双荧光素酶报告基因系统的应用研究进展

双报告基因即在一个信号系统内同时表达,但独立测量的两个荧光酶的报告基因。在双报告基因系统中,一个报告基因活性的改变,与基因表达的特定实验条件相关,而另个报告基因的组成型活性则提供内对照,使实验值正态化。目前很多实验都采用了荧光素酶报告基因(Luc),但从检测速度、灵敏度和线性范围来考虑,双荧光素酶即萤火虫荧光素酶(firefly luciferase)和海肾荧光素酶(Renilla luciferase)的组合,可以较好地体现检测结果的精确性。本文以萤火虫双荧光素酶报告基因系统为重点,综述了该报告系统的特点、应用和近年来的研究进展。     

建立利用萤光素酶快速检测细胞活性的方法

运用PCR的方法,从萤火虫萤光素酶基因载体 pGL4.26 扩增萤火虫萤光素酶基因片段,将其插入连接于原核表达载体pET24a 中,构建重组表达载体pET24a-Luc.经酶切鉴定及序列分析后,将重组载体转化到表达菌株大肠杆菌BL21（DE3） 中,获得阳性重组菌BL21/pET24a-Luc.IPTG诱导蛋白高效表达并通过镍柱亲和层析纯化萤火虫萤光素酶.该目的蛋白活性用Bright-GloTM试剂进行验证并用于建立一种基于测量ATP含量的检测细胞生物活性的方法.与传统的细胞生物活性检测试剂盒MTT,CCK-8以及Alamar Blue比较,该方法具有反应迅速、活力高、灵敏度好、生产方便的优点,具有实际应用的潜力.     

SBD在重组蛋白质中位移对其酶活性及与淀粉粒结合性能的影响

将环状糊精糖基转移酶的SBD基因编码序列连接到萤光素酶基因的5′-端(SBD-LUC)后,重组基因通过农杆菌介导导人马铃薯植株中．对重组蛋白在转基因淀粉粒中的定位与积累、重组蛋白中SBD与淀粉的亲和性以及萤光素酶的活性进行了分析比较．结果表明：重组蛋白在马铃薯淀粉粒中获得了特异性表达,当C-端SBD移位到重组萤光素酶蛋白的N-端后,SBD和淀粉的亲和性与LUC-SBD重组蛋白质比较有所下降,但萤光素酶活性则与马铃薯遗传背景有关。     

自发光转录激活子样效应因子的功能分析

目的:对转录激活子样效应因子(TALE)蛋白进行特异性标记.方法:通过分子生物学技术,在TALE蛋白的C-端融合了一种具有优异光学性能的萤光素酶.结果:融合蛋白不仅可对目的 DNA进行特异性识别,还可产生萤光素酶的特征光谱.结论:萤光素酶的融合不影响TALE蛋白的正常功能,其光谱信息有望成为分析TALE蛋白与DNA相互作用的特异性检测信号.     

一种工业酶非分类关系抽取仿真研究

研究工业酶非分类关系抽取问题.针对传统关联规则抽取非分类关系时存在效率低、收敛速度慢及漏报规则等问题,提出了一种基于小生境技术的萤火虫算法.该算法利用小生境技术的融合、演化算法丰富种群的多样性,结合萤火虫算法寻优速度快的优势抽取非分类关系,解决了局部最优、规则冗余问题.针对工业酶语料进行了验证性实验,实验结果表明,相对于传统的关联规则挖掘算法,该方法在个体多样性及提取有效规则的效率上都有较大的提高,挖掘结果对工业酶非分类关系抽取具有一定的参考价值.     

