基因改良与基因革命

基因革命是相对于生物包括人的自然基因进化而盲的。如果说人类和动植物经过千百万年在自然进化过程中形成的各种基因是一种基因改良的结果的话,那么通过现在的基因知识对基因做去除、修补、修饰、增减等等就是一种基因的革命。因为这一过程相对于人和生物的自然进化而言,是极其迅速而强烈的,也可以说是突发的。例如,华裔科学家钱卓改变老鼠体内的一个基因而使得变革了基因的老鼠变得比正常老鼠聪明一些,这一过程经过了     

跳跃基因——细胞内一种普通现象

基因是指存在于生物细胞内有自体繁殖能力的遗传单位。分子生物学的研究表明,基因是具有特定核苷酸顺序的核酸区段,是储存特定遗传信息的功能单位。近几年来,由于分子生物学的突飞猛进,对基因的研究也取得了重大突破,相继发现了“跳跃基因”、“不连续的结构基因”、“重迭基因”等等,强烈地冲击着对基因的传统认识,这一组文章就是这些进展的某些反映。     

水稻的病程相关基因简

在几乎所有的植物中都有病程相关（pathogenesis-related,PR）基因的报道,其广泛存在及序列特征和功能的保守性提示着其重要性. 最初发现PR基因主要是由于它们在植物受到病原物侵染时会大量表达. 但近年来的研究表明,PR基因在衰老、伤害、非生物逆境胁迫、激素处理甚至正常生长发育过程中也发挥着作用. 由于PR基因种类、数目较多,前期的命名系统不统一,给深入了解PR基因的功能造成了不便. 本文系统整理了水稻PR基因的相关报道,集合了PR基因的类别、数目、名称、注释信息、代表性基因的功能,归纳了PR基因在抗病、抗逆和发育过程中的转录或表达特征及转PR基因后的表现,并以Loc号和序列为核心,将文献中有不同名称的同一基因进行了对应. 另外,还展望了水稻PR基因研究的意义和今后的重点研究方向,以供同行参考.     

水稻的病程相关基因

在几乎所有的植物中都有病程相关(pathogenesis-related,PR)基因的报道,其广泛存在及序列特征和功能的保守性提示着其重要性.最初发现PR基因主要是由于它们在植物受到病原物侵染时会大量表达.但近年来的研究表明,PR基因在衰老、伤害、非生物逆境胁迫、激素处理甚至正常生长发育过程中也发挥着作用.由于PR基因种类、数目较多,前期的命名系统不统一,给深入了解PR基因的功能造成了不便.本文系统整理了水稻PR基因的相关报道,集合了PR基因的类别、数目、名称、注释信息、代表性基因的功能,归纳了PR基因在抗病、抗逆和发育过程中的转录或表达特征及转PR基因后的表现,并以Loc号和序列为核心,将文献中有不同名称的同一基因进行了对应.另外,还展望了水稻PR基因研究的意义和今后的重点研究方向,以供同行参考.     

基因真能决定行为?

现在几乎人人都相信,我们的一切行为习惯、性格特征都是由先天的基因遗传和后天的环境因素交互作用所决定的,并认为基因在其中起了主要的作用,它决定了个体的智力水平、人格特质;有的基因甚至是构成犯罪倾向的基础。似乎只要我们破解了基因的奥秘,就等于掌握了打开生命之门的钥匙,就可以为所欲为、无所不能。然而,基因是否真如人们想象中那样奇妙,是否真有点石成金、化腐朽为神奇的魔力?     

基因转移的发展及其应用

把遗传物质从一个细胞转入另一个细胞,大大推动了动物遗传学和基因表达调控的研究。这种遗传物质的转移最初是通过细胞融合来实现的,然而细胞融合只能把两套遗传物质合并起来,却不能有选择地把特定的基因转入细胞中。基因转移技术的出现则满足了这一目的。目前基因转移已广泛应用于基因的表达、基因的结构与功能、基因的分离、基因治疗及生物品种的改良等许多领域,并在这些领域的研究中取得了     

转pMThGH基因红鲤F4代鱼体内转植基因存在的分子多态性

从一尾转ｐＭＴｈＧＨ基因红鲤Ｆ４代仔鱼基因组内回收并克隆了５０个转植基因（ｔｒａｎｓｇｅｎｅ）,对其中３３个进行分析。根据双酶切结果,可将这此回收基因分为４种类型。用５种内切酶构建了这４种类型回收基因的限制性内切酶图谱,第１种类型（６个,占１８％）与建立原代基因鱼所用的外源基因相同,而其他３种类型回收基因的分子量大小、切位点的种类、数量、位置都迥异于转移前的结构,意味着大多数转植基因顺序发生了缺失     

两栖类、爬行类和鸟类存在一个新的Dmrt基因家族

果蝇Doublesex基因、线虫Mab-3基因和人类DMRT1基因均含有一个新的具有DNA结合能力的保守基序,即DM结构域。在性别决定和分化发育的调控过程中具有相似的功能。通过简并PCR克隆技术,扩增和克隆了不同进化地位的脊椎动物（东方蝾螈、秀丽锦龟、鹌鹑）基因组中的DM结构域。结果显示,具有DM结构域的基因形成了一个进化上保守的基因家族,具有5个基因亚族和16个基因成员。提示该类基因家族的复杂性。     

