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.     

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.     

人类基因组1号、X、Y染色体CDS区多态性统计分析

依托GenBank数据库资源,分别对1号、X、Y染色体上CDS区的SNPs分布、类型和密度进行了初步分析。统计结果发现,AG(GA)和CT类型占优,分别各占30%以上;类型AC、AT、GT和CG统计频率在相同的数量级上,分别各占8%左右;并且这种分布频率不会随不同的染色体而变化。但是,SNPs在不同染色体上基因内的分布差异大。SNPs在Y染色体上的密度最小,在1号染色体上的密度最大。一般来说,SNPs的分布位置主要集中在内含子区,但是,在Y染色体上,外显子区的SNPs频数明显升高。     

标记减数分裂遗传重组的免疫荧光染色方法

通过免疫荧光染色方法制备小鼠精母细胞联会复合体, 研究其形态组成与遗传重组特征,展示雄性小鼠遗传重组图谱并分析其重组位点(MLH1位点)的分布特征.4只小鼠共145个精母细胞在平均每个细胞的MLH1位点数为23.3±2.4; 在19个常染色体联会复合体中, 未发现有3个MLH1位点的, 具有1个MLH1位点数的较多, 平均为14.2; 无XY联会复合体的细胞占所有细胞的4.1%, XY联会复合体上有MLH1位点的细胞占30.2%; 联会复合体上有裂缝的细胞占0.7%.通过联会复合体免疫荧光染色可以清晰地分辨出联会复合体(红色)、着丝粒(蓝色)和MLH1位点(绿色), 是遗传重组分析的是一种强有力工具.     

山羊Agouti基因启动子活性区域探究

对前期拼接获得的12 847 bp山羊Agouti基因序列(EF587236和JN651404)进行启动子活性区域预测,确定候选启动子区为6 450~7 100 bp,得到一个长度为2 537 bp的DNA片段,在该区域发现一个典型转录因子结合位点TATA框,并预测到HSF,SYR,GATA-1,Nkx-2,ADR1等多个转录因子结合位点;山羊基因组序列(登录号:AJPT01136617.1)中有两段序列与牛的预测启动子promoter A和promoter B同源性较高,据此设计引物扩增目的片段,同时构建12个荧光素酶报告基因质粒,瞬时转染人皮肤黑素瘤细胞A375和293T细胞检测目的片段是否具有Agouti基因启动子活性。结果表明,所构建的目的片段质粒与阴性对照相比无显著差异,说明所获得的目的片段不具有启动子活性。     

Bacillus sp.XJ1-05菌株GbsA基因的克隆及其生物信息学分析

根据地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis ATCC 14580的GbsA基因(GeneID:3027576)的核甘酸序列设计1对特异性引物.通过PCR的方法扩增由本实验室分离的中度嗜盐菌Bacillus sp.XJ1-05的GbsA基因,经T/A克隆,插入到pBS-T载体上进行序列测序,结果表明得到的GbsA基因的开放阅读框(ORF)全长为1473bp.在Genbank数据库中进行同源性检索,结果表明:其与Bacillus licheniformis ATCC 14580的GbsA基因的氨基酸序列同源性高达97%.生物信息学分析表明:该GbsA基因编码蛋白无信号肽,无跨膜区域,高亲水性,有2个醛脱氢酶作用位点.     

水稻Os05g0442400基因启动子分析以及由Os05g0442400基因启动子引导GUS报告基因在转基因水稻中的表达

采用Plant CARE和PLACE软件分析预测水稻Os05g0442400基因启动子序列中可能存在的顺式作用元件.结果显示,在起始密码子ATG上游1500bp区域内,除了启动子基本的核心作用元件外,还存在一些与植物抵御非生物胁迫过程有关的作用元件、脱落酸应答元件、光诱导启动子作用元件、病原菌诱发因子作用元件,以及根特异性结合位点.采用根癌农杆菌介导法成功将Os05g0442400 promoter::gus构建导入"中花11"水稻.由不同组织部位GUS染液检测表明:在水稻苗期,内源Os05g0442400基因可能主要在根部表达;随着水稻生殖期的延续,水稻内源Os05g0442400基因在颖壳中的表达区域由上向下面积增大,并在抽穗后达到最大表达区域.这些结果可能与Os05g0442400基因启动子上分别存在根特异性结合位点和光诱导启动子作用元件具有一定的联系.     

