调控基因表达的miRNA

近年来, 在小分子RNA中发现了一类与调节基因表达密切相关的分子micro RNA (miRNA). miRNA由内源性基因编码, 可通过诱导mRNA的切割降解, 翻译抑制或者其他形式的调节机制抑制靶基因的表达. 寻找这类调节分子及其靶基因已成为研究的热点. 我们试图回顾miRNA的研究历史, 简介miRNA 分子的检测方法, 介绍 miRNA 在基因组中的位置、miRNA靶基因的搜寻、miRNA生物功能的鉴定, 并探讨miRNA的作用机制, 最后展望 miRNA 在调控生命体的发生、生长、发育和分化等方面的重要作用. 可以预测, 全部miRNA基因功能的鉴定必将给人们对生命体的研究带来新的理念、方法和思路.     

基于分子信标对肿瘤细胞ING1转录水平调控的定量检测

利用分子信标检测技术, 结合建立的ING1分子信标/cRNA杂交标准曲线, 定量检测了药物处理, 基因转染和p53 RNA干扰(RNAi)等对肿瘤细胞ING1 mRNA表达水平的影响. 结果发现: 在低表达ING1的肿瘤细胞系MCF-7中, 5-FU处理和ING1基因稳定转染均能诱导细胞中ING1 mRNA表达水平升高; 在ING1表达水平正常的CNE2肿瘤细胞中, 利用RNAi 沉默p53表达引起ING1 mRNA表达水平降低. 这些细胞中ING1 mRNA表达水平在7.7×10^-16~53.4×10^-16 mol/mg总RNA. 该方法不仅能从转录水平上为基因表达调控效果提供定量依据, 而且有望用于信号通路途径中多基因转录水平的相互调节研究.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(b-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

2, 3, 7, 8-四氯代二苯并二噁英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

miRNA与鼻咽癌发病机制

miRNA(microRNA)是一族由22～25个核苷酸组成的非编码RNA小分子,它通过与靶mRNA的3'-非编码区以碱基互补配对的方式结合,实现对靶基因转录后水平的降解或抑制.最新研究表明,miRNA与鼻咽癌中EBV,LNT1,信号转导通路,肿瘤相关基因网络,细胞有丝分裂,肿瘤血管生成和侵袭转移密切相关.因此,探索m...     

2,3,7,8-四氯代二苯并二(口恶)英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化,建立了一种类雌激素体外实验模型.实验结果表明,Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系,Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物.TCDD,B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和VtgmRNA的表达,呈明显的抗雌激素效应,并同时激活了CYP1A1基因的表达;但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用,表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下,可能呈现出相反的毒性效应;β-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达,并可激活CYP1A1基因的表达;Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达,但不能诱导CYP1A1基因的表达;而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制;上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系,这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

病毒微小RNA的发现及其功能

病毒微小RNA (microRNA, miRNA)是新发现的一类miRNA. 它通过诱导mRNA切割降解、翻译抑制或其他机制调节宿主细胞和/或病毒自身靶基因的表达, 改变宿主细胞的生命活动或病毒自身复制, 从而对抗和逃避宿主免疫监视, 达到保护病毒自身的目的. 寻找病毒miRNA分子、作用靶标基因, 以及鉴定其生物学功能已成为研究的新热点. 本文回顾了病毒miRNA的研究历史, 分析了它在基因组中分布特点、生物学功能、作用机制以及病毒miRNA与其他生物miRNA的异同点, 最后展望了病毒miRNA的研究方向和在疾病防治中的应用前景. 随着病毒miRNA的鉴定和功能的深入研究必将促进相关领域的发展, 尤其为病毒病的控制带来新的思路和方法.     