低频、低压交变电场高效诱导基因转移

电场诱导基因转移以操作简单、转化率高、无细胞种属限制等优点被广泛应用到微生物、植物及动物细胞的基因转移中,其基本原理是:利用高压电脉冲造成膜的瞬间击穿,在膜上形成数纳米的孔洞,外源基因得以扩散进入胞内,从而实现外源基因的跨膜转移。这种穿孔在一定条件下是可逆的,但往往会造成50％左右的细胞的死亡。1990,Tsong首次报道了利用低频、低压交变电场将外源质粒DNA高效导入E. coli中,并发现交变电场作用后,且coli细胞100％存活,此后这方面的报道较少,更没有用到高等哺乳动物细胞的基因转移中。我们对真核细胞衣藻和Hela细胞分别以带有报告基因GUS的质粒pBI121、带有报告基因β-Galatosidase的质粒pSV-β-Gal作为模式外源基因进行了交变电场诱导基因转移的研究,结果分别得到了GUS基因、β-Gal基因的高效表达。     

基因治疗

基因治疗,是指用基因治病,就是把功能基因导入病人体内使之表达,并因基因的表达产物———蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。它的基本原理来源于人类对自身遗传机制的了解。基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常将会不可避免地导致各种疾病。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于用一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。1990年,美国国立卫生研究院用ADA(腺苷酸脱氨酶)基因,治愈一位由于ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的4岁女孩,致使世界各国都掀起了研究基因治疗…     

基于多级优化的真核生物基因结构预测

基因结构预测对于发现新基因、了解基因组结构规律具有重要作用, 是各类基因组计划的重要内容. 但对于真核生物, 现有基因预测方法的效果仍不理想. 为探讨多级优化的真核生物基因结构预测方法, 在将复杂的多基因结构预测问题划分为基因级(单外显子基因、多外显子基因)、元件级(外显子、内含子等)和特征级(功能位点信号、密码子使用偏好等)等多个层次上的一系列较简单子问题的基础上, 通过从简单到复杂进行逐级优化的策略, 建立了基因结构预测的多级模型, 设计了基因结构寻优的动态规划算法, 开发了真核生物基因结构预测系统GeneKey(1.0). 用广泛采用的数据集对该系统进行测试的结果表明, GeneKey(1.0)的预测精度在核苷酸、外显子和基因水平上均高于著名系统GENSCAN. GeneKey(1.0)已提供网上服务(http://infosci.hust.edu.cn).     

人类群体中的达尔文正选择

概述了现代人群中存在的大量受达尔文正选择作用的基因, 如大脑发育相关基因、免疫基因、生殖相关基因及感觉受体基因等. 这些基因的进化特性将会为人类进化、各种疾病机理等研究提供重要线索. 随着群体遗传学数据以及比较基因组数据的增多, 越来越多的证据表明, 达尔文正选择作用在人类起源和进化上起着不可或缺的作用. 本文还介绍了检测正选择作用的常用方法, 分析了所面临各种干扰因素, 并对进一步的研究作了展望.     

转座子在植物基因分离中的应用

通过转痤子标记引起插入突变,分离得到玉米和金鱼草的一些基因,该技术的推广应用,丰富了我们在植物生物学领域的知识。在部分植物中,已通过分离突变体定位了控制发育过程的某些基因。如与日长和温度有关的控制开花的基因,决定花形与结构、植株高低、果实质量的基因。但因对其蛋白质产物、表达部位、活性态时间都一无所     

人视网膜发育相关基因表达谱分析

视网膜是视觉的基础, 结构十分精细复杂, 视网膜的功能完全依赖于视网膜的结构. 鉴于目前人们对视网膜发生的调控基因和机理了解很少, 利用含16361个基因的芯片分别检测了12~16周、22~26周胎儿及20~40岁成人视网膜中基因的表达水平, 发现814个基因在1或2个时间点表达水平相差3倍以上, 其中表达强度值在1个以上的时间点超过100的差异表达基因共106个, 依次是发育、分化、信号传导、蛋白质合成翻译、代谢、DNA合成修复重组等相关基因. 基因表达模式和聚类分析揭示随视网膜发育成熟呈下调趋势的基因最多, 而呈上调趋势的基因较少. 在上述106个差异表达基因中, 有46个目前在美国国立卫生院(NIH)眼科研究所(NEI)的视网膜cDNA或EST数据库中尚找不到, 它们在视网膜中的作用和功能也不清楚. 为了进一步确定基因芯片结果的可靠性, 采用荧光定量 RT-PCR和常规RT-PCR检测分析了上述46个差异表达基因及另外6个已知的视网膜特异表达基因的表达量, 其中27个基因的表达谱与芯片检测结果完全一致. 另外, 还采用原位杂交技术检测了NNAT基因在视网膜内的表达量及表达产物的细胞和亚细胞分布. 此外, 对106个差异表达基因的染色体定位进行检索揭示, 其中1个基因位于已知的视网膜锥体或锥-杆体营养不良基因位点处, 并与该病的发病有关. 此结果为阐明视网膜发育的调控机理、为视网膜疾病候选基因的确定提供了实验证据.     

