极端耐辐射球菌sbcD基因(dr1921)功能分析

在真核生物中, Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN)复合体处于DNA修复和细胞周期调控的关键位置. 当DNA双链断裂损伤诱导后, MRN复合体可快速与损伤部位结合, 参与起始的DNA末端的处理. 在MRN复合体中, 任何一个亚基的基因突变都会引起生物体对DNA损伤超敏感、基因组不稳定、端粒缩短和减数分裂异常. MR蛋白在进化上高度保守. Mre11和Rad50在细菌中的直系同源物分别是SbcD和SbcC. 极端抗辐射的耐辐射球菌能修复大量的DNA双链断裂. 其SbcD和SbcC蛋白分别由Dr1921和Dr1922基因编码. 本研究应用定点反向插入突变的技术, 构建了SbcD基因突变株. 发现突变株对电离辐射、紫外线、过氧化氢和丝裂霉素C等DNA损伤诱变试剂敏感. 同时还发现, drSbcD蛋白, 无论是在细胞正常生长状态下, 还是在DNA修复过程中, 特别是对6000Gy电离辐射所产生的DNA双链断裂的修复有重要的作用. 综上所述, drSbcD蛋白在DNA双链断裂修复的过程中扮演重要的角色.     

中国番茄黄化曲叶病毒DNAβ A-Rich区的功能鉴定

DNAβ是近年来在一些单组分双生病毒中发现的一类新型卫星DNA分子, DNAβ对于这些病毒诱导典型的病害症状是必需的. DNAβ上含有3个相对保守的区域: 共同区、βC1基因和A-Rich区(A含量 > 60%). 在对中国番茄黄化曲叶病毒Y10分离物(TYLCCNV-Y10)DNAβ βC1基因的功能突变研究的基础上, 对TYLCCNV-Y10 DNAβ上的A-Rich区进行了功能鉴定. 对TYLCCNV-Y10 DNAβ A-Rich区进行缺失突变后发现, A-Rich缺失突变体依然能够在植物中稳定复制和系统移动, 因此A-Rich区对于DNAβ的复制并不是必需的. 免疫捕获PCR检测发现, A-Rich缺失突变体能够包裹在TYLCCNV-Y10 DNA-A编码的外壳蛋白之中, 表明它并不能决定DNAβ的包裹, 但是A-Rich区的缺失使病毒症状减弱.     

把基因植入细胞的新技术

现在,要使异种基因植入细胞内常采用生物化学法和机械法二种方法.所谓生物化学法,即用磷酸钙等化学物质使DNA(脱氧核糖核酸)沉淀,利用细胞的吞食作用使异种基因植入。所谓机械法,即在光学显微镜下,用极细的针在细胞上开一小孔,注入DNA,使异种基因植入。但是用生物化学法植入DNA的概率低;用机械法虽然植入的概率高,但由于需要熟练的技术和大量的劳力,因     

基因的多点定位突变方法的研究——双点定位突变法改造人α心钠素基因

定位突变作为基因工程和蛋白质工程研究中的一种基本方法,已广为应用。定位突变法可利用噬菌体M_(13)单链DNA作为基因载体,在化学合成的寡聚核苷酸引物的诱导下,把碱基突变导入基因的任何预定位置。但经典的方法常常需要通过碱性蔗糖梯度离心、凝胶电泳等耗时而复杂的手段富集经体外诱变的闭环双链DNA,突变基因的产率一般较低,且只进行碱基的单点突变。因此,当某些基因需要进行间隔一段距离的多点突变时,用此法逐一改变碱     

基因魔剪:光响应的DNA纳米剪刀

正"天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说.圣人者,原天地之美而达万物之理"(《庄子·知北游》).自遗传学之父-孟德尔(Gregor Johann Mendel 1822～1884年)通过豌豆实验,提出了"遗传因子"的概念之后,科学家们逐渐发现生物的性状特征是由基因控制的.据统计人类约有25000个基因,人类为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA入侵而导致灭绝?直到1968年,科学家才逐步解开了这个谜团.美国科学家哈密尔顿?史密斯(Hamilton Smith)发现了能够通过切断病毒的DNA来限制     

