苦味受体基因家族功能和演化研究的最新进展

苦味的识别作为一种防御机制, 能帮助动物避免摄入有毒物质, 它在动物的长期进化过程中起着至关重要的作用. 由于不同动物具有不同的生存环境和取食偏好, 使苦味识别能力在动物的长期进化中产生了分化. 苦味的识别源于苦味物质和苦味受体的结合, 所以对编码苦味受体基因的研究成为研究苦味识别的分子基础. 近年来, 随着体外功能实验体系的建立, 越来越多苦味受体的配体被发现. 另一方面, 随着许多脊椎动物基因组的测序完成, 人们对苦味受体基因家族的演化研究也取得了很大的进展. 对演化驱动力的研究, 能够使我们了解不同物种中苦味受体功能的变化趋势, 从而帮助我们发现更多的苦味配体. 本文主要介绍了苦味受体基因家族的功能及其在脊椎动物中演化的最新进展, 并对苦味受体基因家族今后的研究提出了展望.     

Investigation on Hepatopoietin and Other Novel Genes from Human Fetal Liver

The aim of this study is to discover the molecular mechanism of the 22-week gestated human fetal liver(HFL)which rarely displays both hematopoietic and hepatic functions. Based on large-scale cDNA library sequencing and bioinformatic analysis, the largest     

水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析

油体钙蛋白不仅参与了油体的形成, 而且可能与植物耐受干旱胁迫有关. 目前对水稻中的油体钙蛋白的功能了解很少. 本文通过对水稻基因组数据库的序列搜索, 确定了水稻油体钙蛋白基因家族的6 个成员. 通过对这些基因的序列、结构和染色体位置分析, 表明水稻油体钙蛋白基因家族的扩增可能与片段复制和串联重复有关. 通过对这些基因与其他物种中的油体钙蛋白基因的系统进化分析及功能比较分析, 揭示了拟南芥和水稻中功能可能对应的成员. 为了确定与干旱胁迫响应相关的油体钙蛋白基因, 通过荧光定量PCR 检测了水稻油体钙蛋白家族在根、叶、花中的表达, 以及在这些组织中响应干旱胁迫的表达情况, 发现有3个基因成员在不同组织中受干旱胁迫的诱导, 为进一步对它们展开功能分析奠定了基础.     

豌豆AGAMOUS同源基因功能的初步研究

豌豆是研究植物发育遗传的经典模式植物. 虽然已经克隆到了一些与豌豆花发育有关的基因, 但是由于豌豆基因组大、序列信息少以及缺少有效的遗传转化方法, 豌豆花发育研究的发展受到了限制. 病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)技术是近年来发展起来的一种反向遗传学快速研究基因功能的方法. 本文利用基于豌豆早褐病毒 (pea early browning virus, PEBV)的VIGS体系研究了豌豆中AGAMOUS同源基因(Pisum sativum AGAMOUS homologous genes, PsAGs)的功能. 在PsAGs沉默之后, 豌豆花表现为雄蕊花瓣化, 心皮开裂, 内生出一朵不完整的花. 半定量RT-PCR分析结果显示, 在沉默植株中PsAGs的mRNA转录水平显著下降. mRNA原位杂交结果显示, 花发育早期, PsAG基因在花原基中央表达, 后期在第三、四轮花器官中表达, 表明在豌豆有多个AGAMOUS同源基因. 实验结果表明, 豌豆中可能存在多个AGAMOUS同源基因, 彼此间功能冗余且相对保守, 同时暗示着在对基因家族成员进行功能研究时, VIGS是有效手段之一.     

模式生物斑马鱼在心血管疾病研究中的应用

斑马鱼近年来被广泛地应用于医学研究中。斑马鱼个体小、养殖费用低廉、身体透明,及易于基因操作等优势,使其成为一种理想的模式生物。笔者综述了模式生物斑马鱼在心血管疾病研究中的应用。首先介绍了斑马鱼的心血管发育、心血管影像、相关遗传学技术及斑马鱼作为模式生物在心血管疾病研究中的优势与不足;然后通过总结既往的研究,重点阐述了斑马鱼在动脉粥样硬化、心律失常、心肌病、先天性心脏病、心力衰竭、心脏再生、炎症、动脉生成、血栓及心血管药物筛选等领域的应用进展。     

转录因子:基因书签的关键参与者

为什么肝细胞复制后依然还是肝细胞,肺细胞复制后还是肺细胞?子细胞如何在有丝分裂结束后重建母细胞的转录模式?谁来充当阅读遗传信息之书的书签?近些年研究发现,此前人们深信不疑的转录因子在有丝分裂过程中从染色质上剥离的结论并不准确,越来越多的研究表明,有丝分裂过程中部分染色质处于开放状态,转录因子并不从染色质中剥离,提示转录因子可作为基因书签。本文介绍了基因书签这一表观遗传学新内容的定义,给出了几个转录因子作为基因书签的具体案例,并介绍了系统地揭示转录因子作为基因书签的最近研究进展,希望能为从事表观遗传学研究或对表观遗传学感兴趣的同仁提供全面且通俗的解读。     

