与微生物啦啦队长的对话

<正>理查德·罗伯茨因为发现断裂基因,与菲利普·夏普分享了1993年诺贝尔生理学或医学奖,该基因含有编码蛋白质的成分外显子,以及各部分之间的间隙内含子。罗伯茨目前为马萨诸塞州伊普斯维奇新英格兰生物实验室首席科学家,他与年轻的生物学研究者海斯贝特·维尔纳(Gijsbert Werner)畅谈了关于微生物、转基因食品和诺贝尔奖等方面的问题。     

人体内有多少种蛋白质

2005年Science提出了"人体内有多少个蛋白质?"这一科学问题.随着人类基因组计划的不断完善,以及"后基因组时代"在蛋白质组学方面研究的不断深入,科学家们都尝试来回答这一有趣的问题.经典分子生物学认为,一个基因只能表达一种蛋白,人类基因组含有约24000个基因,但蛋白质种类有50000多种甚至更多,显然可能有些基因可以表达的蛋白至少超过两种以上,才能够使机体复杂的功能需求得以满足.至今为止,科学家们对人体内蛋白质具体数量还没有达成共识.本文结合真核模式生物的进化、基因编码、蛋白质修饰以及当前蛋白质组学技术发展,综合分析人体内可能存在多少种蛋白质,希望能够为回答这一科学问题提供一定的帮助.     

水稻花优势表达基因RA68的克隆和特性分析

利用减法杂交和RACEs从水稻花中克隆了1个编码含丰富脯氨酸和苏氨酸结构域多肽的cDNA, 其相应的基因命名为RA68. RA68含3个外显子和2个内含子, 编码由219个氨基酸残基组成的蛋白质. 数据分析结果显示, 该蛋白由1个22个氨基酸残基组成的信号肽, 1个亲水性的N-端结构域和1个疏水性的C-端结构域组成. N-端结构域是一段嵌合PTPTSYG motif的富含脯氨酸和苏氨酸的序列. Southern blot和序列分析结果表明, RA68在水稻基因组以单拷贝存在, 定位于第2号染色体. Northern杂交结果表明, RA68在幼芽和花中表达量较高, 在根和叶中不表达. 花和幼芽进行原位杂交分析结果表明, 在花中, RA68在花粉母细胞、二分体细胞、单核花粉粒以及大孢子囊中表达. 基于该基因的表达特性及其编码蛋白质的结构特征, 探讨了其在花发育中的可能功能.     

rps12基因在裸子植物中的分子进化式样

叶绿体rps12基因是所有叶绿体基因中最特殊的,由在基因组上相距甚远的两部分组成,含有3个外显子,经反式剪接作用编码核糖体小亚基S12蛋白.探究该基因的分子进化式样有助于理解该基因的进化过程及基因组特征.应用二代测序技术对南洋杉和柏木的叶绿体基因组进行测序;共选取78种裸子植物和2种蕨类植物,在系统发育背景下结合最大似然法,对rps12基因的进化速率、选择压力和适应性进化进行分析.结果显示,外显子3发生独立的碱基插入事件,发生插入的序列受到了更强的负选择作用;外显子2～3位于反向重复区,它们的替换率显著低于外显子1, rps12编码序列受到更强的负选择作用;适应性进化分析没有检测到正选择位点.结果表明,在裸子植物的进化过程中rps12基因结构稳定,并保持着相对较低的进化速率且表现出高度的保守特性;这为反向重复区具有降低的替换率提供了更多的证据,同时也揭示了裸子植物中存在的进化速率异质性现象.     

垃圾DNA提供有关心脏病的线索

<正>删掉一个非编码区引起老鼠动脉狭窄近来,研究人员在探索为什么一段垃圾DNA(垃圾DNA不编码蛋白质,大约占人类基因组的98最近,科学家将患有一种心脏病的风险同一段垃圾DNA联系了起来     

采用基因工程法补牙

美国科学家采用基因工程法获得了一种特殊的蛋白质基因,这种基因内含有牙齿的珐琅质成分。科学家们通过哺乳动物细胞的移植,增生这类蛋白质,然后补充适量的钙和氧磷     

碳纳米材料可能损害脑组织

科学家们尝试从菠菜中提取一种蛋白质合成系统中的基本蛋白质,结果发现其66%的基因片段与细菌中起同样作用的蛋白质的基因片段同源,而且又有46%的基因片段与后者完全相同。为进一步弄清这种蛋白质的作用,科学家们将其植入细菌中,结果发现细菌的蛋白质合成立即受到抑制。这表明,这种植物蛋白质具有良好的杀菌作用。这种蛋白质含有RRF基因,它首先在细胞中合成,然后被送到叶绿体中发挥作用。细菌蛋白质合成受到抑制,正是由于植物的RRF基因对细菌的RRF基因产生了重要干扰,从而使植物产生化学抗病作用。研究人员发现,植物中存在着一道迄今人…     