“萤火虫情结”和“科学家”的梦

每个人小时候都有梦想。中国优秀民营科技企业家肖志国小时候的梦想,就是长大后当个科学家。 夏日的夜晚,肖志国同小伙伴们一起捉萤火虫，学古人以萤光照明。然而生性爱琢磨的肖志国，却不满足于玻璃瓶子里萤火虫短暂而微弱的亮光，     

生物发光技术的应用

在自然界中,能自然发光的生物种类很多,从细菌、真菌、甲藻、海洋节肢动物、软体动物、棘皮动物到陆上的许多环节动物和昆虫(如萤火虫)等均能发光。生物发光的基本条件是分子氧和酶。萤火虫的萤光素酶是属于氧化酶类,它在分子氧的情况下需要某种底物。以使其分子转变成受激态;当受激态释放出电子而恢复到常态时,便发出光。把许多不同的萤光蛋白加入各种萤光素酶,便可制成各种探针,供科     

基于单增量和全局维度学习策略的萤火虫算法

萤火虫算法的搜索过程较依赖于最优萤火虫，而最优萤火虫并不进行有导向的寻优移动，算法易陷入局部最优.为此，提出了一种基于单增量和全局维度学习策略的萤火虫算法.在萤火虫个体移动时，该算法并不叠加萤火虫个体的当前位置，而是将累加的位置增量作为新的搜索方向，用于更新萤火虫的位置.该算法大大降低了萤火虫当前位置对搜索过程的影响，有利于算法更快的跳出当前局部最优，进行更大范围的寻优；其次，对最优萤火虫进行一定次数的单维度学习，将学习后的萤火虫引导种群进化.在基准测试函数上的实验结果表明，该算法优于其他几种改进的群智能优化算法，具有良好的跳出局部最优的能力.     

转基因水稻外植体的诱导和绿苗分化与酶带分析

本文对转报告基因水稻的种子、叶片、茎尖和处于不同发育期的幼穗进行愈伤组织的诱导。研究了最佳外植体的选择,摸索由外植体诱导而来的愈伤组织高频绿苗的再生,以及不同日龄的水稻愈伤组织过氧化物酶、脂酶、细胞色素氧化酶的同工酶条带分布的差异与再生能力的关系。     

玉米MAR序列的分离及其在转基因烟草中的功能研究

从玉米基因组中分离了一段核基质结合区(MAR)序列,它位于乙醇脱氢酶1基因的5'端启动子区域.为研究此段MAR序列在转基因植物中的功能,将MAR构建在报告基因β-葡糖醛酸酶(GUS)基因(uidA)和植物选择标记新霉素磷酸转移酶II基因(nptII)的两侧形成植物表达载体,在载体中两段MAR之间的距离为6.2kb.GUS活性检测表明,MAR序列对报告基因的表达水平没有影响.这一现象与MAR只构建在报告基因两侧形成小环时提高外源基因表达的结果不同,为进一步研究MAR作用机制提供了基础.     

荧光素酶的分类、结构与应用

荧光素酶是生物体内催化荧光素或者脂肪醛氧化发光的一类酶的总称.荧光素酶可以从细菌、萤火虫、海星等提取出来.随着研究的不断深入,荧光素酶应用到了分子生物学、医学、微生物检测等领域.文章就荧光素酶的种类、结构及应用进行了研究.     

以分子生物学最新成果充实植物生理学教材

评析了国外新近出版的植物生理学教材，其特点是融入了当前植物生理学的新进展、新概念，特别是一些教材引入了当代分子生物学及植物基因工程的最新成果．在此基础上，结合我国植物生理学教材的实际情况，对在其中充实分子生物学内容提出了点滴看法     

植物耐旱基因工程研究进展

随着生物技术的发展 ,特别是基因工程技术的迅速发展 ,植物耐旱已从传统的植物生理研究转向分子方向 .目前植物耐旱研究的分子生物学方法主要是基因工程技术 ,包括植物耐旱相关基因的克隆 ,植物水胁迫代谢调节相关基因的分离、鉴定 ,以及通过植物遗传转化改变植物遗传性状———获得稳定的耐旱植株 ,进一步推广生产 .利用植物基因工程技术获得稳定耐旱植株 ,对于干旱地区的农业、生态环境、畜牧业以及城市绿地的改造来说可能又将引起一场新的绿色革命 .     