乙烯调控果实成熟的分子生物学研究进展

乙烯是一种可促进果实成熟的内原植物激素．随着分子生物学的发展，已克隆出几个与乙烯合成有关的果实成熟基因，并获得了反义基因转化植株。本文简要综述了用基因工程手段调控果实的成熟，基因工程技术对认识果实成熟机理的贡献，以及乙烯调控果实成熟的分子机理．     

非达尔文自然选择—一种新的进化动力

本文从作者之一于１９９１年提出的基因表达的诱导和阻遏效应的数学模型中引出一种新的生物进化动力假说，即环境因素对基因表达的选择。此种选择机制在选择对象，选择水平和选择效应等方面都不同于达尔文提出的自然选择。所以称为非达尔文自然选择。它的理论依据是一个物种所含有的遗传信息量远远大于其整个形态结构所表现的遗传信息量以及基因表达的操纵子诱导和阻遏模型。本文认为一个祖先种的基因库可能含有许多可选择的基因表达系统，且基因库容量越大，就越有可能存在有序度越高的基因表达系统内形成有序度越高的形态结构。此外，本文还提出了绝对遗传型和相对遗传型概念，讨论了非达尔文自然选择与达尔文自然选择及中性进化的关系。     

应用分子生物学方法诱导植物雄性不育:生物学基础和前景

本文着重介绍了花药和花粉发育过程中基因表达的特点和复杂性,花药和花粉的特异性基因以及特异性基因的调节等方面的研究进展,讨论了应用上述特异性基因的调节序列与一定的目的基因(如核糖核酸酶基因)构建的嵌合基因诱导植物雄性不育的前景和这种分子生物学方法在作物杂种优势利用过程中遇到的问题。     

内耳毛细胞静纤毛高度调控分子机制

内耳毛细胞(hair cell)是动物感知听觉和平衡信息的感受器细胞,负责将机械能信号转换为电信号(即机械-电转换,简称为MET),因位于其上表面的细胞突起——纤毛束(hair bundle)而得名。每个毛细胞的纤毛束包括一根以微管蛋白为骨架的动纤毛(kinocilium)和多根以肌动蛋白为骨架的静纤毛(stereocilia)。动纤毛在纤毛束的发育过程中发挥重要作用,而静纤毛对于机械-电转换必不可少。每个毛细胞中的静纤毛组织成多排高度不同的阶梯状结构,其发育和维持受到严格调控。近年来,随着蛋白质组学、转录组学、超高分辨显微镜等技术的发展,人们对静纤毛高度调控分子机制的认识越来越深入,但仍有很多问题亟待回答。文章对目前已知的静纤毛高度调控的分子机制进行简要介绍。     

基因的瞄准器：基因靶向技术 ——评2007年诺贝尔生理学或医学奖

2007年10月8日，美国科学家马里奥•卡佩奇和奥利弗•史密斯、英国科学家马丁•埃文斯因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”(即“基因靶向”技术)而获此殊荣，该技术在研究基因的功能以及建立人类疾病模型等方面开创了一个全新思维模式和技术手段。本文将就“基因靶向”技术作一简要介绍。     

杂交-渐渗的遗传进化效应与栽培作物野生近缘种多样性保护

野生近缘种的遗传多样性是栽培作物遗传改良的重要基因资源,对其进行合理保护和可持续利用对保障全球粮食安全具有十分重要的意义.由于生境遭到严重破坏,野生近缘种的生存状况受到严峻挑战,许多野生近缘种群体在诸多因素影响下已经濒危甚至灭绝.然而,最容易被忽略的影响是栽培作物与野生近缘种的天然杂交和基因渐渗及其所带来的遗传和进化效应.作物的杂交-渐渗可以改变野生近缘种群体的遗传结构和完整性,导致已保护野生群体遗传多样性丧失.杂交-渐渗对野生近缘种遗传多样性保护能造成怎样的影响,目前仍知之甚少.如何制定合理的策略来降低栽培作物基因渐渗对野生近缘种保护带所来的负面影响非常重要,而且具有极大的挑战性.     

小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究回顾

对以往小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究成果作一历史性回顾, 重点介绍了Bowman-Birk家族的绿豆胰蛋白酶抑制剂, 对此抑制剂的Lys活性功能区作了解析. 它是双头抑制剂, 有两个功能区, 用蛋白与基因测序、基因表达、突变、肽段合成等手段证实, 其核心结构是一个由两个相连九元环组成的16肽, 与天然14环肽的向日葵抑制剂极类似. 另一深入研究的抑制剂是27肽的天花粉胰蛋白酶抑制剂, 属于南瓜族, 介绍了该家族的基因序列. 多肽毒素的研究包括蝎毒毒素及芋螺毒素. 本文介绍了多种东亚马氏钳蝎新的钾通道毒素, 有的是钙离子依赖的BK或SK钾通道毒素, 有的是电压门控毒素, 有的具有两个不同的功能区, 阐明了它们的构效关系. 表达的重组蝎氯毒素有望用于恶性胶质瘤的治疗. 芋螺毒素分子量小、序列多变、功能广泛, 有更好的应用前景. 从中国南海16种芋螺中纯化了50个结构新的芋螺毒素, 克隆了134个新基因; 确定了3个新超家族, 命名为V, Y, K超家族; 研究发现, 在某些芋螺毒素一级结构中有新的二硫键骨架和二硫键配对、独特的模板(motif)、氨基酸的D型化等; 分析了A超家族的基因组结构, 在内含子的3′端有一非常保守的序列, 可用作引物克隆更多新的芋螺毒素基因; 阐明了个别芋螺毒素的生理功能.     