外源性p53基因对人胃癌细胞恶性增殖的影响

p53基因在细胞增殖调控过程中起重要作用,正常p53基因可使DNA受损的细胞增殖周期阻断在G1期以进行DNA修复,或启动细胞凋亡程序清除受损细胞,若p53基因缺失或突变,损伤后的细胞便会发生恶性增殖而形成肿瘤.约50%的人类肿瘤均有p53基因的异常改变.其中结直肠癌、肺癌、乳腺癌等常见肿瘤中p53基因的突变频率达50%～70%以上.基于这一原理,将野生型p53基因导入肿瘤细胞成为肿瘤基因治疗的策略之一.我国是胃癌高发区,胃癌发病率、死亡率在各类恶性肿瘤中均位居前列.因此,阐明胃癌发生发展过程中基因变异规律,探索胃癌治疗的有效方法,成为肿瘤研究的当务之急.研究表明胃癌中有较高频率p53基因缺失及突变,认为p53基因异常与胃癌发生、发展有重要关系.本项研究即是采用p53基因体外转染有缺陷的人胃癌细胞系,得到生长及致瘤性均有部分抑制的细胞,以探索采用p53基因治疗胃癌的可行性.1 材料与方法1.1 细胞培养及p53基因鉴定细胞:人胃癌BGC823细胞为北京医科大学附属人民医院建立,培养在含10%小牛血清的DMEM培养基中.染色体G带分析及荧光染色体原位杂交(FISH)显示有17号染色体部分缺失,Northern杂交分析也表明该细胞有p53基因表达水平下调.1.2 DNA转染通过脂质体介导将构建有野生型p53基因、突变型p53基因及无p5     

CRISPR-Cas9基因编辑技术在乙型肝炎病毒治疗中的应用

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)能引起患者慢性感染,增加肝硬化和肝癌的风险,是威胁全球健康的一个重要问题.核苷(酸)类似物(NUCs)和干扰素(IFN)是目前治疗HBV仅有的两类药物,然而这两类药物均无法清除稳定存在于细胞核中且能够作为模板产生子代病毒的闭合共价环状DNA (covalently closed circle DNA, cccDNA).此外, HBV耐药相关突变(RAM)和疫苗逃逸突变(VEM)降低了现有治疗和预防策略的成功率.因此,人们在努力开发直接靶向cccDNA,将之失活或清除以实现治愈慢性乙肝的治疗手段.特异性靶向HBV基因组保守区域的CRISPR-Cas9基因编辑系统,不仅能够有效抑制病毒复制,相比其他基因编辑工具,设计也更加简单灵活,成为了一个十分具有吸引力的治疗选择.本文将总结现有CRISPR-Cas9系统在抗乙型肝炎病毒中的研究,并探讨其可能面临的问题与潜在的解决方案.     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术, 自1994年提出以来, 经过了几十年的发展, 其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现. 腺相关病毒(adeno- associated virus, AAV)是一种细小病毒, 由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体. 但是AAV筛除存在一些不足, 如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展. 应用DNA 改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化, 有望解决这些问题. 本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用, 并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术,自1994年提出以来,经过了几十年的发展,其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现.腺相关病毒(adenoassociated virus,AAV)是一种细小病毒,由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体.但是AAV筛除存在一些不足,如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展.应用DNA改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化,有望解决这些问题.本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用,并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.     

水稻苗期低温失绿基因cisc(t)的精细定位及其候选基因的确定

籼稻品种Dular在低温条件下幼苗会表现失绿. 前期遗传研究表明, 这种低温失绿的表型是由一个隐性基因控制的, 该基因初步定位在第9染色体长臂的SSR标记RM257和RM242之间, 将该基因暂命名为cisc(t). 本研究在前期初步定位的基础上, 利用粳稻品种Lemont (低温条件下幼苗表现正常绿色)与Dular杂交, 构建了一个很大的F2群体, 将cisc(t)基因精细定位在一个12 kb的区间内. 该区间只含有一个注释基因, 编码一个三角状五肽重复区(PPR)蛋白. 测序结果表明, Dular在该基因的第60位碱基处缺失了8个碱基, 造成移码突变而失去正常功能. 这与Dular表现白化突变表型相吻合. 而且, 前人研究表明, 许多植物的幼苗失绿突变性状与PPR蛋白有关. 因此, 将该基因确定为cisc(t)的候选基因.     