生物信息学研究揭示乳腺癌组织分化中可能的microRNA调控通路

microRNA (miRNA)被广泛报道能参与乳腺癌的病理发生发展过程. 但是, 在这些病理过程中, miRNA通过哪些信号通路来参与这些过程还不甚清楚. 例如, 在乳腺癌的组织学分级分化过程中, 人们对于miRNA如何与其靶标基因相互作用来调控乳腺癌的分化还知之甚少. 本研究通过计算的方法研究miRNA在乳腺癌组织学分级分化过程中的作用. 通过寻找miRNA靶标基因集合在基因芯片数据中乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级间显著差异表达, 鉴定了15个候选miRNAs, 其中9个关键的miRNAs通过调控差异表达的靶基因来参与6个重要的信号转导通路. 在这些通路中, TGF-β信号通路中一个主要的抑制分子SMAD7蛋白被预测为上面几个关键miRNAs的靶标基因. SMAD7既能被miRNA直接调控又能被miRNA调控的信号通路调控, 进而影响TGF-β信号通路在乳腺癌组织分化中的作用. 因此, 我们推测TGF-β信号通路作为一个核心通路在miRNA调控乳腺癌的组织分化过程中起重要作用. 预测靶标基因在乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级的分类性能在另外3个独立的乳腺癌数据集上得到进一步验证. 3个预测差异表达的关键miRNAs也通过实时荧光定量PCR在10个不同组织分级的乳腺癌病人样本中得到验证.     

EB病毒潜伏膜蛋白1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节

EB病毒编码的潜伏膜蛋白 1 (LMP1)是重要的致瘤蛋白, 可活化包括AP-1在内的多个转录因子. 转录因子功能性活化体现在其与靶基因启动子结合, 反式激活靶基因转录, 调节靶基因的表达, 从而发挥其生物学效应. 最近发现LMP1可介导c-Jun/Jun B活性异源二聚体的形成, 为寻找其靶基因提供了重要的依据. 采用生物信息学技术, 确定了c-Jun/Jun B活性异源二聚体调控的潜在靶基因p16; 在此基础上, 利用建立的Tet-on系统调控LMP1表达的细胞系, 采用间接免疫荧光法联合激光共聚焦荧光显微镜技术、Western blot方法、荧光素酶活性检测、Super-EMSA方法和流式细胞术, 探讨LMP1介导c-Jun/Jun B异源二聚体对p16的调节功能. 结果表明, LMP1介导的c-Jun/Jun B异源二聚体可下调p16启动子活性及其表达, 并影响细胞的演进. 该研究在AP-1信号传导通路和细胞周期之间建立了新的直接联系, 从而为肿瘤发病机制研究提供了新的思路和实验模式.     

基于分子信标荧光增强速率检测活细胞内p21 mRNA表达

根据肿瘤抑制基因p21序列设计合成分子信标,通过显微操作将其注入p21表达水平存在差异的两种鼻咽癌细胞内,以活细胞成像方式动态检测了分子信标进入鼻咽癌细胞后荧光信号的变化.p21分子信标注入两种细胞后,荧光信号均逐渐增强,约15min后达到最大值;注入细胞后4min内,细胞间荧光增强速率存在明显差异,该差异反映了p21mRNA表达水平的变化趋势,与常规逆转录PCR(RT-PCR)结果相符.在使用分子信标进行活细胞内mRNA表达水平的研究中,通过分析荧光增强速率的变化,可有效降低细胞内的酶的影响,提高检测结果的准确性.     

芳香化酶和硫酸酯酶在良恶性乳腺针吸标本中的表达

乳腺针吸检查具有操作方便、伤口小、痛苦轻等优点,因此易于被女性病人接受.乳腺局部雌激素的合成主要依靠芳香化酶和硫酸酯酶这两条途径,在乳腺癌变过程中起重要作用.课题组前期研究证实,巢式定量PCR在检测乳腺组织芳香化酶时具有较高的灵敏度和特异性.目前对于乳腺细针穿刺得到的微量组织中芳香化酶和硫酸酯酶表达水平的了解很少,本研究对74例良恶性乳腺针吸组织进行芳香化酶和硫酸酯酶mRNA表达水平的检测,同时对比了巢式和非巢式PCR方法应用到针吸组织时的检测功效.结果发现,巢式和非巢式PCR方法在检测乳腺针吸组织芳香化酶mRNA表达水平上没有差异.mRNA表达水平和病人临床资料相关性分析后发现,年龄和芳香化酶表达水平是乳腺癌发生的两个独立危险因素(P=0.04和P=0.00),月经状态和硫酸酯酶mRNA表达水平与乳腺癌的发生不相关.因此本研究提示,巢式和非巢式PCR对于针吸组织的研究均有效,年龄和芳香化酶表达水平,而非月经状态和硫酸酯酶表达水平,是乳腺癌发生的危险因素.     

