时滞基因调控网络的稳定性与分叉分析

基因调控网络是一类复杂动力系统,它反映的是活细胞生物的动力学行为.为了揭示时滞基因调控网络的调控机制,研究了一类基因调控网络的稳定性与分叉分析.首先建立了枢纽结构基因调控网络模型,通过Laplace变换得出了特征方程;然后分析了特征方程根的分布情况从而得到了网络模型的稳定性与分叉的判定准则;最后进行了数值仿真,验证了结论的正确性.     

Hira基因的过量表达对果蝇早期胚胎发育的影响

Hir／Hira基因产物是组蛋白基因表达的一种负调节因子,其在果蝇发育过程中的作用还没有得到确认．本研究将果蝇Hira基因（dHira）的cDNA克隆到载体UAsP中,运用UAS—Gal4系统使其在果蝇早期胚胎中大量表达．结果发现在胚胎发育早期,无论是在头部还是在全胚胎过量表达Hira,都引起果蝇胚胎大量死亡,而且随着转基因拷贝数的增加,胚胎的死亡率也显著增加,说明Hira过量表达对果蝇胚胎发育产生严重影响．由于Hira基因产物与核小体的组装、染色质结构等的调节有关,因此推测Hira过量表达可能是通过对组蛋白的抑制对果蝇胚胎发育造成影响的．     

微管结合蛋白tau互作蛋白的筛选

Tau作为微管相关蛋白,对微管的稳定具有重要作用。为了在体内找到与tau互作的基因,我们以具有粗糙眼的tau高表达果蝇为模型,进行遗传学筛选。以具有粗糙眼的tau高表达果蝇为背景,采用RNA干扰手段来下调前期肌肉系统筛选出具有微管异常表型的基因,观察粗糙眼的变化,从而找出与tau互作的候选基因。发现雌雄果蝇有粗糙眼表型的有11株。为了研究粗糙眼表型是否对发育造成影响,通过免疫染色观察眼睛的成虫盘凋亡。发现在11株粗糙眼表型中有5株凋亡细胞数量增加,1株凋亡细胞数量减少,其他无变化。同时,我们对粗糙眼增强的基因型进行睡眠监测,发现有一株RNAi对于光线改变不敏感。因此,我们猜测该基因可能与tau有互作,这对我们找出新的微管调控因子提供了依据。     

发育过程中的细胞死亡及其调节机制

在胚胎发育过程中，缡程细胞死亡和细胞增殖分化一样是不可或缺的。胚胎发育过程中常见的两种编程细胞死亡，从形态学看是有很大区别的，但两的机制却是有很多相同之处。通过对线虫、果蝇和小鼠等模式生物的观察和研究，人们确实找到一种存在于所有编程细胞死亡过程的核心死亡途径，并且这条途径在以上的模式生物中是保守的。但生物体的复杂性和差异性表现在调控水平上，越复杂的生物体，参与激活或押制鳊程死亡开关的信号和途径也越错综复杂。人们对胚胎编程细胞死亡的研究应该进入到系统化的水平。     

基因转录调控网络模型

摘要：基因转录调控网络是细胞内基因之间的相互作用关系的整体表示，是生命功能在基因表达层面的展现. 最近多种生物信息学（计算分子生物学）工具和高通量实验技术的发展，使得重建复杂的基因调控网络成为可能. 基因调控网络模型试图从DNA微阵列等海量数据中推断基因之间的调控关系，从而揭示复杂的生命现象， 虽远未完成，但从现有实验数据中重建基因调控网络的工作可以促进在分子和遗传水平上系统地剖析细胞的功能，是功能基因组学中的重要研究内容，也是当前生物信息学和系统生物学研究的最具挑战性的前沿课题之一. 简要评述了几类典型数学模型的最新研究进展.     

p53基因在小鼠胚胎发育过程中的表达

以E9日龄至E14日龄昆明种正常小鼠胚胎为材料,利用质粒扩增的、地高辛标记的基因探针在组织切片上进行DNA-mRNA 分子原位杂交,研究了p53基因在小鼠胚胎发育过程中的表达.结果表明, p53基因不参与E9和E10日胚胎发育中的器官原基形成,参与器官的进一步分化成熟过程.这些器官主要有眼、脑、心、肺、脊柱和面颌骨,肝组织的发育与其无关; p53基因一方面参与胚胎发育中的细胞周期调控,另一方面也参与了某些与细胞周期无关的过程;不同的器官有不同的细胞周期调控机制.     

