人类抗体重排机制的起源

 重组激活基因（RAG）蛋白介导的抗体重排是脊椎动物适应性免疫系统的核心,抗体重排机制的起源一直是免疫学研究的热点。本研究以有活化石之称的文昌鱼为对象,对多个文昌鱼基因组草图进行深度信息学分析,发现了一个全新DNA转座子ProtoRAG。进一步功能研究表明,ProtoRAG编码的蛋白能够介导自身的转座和宿主DNA的重排,其作用机制与人类抗体蛋白介导的抗体重排机制基本一致。因此,ProtoRAG就是研究人员长期搜寻的祖先RAG转座子的“分子活化石”,该发现为诺贝尔生理学或医学奖获得者利根川进提出的“抗体重排机制转座子起源”假说提供了最有力和最直接的证据。     

陆地棉LTR反转录转座子的数量分布与功能分析

LTR(Long terminal repeat)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类遗传因子,它们以RNA为媒介在基因组中不断自我复制.在高等植物中,LTR反转录转座子是基因组的重要成分之一.本研究通过多种方法挖掘并注释了陆地棉基因组中的LTR反转录转座子,结果表明陆地棉基因组LTR反转录转座子的Gypsy超家族与基因的分布呈近似的反比关系,而Copia超家族在各染色体的起始端有较多的分布.通过皮尔森相关系数发现陆地棉LTR反转录转座子的拷贝数与染色体大小之间有强相关性.在LTR反转录转座子上游和下游分布的基因具有类似的富集特征,其分子功能主要集中在结合和催化活性等方面.本研究结果加深了对陆地棉LTR反转录转座子的认识,为深入研究棉花基因组提供了重要数据支撑.     

斜带石斑鱼干扰素调节因子8基因的鉴定与表达模式分析

干扰素调节因子8(IRF8)是IRF家族转录因子中的一个成员.利用简并PCR和cDNA末端快速克隆(RACE)技术获得了斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)IRF8基因(EcIRF8)全长cDNA序列,其编码422个氨基酸残基的蛋白质,含有脊椎动物IRF家族的特征性结构域,即N端保守的DNA结合结构域(DBD)和C端多样化的干扰素调控因子结合结构域(IAD),其中DBD中包含5个特征性的色氨酸残基和1个核定位信号.与绝大多数脊椎动物的IRF8基因相似,EcIRF8基因组序列也是9个外显子和8个内含子的结构.EcIRF8在斜带石斑鱼肝脏中高水平表达.活体聚肌胞苷酸刺激后6h,EcIRF8在头肾、中肾、胸腺、肝脏和肠中的表达量显著上调(p0.05),其中在中肾中上调幅度最大,是对照组的106倍;副溶血弧菌(Vibrio paraheamolyticus)刺激后24h,EcIRF8在肝脏中的表达量也显著上调(p0.05),但上调倍数仅为对照组的9.37倍.结果表明,EcIRF8基因可能主要参与斜带石斑鱼的抗病毒免疫反应.     

接合转座子Tn916的水平基因转移

水平基因转移（HGT）极大地提高了细菌物种对环境的适应性,促进了细菌的进化.原核生物通过水平基因转移获得的基因片段为基因岛（GEIs）.接合转座子（CTns）则是一种常见的可移动基因岛,通过接合进行水平基因转移,并主要传播抗生素抗性.该文介绍与讨论了一种发现较早,且被广泛研究的接合转座子Tn916的重组、接合转移和调控模块,阐述了这类接合转座子的一般结构、转移机制和影响.     

皱纹盘鲍Hdh-MMP-1基因cDNA的克隆及原核表达

利用同源克隆方法和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,从皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)肌肉组织中克隆得到基质金属蛋白酶-1基因(Hdh-MMP-1)cDNA全长序列(GenBank登录号:KR537291)。结果表明,Hdh-MMP-1 cDNA全长2136 bp,其中ORF长度为1551 bp,编码区含有516个氨基酸残基,预测其分子质量为58.94 ku,理论等电点为5.99。Hdh-MMP-1具有MMPs家族典型的N-端前肽区、催化区、铰链区和C-端类血红素结合区。利用SOPMA和SWISS-MODEL软件对该基因编码蛋白质高级结构进行了预测分析。氨基酸序列相似性结果显示,Hdh-MMP-1不仅与多种生物MMP-1基因具有序列相似性,且与某些软体动物和虫类的MMP-14及MMP-19也具有序列相似性。多序列比对结果显示,Hdh-MMP-1与红螺鲍、杂色鲍、美洲牡蛎的MMP-1相似性分别为95.29%、82.35%、38.85%。随后,构建了表达载体pET28a-catMMP-1,利用大肠杆菌原核表达系统,在大肠杆菌BL21 (DE3)中成功对该蛋白质催化区进行异源表达。     