DPH2L基因在细胞分化/凋亡中的降调节——mRNA差异显示的应用

为鉴定维甲酸诱导的人肺癌细胞分化/凋亡相关基因,采用mRNA差异显示的方法对全反式维甲酸处理前后的人肺腺癌细胞系GLC82的mRNA表达模式进行了分析。6个cDNA片段被分离和克隆。其中1个对应于序列已知而功能未知的人DPH2L基因。该基因的2.3kb全长cDNA最初是从人卵巢癌的关键缺失位点17p13.3上分离出来,并被认为是一个候选的肿瘤抑制基因。结果显示DPH2L是一个广泛表达的基因,除已报道的2.3kb转录本外,还有另外一个1.7kd的主要转录本。在全反式维甲酸和N-（4-羟苯）维甲酰胺4HPR诱导的几种肿瘤细胞的分化/凋亡过程中DPH2L呈降调节,由此提示DPH2L可能并不起肿瘤抑制基因的作用,相反,它的降调节可能参与了从细胞生长到细胞分化或凋亡的转换过程。     

dsRNA对家蚕核多角体病毒(BmNPV)复制的抑制作用

以BmNPV复制必需的DNA解旋酶基因和DNA聚合酶基因为靶序列, 人工设计并合成了长度分别为435(A_p1), 300(A_p2)和399 bp(AH)的dsRNAs, 利用TransMessenger^TM Transfection Reagent转染家蚕细胞, 研究其对BmNPV复制的抑制效果. 结果表明, 在野生型病毒BmNPV 感染家蚕细胞实验中, A_p2和A_H这2个dsRNA能够有效地抑制病毒DNA的复制, 并且在转染dsRNA后第4天抑制效果最佳, 它们使病毒滴度(PFU/mL 值)降低了10³~10⁴, 而另外的dsRNA(A_p1)没有明显的抑制效果. RT-PCR和DNA斑点杂交也证实了2种目的基因的表达水平和病毒DNA的量发生了明显的下调. 此外, 用荧光显微镜观察dsRNA在细胞内的定位, 发现在转染24 h后dsRNA开始在细胞核的周围呈不连续的聚集状态.     

水稻光温敏核不育系培矮64S在不同光周期/温度下表达谱的变化

用含3328 个基因的cDNA 阵列分析了水稻光温敏核不育系培矮64S 于长日照/高温及短日照/低温下幼穗的基因表达谱特征. 统计数据表明, 以短日照/低温(花粉可育)为参比, 长日照/高温(花粉不育) 下表达丰度显著变化的基因高达14.60%, 482 个基因下调表达, 仅4 个基因上调表达. 以实时荧光定量PCR 技术对所有上调表达基因和随机选择的9 个下调表达基因进行了检测, 各基因表达丰度的变化趋势一致, 验证了cDNA 阵列杂交结果的可靠性. 这些差异表达基因几乎涉及所有的细胞生物学反应, 但MAPK 同系物MMK1 和MMK2 在mRNA 水平表现出截然不同的基因表达特征, 大量参与信号传导的信号分子的表达丰度也发生明显变化. 可以推测, 花粉形态建成及相应的生理功能所需要的程序性转录调控受严重干扰可能是MAPK 信号传导途径发生显著改变所导致.     

天然雌核发育银鲫与两性生殖彩鲫卵母细胞中蛋白激酶基因表达差异的比较

采用mRNA差异显示方法 ,以蛋白激酶基因家族保守区设计 5′引物 ,比较天然雌核发育银鲫和两性生殖彩鲫卵母细胞中蛋白激酶基因的表达 .结果表明 ,以引物T12 MA ,T12 MC和T12 MG合成的cDNA第 1链分别再经蛋白激酶特异引物扩增所得到的PCR条带数目和分布模式各不相同 .从胶上总共回收并克隆了 2 1个cDNA片段 ,对其中 3个做了Northern杂交验证 ,有 2个在彩鲫卵母细胞中特异表达 ,另 1个在银鲫中特异表达 .     

