Zebrafish:A Renewed Model System For Functional Genomics

In the post genome era, a major goal in molecular biology is to determine the function of the many thousands of genes present in the vertebrate genome. The zebrafish （ Danio redo） provides an almost ideal genetic model to identify the biological roles of these novel genes, in part because their embryos are transparent and develop rapidly, The zebrafish has many advantages over mouse for genome-wide mutagenesis studies, allowing for easier, cheaper and faster functional characterization of novel genes in the vertebrate genome. Many molecular research tools such as chemical mutagenesis, transgenesis , gene trapping, gene knockdown,     

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.     

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.     

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.     

天然“转基因”使小麦获得赤霉病抗性

小麦赤霉病被称作小麦“癌症”，不仅严重危害小麦的产量和品质，而且会导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素的严重污染，而挖掘应用抗赤霉病基因培育抗病小麦品种是抵御病原菌侵害最有效的方法之一。本研究基于组装的二倍体长穗偃麦草参考基因组、BAC文库等，利用图位克隆技术克隆了一个主效抗小麦赤霉病基因Fhb7。该基因编码一个具有广谱催化作用的谷胱甘肽S-转移酶，通过去环氧化机制对单端孢霉烯族毒素起到解毒作用。令人惊奇的是，在植物界没有发现Fhb7的同源基因，但多个证据表明二倍体长穗偃麦草早期可能与Epichlo?属的内生真菌形成共生体，通过水平基因转移将Epichlo? Fhb7的DNA序列整合到长穗偃麦草基因组中，从而进化出抗镰刀菌属病原菌侵染的功能。Fhb7基因导入小麦后，在不同的遗传背景下，不会造成产量的明显损失，同时对小麦赤霉病和茎基腐病具有广谱抗性，因此在小麦抗病育种中具有广阔的应用前景。     

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。     

G蛋白偶联受体:七次跨膜结构的超级分子——2012年诺贝尔化学奖简介

G蛋白偶联受体是人类基因组中最大也是最重要的一类蛋白质,它们几乎参与了生物体中所有的生命活动。这一类受体的发现、功能研究以及结构解析为我们了解生理调控以及疾病的发生与治疗等带来新的曙光。在此之前,G蛋白偶联受体的相关研究已经被九次授予诺贝尔奖,而2012年,诺贝尔化学奖再次授予Robert J. Lefkowitz和Brian K. Kobilka,以表彰他们在此领域,尤其是肾上腺素受体上的相关研究。文中简介了G蛋白偶联受体的研究历程,其独特的七次跨膜结构与激活机制,并对此领域的未来发展做了展望。     

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.     

后基因组时代十年志——兼论十年间生命科学的发展及所面临的挑战

   十年前,“人类基因组计划”这一耗资30亿美元、耗时十余年的伟大科学工程完成之际,人们以为得到了揭开自身生命奥秘的天书,生命科学也划时代地进入了后基因组时代。十年间,一方面,人类基因组的后续工作陆续展开,生命科学持续蓬勃发展的态势;另一方面,基因药物却迟迟不能问世,基因产业逐渐沦为泡沫经济。2010年恰逢人类基因组草图完成10周年,回顾十年间生命科学取得的伟大成就,分析生命科学当下面临的挑战,或许更能理清后基因组时代现代生命科学的发展脉络与走势。     

胎儿血红蛋白再生治疗β-血红蛋白病

 β-血红蛋白病是世界上最常见的遗传疾病,该病最初的治疗策略为病毒载体介导的基因治疗,但由于花费昂贵、疗效有限、存在安全隐患等问题进展缓慢。近些年,基因组编辑技术成为开发β-血红蛋白病新型治愈方案的有力工具。文章回顾了胎儿血红蛋白再生策略治疗β-血红蛋白病的最新进展,其中破坏BCL11A红系增强子的方式因其安全、有效、临床价值高而备受青睐。β-血红蛋白病基因治疗策略的下一步发展值得期待,有望完全治愈β-地中海贫血和镰状细胞贫血症这两种遗传性血液病。     

中国家族企业人力资源管理存在问题及对策浅析

文章从家族企业人力资源管理过程中存在的问题着手，深入剖析了问题存在的原因，并对家族企业人力资源管理存在的问题提出了有效的应对策略。     

大豆结瘤和固氮的现代遗传学与生物技术学

大豆(Glycine max)是一种重要的供给粮食和动物饲料的主要农作物。作为豆科植物的一员,大豆与一种被称之为根瘤菌的土壤细菌形成了复杂的共生关系,结果导致新的根器官--根瘤的形成。在这个吸引人的新器官中,被植物所囚禁的根瘤菌能把空气中的氮气转换为可利用的氮肥。在巴西,有助于增加种子收成的细菌菌株借助微生物学手段已经被分离出来。目前,现代遗传学、生物技术学、生理学、生物化学和基因组学使得分离根瘤形成过程中的关键基因成为现实。 综合这些研究发现了诱导,并随后控制细胞分裂的一种新的分子机制。笔者所在的研究小组已经在大豆中克隆到了根瘤菌结瘤因子信号的关键受体,以及一些在复杂的根-茎-根信号传递途径中的分子组分,这些组分涉及到肽类激素,受体激酶和小的信号代谢产物。上述发现表明提高大豆产量和抗逆性的大豆改良进入一个新的阶段。     

