基因结构:更加惊人的发展

有关基因表达的知识大多来自诸如细菌之类简单的原核生物的研究。这些细胞的基因表达过程比较简单。首先一只基因的DNA拷贝成一种对应的信使RNA分子(mRNA);然后,mRNA决定蛋白质的合成,这种蛋白质作为细菌的一种酶或结构组份行使它的功能。但是,高等生物的真核细胞远比细菌复杂,因此,对于那些从事研究真核细胞遗传信使表达的人员来说是事倍功半。现在情况正在起变化。研究人员从揭示真核细胞基因表达的奥秘所作出的努力中开始看到了一些进展。他们发现的情况,显然不同于已了解的细菌基因的表达过程。一些研究人员最近发现,真核细胞的许多基因     

基因文库——真核细胞基因分离技术新进展

从七十年代初基因工程技术发展以来,到目前为止,已有近30种基因从原核和真核细胞分离出来,并分别从细菌转移到细菌,从真核细胞转移到细菌,从原核生物转移到真核细胞及从真核细胞转移到真核细胞.这项工作开拓了分子生物学研究的新领域,为研究基因结构和表达的调控规律、创造生物新品种提供了有效手段.     

肿瘤细胞的基因表现及其调节

关于原核细胞的基因表现及其调节,已有深入的阐明,其原理大致可供真核细胞研究的参考。但高等生物远比细菌复杂,其基因调节形式会有区别。与正常比较,肿瘤细胞的基因调节亦有改变。后者以不受限制的生长分裂,侵袭四周和远处转移为特征。肿瘤细胞的恶性特征常很稳定,可以长远地遗传于后代。这些表型的变化反映肿瘤细胞可能发生遗传信息的改变,或由于引入特殊的病毒基因,从而导致基因调节程序的紊乱。近年来,关于细胞癌变原理、肿瘤细胞的特性及其基因调节的分析,已深入到细胞生物学和分子生物学水平,现综述于下:     

大肠杆菌核糖体蛋白质L24基因(rplX)的一个新的点突变

大肠杆菌核糖体蛋白质 L24是核糖体50S 大亚基组装的起始蛋白质之一.L24蛋白质发生突变或缺失对细菌的生长速度和细菌体内50S 亚基的含量都有很大影响.本实验室曾报道在一株 L24突变体 T83(rplX)中,λN 基因的表达受阻,λQ 基因的表达基本正常,同时,λN 基因的 mRNA 合成正常,说明λN 基因表达是在翻译水平上受到了抑制.本文通过DNA 顺序分析确定了该 rplX 突变发生的位置是一个 GGT 密码子突变成了 GAT 密码子,     

基因为何分成小段?——一个基因模型

许多实验室对真核细胞基因的分析,对球蛋白、卵白蛋白、免疫球蛋白、猿猴病毒(SV40)及多瘤病毒的研究,都显示出DNA上的密码顺序,一般并不是连续的,而是间断的,中间插入了“不表达”的DNA。甚至那些产物不是蛋白质的基因,如酵母的tRNA基因和果蝇的rRNA基因,以及腺病毒、劳斯肉瘤病毒和白血病病毒的信息,其原始的RNA转录物也都含有在成熟期间将被切除的内部区域,故最终的tRNA或信使是一种拼接物。     

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     

用mRNA差显法识别金鱼胚胎发育基因的可能性初探

动物早期胚胎发育过程中,贮存于卵内的母体mRNA(Maternal mRNA)首先产生作用并随着发育而逐渐降解。许多动物(如鱼类和两栖类)当胚胎发育到囊胚中期前后,合子核基因开始转录新的mRNA。这些mRNA的降解、合成反映了相应基因在发育过程中的作用时间。寻找与发育有关的基因(以下简称发育基因)是从分子水平上研究发育机理的最关键一步。但因为这些基因一般都是表达量极低的调控基因,所以寻找起来十分困难。以往对脊椎动物早期发育基因的识别多参照果蝇等无脊椎动物基因的序列,从基因库中钓取同源基因。差异显示法(mRNA differential display,本文简称mRNA差显法)通过一个较特殊的RT-PCR过程能把极微量的mRNA以及mRNA之间的差异显示出来,因此这一方法在发现高等动物胚胎发育基因的研究中可能具有广阔的应用潜力。笔者一直认为对动物早期胚胎发育的认识最重要的是对母体贮存在卵内的信息的研究,其中一个重要的方面就是对母体mRNA的研究。这里我们使用mRNA差显法在金鱼中进行了识别早期胚胎发育基因的尝试并得到了初步结果。这些结果说明mRNA差显法将会使我们有机会获得与金鱼早期胚胎发育有关的多种基因。     