应用cDNA-AFLP比较干旱胁迫条件下水稻和旱稻转录本表达谱

很多年来, 水稻生长在有充足水分供应的稻田中, 而旱稻生长在自然雨水供给的土壤中, 这种长期生存环境的差别造成了旱稻比水稻抗旱. 为了阐明水稻和旱稻干旱抗性的差异调控机制, 应用cDNA-AFLP技术调查了干旱胁迫条件下水稻和旱稻中全基因组的转录本调控. 结果表明, 90%以上的基因在两种稻作基因型中不受干旱胁迫的影响, 多于8%的基因在二者中受干旱胁迫调控, 少于1%的基因在水稻或旱稻中特异表达; 57个基因在旱稻中特异表达, 38个在水稻中特异表达. 旱稻特异表达基因包括可能在干旱抗性中起作用的细胞挽救和防御基因、信号转导分子、生长发育必需的核苷酸和氨基酸生物合成基因以及生长发育调控基因. 而水稻特异表达基因与蛋白质和核苷酸降解有关. 一些基因在旱稻中被较早上调, 而且旱稻中的下调基因也比水稻中下调早, 这表明同水稻相比更迅速的调控机制引起了旱稻对干旱胁迫较早的应答. 旱稻中上调基因的表达水平高于水稻. 水稻和旱稻之间基因表达的差异可能是干旱胁迫条件下旱稻比水稻具有更强的调控能力, 更强的干旱抗性, 更好的生长势的分子机制.     

HSV-1的microRNA-LAT基因修饰人骨髓间充质干细胞的体外研究

人骨髓间充质干细胞(HMSCs)具有强大的多向分化潜能, 能为组织移植和体外基因传递载体. 单纯疱疹病毒1型(HSV-1)不仅具有嗜神经元性, 而且对HMSCs也具有很强亲嗜性, 可作为HMSCs的基因修饰载体, 主要通过其自身携带的microRNA-LAT发挥抑制凋亡作用. 本研究构建针对microRNA-LAT的特异性茎环结构的逆转录引物, 并用特殊探针的real-time RT-PCR方法检测HMSCs细胞质中成熟microRNA-LAT的相对定量水平. 采用顺铂诱导对照法观察HSV-1对HMSCs的作用. 通过观察HMSCs细胞形态和流式细胞仪检测细胞凋亡率, 评测HSV-1引起的HMSCs抗凋亡功能; 同时采用RNAi方法, 化学合成TGF-β信号传导通路中SMAD3及TGF-β1靶点的siRNA和microRNA- LAT siRNA. 从基因mRNA, microRNA和蛋白质水平, 分别采用RT-PCR, real-time RT-PCR和Western blotting方法, 检测HMSCs中microRNA-LAT和SMAD3及TGF-β1表达水平及其相互关系. 结果表明, 与单纯顺铂诱导对照组相比, HSV-1组和microRNA- LAT组HMSCs凋亡细胞数减少, 细胞凋亡率降低(P < 0.05), 具有抗凋亡作用; 在TGF-β信号传导通路中, HSV-1组和microRNA-LAT组TGF-β1与 SMAD3靶点基因在mRNA水平及蛋白水平的表达量均观察到一定程度降低, 且降低水平与采用RNAi法的SMAD3组和TGF-β1组相类似. Real-time RT-PCR结果显示, 与空白对照组相比, 顺铂组HMSCs细胞质中成熟microRNA-LAT mRNA水平有所降低(P < 0.05). 据此, HSV-1 及其microRNA-LAT可敲除SMAD3和TGF-β1基因, 下调TGF-β信号传导通路表达而对顺铂诱导的HMSCs凋亡有拮抗作用. 本研究结果证明, HSV-1自身携带的microRNA-LAT对HMSCs细胞TGF-β信号传导通路中的SMAD3和TGF-β1具有精细调节和基因修饰作用, 使HMSCs具有抗凋亡功能, 并且HSV-1可作为针对HMSCs的特殊基因修饰候选载体.     