基因调控网络研究进展

基因调控网络是一种连续而复杂多变的动态网络系统,是细胞内各种信号因子之间相互作用关系的整体表现.近些年来,很多物种全基因组测序的完成、高通量实验技术的发展以及高性能分子生物学工具的应用,使得构建一个复杂和相对完整的基因调控网络成为可能,从而使绘制整个活细胞内各种基因表达的调控网络成为当前研究的热点.作为系统生物学的核心领域,构建和分析基因调控网络将有利于我们更系统地剖析细胞的功能,更深刻地洞见生命的本质.综述关于基因调控网络研究的基本原理和方法,为今后进行更深入的研究和探讨打下良好的基础.     

斑马鱼（Danio rerio）早期胚胎发育分子调节机制研究进展

斑马鱼是发育生物学研究中的经典材料,其形态发生过程及分子调控机制是发育生物学中的研究热点.本文就胚胎发育过程中的重要时期对斑马鱼早期胚胎发育的分子机制研究作以系统的概述.     

果蝇中w~a的调控基因Doa的发现及其功能特征研究

在果蝇中 ,调控基因Doa使wa 果蝇的眼色变深 ,对white的等位基因表达具有特异性 .Doa与其它调控基因的调控是独立的 ,并具有累加效应 ,初步定位于 98F1位置     

利用P因子不精确剪切获得Tis11基因敲除果蝇

Tis11是哺乳动物基因TTP在果蝇中的同源物,其基因位于果蝇X染色体11B9区.它含有两个保守的顺式Cys-X8-Cys-X5-Cys-X3-His(CCCH)锌指结构.它与mRNA的稳定性有关.为了进一步从动物水平研究Tis11的生物学功能,作者利用P因子不精确剪切的特性来获得Tis11基因敲除果蝇.以P因子插入果蝇19949为起始材料,经过一系列杂交后,挑取了700株P因子被切除的果蝇.通过PCR筛选和鉴定,从这700株果蝇中获得一株果蝇279,它的Tis11基因的第2个外显子中包括翻译起始位点的区域被删除.     

基因调控网络的父节点筛选贝叶斯建模方法

在构建基因调控网络的方法中,贝叶斯网络模型可以直观地表达基因间的调控关系,但在结构学习时的复杂度极高,使得网络建模效率较低且规模有限.因此,本文提出一种基于父节点筛选的贝叶斯网络(parent node screening based Bayesian network, PS-BN)建模方法.PS-BN方法将关联模型与贝叶斯网络模型相结合,在充分利用贝叶斯网络模型结构学习搜索策略的前提下,先基于父节点筛选方法去除部分冗余信息,以达到缩减搜索空间的目的.实验结果表明,与传统的贝叶斯网络模型方法相比,PS-BN方法极大提升了基因调控网络构建效率,同时准确率有所提高.     

A bottom-up approach to gene regulation

The ability to construct synthetic gene networks enables experimental investigations of deliberately simplified systems that can be compared to qualitative and quantitative models. If simple, well-characterized modules can be coupled together into more complex networks with behaviour that can be predicted from that of the individual components, we may begin to build an understanding of cellular regulatory processes from the 'bottom up'. Here we have engineered a promoter to allow simultaneous repression and activation of gene expression in Escherichia coli. We studied its behaviour in synthetic gene networks under increasingly complex conditions: unregulated, repressed, activated, and simultaneously repressed and activated. We develop a stochastic model that quantitatively captures the means and distributions of the expression from the engineered promoter of this modular system, and show that the model can be extended and used to accurately predict the in vivo behaviour of the network when it is expanded to include positive feedback. The model also reveals the counterintuitive prediction that noise in protein expression levels can increase upon arrest of cell growth and division, which we confirm experimentally. This work shows that the properties of regulatory subsystems can be used to predict the behaviour of larger, more complex regulatory networks, and that this bottom-up approach can provide insights into gene regulation.     

