基因组印迹的调控机制及其对动物克隆的影响

基因组印迹是一种表观遗传学调控方式．依据亲源性的不同机体仅表达来自亲本一方的等位基因,而来自另一方的等位基因不表达,这类基因称为印迹基因．印迹基因成簇存在,受该簇内的印迹控制区（imprintingcontrolregion,ICR）调控．基于ICRs的功能,研究者提出两种模式解释基因组印迹的机制：绝缘体印迹模式和非编码RNA印迹模式．印迹基因的正确表达对哺乳动物的正常发育极为重要,错误的印迹会引起严重的遗传性疾病和癌症．克隆动物发育异常也可能与之相关．结合本研究组最近的研究,文中综述了基因组印迹的调控机制及其对动物克隆的影响．     

基因组中基因间的关联

根据基因中核苷关联短程为主性（Ｄ２为主）的概念,通过比较基因间的Ｄ２,定义基因组中的基因关联Ｆ,Ｆ取值的主要范围为０和１间,Ｆ￣１ 强关联,Ｆ￣０表示关联是无规的,以酵母基因组为例,研究了酵母各条染色体上的基因关联,发现Ｆ的最可几值一般在０．８￣０．９,证明了基因间存在较强的关联,比较编码区和非编码区,发现非编码区间的关联,非编区和编码区的关联编码区间的磁联为弱,Ｆ值低１０％左右。     

表观遗传学研究进展

 概述了表观遗传调节模式、表观遗传调节的效应、植物表观遗传学的研究进展等。在每种细胞中,都会发生一部分特异基因激活、另一部分基因抑制的现象,形成多种基因表达模式。表观遗传指DNA序列不发生变化,而基因表达发生可遗传改变的现象。表观遗传学改变包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA作用等,产生基因组印记、母性影响、基因沉默、核仁显性、休眠转座子激活等效应。表观遗传变异是环境因素和细胞内遗传物质间交互作用的结果,其效应通过调节基因表达,控制生物学表型来实现。正是因为表观修饰对于维持生物体内环境和各器官系统功能的重要性,表观遗传的异常会引发疾病,这也成为药物和治疗方案设计的着眼点。     

人类基因组中的非编码区信息

随着人类基因组计划地完成,非编码序列引起人们越来越多地关注。本文将介绍几种主要成分:内含子、可转移成分、简单重复序列,其中有些是人类疾病潜在病因,因此对它们的研究为一些疾病的治疗带来了广泛的前景。     

哺乳动物细胞线粒体基因组的转录及调控机制研究进展

目的:系统的归纳和总结近年来哺乳动物线粒体基因组转录及调控机制研究的进展,以期为哺乳动物和人类线粒体疾病及相关医学领域的研究提供参考依据。方法:从哺乳动物线粒体DNA(mtDNA)的结构和转录过程,转录基本元件和转录机制等方面,检索和整理近年来关于哺乳动物细胞线粒体基因组的转录及调控机制的文献并进行总结。结果:线粒体是哺乳动物细胞中普遍存在的具有独立基因组的半自主性细胞器,其主要功能是通过氧化磷酸化为细胞提供ATP,同时对于物质代谢、细胞周期调控、细胞分化和凋亡、细胞信号传递等生理过程发挥着重要作用。近年来对线粒体基因组的转录及其调控机制的研究已取得了一些突破和成果。结论:哺乳动物线粒体基因组的转录与调控机制的研究不仅有助于深入阐明和理解线粒体基因组的表达调控机制,而且也助于揭示临床线粒体病的发病机制。     

核酶的发现及其在基因治疗中的应用

核酶是具有催化功能的结构性RNA分子,且大多数核酶具有剪切RNAs的功能,可以利用它们剪切信使RNA(mRNAs)调节基因表达,从而作为基因治疗的新手段.阐述核酶的发现历程,以及其在艾滋病、肝炎、肿瘤和生殖道系统感染等基因治疗的研究进展.最后,分析核酶在基因治疗中的技术优势及存在问题,并对核酶领域包括更多核酶晶体结构的确立、酶切机理的理解、核酶新的生物学功能的发现等研究进行展望.     

