自抗基因导向的微生物天然产物挖掘

在后基因组时代,天然产物挖掘因其巨大的应用前景一直备受生物医药领域的研究人员关注。随着研究者对天然产物的生物合成研究的不断深入,从海量的基因组数据中挖掘生物合成基因簇,并从中筛选新天然产物的研究策略,已经越来越受到人们的青睐。在众多的天然产物挖掘方法中,以自抗性基因为导向的挖掘,提供了一种新的分析天然产物合成途径的视角和一种高效的挖掘策略,筛选到的天然产物通常也具有较高的生物活性。重点介绍了天然产物的4种典型的自抗性机制,介绍了现有的抗性基因数据库,举例阐述了近几年出现的自抗性基因导向的天然产物挖掘策略,对基于计算机技术的微生物源天然产物的挖掘进行了展望。     

聚合酶链式反应递缩基因组文库以克隆抗生素生物合成基因簇

在克隆阿维菌素(avermectin)生物合成基因簇的过程中,探索出了一条运用聚合酶链式反应(PCR)扩增技术对链霉菌基因组文库进行递缩法筛选、以克隆抗生素生物合成基因簇的新方法.依次以96孔培养板整板混合质粒、单排混合质粒和单个菌落为模板进行PCR扩增,以逐步递缩的方式定位包含目的基因的克隆.结果表明,与传统的菌落原位杂交方法相比,该方法具有简单、快捷、准确率高等优点.     

基于表达序列标签的萝卜ACA36基因簇鉴定

利用国际公用的表达序列标签（EST）数据库资源,运用生物信息学分析方法,在萝卜（Raphanus sativus）一条表达序列标签中发现一个新的snoRNA基因簇。此基因簇含有一个box H/ACA snoRNA基因和两个box C/D snoRNA基因,分别命名为RsACA36、RssnoR66和RsSNORD88。ACA36可形成典型的box H/ACA snoRNA双茎环二级结构;snoR66和SNORD88都具有典型的C盒与D盒保守元件,末端存在反向互补序列;三个snoRNA都含有能和核糖体RNA互补配对的反向互补序列。RsACA36和RsSNORD88均为在植物中首次发现。基于EST数据库、运用生物信息学方法鉴定snoRNA基因既保留了计算机RNA组学快捷、高效的优点,又使结果因为有了实验支撑而更直接、可信。     

放线菌次级代谢产物合成基因簇异源表达体系的研究进展

基因簇的异源表达在放线菌次级代谢产物的发现、产量优化、生物合成途径的解析以及非天然代谢产物合成途径的构建中得到了广泛的应用,成为主要策略之一。近年来,随着高通量测序技术以及基因编辑技术的快速发展,大量的新颖次级代谢产物合成基因簇被发现,异源表达在研究放线菌次级代谢产物中起到越来越关键的作用。基于此,回顾了异源表达技术在次级代谢产物研究中的关键作用,并对其潜在的应用前景进行了展望,旨在为基因簇异源表达技术更为广泛的应用提供参考。     

乳腺癌中hsa-miR-17-92基因簇及其旁系同源体的共调控作用

hsa-miR-17-92基因簇高度保守,可以作为抑癌基因抑制乳腺癌细胞的增殖.包括2个旁系同源体:miR-106a-363和miR-106b-25基因簇,其序列高度相似,可能通过调控共同靶基因而具有相似的功能.探讨3个基因簇转录的15条microRNA的序列特征,以及共调控靶基因在人类乳腺正常和癌细胞系中的表达;并进一步就显著差异表达基因进行GO和Pathway(KEGG)分析.结果表明,超过75%(178/236)的共调控靶基因表达具有显著差异性,这些基因可能与生物体的细胞代谢、转录后调控、生物合成等多种生物学过程有关,参与细胞周期,癌症等信号通路.分析发现乳腺特异基因PTPN4在乳腺癌中的低表达影响蛋白磷酸化水平和细胞周期,SMAD4、CCND1和E2F1作为与细胞周期相关基因在细胞的G1期起重要作用,它们的低表达阻止细胞从G1期进入S期,从而抑制癌细胞的生长,起到抑癌作用.特别是,一方面基因簇调控CCND1和E2F1使其低表达,另一方面它们作为转录因子结合到基因簇的启动子区诱导基因簇表达,从而形成负反馈调控循环调控下游基因表达.     