给DNA甲基化检测装上GPS，看肿瘤细胞如何变花样

DNA甲基化对于细胞的正常生长和增殖非常关键,其异常可能导致一系列疾病,包括癌症,因此全基因组DNA甲基化的检测对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。文章介绍了复旦大学于文强课题组研发的全基因组DNA甲基化检测方法"导向定位测序(guide positioning sequencing, GPS)"。相比于通用的WGBS(whole-genome bisulfite sequencing),GPS具有精确性高、比对率高、检测成本低、没有序列偏好性,可同时检测表观基因组和基因组学变异等优势。利用GPS对肝癌细胞和组织进行检测和分析,我们揭示了基于DNA甲基化调控的肿瘤转移的"同化共生"新机制。     

中国常见肿瘤的全基因组关联研究进展

肿瘤的遗传学病因复杂,全面系统地了解遗传变异在肿瘤发生中的作用是一项艰巨任务。全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)在全基因组水平探讨常见单核苷酸多态性与疾病或其他表型的关联,为了解复杂性疾病的发病机制提供新策略。针对不同肿瘤的GWAS,验证了一些基于候选策略所发现的肿瘤相关变异,发现了一系列新的肿瘤易感基因或染色体区域。主要介绍在中国人群中开展的肿瘤GWAS所取得的一些成果,并在此基础上阐述GWAS为中国常见恶性肿瘤遗传病因学研究带来的机遇与挑战。     

人类起源与智能进化

演化为人的进化长河至少可追溯到500万年前,对该长河中的两个缺失环节,即“根人”和“南方古猿源泉种”的仔细分析再次证实了达尔文的渐变理论。现代人起源的“走出非洲”和多地域假说争论不休,对尼安德特人和丹尼沙瓦人全基因组草图测序和分析表明,混合上述两个假说的提议似乎更可取。人之所以为人的根本解释,今已聚焦到开创文化的大脑上。大量证据表明,智能进化支持了四个等级语言和三个世界框架体系。     

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。     

石墨炉原子吸收光谱法测定农产品中的铅、镉

本法采用高压及HNO3-H2O2消解处理农产品样品,以磷酸氢二铵作为基体改进剂,石墨炉原子吸收光谱法测定农产品中铅、镉的研究。     

植物光信号转导

植物的生长发育受到多种环境因素的影响,而光信号是其中最重要的环境信号之一。从植物的种子萌发开始到完成整个生命周期,光参与调控其中几乎每一个生长和生理发育过程。植物自身进化了一整套复杂而精细的光信号转导系统,以应对自然界中时刻变化的光环境。经过30多年的研究,植物光生物学家确定了光受体-E3泛素化连接酶复合体-转录因子为主要调控途径的光信号转导体系。这一信号转导网络控制了植物体内将近1/3基因的表达,从而在分子层面上确保植物的正常生长发育。     

基于微载体技术的生物人工肝研究进展

在无法进行肝移植的情况下,肝衰竭的发病率和死亡率均较高.人工肝支持系统,特别是生物人工肝,则可促进肝衰竭恢复或作为肝移植的过渡辅助.生物人工肝中含肝细胞的生物反应器可提供生物转化和肝脏的合成功能.所使用的肝细胞既可以为人肝细胞也可以为异种肝细胞(动物源性).病人的血液或血浆循环通过生物反应器,由肝细胞代谢去除毒素并产生所需化学成分后,再返回病人体内.随着人类及猪肝细胞长期培养增殖的成功,以及具有充分生物相容性的微载体的发展,单位体积内培养肝细胞的密度在当前已经可以满足生物人工肝系统的需要.以生长在微载体上的肝细胞填充而成的中空纤维生物反应器已得到广泛使用,在不久的将来,生物人工肝支持系统成为肝衰竭治疗的有效方法具有良好前景.     

肥胖治疗的挑战与希望

肥胖是由能量摄入和能量消耗长期失衡引起的脂肪过度堆积。近年来,全球肥胖人数持续上涨,肥胖已成为主要的公共健康问题。肥胖增加糖尿病、脂肪肝、心血管疾病、癌症等多种疾病的风险,导致患者生活质量及寿命下降,严重威胁人类健康。然而,肥胖发生发展机制复杂,干预肥胖的手段仍然有限。因此,需要深入了解肥胖发生发展的机制并提出干预策略。文章对肥胖的发生因素、干预策略、现有问题以及未来前景进行讨论。总而言之,肥胖治疗仍然面临巨大挑战,但新的减肥方式也给人们带来希望。