细菌Hfq蛋白的结构、功能及作用机制

非编码小RNA(small RNA, sRNA)是细菌基因转录后调控的一个重要层次,也是近十年来原核生物研究领域的焦点之一。大多数sRNA的作用与Hfq蛋白密切相关,即Hfq可以促进sRNA与其靶标mRNA的互补配对,进而影响翻译的进行或者mRNA的稳定性。笔者对Hfq的结构、Hfq参与sRNA调节作用的机制、Hfq在多种细菌中的功能表型进行了综述。Hfq是一个保守的蛋白质,在很多细菌中广泛存在,并与真核生物中参与mRNA剪切与降解活动的Sm蛋白同源。在结构上,Hfq具有两个非等同的RNA结合面,可以结合并介导多个RNA分子的相互作用,其结构体现了和功能的高度统一性。目前,对Hfq的研究主要集中于革兰氏阴性细菌中,在革兰氏阳性细菌中,Hfq的功能尚不明晰; 此外,在许多重要的细菌中,Hfq影响功能表型的具体机制也不清楚。因此,今后有必要进一步精细研究Hfq的分子结构特征和功能特点,深入分析Hfq对细菌表型多样化的影响机制,探究Hfq影响靶标分子和功能表型的详尽机制。     

病毒利用微RNA抑制免疫反应

微RNA（MicroRNA）多见于人体中不产生蛋白质的基因组——即所谓的“垃圾DNA”中,是一种极小的非编码RNA,通常会抑制基因的表达。据估计,人体内有三分之一的基因会受到微RNA调控。有科学家认为,微RNA会对人体先天免疫系统进行调节,但是一直没能证实这种调节会产生什么样的后果,也无法认定这会与病毒感染有关。     

淀粉质体DNA的研究现状

淀粉质体含有丰富的DNA,平均每个淀粉质体含有数百个基因组拷贝。其分布特点因物种而异,大都集中于拟核区,有的分散于质体内。在淀粉质体发育过程中,DNA含量不断增加,成熟期达到顶峰,以贮藏形态存在,为种子的萌发和幼苗的形态建成提供核苷酸等原料。淀粉质体DNA具有与叶绿体DNA同源的序列,存在一些表达基因,如：16SrRNA、psbA。但在抑制区域富甲基化,尤其是5-甲基胞嘧啶,碱基的甲基化在aDNA基因的表达调控中起重要作用。     

原核DNA甲基化的表观调控作用的研究进展

自从2009年第三代DNA测序技术平台商业化以来,测序、绘制原核DNA甲基化组飞速发展,10余年来已完成甲基化组测序的细菌超过4 000种,极大推动了原核表观遗传学的研究.越来越多的研究表明,DNA甲基化修饰不仅仅局限于宿主的防御功能,而且广泛参与各种细胞过程及基因的表达调控,在染色体的复制起始、细胞周期、致病性、抗生素抗性等方面起到了重要的作用.在简要回顾原核DNA甲基转移酶及其甲基化修饰的相关研究的基础上,着重对近期原核甲基化修饰的调控作用的研究进展进行综述,以期推动原核甲基化修饰表观遗传的研究.     

模板甲基化水平对鼠肝RNA聚合酶体外转录活性的影响

利用３Ｈ－ＵＴＰ同位素参入法，研究了大鼠肝细胞ＲＮＡ聚合酶在核内外的转录活性，结果表明：在细胞核内的转录活性明显低于在无核抽提物中的转录活性。利用自身的ＤＮＡ模板，优于利用外加的ＤＮＡ模板。并比较了不同ＤＮＡ甲基化水平的模板对ＲＮＡ聚合酶体外转录活性的影响，发现模板的甲基化水平与其体外转录水平呈反相关。     

慢性肾功能衰竭大鼠肾皮质基因组DNA表观遗传学变化的MSAP分析

以灌胃腺嘌呤诱导的慢性肾功能衰竭Wistar大鼠为实验材料,用高效液相色谱法(HPLC)检测了大鼠血清Hcy浓度的变化；应用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,检测了慢性肾衰大鼠肾皮质基因组DNA甲基化程度的变化,并对M...     