烟草质体分裂相关基因NtFtsZ cDNAs的克隆及功能分析

通过RT-PCR和cDNA末端快速扩增(RACE)方法从烟草中克隆了两个质体分裂相关基因NtFtsZ1-1和NtFtsZ1-2的cDNA.推导的氨基酸序列分析表明,两者均具有FtsZ蛋白的典型特征和GTP结合位点;N端氨基酸序列分析也表明,NtFtsZ1-1和NtFtsZ1-2都具有质体导肽特征,发现了在高等植物中至少存在两个具有质体导肽的FtsZ;基于氨基酸序列的分子谱系分析也支持这一结果.核酸杂交表明两者在植物的不同发育时期具有相似的表达谱.将这两个基因转入E.coli中表达,它们能影响宿主菌的正常分裂,初步验证了其功能.这些研究提示在高等植物中FtsZ可能具有更多样化的功能.     

基于基因表达谱芯片杂交分析Lamprey-PHB2转染前后Chang liver细胞的基因表达差异

选取了10个物种与本课题组前期克隆得到的东北七鳃鳗抗增殖蛋白2(Lm-PHB2)进行氨基酸序列相似性对比,检测PHB2基因进化水平,结果表明各物种的PHB2氨基酸序列在PHB结构域处高度保守,但在N-端和C-端氨基酸序列保守性较低.将重组质粒pEGFP-N1-Lm-PHB2瞬时转染入张氏肝(CHL)细胞后,利用基因表达谱芯片技术分析基因的表达差异.结果显示CHL细胞中共有270条显著差异表达基因,其中显著上调基因共141条,显著下调基因共129条,涉及细胞信号转导、细胞周期调节、细胞增殖、细胞代谢和细胞凋亡等多个方面.通过实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)对基因表达谱芯片分析结果进行验证,结果显示转染pEGFP-N1-Lm-PHB2质粒后,细胞周期基因CDC25C、氧化应激相关基因(CAT,SOD,GST)和抗细胞凋亡基因HAX1均有显著性差异.     

piggyBac共转染系统的构建以及转座活性的验证

piggyBac(PB)转座子的末端反向重复序列(ITR)和转座酶编码序列(PBase)分别克隆于质粒PB1156、atub-pBac-K10. ITR与包含红色荧光蛋白表达序列(RFP)的质粒pmCherry-N1重组构成供体质粒(Donor);PBase与真核表达载体pEFrF-PGK重组构成辅助质粒(Helper).使用由供体质粒与辅助质粒组成的PB二元共转染系统转染HEK293细胞,结果表明该二元共转染系统具有较好的转座活性,并且在分子水平验证了转座的发生以及使用反向PCR(IPCR)定位了其中一     

文昌鱼Pax1/9基因上游调控区的克隆及分析

脊椎动物Pax1/9是一重要的发育调控基因亚家族,文昌鱼基因组中仅有单一的该亚家族直系同源基因Amphi-Pax1/9,为检验此基因上游调控元件的功能在脊椎动物体内是否具有通用性,将文昌鱼Pax1/9基因上游约4.6 kb的侧翼序列与绿色荧光蛋白(GFP)报告基因连接,构建重组质粒表达载体(pAmphiPax1/9-AcGFP),显微注射斑马鱼胚胎,并以斑马鱼Pax1和Pax9的上游同源序列为阳性对照.结果表明,阳性对照斑马鱼胚胎中GFP能够表达,但注射pAm-phiPax1/9-AcGFP质粒的斑马鱼胚胎中无明显的GFP表达,这一现象可能是由于Pax1/9上游调控序列在二物种间存在较大的进化差异,启动元件具有物种特异性.     

人溶菌酶N端与Exendin-4嵌合蛋白的基因克隆及原核表达

目的:克隆嵌合多肽人溶菌酶N端-Exendin-4基因并进行原核表达和纯化.方法:通过重组PCR技术将人溶菌酶N端74个氨基酸的基因序列与Exendin-4多肽基因序列相连接,其间引入一段由凝血酶和二肽基肽酶识别位点组成的连接序列.以嵌合基因hLYZ(N74)-Ex4与质粒pET-32a(+)构建原核表达体,转化大肠杆菌BL21(DE3)并诱导表达.表达蛋白经Ni-NTA亲和层析纯化、Western blotting鉴定;透析复性后,以肠激酶切割并回收目的多肽.结果:重组质粒pET-32a/hLYZ(N74)-Ex4构建正确,目的蛋白主要以包涵体形式存在,37℃诱导4h、IPTG浓度为0.6 mmol/L时表达量最高,约占菌体蛋白总量的30%.Western blotting检测显示重组蛋白为单一清晰条带.重组蛋白经肠激酶切割后,回收得到高纯度的嵌合多肽.结论:成功构建hLYZ(N74)-Ex4嵌合基因的原核表达质粒,高效原核表达并获得高纯度目的蛋白.