基因重复在基因选配(gene co-option)过程中的重要作用: 对motilin/ghrelin 荷尔蒙基因家族及其受体基因家族的进化研究

原先存在的基因经过一些改良可能获得新的属性从而承担新的功能. 在分子遗传的层次, 这个过程通常伴随基因重复以及基因重复后旁系同源基因的功能分化. 本研究探索了基因重复后荷尔蒙、受体间特异性相互作用的演化形成. 尽管对这个问题已有相关研究报道,但针对更多个案的研究能帮助我们更好地理解此前已经提出的进化模型的普遍性, 可能还有助于发现新的进化模式. 基于生物信息学的手段, 结合比较基因组学、系统发育学的方法, 本研究揭示, ghrelin 前体基因和motilin 前体基因是由一个祖先基因重复而来, 基因重复发生在羊膜动物与两栖动物刚刚分歧之后. 与此形成鲜明对照, 它们各自的特异性受体却呈现了很不一样的进化历史. GPR39 最先分化出来, 而后一个祖先基因经连续的基因重复分化为鱼类特异的进化支A, GHSR 和MLNR, 基因重复发生在射线鳍鱼(ray-finned fish)与四足动物分化之前. ghrelin/GHSR 信号系统的功能从鱼类到哺乳动物的进化过程中始终保守. motilin-MLNR之间的特异性相互作用是荷尔蒙基因重复后, MLN 与GHRL 基因分化之后, 在羊膜动物世系中配体与受体协同进化而形成的. 该结果提示, 在分子水平上, 基于保守的分子元件, 新的神经内分泌响应模式能够通过基因重复后的基因选配过程形成. 基因重复既节俭又极具创造力, 为生物多样性的演化提供了物质基础.     

小动物PET 在神经科学研究中的应用

小动物PET 是动物实验中不可或缺的一种显像模式,被广泛应用于生命科学、医学等多个领域. 本文介绍了近年来小动物PET 应用于神经科学研究的进展,从代谢显像、血流显像、受体显像和基因显像等4 个方面出发,阐述了小动物PET 在这些领域的应用,以及它体现出来的优势与不足. 面对小动物PET 应用的不断拓展对其仪器性能提出的更高要求,以应用为导向、将探测器系统设计与图像重建算紧密结合的小动物PET 系统设计思路将成为未来的趋势.     

在大肠杆菌和沙门氏菌中整合位点为tmRNA 的串联基因岛的模式和整合的时序性

tmRNA 是部分tRNA 和一小段mRNA 的结合体, 已被证明是作为基因水平转移产物之一的基因岛的整合位点. 我们通过序列比对和比较基因组学的方法确定了散布在肠杆菌科的13 个属中整合位点为tmRNA的68 个基因岛, 其中53 个基因岛属于大肠杆菌(Escherichia coli)和沙门氏菌(Salmonella enterica). 在这53 个基因岛中, S. enterica subsp. enterica serovar Agona str. SL483 等8 个基因组, E. coli S88 和E. coli O55:H7 str. CB9615 中发现了2 个及以上连续的基因岛, 即形成了串联基因岛. 其中, S. enterica subsp. enterica serovar Typhimurium SL1344 中发现在该位点有3 个连续的基因岛组成的串联基因岛. 通过在大肠杆菌和沙门氏菌已测序的基因组中分析整合位点为tmRNA 的可变区, 发现大多数的基因组除了在可变区中包括了基因岛区之外, 还有一段残余的可变区. 确定了串联基因岛进入基因组的时间顺序, 即远离tmRNA 的基因岛先于靠近tmRNA 的基因岛整合进入该基因组中. 上述的基因岛中整合酶主要有3 种类型, 分别是HP1 整合酶, PhiCTX 整合酶和P4 整合酶, 以P4 整合酶所占的比例最多. 在串联基因岛中, 远离tmRNA 的基因岛中的整合酶是P4 整合酶, 其次是PhiCTX 整合酶,最靠近tmRNA 的基因岛所用的整合酶是HP1 整合酶, 由此可以得出tmRNA 是研究串联基因岛的遗传与进化的重要位点的结论.     

