一个多ON基因系统的表达动力学分析

研究了一个转录水平上的基因表达模型,它不仅考虑了启动子的复杂性,而且考虑了相互作用转录因子的调控效果.假定启动子区域有2个调控位点,启动子有1个失活态和2个激活态(即2个不同的转录出口),并考虑了绑定到不同调控位点的转录因子之间相互作用的3种代表性机制:招募机制,稳定机制和混合机制.理论分析和数值模拟结果显示:不同的转录出口能够导致mRNA分布峰的多样性; 3种机制下的平均表达水平和平均爆发频率都相同,但稳定机制诱导最大的表达噪声和平均爆发规模,而招募机制诱导最小的表达噪声和平均爆发规模.这些结果表明:细胞表型的产生源是复杂的,既与启动子结构有关也与调控机制有关.     

牛泡沫病毒BBet抑制BTas反式激活功能负调控病毒复制

泡沫病毒(foamy virus, FV)属于反转录病毒科中的泡沫病毒亚科、泡沫病毒属.其基因组除编码结构蛋白Gag、Pol及Env外,同时还编码2个非结构蛋白Tas和Bet.Tas是泡沫病毒的正调控蛋白,通过结合在病毒启动子上游的DNA调控元件上正调控病毒基因表达.Bet对病毒复制具有一定的负调控作用,但作用机制尚无报道.利用实验室筛选得到的牛泡沫病毒(bovine fomay virus, BFV)3026可释放株(BFV-Z1),采用不同感染复数(0.01及0.1)感染BFV Bet(BBet)稳定表达细胞系及对照细胞系,分析传代后病毒滴度,确证BBet抑制BFV复制;分析BBet对病毒启动子活性的影响,发现Bet对BFV的2个启动子LTR和IP本底活性影响较小,但BBet可抑制BFV Tas(BTas)对BFV的LTR和IP启动子的反式激活.进一步机制分析发现BBet未显著影响BTas的细胞定位,也不能直接结合启动子上游BTas相关应答序列,推测BBet可能通过抑制BTas结合启动子应答元件之后的分子事件,如募集转录复合物等过程负调控病毒复制.     

基于PCWM扫描模型的植物启动子分析及识别

启动子是基因转录调控机制中最重要的调控区域,启动子区域内转录元件的识别是揭示基因表达调控的重要基础.快速,可靠的启动子预测算法对于广范围内启动子元件的识别能够提供很大的帮助,目前的启动子识别算法及预测软件普遍存在假阳率高的缺点.因此改进识别算法的泛化能力显得尤为重要.本文利用从PlanPromDB数据库上下载的启动子数据,在深入分析启动子GC-Skew偏好、特异性位点保守性及TSS-TIS距离分布的基础上,通过改进原有位置权重矩阵(PWM)模型,构建出能够同时考虑位点保守性和关联性的位置关联性权重矩阵(PCWM)扫描模型,在此基础上利用标准化打分函数对植物TATA启动子进行预测,获得了较好的结果.     

人MTERF3基因启动子的克隆及其荧光素酶报告基因载体的构建

人MTERF3基因编码线粒体基因转录和能量代谢的负调控因子。采用PCR技术对人MTERF3基因5'侧翼上游1251 bp启动子序列进行扩增,并将其克隆至荧光素酶表达载体p GL6-TA,构建人MTERF3基因启动子荧光素酶报告基因质粒。经酶切、测序鉴定后,将其用脂质体转染体外培养的HEK293细胞株,利用双荧光素酶测定系统检测其表达活性。研究结果表明,克隆获得的1251 bp DNA序列与Gen Bank报道的一致,且插入方向正确。含人MTERF3基因启动子的报告基因荧光素酶的表达活性显著提高(P0.05),约为对照组(空载体p GL6-TA)的9.8倍。本研究通过对人MTERF3基因启动子的克隆及其荧光素酶表达载体构建与表达活性的测定,为进一步阐明人MTERF3基因表达的调控机制奠定实验基础。     

G1期细胞周期相关蛋白对POLD1基因启动子活性的调控

POLD1基因编码DNA聚合酶δ的催化亚基.然而作为最重要的复制蛋白,目前并不清楚其表达的细胞周期调控机制.研究中运用细胞周期同步化及荧光素酶报告基因测定了POLD1启动子在细胞周期不同时相的活性,结果显示启动子活性随着细胞周期进程而变化,在早S期最高.为进一步确定调控POLD1表达的细胞周期相关因子,应用不同质粒转染MCF7细胞,分别筛选得到稳定细胞系.荧光素酶实验表明增强p53或p21的表达,抑制CyclinE或CDK2的表达都能抑制POLD1启动子活性;而抑制CDK4或Cyclin D1的表达对启动子活性没有明显影响.瞬时共转染实验进一步验证Cyclin E或CDK2受到抑制后能够降低POLD1启动子活性.研究初步探讨了POLD1基因表达的细胞周期调控通路,进一步了解细胞周期因子对DNA复制体调控的复杂机制.     