求解动态优化问题的改进原对偶遗传算法

针对求解动态0-1优化问题的原对偶遗传算法(pri mal-dual genetic algorithm,PDGA)中一个关键的运算──原对偶映射(pri mal-dual mapping,PDM)进行改进,提出了一种新的适应性的PDM方法.在新的映射方法中,利用种群中染色体各个基因位点上取值的统计信息来计算该基因位点进行PDM运算的概率.在一组动态优化函数的仿真实验中,改进的PDGA算法表现出比原始算法更好的性能.     

用计算机对人类TSPY1基因P53结合位点的鉴定

根据p53下游基因在其调节区域（启动子或内含子）含有与P53蛋白特异性结合的一致性序列5’ –RRRCWWGYYYN（013) RRRCWWGYYY3’,R=G或A,W=T或A,Y=C或T,N=A,C,T,G。用计算机对人类基因组中P53结合位点进行了研究,发现Y染色体上的TSPY1基因内含子中含有这样的一致性序列5’GGGCTAGTTTtgGAGCTAGCCT3’,意味着TSPY1基因有可能是一个p53下游基因。     

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.     

Analysis of DNA methylation variation in wheat genetic background after alien chromatin introduction based on methylation-sensitive amplification polymorphism

During the process of alien germplasm introduced into wheat genome by chromosome engineering, extensive genetic variations of genome structure and gene expression in recipient could be induced. In this study, we performed GISH （genome in situ hybridization） and AFLP （amplified fragment length polymorphism） on wheat-rye chromosome translocation lines and their parents to detect the identity in genomic structure of different translocation lines. The results showed that the genome primary structure variations were not obviously detected in different translocation lines except the same 1RS chromosome translocation. Methylation sensitive amplification polymorphism （MSAP） analyses on genomic DNA showed that the ratios of fully-methylated sites were significantly increased in translocation lines （CN12, 20.15%; CN17, 20.91%; CN18, 22.42%）, but the ratios of hemimethylated sites were significantly lowered （CN12, 21.41%; CN17, 23.43%; CN18, 22.42%）, whereas 16.37% were fully-methylated and 25.44% were hemimethylated in case of their wheat parent. Twenty-nine classes of methylation patterns were identified in a comparative assay of cytosine methylation patterns between wheat-rye translocation lines and their wheat parent, including 13 hypermethylation patterns （33.74%）, 9 demethylation patterns （22.76%） and 7 uncertain patterns （4.07%）. In further sequence analysis, the alterations of methylation pattern affected both repetitive DNA sequences, such as retrotransposons and tandem repetitive sequences, and low-copy DNA.     

GFPT2基因系统发育与功能生物信息学分析

GFPT2作为己糖胺代谢重要的转录因子,在动物的多种疾病发生发展中起着重要作用。利用生物信息学方法对GFPT2蛋白的组分、功能、正选择位点及其分子进化进行了详细的分析。结果表明:13条不同物种氨基酸序列组分分析显示亮氨酸占比最高为9.86%,含量最低的氨基酸为色氨酸(0.15%),平均长度为664.8。系统进化树和结构域显示人和猴子的亲缘性最近,其次是大鼠、小鼠,所有氨基酸均包含两个SIS保守结构域。混合效应-演化模型(mixed effects model of evolution, MEME)和固定效应(fixed effects likelihood, REL)方法共发现8个正选择位点。基因本体论(gene ontology, GO)功能富集分析发现GFPT2主要参与GFPT酶活性、蛋白结合、碳水化合物衍生物结合方面发挥作用等生物学过程。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of gene and genomes, KEGG)分析显示差异基因主要参与氨基糖和核苷酸糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,胰岛素抵抗3条信号通路。并且筛选到与GFPT2相互作用的10个基因:GFPT1、GLUL、GNPDA1、GNPNAT1、GPI、HK1、MPI、PPAT、AMDHD2、CAD。研究结果可以为GFPT2分子功能的深层次研究提供一定的借鉴作用,对进一步探究由己糖胺代谢导致的代谢异常及心血管疾病治疗具有重要的现实意义。     