重组LacZ′基因的非常规表达

从DNA→mRNA→蛋白质的过程是极其复杂的,原核生物及真核生物细胞合成的某些蛋白质的氨基酸顺序并不总能按通用的三联密码框架从DNA或mRNA顺序中推导出来,推导的顺序与真正的顺序的差异可能来源于转录后加工过程,也可能来源于翻译过程,这些包括RNA剪接(RNA splicing)、RNA编辑(RNA editing)、翻译的重新起动(reinitiation)及核糖体移码(ribosomal frameshifting)等.这些基因表达方式的发现大大推动了对生命规律的认识,并已经成为生命科学的重要基石.     

动物蛋白质的产生菌——遗传工程现在已能使每个细菌生产多达10万个巨大的动物蛋白分子

最近这几年,高等机体的一些基因被引入到大肠杆菌(E.Coli)细菌内,并在细菌里进行“无性繁殖”,就是说与细菌的遗传物质整合在一起。这样被插入的基因在细菌环境内自身一般不制造它们在天然环境中产生的蛋白质。因此,如果人们想把这些携带着外来基因的细菌转变成为合成蛋白质的小型工厂,关键在于强使它们表达传递给它们的信息。要     

几种昆虫核糖体核酸的碱基组成

由于核糖体是蛋白质合成的部位,所以近年对原核细胞和真核细胞核糖体的研究日益广泛和深入。本文研究家蚕五龄幼虫丝腺和家蚕蛹卵巢中的核糖体核酸(rRNA)以及黄粉(虫甲)老熟幼虫的rRNA的碱基组成,并探讨几种昆虫rRNA碱基组成所呈现的差异。 提取上述家蚕组织和黄粉虫rRNA的方法系参考Kirby(1968)综述的冷酚法制备:     

集胞藻PCC 6803中Ⅱ型RNA结合蛋白对于脂肪酸组成的效应

在集胞藻PCC6803中, Ⅱ型RNA结合蛋白基因rbp3在温度下降时仅有轻微上调. 与野生型相比, rbp3突变株中膜脂多不饱和脂肪酸(PUFA)总量显著减少. 但是, PUFA的减少并未达到影响其在低温下生长的程度. 突变株中的脂肪酸脱饱和酶基因desA, desB和desD, 以及在15℃生长所需要的基因ccr-1的mRNA显著减少, 而rbp1 (RNA结合蛋白1)和crhR (RNA解旋酶轻链)的mRNA不受影响. 因而, Rbp3可直接或间接地影响某些基因的mRNA水平.     

可调控高表达钙调素细胞模型的建立与初步分析

钙调素(Calmodulin简称CaM)是广泛存在于各类真核细胞中、具有调节细胞生长、分化和癌变作用的蛋白。Means等发现钙调素含量的增高是细胞进入s期的限速因子。肿瘤细胞中钙调素含量高于相应的正常细胞已被多次证实。但因研究方法的局限,缺少有效     

枯草杆菌(Bucillus subtilis)细胞质中的二硫键蛋白质

二硫键是维持蛋白质二维和三维结构的重要因素之一,目前已知的二硫键蛋白质主要存在于细胞周质(Periplasm)或真核细胞的细胞器中,大多数是分泌蛋白质或是膜蛋白质,很少存在于细胞质内.一般认为细胞质的高还原势是其缺乏二硫键蛋白质的重要原因,但是,细胞环境不是影响二硫键形成的唯一因素,在细胞(Escherichia coli)的细胞周质内已发现3个能催化二硫键形成的蛋白质,它们是分泌蛋白质形成二硫键必需的.Derman等将细菌中硫氧还蛋白还原酶(Thioredoxin reductase)的基因缺失后,发现在细菌细胞质中合成的外源碱性磷酸酶及其他外源蛋白质能形成二硫键,认为细胞质有催化二硫键形成的机制,只是某些因素如硫氧还蛋白还原酶阻止了二硫键的形成.本文报道了枯草杆菌细胞质中的一个二硫键蛋白质,并讨论了细胞发育状态对该蛋白质合成的影响.     

