CRISPR/Cas工具的开发和应用

CRISPR/Cas系统是细菌、古菌抵抗外源DNA或RNA入侵的免疫系统,细菌和古菌通过crRNA和Cas蛋白识别靶标DNA或RNA,并切割这些外源入侵核酸.目前, CRISPR/Cas系统已广泛应用于基因编辑领域,多种Cas蛋白的发现扩宽了CRISPR/Cas编辑基因的范围.如Cas9和Cas12可在基因组上靶向插入或删除DNA序列; Cas13和RCas9可靶向切割RNA.另外,多种Cas衍生工具的开发让CRISPR/Cas系统发挥更多的功能.如基因编辑方面,通过base editor可进行DNA单碱基编辑,通过prime editor可进行DNA单碱基编辑和小片段插入缺失;如基因表达调控方面,通过CRISPRa和CRISPRi可以激活或抑制基因RNA表达.同时, CRISPR/Cas系统还广泛应用于功能基因遗传筛选、基因检测、活体成像、细胞谱系示踪等多个领域.随着CRISPR/Cas基因编辑工具的不断开发,将不断促进科学研究进展,并有望通过CRISPR/Cas介导的基因治疗为患者带来福音.     

人HtrA1基因的生物信息学分析

丝氨酸蛋白酶1(High-temperature requirement factor A1,HTRA1)属于HTRA家族的重要成员.为了对人HtrA1基因编码的蛋白质进行结构特征和分子功能分析,运用多种生物信息学数据库分析人HTRA1蛋白的同源性、理化性质、亲/疏水性、信号肽以及亚细胞定位,构建二级/三级蛋白质空间结...     

犏牛ACACA和SCD1基因多态性及其与产奶性状的关联分析

旨在分析犏牛ACACA与SCD1基因的单核苷酸多态性,筛选用于犏牛产奶性状辅助选择的分子标记.通过使用PCR结合DNA测序技术对红原地区384头犏牛ACACA基因和SCD1基因多态性进行检测,并对其多态位点上的不同基因型与犏牛产奶性状进行关联性分析.结果显示,ACACA基因在5′UTR区域存在1个SNP位点即g.1488 C>G,SCD1基因的第5外显子内存在1个SNP位点即g.239 A>T;经检验发现,2个SNPs位点均存在3种基因型,且均处于Hardy-Weinberg平衡状态.关联性分析发现,g.1488 C>G和g.239 A>T位点的多态信息含量(PIC)分别为0.35和0.36,即0.25G位点与g.239 A>T位点与乳脂率关联性较高(P<0.05).g.1488 C>G位点在乳蛋白率上存在关联性(P<0.05).以上结果表明,ACACA与SCD1基因可以作为犏牛产奶性状辅助选择的候选分子标记.     

ATP基因突变与乳腺癌相关性分析

对41例女性乳腺癌患者带毛囊毛发线粒体DNA的编码区ATP基因(ATP6和ATP8)进行测序,对比45例正常人群线粒体DNA基因序列,采用统计学分析软件筛选具有统计学差异的突变位点,共检测到ATP基因突变位点25个,其中在ATP6亚基上共发现18个(72％)基因突变,其中8584G-A、8701A-G、8794C-T、...     

机器学习方法及其在生物信息学中的应用

分析了机器学习技术的内容,介绍了生物信息学的内涵和新的应用技术,同时探索了机器学习技术对生物信息挖掘应用的途径.这些方法有助于加速生物分子结构预测、基因发现、基因组学和蛋白组学等方面研究的进展.     

扩增引进限制性酶切位点技术检测CYP2C9基因的多态性

建立了一种简便、快速、准确的检测CYP2C9基因Arg144Cys位点和Ile359Leu位点多态性的新方法.该方法采用与模板具有1个碱基错配的引物通过PCR在扩增产物中引进限制性酶切位点,即扩增引进限制性酶切位点(amp lification-created restriction sites,ACRS),其中通过上游引物在扩增Arg144Cys位点的片断中引入AvaⅡ切点,使得野生型基因CYP2C9*1和突变型基因CYP2C9*2的PCR产物中分别含有2个和1个AvaⅡ切点;通过下游引物在扩增Ile359Leu位点的片断中引入MvaⅠ切点,使得野生型基因CYP2C9*1和突变型基因CYP2C9*3的PCR产物中分别含有1个和2个MvaⅠ切点.将来自Arg144Cys位点和Ile359Leu位点的PCR产物各取一份测序,表明错配碱基成功引入PCR产物中.将包含Arg144Cys位点的PCR产物用AvaⅡ消化,将包含Ile359Leu位点的PCR产物用MvaⅠ消化,然后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染进行基因分型.由于野生型基因和突变型基因的PCR产物中都至少含有1个酶切位点,能完全避免因限制性核酸内切酶失活或酶切不完全而导致的基因分型错误.     

HLA高分辨等位基因多态性及单倍体与广西汉族终末期肾病易感性的相关性分析

为研究广西汉族终末期肾病(End Stage Renal Disease, ESRD)与人类白细胞抗原(Human Leukocyte Antigen, HLA)等位基因及单倍体的关联性,本研究采用聚合酶链反应-序列特异性寡核苷酸(Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Oligonucleotides, PCR-SSO)技术对广西汉族578例终末期肾病患者(ESRD组)进行HLA-A、B和DRB1基因分型,HLA等位基因频率用直接计数法来计算,采用Arlequin 3.5.2.2软件计算单倍型频率,并与1 644例广西汉族健康造血干细胞捐献者(对照组)比较。结果显示,ESRD组HLA-A*11:01、A*02:01、B*13:01、DRB1*12:02、DRB1*04:05、DRB1*14:54和DRB1*11:01的基因频率大于对照组(P<0.05),HLA-A*11:02、A*30:01、A*32:01、B*13:02、B*07:02、DRB1*07:01和DRB1*13:02的基因频率小于对照组(P<0.05)。ESR...     

基于生物信息学构建前列腺癌单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络

利用生物信息学筛选差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs),构建前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,在分子水平上研究前列腺癌的发生发展过程及预后指标。首先从基因表达综合数据库(GEO)和癌症基因组图谱(TCGA)数据库分别下载单细胞RNA测序数据GSE157703和转录组测序数据TCGA-PRAD,通过R语言筛选差异表达信使RNA(DEmRNA)和差异表达长非编码RNA(DElncRNA),利用相关软件预测并构建lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;然后使用R语言进行基因本体论(Gene Ontology, GO)和京都基因与基因百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)分析,运用STRING数据库、Cytoscape软件建立蛋白相互作用网络,同时对单细胞RNA测序数据进行质控、降维、聚类和分群,构建单细胞层面的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;最后进行生存分析,通过人类蛋白质图谱进行验证。结果...     

甘蓝型油菜和Lesquerella fendleri fad2基因片段克隆及hpRNA植物表达载体的构建

首先利用PCR从甘蓝型油菜(Brassica napus L.)和Lesquerella fendleri基因组DNA中分别扩增出Δ12-脂肪酸去饱和酶fad2基因片段,再以扩增出的片段为模板设计引物从一端扩增出相应的小片段,然后将同一基因的大小片段反向连接,插入到种子特异表达载体2300-nap多克隆位点的napin启动子和nos终止子之间,构建成可以在种子中转录表达发夹RNA(Hairpin RNA,hpRNA)结构的植物表达载体.