能使肿瘤获得抗药性的基因

某些结肠癌、肾、肝的肿瘤具有一种非常活跃的“抗多种药物基因”即 MDRII 这种“抗多肿药物基因”为一种P-糖蛋白编码,这种ρ-糖蛋白在许多正常细胞的细胞膜中均可发现,科学家们相信,这些蛋白质通过泵出毒素来保获健康的细胞。科学家们认为癌细胞中的“抗多种药物基因”可以与抗药性联系起来分析,有一种可能性是,当肾与肝的正常细胞癌变时,ρ-糖蛋白持续作用,这时很难区分毒     

酵母线粒体细胞色素b基因突变的定位和内含子的功能

酵母线粒体DNA(mt-DNA)的细胞色素b(cob)基因是由6个编码区(外显子)和5个非编码区(间隔顺序或内含子)组成的镶嵌结构。长约6.5kb,但成熟的mRNA只有2.1kb,包括全部6个外显子而无内含子。间隔顺序不仅是真核基因的普遍特点,最近发现,原核基因也有内含子。其功能容易被忽视,因此研究内含子的功能具有普遍意义。许多研究者指出,cob基因的内含子突变,不仅使酵母失去了表达细胞色素b的能力,细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ基因(OXi 3)也不能转录。这种既影响cob基因,又影响OXi 3     

高血压产生的遗传线索

美国和日本的科学家们,最近在小鼠体内分离出一种能产生高血压的基因。对于血管紧张肽来说,一种蛋白质的基因编码起受体作用,一种为人们所知的神经发射机与人体中的高血压有关。佐治亚州埃莫里大学的病理学家K·伯恩斯坦(K.Bernstein)和东京大学Kyowa Hakko Kogyo公司的Tadashi Inagami,已经克隆了这种基因并识别出血管紧张肽受体的分子结构。伯恩斯坦在上个月巴黎卢梭科学院召开的一次会议上指出,他们的发现将给医学研究带来两个主要益处。     

棉花半胱氨酸蛋白酶基因的克隆和表达特性分析

根据不同植物编码半胱氨酸蛋白酶基因的保守序列, 设计兼并引物, 通过PCR 和RACE技术, 从辽棉9号衰老叶片中克隆了编码半胱氨酸蛋白酶的cDNA, 其相应的基因命名为Ghcysp, 该基因序列的长度为1368 bp, 包含一个1034 bp的可读框, 编码344个氨基酸, 分子量为37.88 kD, 等电点为4.80. 数据分析结果显示, 该蛋白质由1个19个氨基酸残基组成的信号肽和3个酶活性催化反应中心组成, 是一个跨膜蛋白质, 位于液胞膜上. Ghcysp蛋白质与其他植物半胱氨酸蛋白酶的氨基酸同源性为67%~82%. Northern杂交结果表明, 在棉花衰老的根、脱落的花、下胚轴、胚珠和幼叶中, Ghcysp基因不表达, 在棉花的衰老叶片中Ghcysp基因表达量高.     

垃圾DNA:“生命之剧”的“导演者”

"垃圾DNA"这个名字出自上世纪70年代。在这之前已经发现真核细胞(有细胞核结构的细胞)染色体上的基因(编码蛋白质信息的染色体或DNA片断)之间是不连续的,也就是基因之间存在很大的间隔,就像上海到北京的铁路(比作染色体,也可看作DNA)有许多火车站(比作基因,也就是编码蛋白质信息载体),但两个城市之间的火车站只占据铁路总长的1.5%(也就是基因只占DNA总长的1.5%)。故而,1972年美国加州理工学院大野乾对不编码蛋白的染色体片断(也就是火车站之间的铁路,占上海到北京总长的98.5%)称为"垃圾基因"(不编码蛋白质)。     

CHS基因外显子2的进化规律及其用于植物分子系统学研究的可行性

ＣＨＳ基因的外显子２在进化中较为保守。用ＰＣＲ方法，从低等的裸子植物（银杏，攀枝花、苏铁）和被子植物（玉兰、睡莲、垂柳、山茶）中成功地扩增了ＣＨＳ基因外显子２的部分序列，长约８６０ｂｐ。对这些序与已发表的序列（合计１９个科８３个序列）进行最简约性分析，结果表明，对于大部分科，同一科的序列形成一组，而少数科的序列则分散在相距较远的分支中。用ＣＨＳ基因全长编码区的ＤＮＡ序列构建的最简约树与用其外显子２     

水稻黄矮病毒基因3的结构分析

从病毒基因组和感病水稻ｍＲＮＡ的ｃＤＮＡ克隆测得了水稻黄矮病毒基因３的核苷酸序列,基因３全长１０６８个核苷酸,包括１９个核苷酸的５‘端非编码区,１６４个核苷酸的３’端非编码区和８８５个核苷酸的蛋白质编码区,可编码一个２９５年氨基酸的蛋白质。     

西兰花为什么能抗癌?