基因转录后沉默信号可以在拟南芥嫁接体内快速双向传递

RNA干扰(RNAi)是引起生物体基因转录后沉默的新技术之一, 通过转基因向植物体内引入特异的RNA沉默信号, 已成功用于基因功能研究. 我们利用拟南芥动蛋白异型体KatB和KatC两个基因上共有的一段同源编码序列(168 bp)构建了能导致目标基因KatB和KatC双基因转录后沉默的DEX (dexamethazone) 诱导性RNAi载体. RT-PCR和Northern blot结果显示, 转基因拟南芥纯合体植株(简称RNAi型植株)经DEX诱导后,KatB和KatC的mRNA逐渐减少, 表明这两个基因发生了转录后沉默作用. 用改进后的简易方法将RNAi型与野生型拟南芥植株进行高效率嫁接, 对砧木和接穗中目标基因mRNA变化进行了半定量RT-PCR检测. 结果表明, 无论用RNAi型植株作为砧木或接穗, DEX诱导产生的基因沉默信号均能导致相应野生型接穗或砧木中KatB和KatC mRNA的减少, 证明说明基因转录后沉默信号可以通过嫁接面在拟南芥体内双向传递; 与已报道的基因沉默信号在烟草嫁接体内传递速度相比, 拟南芥基因沉默信号的传递更为迅速．     

关于真核细胞染色质亚单位的研究

真核细胞染色质结构与功能的研究,是分子生物学研究的中心课题之一。 由于对原核细胞遗传物质结构与功能的深入了解,以及近几年实验技术的发展,才使这项研究逐步发展起来,但是,至今这项研究工作仍处在初始阶段,有许多问题有待今后进一步去解决。本文仅就真核细胞染色质亚单位的研究近况做一扼要介绍,这是最近几年对染色质精细结构的新认识。关于真核细胞染色质组成的有关情况,可考参本刊1974年第八期中“关于染色体的构成和模型”一文,这里不再赘述。     

名词解释

1 BAC(细菌人工染色体)一种为了克隆80～300kb长度DNA,而以细菌染色作为基础构建成的人工载体.2cDNA与mRNA互补的DNA,即RNA反转录的产物.3cM(厘摩)基因组遗传作图时,表示两个基因间的距离单位.两基因间的距离是这样求得的:将AB/AB两基因连锁,与ab/ab两基因连锁的两面种生物杂交.其后代是杂合子AB/ab.然后将杂     

人类基因顺序的简便测定法

美国加州大学的科学家们使核苷酸顺序与已知的氨基酸顺序相匹配,从而简化了基因的研究。最近他们确定了两个多肽激素基因的部分核苷酸顺序:人类绒毛膜生长激素(HCS)和大鼠生长激素(GH)。以前对DNA的顺序测定仅局限于在特殊的细胞中产生占优势的     

超越CRISPR的新型基因编辑技术RLR

正细菌与噬菌体之间的军备竞赛导致细菌发展出了精妙的防御系统,近年来生命科学领域最大突破之CRISPR基因编辑技术,正是从细菌的防御系统发展而来。实际上,细菌除了CRISPR之外,还有其他防御系统。2020年11月5日,以色列维茨曼研究所的罗特姆·索雷克(Rotem Sorek)团队在《细胞》(Cell)上发表论文证实一种名为反转录子(Retron)的细菌的遗传元件同样也是细菌抵抗噬菌体的防御系统。那么,反转录子能否像CRISPR一样,被开发成强大的基因编辑工具呢?     

我们都不算完全的人类

<正>看到这个标题的朋友千万不要吃惊,至少从人体细胞中所包含的遗传物质上来看,的确如此:我们体内存在着145个"外来基因",它们来自于细菌、病毒和其他微生物。来自英国剑桥大学的研究人员指出:"生命之树的划分并不严格,它更像是错综复杂的亚马孙丛林——各个枝丫交织重叠在一起。"其实,在细菌等简单真核细胞中,基因水平转移是十分常见的,这能让生物个体之间快速共享基因,从而对抗菌素产生抵抗反应。而这项研究,则为其他     

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)。