The genome sequence and structure of rice chromosome 1

The rice species Oryza sativa is considered to be a model plant because of its small genome size, extensive genetic map, relative ease of transformation and synteny with other cereal crops. Here we report the essentially complete sequence of chromosome 1, the longest chromosome in the rice genome. We summarize characteristics of the chromosome structure and the biological insight gained from the sequence. The analysis of 43.3 megabases (Mb) of non-overlapping sequence reveals 6,756 protein coding genes, of which 3,161 show homology to proteins of Arabidopsis thaliana, another model plant. About 30% (2,073) of the genes have been functionally categorized. Rice chromosome 1 is (G + C)-rich, especially in its coding regions, and is characterized by several gene families that are dispersed or arranged in tandem repeats. Comparison with a draft sequence indicates the importance of a high-quality finished sequence.     

八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子金属离子结合性质的光谱研究

Ca~(2+)在中心蛋白调节许多生理过程并发挥生物功能中起到很重要的作用.本文分别使用TNS、Tb~(3+)为荧光探针研究了八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子(P_(12))与不同稀土离子的结合性质及对其构象变化的影响和P_(12)与Tb~(3+)结合的热力学性质.结果表明,在pH 7.4、0.01 mol/L Hepes条件下,中心蛋白与稀土离子结合的稳定性和稀土离子饱和的蛋白质疏水区暴露程度与稀土离子静电势成正比;稀土离子主要以静电作用占据八肋游仆虫中心蛋白N-端区域的金属离子结合部位.     

陆地棉LTR反转录转座子的数量分布与功能分析

LTR(Long terminal repeat)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类遗传因子,它们以RNA为媒介在基因组中不断自我复制.在高等植物中,LTR反转录转座子是基因组的重要成分之一.本研究通过多种方法挖掘并注释了陆地棉基因组中的LTR反转录转座子,结果表明陆地棉基因组LTR反转录转座子的Gypsy超家族与基因的分布呈近似的反比关系,而Copia超家族在各染色体的起始端有较多的分布.通过皮尔森相关系数发现陆地棉LTR反转录转座子的拷贝数与染色体大小之间有强相关性.在LTR反转录转座子上游和下游分布的基因具有类似的富集特征,其分子功能主要集中在结合和催化活性等方面.本研究结果加深了对陆地棉LTR反转录转座子的认识,为深入研究棉花基因组提供了重要数据支撑.     

The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1

The reference sequence for each human chromosome provides the framework for understanding genome function, variation and evolution. Here we report the finished sequence and biological annotation of human chromosome 1. Chromosome 1 is gene-dense, with 3,141 genes and 991 pseudogenes, and many coding sequences overlap. Rearrangements and mutations of chromosome 1 are prevalent in cancer and many other diseases. Patterns of sequence variation reveal signals of recent selection in specific genes that may contribute to human fitness, and also in regions where no function is evident. Fine-scale recombination occurs in hotspots of varying intensity along the sequence, and is enriched near genes. These and other studies of human biology and disease encoded within chromosome 1 are made possible with the highly accurate annotated sequence, as part of the completed set of chromosome sequences that comprise the reference human genome.     

Sequence of Plasmodium falciparum chromosome 12

The human malaria parasite Plasmodium falciparum is responsible for the death of more than a million people every year. To stimulate basic research on the disease, and to promote the development of effective drugs and vaccines against the parasite, the complete genome of P. falciparum clone 3D7 has been sequenced, using a chromosome-by-chromosome shotgun strategy. Here we report the nucleotide sequence of the third largest of the parasite's 14 chromosomes, chromosome 12, which comprises about 10% of the 23-megabase genome. As the most (A + T)-rich (80.6%) genome sequenced to date, the P. falciparum genome presented severe problems during the assembly of primary sequence reads. We discuss the methodology that yielded a finished and fully contiguous sequence for chromosome 12. The biological implications of the sequence data are more thoroughly discussed in an accompanying Article (ref. 3).