原子力显微镜(AFM)研究转录因子与DNA顺式

用原子力显微镜研究了转录因子ZmDREB1A与顺式作用元件DRE(脱水应答元件)的特异性相互作用. ZmDREB1A与核心序列为ACCGAC的DRE元件和核心序列为AGCCGCC的ERE元件(乙烯应答元件)间相互作用力的比较结果表明, ZmDREB1A能特异地结合DRE元件, 而与ERE元件间无特异性的相互作用. 另外, 通过泊松统计的方法计算出ZmDREB1A转录因子与DRE元件间的单分子相互作用力为99±9 pN. 研究结果表明, 原子力显微镜可作为一种灵敏、可靠的方法来研究转录因子与DNA顺式作用元件间特异性的相互作用力. 与传统的凝胶阻滞实验相比, 原子力显微镜在转录因子的功能分析上具有耗样量低、灵敏度高、无需放射性标记等优势.     

DREB转录因子在提高植物抗逆性中的作用

拟南芥ｒｄ２９Ａ基因编码一种与ＬＥＡ蛋白相似的亲水性很强的蛋白,该基因的表达受干旱、高盐及低温的诱导、ｒｄ２９Ａ基因启动子区域中的有两个与上述环境胁迫应答有关的ＤＲＥ顺式作用元件,利用ｒｄ２９Ａ基因启动子的ＤＲＥ顺式作用元件和酵母Ｏｎｅ－Ｈｙｂｒｉｄ方法,两类与ＤＲＥ元件特异结合,在低温或干旱、调卤胁迫条件下调控报道基因表达的南芥ＤＲＥＢ转录因子被克隆及鉴定,分别定名为ＤＲＥＢ１Ａ￣Ｃ和ＤＲＥＢ２     

粟酒裂殖酵母一个新的box C/D snoRNA的鉴定、功能分析及进化意义

通过筛选粟酒裂殖酵母核内小分子RNA的cDNA文库，获得了一个新的小分子RNA序列。该RNA具有典型的box C/D snoRNA的保守元件和结构特征，并具有一段与25S rRNA互补的、长度为10个核苷酸的反义序列，推测其可指导25S rRNA G940 位点2’-O-核糖甲基化修饰。经dNTP浓度依赖性引物延伸实验验证，G940确实为2’-O-核糖甲基化修饰位点。功能元件比较分析揭示该snoRNA的上游反义序列与酿酒酵母snR60 的下游反义序列同源，故命名为snR60-Ⅱ。snR60-Ⅱ基因位于一个非编码RNA基因的内含子中，其产物由宿主基因转录后的RNA前体加工而来。这是酵母snoRNA由非编码RNA基因内含子编码的首次报道。通过计算机分析，本研究还从真菌和果蝇中分别发现了一批酵母snR60功能同源分子。在不同生物中，snR60存在独立基因编码、内含子编码和多顺反子转录等多种基因组织形式，表明snR60在进化过程中具有高度的移动性。     

大豆转录因子GmWRKY57B的基因克隆及功能分析

WRKY类转录调控因子在高等植物中构成一个基因超家族, 它不但广泛参与了植物对非生物胁迫和生物胁迫的反应, 还参与了生长发育及多种代谢途径的调控. 本研究构建了一个大豆cDNA文库, 采用酵母单杂交的方法, 用来自AtNPR1启动子区的W-box对构建的大豆cDNA文库进行筛选, 获得了GmWRKY57B基因, 该基因全长1033 bp, 编码299个氨基酸, 属于WRKY类转录因子的第Ⅲ组; 酵母挽救实验及凝胶阻滞实验均表明, GmWRKY57B能够与W-box特异性结合; 酵母体内的转录激活实验表明, GmWRKY57B在酵母细胞中具有转录激活功能; GmWRKY57B在大豆根、茎、叶中均有表达; GmWRKY57B基因在烟草中的过表达能够提高转基因烟草植株的抗旱性, 表明GmWRKY57B 基因在非生物逆境中有一定的功能.     