<正>科学家最近发现了西兰花(花椰菜)抗癌的原因之一。西兰花所含的有助于预防前列腺癌的萝卜硫素,或许是通过影响长非编码RNA而起作用。长非编码RNA一度被认为是没有特定价值或功能的"垃圾",但上述发现表明,这些RNA在引发细胞恶变及扩散方面起着重要作用。长非编码RNA有成千上万种,它们经常通过控制哪些基因被开启(或者说被"表达"以执行其基因功     

EXO70基因在甘蓝和白菜基因组中的倍增与趋异进化

为探明EXO70基因在白菜和甘蓝基因组中的倍增,从BRAD数据库中分别搜索并鉴定出39和45种不同的EXO70基因.分析发现,同种EXO70及其编码基因在白菜和甘蓝中极度保守,不同类型EXO70的氨基酸组成存在差异,pfam03081是每个EXO70蛋白所共有;不同EXO70基因的外显子数目差异明显,尤以EXO70A的外显子数目最多;Bo EXO70在进化过程中发生了较BrE XO70程度更高的DNA丢失情况;白菜和甘蓝EXO70基因总的密码子偏性近乎相同,而不同类EXO70基因之间的密码子使用却出现程度不同的差异.得出推论,尽管EXO70基因在两物种中拥有近乎相同的倍增模式,它在甘蓝中的倍增程度高于白菜;同种类型的EXO70基因在白菜和甘蓝中高度保守,pfam03081是决定EXO70蛋白功能的关键因素;EXO70基因在两个物种内的倍增表现出趋异的进化.     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病，可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂，其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后，进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点，全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病,可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂,其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后,进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点,全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。     

转基因植物生产药物蜂蜜

终有一天，一勺蜂蜜将替代苦涩的药丸和疼痛的注射。荷兰科学家正在用转基因植物的花蜜生产药物蜂蜜和疫苗蜂蜜。此前，荷兰植物栽培研究中心的科学家们发现：植物花蜜中的蛋白质直接进入了蜂蜜，而未被蜜蜂所消化。他们首先在市场上出售的蜂蜜中发现了石南属植物的抗真菌蛋白质。然后，科学家用含有牛血清蛋白质的精液喂养蜜蜂，发现该蛋白不但在蜂蜜中没有变化，而且还浓缩了两倍。通过调整植物的DNA，科学家们现在可以给各种植物增加新基因，用这种方法，药物就可以分解在植物的花蜜中。目前，科学家正在调整矮牵牛属植物的基因，使它…     

粟酒裂殖酵母中3个新的box H/ACA snoRNA的鉴定及意义

真核生物rRNA和snRNA中特定位点的假尿嘧啶化修饰是由box H/ACA snoRNA指导的, 这些RNA通常具有保守的H和ACA元件以及“发夹-铰链-发夹-尾”的二级结构. 通过筛选cDNA文库, 从粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中鉴定了3个新的box H/ACA snoRNA, 分别命名为SP12, SP16和SP20. 这些小分子RNA 3′末端都具有ACA类元件, 其二级结构中包含2或3个较大的类似发夹的结构. 尽管SP20 的H元件并不典型, 但能折叠成典型box H/ACA snoRNA的二级结构, 推测其具有指导18S rRNA上U1208和U1053两个位点的假尿嘧啶化修饰的功能. 相反, SP12和SP16的二级结构不同于SP20, 并且也没有与rRNA或snRNA互补的反义元件, 所以被称为“功能未知的向导snoRNA(orphan guide RNA”, 其功能尚有待阐明. SP12和SP16的基因都位于2个编码蛋白质基因的间隔区, SP16 snoRNA是从一个较大的RNA前体剪切加工而来. 有趣的是, SP20基因位于一个预测的蛋白质基因的编码区中, 但转录方向相反. Northern杂交和RT-PCR分析都无法检测到该蛋白质基因的mRNA, 表明该基因在细胞中的表达是不存在的. 这是粟酒裂殖酵母中一个推测编码蛋白质的基因位点反向编码一个小分子RNA的首次报道.