FAM83A基因及其调控因子对肺腺癌发生和发展机制研究

FAM83家族基因在多种癌症中起致癌作用,本文以FAM83A为家族基因的代表进行研究。FAM83A在多种癌症中起到致癌作用,尤其在肺腺癌中的作用最为显著。本文以TCGA数据库中594条肺腺癌数据为基础,分析FAM83A在肺腺癌中的致癌原理。结果显示FAM83A高表达对肺腺癌的发生有着显著影响。对与FAM83A表达相关的RNA和甲基化位点进行分析,最终得到了4个核心目标lncRNA以及18个与FAM83A表达显著相关的甲基化位点。FAM83A和它共表达基因进行组织和功能富集分析,结果显示FAM83A主要富集在肺部、乳腺和结肠组织以及免疫细胞和非小细胞肺癌相关通路。这些结果表明,FAM83A以及其调控元件共同对肺腺癌的发生和发展产生影响,并可能成为肺腺癌诊断和治疗过程中的一个潜在生物标志物。     

克隆猴在中国率先突破,到底靠的是什么?

 中国科学家孙强研究团队利用类似克隆羊多莉的体细胞克隆技术,在国际上率先获得了克隆猴的成功,这一成果于2018年1月25日发表在《Cell》上。本文回顾了克隆猴的技术流程和难点、体细胞克隆动物简史及国内外克隆猴不成功的历史,点评了克隆猴成功的关键和意义,指出需要更多的实验室来推动该技术的优化。     

秀丽线虫细胞核内小干扰RNA调控基因表达的机制研究

生物体内存在大量的不编码蛋白质序列的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),这些非编码RNA广泛参与生命活动的各个过程,包括基因表达调控、基因组稳定性维持、抵抗外源核酸侵染、发育的时序调节以及肿瘤发生等.越来越多的证据表明一系列重大疾病的发生、发展与这些非编码RNA的产生和调控失衡相关.小调节性RNA正在成为潜在的疾病标志物、药物靶点和生物分子药物.我们的研究主要集中在高等多细胞生物中细胞核里小干扰RNA调控基因表达的分子机制和生物学功能.我们在模式生物秀丽线虫中通过遗传筛选的方法发现了一条小干扰RNA在细胞核内调控基因表达的通路,以及参与这条通路的几个关键的细胞核RNA干扰缺陷型基因(nuclear RNAi defective,Nrde).这一发现不仅解决了高等多细胞生物中细胞核内是否存在小RNA干扰现象的争论,而且发现小RNA可能通过主动转运的方式进入细胞核并调控RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)介导的转录延伸.这一通路还可能参与了生物体的获得性遗传过程.本文重点阐述这一小干扰RNA调控基因表达的分子机制,并提出未来亟待解决的科学问题和发展方向.     

酒精和冷冻处理对肌肉组织基因组DNA提取的影响

提取基因组DNA的质量对于后续的基因扩增、酶切以及测序等分子生物学研究具有关键的影响,对肌肉组织进行不同的酒精和冷冻处理会显著影响提取DNA的质量。经过-80℃超低温冷冻数日的黄鳝样品解冻,取肌肉组织放入75%酒精处理后提取的基因组DNA完整性差、降解厉害;经过-80℃超低温冷冻数日的黄鳝样品直接取肌肉组织提取的基因组DNA比较完整、降解程度低;活体采取的黄鳝新鲜肌肉组织样品经过75%酒精处理,在-80℃超低温冷冻数日然后提取的基因组DNA质量也较好,电泳条带明晰而锐利,弥散降解带较少。后两种处理方法对黄鳝肌肉组织中DNA酶活性降低显著,因此提取的肌肉组织基因组DNA质量较高,可以有力支持后续的酶切、PCR扩增等分子生物学实验。     