小麦中一个PDR型ABC转运蛋白基因的克隆和特征分析

脱氧血腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)在小麦赤霉病发病过程中起重要作用, 是一种毒性因子. 禾谷镰刀菌的侵染能力依赖于其产生DON的能力, 抗病品种能显著降低病穗组织中DON的含量. 本研究利用Affymetrix小麦基因组芯片, 对抗赤霉病小麦品种望水白经DON诱导后的穗组织基因表达特点进行了分析, 结果发现, 一个编码PDR型转运蛋白的EST受DON诱导后上调表达45倍. 根据该EST设计引物筛选小麦基因组TAC文库, 得到一个包含该基因的TAC单克隆. 利用染色体walking对该单克隆测序, 用Softberry软件进行基因预测, 根据预测基因的5′和3′非翻译区设计引物, 从DON诱导的小麦望水白穗组织cDNA中克隆出该转运蛋白基因. 该基因组全长7377 bp, 包含19个外显子, CDS长度为4308 bp, 编码长1435 aa且分子量161 kD的蛋白. 蛋白序列比对表明, 该基因属于PDR蛋白家族, 命名为TaPDR1 (Triticum asetivum Pleiotropic Drug Resistance). 利用一套中国春缺体-四体系将TaPDR1基因定位在小麦5A染色体上. 半定量RT-PCR表明, TaPDR1在望水白穗中受DON和禾谷镰刀菌诱导表达, 表明其参与了植物抗病防御反应. 该基因在望水白感病突变体中低水平表达, 进一步证明TaPDR1与赤霉病抗性有关. TaPDR1的表达不受与生物胁迫相关的激素(JA和SA)和非生物胁迫因子(热、冷、伤害和NaCl)的诱导, 但受到Al³⁺和游离Ca²⁺的诱导表达, 推测[Ca²⁺]i介导了TaPDR1的表达信号.     

一个新的人类硫氧化还原蛋白基因的克隆

根据不同发育阶段 ( 1 3,33周 )的人胎脑组织mRNA差异显示分析 (又称DDRT PCR)所得到的具有差异表达的EST的序列 ,设计引物筛选点阵排列的人胎脑cDNA文库 ,得到一个新的全长cDNA克隆 .这个克隆全长 1 2 0 8bp ,包含一个 889bp的开放阅读框 ,一个 1 32bp的 5′非翻译序列和一个 2 0 9bp的 3′非翻译序列以及典型的polyA加尾信号 .其推断的氨基酸序列与人硫氧化还原蛋白同源 ,而且含有硫氧化还原蛋白的保守的活性位点序列 .将它命名为人的类硫氧化还原蛋白基因 (humanthioredoxinlikegene ,hTRXL) .     

一个水稻P450 CYP72A基因簇受病原菌诱导和发育及组织特异性表达

细胞色素P450超基因家族广泛参与植物的各类生命活动, 包括植物对病原菌的防卫反应. 我们在植物病原菌诱导基因的DD-PCR分析时, 分离到一个受病原菌侵染诱导的水稻cDNA片段. 水稻基因组公布后, 发现该片段位于1个包含7个P450 CYP72A基因(CYP72A17~23)的基因簇的保守部分. 以此片段搜索水稻数据库发现, 水稻CYP72A家族有14个成员, 这14个蛋白质之间的差异主要在N端, C端则同源性很高. 我们分别对该基因簇的7个成员进行了表达特性分析, 发现其中CYP72A18, 19, 22和23的表达受稻瘟病菌侵染的调节, 而且在抗、感植株中的表达存在明显差异. 除CYP72A20外, 其余6个CYP72A基因均具有发育和组织特异性表达的特征. CYP72A20在所有研究中均检测不到信号, 可能为一个假基因. 这些发现为水稻P450基因功能的研究提供了新的资料.