序列同源性为98%.内含子II中的重复序列明显多于内含子I.DNA序列的聚类分析结果与生物进化过程吻合,说明内含子II的复杂程度高于内含子I,且进化保守性很强.所测定的序列已在GenBank登录.     

盘羊与巴什拜羊杂交后代SPLUNC1基因克隆及序列分析

为了克隆盘羊与巴什拜羊杂交后代短鄂、肺及鼻咽上皮细胞克隆1(SPLUNC1)基因cDNA全长序列,本研究根据GenBank上已公布的牛、山羊的SPLUNC1基因序列来设计简并引物,以盘羊与巴什拜羊杂交F1代为材料,克隆出盘羊与巴什拜羊杂交后代SPLUNC1基因的片段序列,再利用RACE法克隆其SPLUNC1基因3′端和5′端,测序后拼接获得SPLUNC1基因全长cDNA序列。结果显示,盘羊与巴什拜羊杂交后代SPLUNC1基因的cDNA全长为1117 bp,5′非编码区(UTR)为84 bp,3′UTR为265 bp,开放阅读框(ORF)为768 bp,编码255个氨基酸。预测该基因编码蛋白的等电点5.006,分子量26.57 kDa。系统进化分析表明,盘羊与巴什拜羊杂交后代SPLUNC1氨基酸序列与绵羊的氨基酸序列同源性最高。本研究克隆了盘羊与巴什拜羊杂交后代SPLUNC1基因全长cDNA序列,为后续深入研究该杂交后代SPLUNC1基因的功能奠定基础。     

鲤IGF2b基因内含子的克隆、基因组序列分析及慢病毒载体构建

 为了了解鲤IGF2b基因与鲤生长性状之间的关系,以建鲤为试验材料,克隆了IGF2b基因内含子,分析其基因组序列的特点,构建了IGF2基因的慢病毒载体,同时观察其在293T细胞中的表达活性。结果获得鲤IGF2b 5 173 bp长度的基因组DNA序列(HM755899),共有3个内含子,4个外显子;在3′非翻译区存在2个CpG岛,在5′端非翻译区存在(T)n重复序列;除此之外,成功构建了慢病毒载体质粒Lenti-IGF2b-IRES-EGFP,转染293T细胞后,产生的重组慢病毒颗粒出现高表达绿色荧光,荧光定量PCR检测发现IGF2b基因在293T细胞中高表达。这些结果将为研究IGF2b基因在多态性、表达方面与鲤生长性状之间的关联奠定基础。