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,     

鸡生长激素基因单核苷酸多态与生长及屠体性状的相关性

以鸡生长激素(GH)基因作为控制鸡生长和屠体性状主基因的候选基因, 以明星肉鸡和丝毛乌骨鸡杂交产生的F₂代鸡群为实验材料, 通过PCR-RFLP方法对GH基因进行多态性检测. 在该基因内含子3中发现1处碱基突变: G →A, 由内切酶EcoR Ⅴ酶切证实; 在内含子4中发现1处碱基突变: C→T, 由内切酶MspⅠ酶切证实, 并由此对F₂代鸡群个体进行基因型鉴定. 方差分析结果显示, 在内含子3中的碱基突变与腹脂性状显著相关; 内含子4中的碱基突变与腹脂、胸肉屠体性状显著相关, 但两处突变与其他大部分生长和屠体性状相关不显著, 结果表明鸡GH基因可能是控制某些屠体性状的主基因, 或与控制这些性状的主基因紧密连锁.     

发育时期专一性相关的调控因子与人体ε-珠蛋白基因5′旁侧调控元件DNA的结合

人体ε-珠蛋白基因是人体β-类珠蛋白基因簇中胚胎型结构基因,在胚胎发育过程中,它最先在卵黄囊血岛中表达,也最先关闭,呈现出严格红系组织特异性和发育时期专一性特点.最近有人报道,人ε-珠蛋白基因5’旁侧DNA序列对人ε-珠蛋白基因时空表达和调控起着很重要的作用.已鉴定出位于该基因5’旁侧DNA序列内,从-535bp到-453bp为一个正调控元件(PRE),从-392bp到-177bp为一个沉默子(Silenecer)(图1).但目前尚不清楚它们作用的分子机制.     

亚洲人基因系显得古老

化石不再是研究人类起源问题的唯一材料。1987年,由夏威夷大学的丽贝卡·卡恩(RebeccaCann)领导的科学小组报导,和世界其他地方的人相比,非洲人线粒体DNA中的突变显得格外多,线粒体DNA是只有母亲遗传的一种基因。研究人员证明,这些突变超越时间地以相对恒定的速度积累;这种观点,导致了有争议的结论,即现代人起源于20万年前的非洲,然后向全世界扩散,在扩散中发生种族差异。有关线粒体DNA的报导,否定了尼安得塔     

基因枪介导的HBsAg基因免疫

主动获得性免疫已经帮助人类彻底战胜了天花,并且大幅度降低了脊髓灰质炎和麻疹等多种疾病的发病率和死亡率,但是现行的亚单位疫苗至少有两点不足之处:(1)只能将病毒的一部分提供给免疫系统,免疫效果仍然不够理想,病毒感染(例如HIV等)仍然是造成人类残疾和死亡的主要因素之一.(2)亚单位疫苗采用蛋白质抗原,或者利用病毒做载体,制备复杂,成本高.因此人类面临开发新一代高效低成本疫苗的挑战.基因免疫(Genetic immunization)是基于裸露DNA转基因成功这一最新发现而发展起来的新的免疫技术,相应的疫苗称之为基因疫苗(Genetic vaccine).同亚单位疫苗相比,基因疫苗具有安全性高、免疫效果好、免疫作用持久和制备方便等优点,被誉为疫苗史上的革命.我们选用乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)开展基因免疫研究,通过基因枪介导将HBsAg表达质粒转入小鼠耳部,组织切片观察基因转入位点,测小鼠血清中特异抗体确定基因免疫效果.1 材料与方法1.1 实验材料带有人β-肌动蛋白启动子的表达载体由美国西南医学中心Johnston教授惠赠,HBsAg表达质粒由本研究室自由构建(图1).抗-HBs抗体检测采用上海生物制品所生产的试剂盒,C57BL/6和昆明小鼠购自中国科学院动物研究所,羊抗鼠IgG-HRP,由北京生物制品所生产.基因枪由清华大学生     