锌指核酸酶介导的高效多位点基因打靶

该研究旨在建立锌指核酸酶介导的多位点基因打靶技术,为获得稳定遗传的转基因动物或基因治疗临床应用解决技术难题.首先利用OPEN平台设计、构建能识别人基因组内rDNA基因间隔序列的锌指蛋白基因序列,与FokⅠ的切割结构域连接、表达后获得锌指核酸酶基因,再构建锌指核酸酶真核表达载体.另外,构建含有2条同源重组引导序列和绿色荧光蛋白基因(EGFP)的多位点基因打靶载体.将锌指核酸酶真核表达载体和多位点基因打靶载体共转染HEK293细胞,内参对照PCR-灰度分析法检测外源基因定点整合效率,结果显示单独转染多位点基因打靶载体的定点整合效率为6.8%;而由于锌指核酸酶在染色质DNA上切割rDNA基因的间隔序列,诱导高效同源重组,锌指核酸酶载体、多位点基因打靶载体共转染的定点整合效率为24.2%,较常规基因打靶定点整合率(10-6～10-5)提高了24000多倍.共转染的HEK293细胞在无任何筛选的条件下持续培养2个月,经过20次传代之后,子代细胞能够持续表达EGFP,提示表达稳定.本研究建立了锌指核酸酶介导的高效多位点基因打靶技术,不仅大大提高了外源基因的定点整合效率,而且兼顾了基因表达的稳定性和安全性,为动物定点转基因和人类基因治疗提供了重要的技术平台,具有广泛的应用前景.     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病，可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂，其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后，进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点，全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。     

生物钟：基因和环境决定的行为——2017年诺贝尔生理学或医学奖简介

2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了三位研究果蝇生物钟行为的美国科学家——杰弗里 • 霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔 • 罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔?杨(Michael W. Young),奖励他们发现了决定生物钟行为的基因和这些基因产物的工作原理。生物钟,也叫生物日节律或昼夜节律(circadianrhythm),是生物以约昼夜24小时为周期的节律性行为。生物钟行为是一个在各种动植物中都普遍存在的自然现象。生物钟基因的发现和对这些基因产物工作原理的揭示对了解生命和生命的运行原理,特别是对基因、行为和环境三者之间的关系有着重要的理论意义,同时也为利用生物钟原理来解决生产活动和健康医疗中的生物学问题奠定了应用基础。     

凝胶电泳和基因打靶——忆分子生物学家史密斯

史密斯是一位著名的分子生物学家,于20世纪50年代发明凝胶电泳,于80年代又发明基因打靶,从而为DNA、蛋白质体外分离和体内功能研究提供了重要的研究手段,极大地推动了生命科学的快速发展。史密斯还由于基因打靶的重要贡献而分享2007年诺贝尔生理学或医学奖。     

牛Ⅰ型疱疹病毒感染性细菌人工染色体的构建和gN基因缺失病毒的细胞繁殖特性

通过同源重组将pHA2质粒插入到牛Ⅰ型疱疹病毒ZJ分离株基因组的UL15和UL18基因之间, 构建了重组病毒rBHV1-HA; 提取重组病毒的环状基因组DNA, 转化大肠杆菌DH10B, 获得了含有BHV1全基因组的感染性细菌人工染色体克隆pBHV1. pBHV1转染MDBK细胞可以拯救出病毒, 该病毒与野生毒株在细胞上的繁殖特性未见差异. 通过两步Red E/T重组, 构建了gN基因跨膜区缺失的pBHV1突变体, 并转染获得了重组病毒rBHV1-?gN. 病毒繁殖动态曲线显示, rBHV1-?gN的滴度比野生毒株低9%~20%. BHV1感染性克隆的成功构建, 将为研究新型BHV-1基因缺失疫苗和牛的病毒载体疫苗提供技术平台.     

大豆适应性的分子遗传基础

光周期是重要的调控开花时间的因子。在大豆中,光周期调控开花是影响生育期和产量的重要因素之一,因而受到农学家们的关注。大豆在地域上具有广泛的适应性,这与大豆品种对日照长度的适应性是分不开的。大豆对光周期的适应性是由一系列成熟期基因来控制的。在长日照下,大豆需要降低或减少对光周期的敏感性;而在短日照下,大豆需要晚花以获得足够高的产量。近年来,科学家们通过正向遗传学的研究鉴定到了许多成熟期基因,并通过遗传学、分子生物学和生物化学方法进一步分析这些基因的功能,以解析光周期在长日照和短日照下如何调节大豆开花。文章总结了关于成熟期相关位点基因的鉴定,以及它们如何在长日照和短日照条件下调节开花时间。