拟南芥QRAP2基因的克隆、表达、DNA结合能力及体外转录活性分析

通过对拟南芥ATH1基因芯片数据的分析, 从拟南芥中鉴定到一个受干旱胁迫高水平诱导的cDNA片段, 并用RACE方法获得了其全长cDNA. PCR及定量实时PCR分析表明, 该基因在经干旱、紫外线照射、脱落酸、高盐以及水杨酸等胁迫条件处理后表达量均有显著提高, 特别是干旱处理后短时间内表达量迅速提高, 3 h后即提高到对照样品的430多倍. 通过多序列比对和系统进化分析, 我们将该基因归于DREB亚家族. 由于该基因编码蛋白含有典型的AP2/EREBP DNA结合结构域, 并在N端有一段富含谷氨酰氨残基的区域, 所以将它命名为QRAP2 (Glutamine-rich AP2). 凝胶阻滞实验结果显示, QRAP2蛋白能够特异结合DRE顺式元件序列但不能与mDRE和GCC等非相关元件结合. 酵母单杂交实验表明, QRAP2蛋白全长序列或其N端112个氨基酸与GAL4 DNA结合结构域形成的融合蛋白表现出转录激活功能, 而其C端135个氨基酸与GAL4 DNA结合结构域的融合蛋白则没有表现出转录激活活性. 现有资料的分析表明, QRAP2是AP2/EREBP转录因子家族的新成员, 可能在干旱胁迫条件下参与激活相关下游基因的表达.     

植物转录因子的结构与调控作用

植物各种诱导型基因的表达主要受特定转录因子在转录水平上的调控。典型的转录因子含有ＤＮＡ结合区、转录调控区、寡聚化位点及核定位信号区等功能区域。这些功能域决定转录因子的功能、特性、核定位及调控作用等,转录因子通过这些功能域与启动子顺式作用元件结合或与其他蛋白的相互作用来激活或抑制基因的表达。植物转录因子的结构与功能成为近年来植物分子生物学等研究领域的重要内容。     

原子力显微镜(AFM)研究转录因子与DNA顺式作用元件间的特异性相互作用力

用原子力显微镜研究了转录因子ZmDREB1A与顺式作用元件DRE(脱水应答元件)的特异性相互作用.ZmDREB1A与核心序列为ACCGAC的DRE元件和核心序列为AGCCGCC的ERE元件(乙烯应答元件)间相互作用力的比较结果表明,ZmDREB1A能特异地结合DRE元件,而与ERE元件间无特异性的相互作用.另外,通过泊松统计的方法计算出ZmDREB1A转录因子与DRE元件间的单分子相互作用力为999pN.研究结果表明,原子力显微镜可作为一种灵敏、可靠的方法来研究转录因子与DNA顺式作用元件间特异性的相互作用力.与传统的凝胶阻滞实验相比,原子力显微镜在转录因子的功能分析上具有耗样量低、灵敏度高、无需放射性标记等优势.     

含多个重复序列的小麦VER2基因启动子驱动基因转录受春化作用调控

为了进一步了解VER2基因的表达模式及其启动子的功能, 从小麦可转化的人工染色体基因组文库中获得41.7 kb含VER2基因的TAC克隆. 序列分析显示, 其含有11个推测基因, 其中第3个基因的外显子完全与VER2基因的cDNA序列同源. VER2基因的启动子存在3个小的重复序列, 被另外2个大重复序列所分割. 对上游启动子区的响应元件分析结果表明, 其包含ABA响应元件(ABRE)、茉莉酸甲酯响应元件(Me-JARE)、低温响应元件(LTR)、胚乳特异性表达元件以及参与淀粉酶合成的元件和类似GA响应元件等. 利用基因枪的方法, 将VER2启动子(−5895~+73)驱动GFP报告基因的瞬间表达载体转入经春化处理或未春化处理的小麦幼叶中, 结果发现, GFP在春化处理的幼叶中表达, 而在未春化处理的幼叶中不表达, 说明春化作用是VER2启动子在冬小麦幼叶中驱动基因转录所必需的.     