NAP1基因和ARHP基因启动子区的生物信息学分析

采用进化足迹法,利用生物信息学在线软件,分析了鼻咽癌相关肽基因NAP1和成人视网膜假定蛋白基因ARHP的启动子结构,在人和小鼠NAP1基因的启动子保守区内预测出38个共同的转录因子结合部位,在人和小鼠ARHP基因的启动子保守区内预测出44个共同的转录因子结合部位,分析结果为NAP1基因和ARHP基因调控区的分析与鉴定,基因表达调控机制的研究提供了重要的参考.     

lnc1343对小鼠胚胎干细胞多能性的影响及其基因座潜在作用机制

哺乳动物基因组可以转录数以千计的长非编码RNA(longnon-coding RNA, lncRNA),lncRNA能够在多种层次以灵活的方式对基因表达进行调控.尽管lncRNA在基因表达调控过程中的作用已经毋庸置疑,但目前只有少数lncRNA的功能和作用机制得到了研究.lnc1343是一条由小核仁RNA宿主基因3所转录的lncRNA,其表达失调与许多人类疾病有密切关联.研究结果表明lnc1343能够通过自身转录本来调控小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)的多能性维持, CRISPR-cas9 介导的lnc1343的转录起始位点和基因座的敲除显著降低了多能性基因(Nanog, Sox2, Oct4)的表达,同时也能通过邻近调控相邻基因Rcc1的表达.此外,通过对Chip-seq数据库的分析,发现lnc1343基因座位存在大量的H3K27ac以及H3K4mel的表观遗传修饰,通过Capture C实验捕获与lnc1343基因座位相互作用的DNA区域,发现大部分相互作用区域位于基因的启动子区,表明lnc1343基因座位可能发挥增强子功能,通过长距离染色质相互作用调控基因表达,进而调控mESCs多能性.总之,lnc1343不仅可以通过自身的转录剪切形成的lncRNA来调控mESCs的多能性,同时也能通过其基因座位调控染色质的长远距离相互作用.     

人NLK上游启动子区的克隆与鉴定

初步鉴定并分析NLK上游启动子,为研究其转录调控打下基础。对NLK基因翻译起始位点上游约1 958 bp的序列分别进行生物信息学分析,以PCR技术扩增以上序列并测序。将PCR所得到的NLK上游片段进一步克隆到PGL-3basic载体中,构建荧光素酶报告基因质粒PGL-3basic-luc。通过荧光素酶报告基因实验检测上述启动子的活性。成功构建了包含NLK基因上游启动子序列的荧光报告系统,经荧光素酶报告基因实验证明该重组质粒体具有转录活性。构建的NLK基因上游启动子报告基因载体为进一步研究NLK基因的转录调控机制奠定了基础。     

基于PWM扫描算法的启动子区域统计分析

为了寻找启动子区域上转录因子结合位点的分布规律,进而研究这种规律与真核基因表达调控机制之间的关系,该文从已有数据出发,运用位置权重矩阵(PWM)扫描算法对启动子区域上4种与肝脏特异表达相关的转录因子结合位点分布情况进行了初步研究,并提出了一种新的序列评分方法。通过该方法提取的统计特征,肝脏特异基因的鉴别准确率可以达93.33%。实验结果表明:肝脏特异基因的启动子区域上结合位点的分布情况与其他基因相比存在显著差异。新的序列评分方法可以更好地反映这种差异性,实现肝脏特异基因的精确鉴别。     

分子记忆对基因表达过程中的能量消耗影响

一方面,分子记忆广泛存在于基因表达过程中; 另一方面,由热动力学的观点,基因表达过程必然消耗能量.这引起一个未探索的问题:分子记忆如何影响基因表达的能量消耗.由此,通过分析一个代表性的、带记忆的基因表达模型,结果发现:分子记忆越强,基因表达消耗越多能量; 极小势和能量消耗之间存在反比例关系,这表明基因表达越稳定,需要消耗的能量越多.这些结果表明分子记忆是一个不可忽略的因素,它能有意义地影响基因表达过程中的能量消耗.