二十四元大环内酯生物合成研究进展

二十四元大环内酯Macrolatins对大部分革兰氏阳性菌和阴性菌具有显著抑制活性,在疾病治疗、农业病虫害防治等领域具有潜在的应用价值。但野生菌株代谢产生的二十四元大环内酯产量较低,不利于该类化合物的进一步研究。基于此,本文介绍了二十四元大环内酯生物合成基因簇、基因簇重构、工程菌株构建和发酵优化方面取得的研究成果,简要分析二十四元大环内酯生物合成所面临困境以及下一步研究应该重点关注的方向,为其进一步研究和开发利用提供参考依据。     

小鼠β-簇珠蛋白基因LCR调控元件中DNase-I超敏感点Ⅲ(HS3)的研究

人与小鼠β-簇珠蛋白基因在结构与表达模式上存在极大的相似性.基因簇5’上游20kb内是一个Locus control region(LCR)顺式元件,由4个DNase-Ⅰ超敏感区(HSs)组成.相关的研究工作表明LCR对β-簇珠蛋白基因的红系组织专一性表达有重要作用,它的插入或缺失突变将导致基因表达的紊乱,甚至造成严重的贫血症状.近年来,人们对研究LCR调控元件在β-簇珠蛋白基因发育时期特异性表达中的调控机制给予了极大的关注.希望了解LCR元件中不同的HS是否参与β-簇珠蛋白基因的时期特异开关调节.转基因小鼠研究结果表明人LCR元件中HS3可能与发育早期的胚胎型珠蛋白基因的表达调控相关,但近来有关报道表明小鼠的HS3不为β-簇珠蛋白基因的开关所必需,并且仅部分参与了成年型的β-簇珠蛋白基因的调控.因此,HS3是否参与β-簇珠蛋白基因发育时期特异性的调控尚不完全清楚.     

核仁小分子RNA及其基因组织形式

核仁小分子RNA(snoRNA)是非编码RNA中研究得最多,了解得最详细的成员之一。依据snoRNA保守的序列和结构元件可将其分成三类:box C/D snoRNA,box H/ACA snoRNA以及MRP RNA。它们的主要功能分别为指导rRNA或snRNA中特异位点的2′-O-核糖甲基化修饰、假尿嘧啶化修饰或作为分子伴侣参与靶标RNA高级结构的形成。目前发现的snoRNA基因组织主要有四种形式:独立基因编码的snoRNA、内含子编码的snoRNA、多顺反子snoRNA基因簇和内含子编码的snoRNA基因簇。但是,并不是每种生物都具有这四种基因组织形式。大多数脊椎动物的snoRNA产生于蛋白质基因的内含子中,植物snoRNA基因多以基因簇的形式存在,大部分酵母snoRNA由独立基因编码,锥体虫snoRNA以多顺反子形式存在,果蝇snoRNA基因都位于宿主基因的内含子中。随着对snoRNA研究工作的不断深入,snoRNA基因组织形式也呈现出前所未有的复杂性和多样性。     

微生物多糖的生物合成及代谢工程研究进展

综述了微生物多糖的生物合成途径、基因簇结构与功能和代谢工程的研究进展。真菌多糖的合成途径主要包括:前体核苷酸糖(单糖的活化形式)的合成、合成的起始反应、重复单元的延伸、翻转和聚合、多糖的输出。多糖合成过程中涉及大量的基因,大多数基因存在多糖合成基因簇中,随着基因测序技术的发展,大量的多糖合成基因簇被发现和研究。研究表明:通过调控涉及糖核苷酸合成途径的酶水平可提高胞外多糖的产量,而增加多糖合成基因簇基因在微生物中的表达,可产生更高的多糖合成代谢流。