基于熵互信息理论的基因调控网络的研究

将熵互信息理论应用到布尔基因调控网络中,并推导出了多个基因决定某个或多个基因的表达值的逻辑规则,根据得到的逻辑规则建立了基因逻辑电路网络,根据该网络和逻辑电路网络分析方法又建立了基因调控网络动态转换图,从而揭示了基因之问的调控关系。     

具有热鲁棒性的适应性基因调控网络

通过对三节点基因调控网络的枚举、参数空间的随机采样以及动力学模拟, 找到具有热鲁棒性(即温度补偿)的适应性基因转录调控网络, 对其进行结构分析表明, 存在3种最基本的结构可以实现具有热鲁棒性的适应性动力学功能, 复杂的适应性网络都以此3种网络为核心骨架。为了考察三节点适应性网络的适应性对网络动力学中各参数改变的敏感度, 计算了各参数相应的控制系数。对控制系数的聚类分析表明, 三节点功能网络实现热鲁棒的机制为温度隔离, 即尽管网络中所有的速率参数都依赖于温度, 但仅输出节点的生成和降解速率明显偏离0且具有相反的符号, 大多数热鲁棒适应性都通过输出节点的拮抗平衡调节来实现。     

Role for a Drosophila Myb-containing protein complex in site-specific DNA replication

There is considerable interest in the developmental, temporal and tissue-specific patterns of DNA replication in metazoans. Site-specific DNA replication at the chorion loci in Drosophila follicle cells leads to extensive gene amplification, and the organization of the cis-acting DNA elements that regulate this process may provide a model for how such regulation is achieved. Two elements important for amplification of the third chromosome chorion gene cluster, ACE3 and Ori-beta, are directly bound by Orc (origin recognition complex), and two-dimensional gel analysis has revealed that the primary origin used is Ori-beta (refs 7-9). Here we show that the Drosophila homologue of the Myb (Myeloblastosis) oncoprotein family is tightly associated with four additional proteins, and that the complex binds site-specifically to these regulatory DNA elements. Drosophila Myb is required in trans for gene amplification, showing that a Myb protein is directly involved in DNA replication. A Drosophila Myb binding site, as well as the binding site for another Myb complex member (p120), is necessary in cis for replication of reporter transgenes. Chromatin immunoprecipitation experiments localize both proteins to the chorion loci in vivo. These data provide evidence that specific protein complexes bound to replication enhancer elements work together with the general replication machinery for site-specific origin utilization during replication.     

Progress in the applications of flux analysis of metabolic networks

The metabolic network has become a hot topic in the area of system biology and flux-based analysis plays a very important role in understanding the characteristics of organism metabolic networks. We review mainly the static methods for analyzing metabolic networks such as flux balance analysis (FBA), minimization of metabolic adjustment (MOMA), regulatory on / off minimization (ROOM), and dynamic flux balance analysis with linear quadratic regulator (DFBA-LQR). Then several kinds of commonly used software for flux analysis are introduced briefly and compared with each other. Finally, we highlight the applications of metabolic network flux analysis, especially its usage combined with other biological characteristics and its usage for drug design. The idea of combining the analysis of metabolic networks and other biochemical data has been gradually promoted and used in several aspects such as the combination of metabolic flux and the regulation of gene expression, the influence of protein evolution caused by metabolic flux, the relationship between metabolic flux and the topological characteristics, the optimization of metabolic engineering. More comprehensive and accurate properties of metabolic networks will be obtained by integrating metabolic flux analysis, network topological characteristics and dynamic modeling.