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ基因5′端上游序列特异结合蛋白的鉴定

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPSⅠ)是肝组织特异酶,与肝细胞分化有关。我们曾观察到,肝癌及癌变过程中CPS_1基因表达降低,并证明可能是由于基因转录调控异常所致。真核基因转录调控是通过顺式作用元件(cisacting element)和反式作用因子(transacting factor)的相互作用而实现的。目前已发现许多与病毒基因、细胞基因启动子、增强子特异结合的蛋白因子,具有转录调控作     

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.     

玉米CACTA型转座子携带宿主基因片段转移新功能的发现与特性分析

携带宿主基因片段转座子的转座对基因组扩增、新基因产生具有重要作用. 本研究以参与玉米维生素E合成的基因HGGT为例, 采用生物信息学方法, 寻找携带宿主基因片段转座子, 并分析其特性. 通过BLAST搜索和基因注释, 发现了3个携带HGGT基因不同部位片段的ENSPM2_ZM转座子. 利用公共数据库, 在玉米自交系B73基因组中发现了另外66个能携带宿主基因片段的转座子. 这69个转座子分布在10条染色体上, 平均长度为3689 bp. 其中, 有9个转座子携带了2个来源的宿主基因片段. 通过比对玉米EST数据库, 发现至少13个转座子可以转录, 且2个携带不同来源宿主基因片段的转座子具有融合转录的特征.     

牛泡沫病毒内部启动子上顺式作用元件具有增强子特性

以牛泡沫病毒（bovine foamy virus,BFV)中国毒株BFV3026为材料，研究env基因内部启动子（internal promoter,IP)上顺式作用元件的功能特点，用PCT方法进行系列缺失，将IP中BFV反式激活因子Tas 应答元件（TRE^IP）精确定位于TATA盒近上游的72bp区段中（9205－9276）。发现此段可激活同源及异源启动子，具有典型增强子特性；此区段与已知SFV－1 TRE^IP近启动子区和SFV－3TRE^IP近启动子区和SFV－3TRE^IP序列同源性高，都具有核因子NF－1（nuclear factor1）的结合位点, 位置相同，推测此类顺式作用元件具有相似功能特点。     

核蛋白因子与水稻蜡质基因5′端上游顺序的结合

近来,植物基因转录调控的研究借鉴了动物和酵母系统中采用的方法取得了一定进展。如依赖光表达的豌豆rbcS-3A基因,大豆种子发育特异的β-副球蛋白基因和水稻对脱落酸反应的rab基因,在它们表达的那些细胞的核蛋白抽提液中都找到了与其上游顺序特异结     

水稻WRKY89中的亮氨酸拉链结构增强蛋白与W盒元件的相互作用

WRKY蛋白是一类参与植物生物和非生物胁迫反应、代谢、发育等过程的转录调节因子. 水稻WRKY89与其他的WRKY成员同源性较低, 推测由263个氨基酸组成, 其N端带1个可能的亮氨酸拉链结构. 采用pET-29b载体原核表达了OsWRKY89和其3个N端缺失的衍生物, 并采用Ni柱的方法对表达的蛋白进行了纯化. 凝胶阻滞结果表明, OsWRKY89能与含顺式元件W盒的DNA序列特异结 合, 而缺失N端亮氨酸拉链的OsWRKY89与该元件的结合能力显著下降. 酵母双杂交结果表明, 亮氨酸拉链样结构参与OsWRKY89蛋白的同源相互作用. 进一步缺失OsWRKY89至部分WRKY结构域导致表达的蛋白完全丧失与上述元件的结合活性, 表明WRKY结构域是DNA结合中不可缺少的. 这些结果说明亮氨酸拉链结构在蛋白质与蛋白质互作和DNA与蛋白质中起重要作用.     