胃癌组织mtDNA突变与癌变关系的探讨

为了进一步明确mtDNA突变与胃癌发生、发展的关系，利用变性高效液相色谱（DHPLC）和DNA测序技术，对30例胃癌组织和对应的正常组织mtDNA基因组全序列进行了筛查，研究结果确定胃癌中mtDNA存在高频率的突变，突变频率为66.7%（20/30），其中56.7%（17/30）的突变仅见于癌组织，突变频率较高的基因为ND4，ND5和D-loop，分别为36.7%，26.7%和30%，与组成电子传递链复合体Ⅲ，Ⅳ，V的基因相比，复合体I基因在被检测的癌组织mtDNA中的突变频率最高（43.3%），突变类型以碱基替代为主（85.4%），研究结果提示，复合体I基因，特别是ND4，ND5和ND3基因突变在胃癌的发生，发展中起重要作用。     

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     

细菌Ⅱ型分泌途径控制产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes) S2中卵磷脂酶的分泌

从水稻根际分离筛选出1株降解卵磷脂的有机磷降解细菌菌株S2, 通过形态指标、生理生化性状、16S rDNA序列、(G+C)含量以及DNA-DNA杂交分析, 鉴定为产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes). 采用双亲接合的方法将带有Tn5转座子的质粒导入产碱假单胞菌S2菌株中进行转座子插入诱变, 从5000个卡那霉素抗性的Tn5插入突变株中, 筛选到3株丧失解磷能力的突变株(M808, M1329和M1400)和1株解磷能力增强的突变株(M20). 对Tn5插入位点的基因进行DNA测序表明, 丧失解磷能力突变株中被突变的基因分别是xcpS, xcpX和xcpW, 它们分别编码XcpS, XcpX和XcpW蛋白, 这些蛋白是细菌Ⅱ型分泌途径中的主要成分. 将xcpS, xcpX和xcpW基因分别构建在pLAFR3载体上, 通过双亲接合的方式分别导入上述M808, M1329和M1400三个丧失解磷能力突变株中进行功能互补实验, 结果表明这3个基因都能使各自相对应的突变株恢复解磷能力. 以上结果表明, 在产碱假单胞菌中卵磷脂酶的分泌是通过Ⅱ型分泌途径来完成的. 解磷能力的丧失可能是由于Tn5插入xcp基因簇中的某一基因破坏了卵磷脂酶向胞外的分泌, 造成突变株不能降解有机磷. 在解磷能力增强突变株M20中, 被突变的基因与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) PAO1中的chpA基因(参与细菌的颤动)同源性达88%.     

扬子鳄的线粒体全基因组与鳄类系统发生

通过酶切、克隆、测序, 结合Long-PCR和Primer Walking法对扬子鳄线粒体DNA基因组进行全序列测定. 结果表明, 扬子鳄线粒体基因组DNA序列全长为16746 bp, 其基因组碱基组成为29.43%A, 24.59%T, 14.86%G, 31.12%C. 与其他大多数脊椎动物相同, 其基因组由13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因及1个非编码的控制区(D-loop)组成. 基因的排列与已测序的鳄类相似. 在全序列分析的基础上, 对12S rRNA基因序列、16S rRNA基因序列、蛋白质编码基因序列及其合并数据用MP法和ML法构建系统发生树, 结果表明扬子鳄与密河鳄的亲缘关系较近, 支持传统观点. 根据ML树的支长数值估计钝吻鳄属发生的时间为74.9 MaBP, 扬子鳄与密河鳄分歧的时间为50.9 MaBP.     

水平基因转移及其发生机制

水平基因转移被认为是原核生物进化的主要动力,同时也广泛存在于真核生物各主要类群之中.通过引进新的遗传变异,水平基因转移可以减少由点突变积累产生的破坏作用,同时也加速进化过程中产生的成功性状在不同物种个体之间的扩散.在原核生物中,水平基因转移的主要发生机制包括转化、接合和转导.在真核生物中,不同物种个体之间的物理接触常可以促进水平基因转移的发生,但具体机制仍不完全清楚.