Structural basis for the spectral difference in luciferase bioluminescence

Fireflies communicate with each other by emitting yellow-green to yellow-orange brilliant light. The bioluminescence reaction, which uses luciferin, Mg-ATP and molecular oxygen to yield an electronically excited oxyluciferin species, is carried out by the enzyme luciferase. Visible light is emitted during relaxation of excited oxyluciferin to its ground state. The high quantum yield of the luciferin/luciferase reaction and the change in bioluminescence colour caused by subtle structural differences in luciferase have attracted much research interest. In fact, a single amino acid substitution in luciferase changes the emission colour from yellow-green to red. Although the crystal structure of luciferase from the North American firefly (Photinus pyralis) has been described, the detailed mechanism for the bioluminescence colour change is still unclear. Here we report the crystal structures of wild-type and red mutant (S286N) luciferases from the Japanese Genji-botaru (Luciola cruciata) in complex with a high-energy intermediate analogue, 5'-O-[N-(dehydroluciferyl)-sulfamoyl]adenosine (DLSA). Comparing these structures to those of the wild-type luciferase complexed with AMP plus oxyluciferin (products) reveals a significant conformational change in the wild-type enzyme but not in the red mutant. This conformational change involves movement of the hydrophobic side chain of Ile 288 towards the benzothiazole ring of DLSA. Our results indicate that the degree of molecular rigidity of the excited state of oxyluciferin, which is controlled by a transient movement of Ile 288, determines the colour of bioluminescence during the emission reaction.     

植物自交不亲和机制的研究进展

自交不亲和性的研究是植物生殖生物学和分子生物学研究的热点之一,本文综述了植物自交不亲和性机制的研究进展,主要介绍了在植物界中广泛存在的自交不亲和的两种类型：孢子体型自交不亲和及配子体型自交不亲和,并综述了这两种类型的遗传控制机理以及近年来在分子水平上的研究进展.     

植物基因组中的反转录转座子

植物反转录转座子是植物基因组中一类可移动的遗传元件，可分为LTR反转录转座子和非LTR反转录转座子两类。反转录转座子以高拷贝广泛分布于植物基因组中，具有高度的异质性，可被某些生物或非生物逆境激活并通过纵向和横向在物种内和物种间传递，对植物基因组的结构、功能和进化起着重要的作用。文中对反转录转座子的类型、结构与特点进行综述，并探讨其作为分子标记在现代生物学中的应用。     

植物细胞程序性死亡研究进展

植物细胞程序性死亡普遍存在于植物生长发育及环境相互作用过程中,是由基因调控的、主动的细胞死亡过程。植物PCD已成为当前生物学研究的热点之一。本文概述了植物细胞程序性死亡的形态学、分子生物学特征以及植物PCD在植物发育、环境胁迫、超敏反应中的存在,并就植物PCD的细胞形态学、分子生物学等检测方法以及植物PCD的基因、酶和信号分子的调控进行了综述。     

根癌农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系

随着分子生物学研究的深入,植物功能基因组研究以及后续的大规模基因工程都必将依托于高效的植物遗传转化体系,因此植物遗传转化体系越来越成为分子生物学研究和遗传改良的重要技术基础．农杆菌介导转化法被认为是最具发展潜力的植物遗传转化方法．本文介绍了根癌农杆菌介导的马铃薯遗传转化体系．     

Design and implementation of an optical simulation environment for bioluminescent tomography studies

As a challenging task for bioluminescent tomography simulation, a virtual optical environment is needed to solve the forward problem accurately, that is, to achieve a high precision for bioluminescent signal synthesis on the external body surface of a small animal. The molecular optical simulation environment named MOSE is implemented using the C programming language and the OpenGL techniques, including a user-friendly interface with interactive tools facilitating users' operations. The accuracy of the virtual optical environment is verified by error analysis of mesh simplification and comparison between MOSE results and experimental data. This virtual optical environment is accurate, flexible and efficient to simulate the photon propagation in complicated tissues, which has a great potential to become a software platform for bioluminescent tomography studies and other molecular imaging applications.