以色列筹建花香基因库

耶路撒冷市的希伯莱大学目前正在筹建一座ＤＮＡ数据库 ,用以收集产生花的香味的基因。目的是鉴别能植入裁培花卉的基因 ,以改善其香味。这项工程已鉴别了玫瑰花瓣中具有活性的大约2 0 0 0个基因 ,并且已编就了图示这些基因的“表达序列标记” (ＥＳＴ)。据研究工程小组成员、园艺学家戴维·韦斯透露 ,该项研究工作已经确认 1 7种候选基因 ,是它们激发了使玫瑰产生香味的生物化学反应。他说 ,下一步是要研究由基因、或通过基因产生蛋白质 ,最终形成花朵怡人的芳香物质的生化途径。韦斯解释说 :“我们对花香的化学构造很了解 ,它们大多是工业…     

编码P5C原还酶的啤酒酵母7209-1A(■)Pro3基因的分子克隆、表达及鉴定

最近我们实验室报告了酵母(Saccharomyces cerevisiae)7209—1A(a)Pro2基因的分子克隆、表达、鉴定及耐盐调渗作用。其他两个醇母Pro基因(Prol、3)尚未被分子克隆鉴定过。为了研究酵母这三个基因的结构、功能、表达及协调作用,我们又对另两个基因进行了分子克隆与鉴定。     

心脏病的基因治疗

生命科学发展至今,我们对于生命活力和疾病的了解已经进入到了基因的水平。并且,通过改变基因的排序和基因转入,人们开始尝试用基因疗法来对付那些用传统办法难以处理的疾病,比如癌症、传染病以及心血管疾病。 基因治疗开始于大约15年前,它发展至今也同样走过了一条坎坷不平的道路。这里面有技术上     

肥胖研究的最新进展

肥胖是一个很棘手的医学问题。随着人们生活水平的提高，人类肥胖的发生率有增加趋势。肥胖不仅增加了患糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、冠心病等疾病的潜在危险性，而且难以治疗，并带来一系列的社会心理问题。近几年来，一些研究者对肥胖成因进行了大胆探索，从基因水平研究肥胖的病因及发生、发展，并且已取得了突破性的进展。肥胖的基因表型是复杂的多基因系统，且伴有基因一基因和基因一环境的相互作用。来自动物模型的资料已经表明，单基因突变在肥胖发生中具有重要地位。有学者在过食的猿和小鼠等动物身上进行脂肪细胞基因的扩增表达…     

基因重复在基因选配(gene co-option)过程中的重要作用: 对motilin/ghrelin 荷尔蒙基因家族及其受体基因家族的进化研究

原先存在的基因经过一些改良可能获得新的属性从而承担新的功能. 在分子遗传的层次, 这个过程通常伴随基因重复以及基因重复后旁系同源基因的功能分化. 本研究探索了基因重复后荷尔蒙、受体间特异性相互作用的演化形成. 尽管对这个问题已有相关研究报道,但针对更多个案的研究能帮助我们更好地理解此前已经提出的进化模型的普遍性, 可能还有助于发现新的进化模式. 基于生物信息学的手段, 结合比较基因组学、系统发育学的方法, 本研究揭示, ghrelin 前体基因和motilin 前体基因是由一个祖先基因重复而来, 基因重复发生在羊膜动物与两栖动物刚刚分歧之后. 与此形成鲜明对照, 它们各自的特异性受体却呈现了很不一样的进化历史. GPR39 最先分化出来, 而后一个祖先基因经连续的基因重复分化为鱼类特异的进化支A, GHSR 和MLNR, 基因重复发生在射线鳍鱼(ray-finned fish)与四足动物分化之前. ghrelin/GHSR 信号系统的功能从鱼类到哺乳动物的进化过程中始终保守. motilin-MLNR之间的特异性相互作用是荷尔蒙基因重复后, MLN 与GHRL 基因分化之后, 在羊膜动物世系中配体与受体协同进化而形成的. 该结果提示, 在分子水平上, 基于保守的分子元件, 新的神经内分泌响应模式能够通过基因重复后的基因选配过程形成. 基因重复既节俭又极具创造力, 为生物多样性的演化提供了物质基础.     

组织相容性基因

1980年的医学·生理学诺贝尔奖授予了贝纳塞拉夫、道赛和史奈尔三位免疫遗传学家,主要是表彰他们在阐明主要组织相容性基因复体(MHC)结构和功能方面的成就。《组织相容性基因》一文对与这一基因复体有关的免疫反应基因、免疫相关抗原和HMC约束性,以及它们与特异性免疫反应的关系等问题,作了综合介绍。