从RNA走向DNA——细胞基因组的发生与形成

基因和基因组的发现为研究物种的进化提供了物质基础,物种进化的本质是细胞基冈组的进化,以此可完美地阐明达尔文的进化论,但细胞基因组本身是如何发生与形成的.目前尚未阐明,甚至有的科学家还认为生命最初是一堆有机分子偶然聚集在一起形成的.     

四膜虫有性生殖过程中特异表达基因TCD3的序列分析

含有CHROMO(chromatin organization modifier)结构域的蛋白参与了染色质结构的调节.本研究从嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)全基因数据库(www.ciliate.org)和基因表达数据库(tged.ihb.ac.cn)中筛选到有性生殖特异表达TCD3(Tetrahymena chromo domain-containing protein 3)基因.该基因ORF为1 005bp,大核染色体中基因全长1 241bp,含有两个内含子.5′-RACE和3′-RACE表明5′端非编码区(5′-UTR)长度为40bp,3′端非编码区(3′-UTR)长度为90bp.TCD3基因预测编码334个氨基酸构成,含有一个CHROMO结构域.CHROMO结构域聚类分析表明四膜虫Tcd3蛋白可能与线虫CeCDP功能类似,参与异染色质的形成和DNA序列删除.     

B群脑膜炎球菌lpxL2基因敲除突变株的构建及初步鉴定

 应用基因敲除技术的方法和原理,通过PCR扩增B群脑膜炎球菌lpxL2基因及载体pGBK T7上的Kan抗性片段,lpxL2片段与puc-18载体连接得到重组质粒msb-puc,以重组质粒msb-puc为基础,分别通过反向PCR和酶切2种方法构建lpxL2基因中间片段的缺失,并在缺失位点连入Kan抗性表达盒,从而得到重组质粒mpK,mpK转化B群脑膜炎球菌,并用PCR的方法对转化子进行初步筛选鉴定,初步确定突变株1株.本研究通过基因敲除MenB中LPS合成途径相关基因lpxL2的方法,降低LPS毒性,为B群脑膜炎球菌OMV疫苗的研发做了铺垫.     

地衣芽孢杆菌基因文库的构建及分析

作为一种高效无毒、无二次污染以及能够生物降解的水处理剂,生物絮凝剂受到越来越多的关注.以一株具有强絮凝活性地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)为实验菌,通过构建基因组文库,尝试筛选絮凝基因阳性克隆子.结果表明,该菌株基因文库构建成功,共得到2.1×103克隆子.随机挑取17个阳性克隆子进行DNA测序分析,发现一些相对保守蛋白及2个不具有明确功能的基因.该结果为进一步研究地衣芽孢杆菌全基因组结构功能及细菌絮凝基因奠定了基础.     

KIT基因单核苷酸多态性与四川地区男性不育的相关性研究

基于Luminex平台,应用多重等位基因特异性引物延伸反应（allelespecific primer extension, ASPE), 对130例无精症、严重少精症患者与115例男性可育对照者KIT基因的4个单体型标签SNPs(haplotype tagging SNP):rs3819387、rs3796768、rs2237023、rs12646437的基因型进行检测并做关联分析.结果显示病例组与对照组中rs3819387、rs3796768、rs2237023、rs12646437位点基因型频率分     

关于基因繁殖的反应扩散系统（0，1）解的定态分歧

作者应用谱理论和规范化LyapunovSchmidt约化方法研究了关于基因繁殖的反应扩散系统（0,1）解的定态分歧,在特征值的代数重数为1的情况下,在一定条件下得到了定态方程从二阶非退化奇点处分歧出的正则分歧解.     

勤务编排问题的关联度识别型遗传算法

为了提高遗传算法求解勤务编排问题时的优化性能,提出一种关联度识别型遗传算法。算法根据勤务的组成结构定义基因关联度,以量化基因之间的联结关系。据此引入基因座优化算子,将勤务集合划分为若干子集合,依次调整各勤务子集对应的染色体结构,使关联度较强的变量基因位置较为靠近。基于这种染色体结构设计多点交叉算子,根据相邻基因的关联度选择交叉点位置,分基因片段完成交叉操作,以便于交叉算子高效交换积木块,达到提高遗传算法寻优效率的目的。实验结果证明,该算法能够有效地求解勤务编排问题。