PCR-RFLP中Chelex-100制备DNA模板的方法建立及其条件优化

目的:建立一种快速、可靠、经济的DNA纯化技术用于分子流行病学调查及群体遗传学的研究.方法:根据MMP3基因外显子2中rs679620的SNP区域(-Lys45Glu-)设计引物,采用Chelex-100法从微量全血中提取人基因组DNA,利用PCR-RFLP对其进行检测,观察基因分型结果.结果表明:取10μL全血,加入200μL 5%Chehx-100溶液,56℃水浴保温30 min后,100℃水浴8 min,离心取上清为最佳用于PCR的DNA模板提取条件.经PCR扩增及酶切验证,其DNA条带特异、清晰,适用于基因分型.结论:提取人基因组DNA的Chelex-100法所需血样微量、操作简单,快速、可靠、经济,特别适合于大量样本的DNA提取,可用于人群分子流行病学调查及群体遗传学的研究.     

克隆绵羊遇到的问题及其分析

本研究以体外成熟不同时间的绵羊卵母细胞为胞质受体,对去核、融合、不同激活方法、卵裂率、桑/囊胚率和克隆胚受胎率等作了研究与分析.观察妊娠受体母羊的状态、胎儿体内发育情况,分析影响胎儿发育的原因.结果显示,成熟培养18h、22h、24h卵母细胞的盲吸去核率无显著性差异(84.9%,86.6%,84.3%,p>0.05),但显著高于26h组的去核率(71.7%).离子酶素联合cycloheximide(CHX)对重构胚进行激活,卵裂率显著高于A23187联合6-DMAP的激活方法(84.6%vs 63.2%,p<0.05),但二者处理对桑/囊胚率发育无显著差异(25.5%vs18.7%,p>0.05).作为胞质受体,成熟20h的卵母细胞与成熟24h和26h的卵母细胞相比,不利于重构胚的体外发育,桑/囊胚率差异显著(12.3%vs 25.3%,23.4%,p<0.05).分别以美丽奴、杜泊肉羊的体细胞为供体细胞进行克隆生产,90天以后的妊娠率为10%-17%,发育到期率为10%以上.出生羔羊的体重普遍较大.     

季节对猪体外成熟卵母细胞的发育能力的影响

猪的卵母细胞对外界环境非常敏感,这造成猪的胚胎学相关研究是家畜繁殖学研究领域中最困难的方面之一.文章的研究目的是描述季节的变化对体外成熟卵母细胞发育能力的影响.研究中比较了不同季节每对卵巢获得A/B级卵的数量以及卵母细胞核成熟的比例(实验1),另外统计分析了不同季节孤雌(实验2)和核移植(实验3)胚胎发育能力的差异,最后在冬春两季分别进行了克隆胚胎的移植以观测其体内发育情况(实验4).结果显示实验1,春季(3月到5月)COCs/卵巢的比例最高(7.6±3.5),夏,秋,冬季的比例依次是(6.4±3.3),(6.7±2.9),(6.7±3.4),p<0.05.然而,没有发现卵母细胞的MⅡ比例有显著性差异((75.3±3.3)%,(73.5±2.3)%,(73.0±4.2)%,(76.5±6.7)%,依次是春,夏,秋,冬季的MⅡ比例,p<0.05).实验2,观察到夏季孤雌胚胎的囊胚率显著性降低(10.1±2.6)%,春,秋,冬季的孤雌胚胎囊胚率依次是(27.2±3.4)%,(22.4±3.5)%,(22.4±3.4)%,p<0.05.实验3,猪体细胞克隆胚胎在春季囊胚率获得提高((12.2±1.3)%,秋,冬季的克隆胚胎囊胚率依次是(10.2±1.2)%,(8.1±1.4)%,p<0.05).实验4,发现冬季胚胎移植无论是妊娠率还是出生率都明显低于春季.以上结果表明季节变化影响体外成熟卵母细胞的发育能力.