DPH2L基因在细胞分化/凋亡中的降调节——mRNA差异显示的应用

为鉴定维甲酸诱导的人肺癌细胞分化/凋亡相关基因,采用mRNA差异显示的方法对全反式维甲酸处理前后的人肺腺癌细胞系GLC82的mRNA表达模式进行了分析。6个cDNA片段被分离和克隆。其中1个对应于序列已知而功能未知的人DPH2L基因。该基因的2.3kb全长cDNA最初是从人卵巢癌的关键缺失位点17p13.3上分离出来,并被认为是一个候选的肿瘤抑制基因。结果显示DPH2L是一个广泛表达的基因,除已报道的2.3kb转录本外,还有另外一个1.7kd的主要转录本。在全反式维甲酸和N-（4-羟苯）维甲酰胺4HPR诱导的几种肿瘤细胞的分化/凋亡过程中DPH2L呈降调节,由此提示DPH2L可能并不起肿瘤抑制基因的作用,相反,它的降调节可能参与了从细胞生长到细胞分化或凋亡的转换过程。     

水稻OsEBP-89基因部分转录本中第1内含子的滞留

OsEBP-89基因是水稻中一个转录因子编码基因。该基因含有两个内含子,采用RT－PCR和Southern杂交等方法的检测结果表明,在OsEBP-89基因的部分转录本中,115bp长的第1内含子未被剪接。从水稻cDNA文库也筛选到了仍然保护有第1内含子的OsEBP-89基因的cDNA克隆。OsEBP-89基因第1内含子不完全剪接的转录本与正常成熟转录本的比例在水稻不同组织中是不同的。这是真核基因中内含子滞留的一个新的例子。     

牛泡沫病毒内部启动子上顺式作用元件

以牛泡沫病毒(bovine foamy virus, BFV)中国毒株BFV₃₀₂₆为材料, 研究env基因内部启动子(internal promoter, IP)上顺式作用元件的功能特点. 用PCR方法进行系列缺失, 将IP中BFV反式激活因子Tas应答元件(TRE^IP)精确定位于TATA盒近上游的72 bp区段中(9205 ~ 9276). 发现此段可激活同源及异源启动子, 具有典型增强子特性; 此区段与已知SFV-1 TRE^IP近启动子区和SFV-3 TRE^IP序列同源性高, 都具有核因子NF-1(nuclear factor 1)的结合位点, 位置相同, 推测此类顺式作用元件具有相似功能特点.     

两个东亚钳蝎毒素非编码转录本: 蝎毒腺细胞存在NMD途径的证据

从中国东亚钳蝎（Buthus martensii Karsch,BmK)毒腺组织cDNA文库中分离到两个毒素基因的非编码转录本,命名为BaαTX15-SP和BmTXKβ-SP。核苷酸序列分析表明它们的5’端序列分别与BmαTX15和BmTXKβ毒素cDNA的5’UTR和上游ORF序列一致,下游则缺乏任何同源性。两个非编码转录本含有多个短的ORF（≤34aa),3‘端含有一个AATAAA加尾信号,距poly(A)尾14－18nt。基因组织结构分析表明,两个非编码转录本并非错误剪接的产物。研究结果为蝎毒腺细胞可能存在类似于哺乳动物和酵母的无义介导的mRNA降解途径提供了证据。     

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(hblf)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(hblf)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显示，在测定的210kb基因组序列中，特别是人nr5a2(hblf)基因的内含了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nr5a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。     

茎瘤芥胞质雄性不育性与线粒体T基因选择性剪接有关

本研究从茎瘤芥胞质雄性不育（cytoplasmic male sterile, CMS）系线粒体cDNA中扩增获得了CMS相关T基因的两个不同转录本，分别命名为T1170和T1243．序列分析表明其中T1243是一个保留了内含子的转录本，该内含子具备Ⅱ型内含子基本特征．这两个转录本是T基因选择性剪接的产物．RT-PCR分析表明，在苗期，T基因转录水平的表达以T1170转录本为主；随着发育时期变化，该转录本表达逐渐减少，而另一个转录本T1243表达丰度增加；到盛花期，该基因的表达以后者为主．Northern杂交验证了这一结果．推断茎瘤芥胞质雄性不育性和T基因转录后选择性剪接有关．