真核基因选择性剪接机理的初步研究

真核基因表达调控是生命科学研究的前沿、热点。RNA的选择性剪接在真核基因表达调控中起着十分重要的作用。该文从已有数据出发 ,对真核基因的剪接机制以及选择性剪接的机制进行了初步的研究。结果表明 ,在真核基因的剪接过程中 ,可能存在一种“粗定位—细定位”的过程 ,即在剪接过程中首先有一粗略的定位过程 ,根据序列的嘌呤、嘧啶浓度特征寻找出剪接位点的大致位置 ;然后在这一基础上 ,根据几个保守碱基所提供的信息找到准确的剪接位点。这一结果对于进一步研究真核基因的剪接机制 ,特别是选择性剪接发生的机理有很大的启发。     

RS-GA-KNN算法识别灵长类动物DNA序列剪接位点

以灵长类动物DNA序列的剪接位点识别资料为研究对象,将选定样本序列中各碱基编码作为原始变量数据,用粗糙集方法和遗传算法对原始变量数据进行变量筛选,即以粗糙集方法选取的变量为基础,用遗传算法进行变量的二次搜索,从样本序列各碱基中挑选出保守性强的碱基对应的变量构成变量集,采用最近邻聚类识别灵长类动物DNA序列剪接位点类型,总识别准确率达90．66％,明显高于直接使用原始变量数据或将粗糙集理论方法和遗传算法单独用于变量选取的识别结果．     

水稻mRNA多聚腺苷化信号位点的序列分析

大部分真核生物mRNA的加工涉及到mRNA前体的分裂/多聚腺苷化, 在3′-末端形成多聚腺苷酸(poly(A))尾巴. 为了研究水稻mRNA前体多聚腺苷化过程所必需的poly(A)加尾信号、下游调控元件和poly(A)位点等序列的特点, 用3′-末端带有poly(A) 的EST与全长cDNA序列进行比较, 建立了一个来自9953个基因的、覆盖12969条poly(A)位点两侧各40碱基序列的数据库. 结果发现, 只有7.9%的mRNA使用AAUAAA作为加尾信号, 超过60%使用AAUAAA的1~2个碱基变化的序列作为加尾信号, 11.5%的mRNA使用AAUGAA及其单碱基变化的加尾信号. 在约25%的mRNA的3′-末端存在多个poly(A)位点. 在90%的mRNA前体的加尾信号下游都能检测到富含U/GU的调控元件, 尤其在以AAUAAA的多碱基变化序列作为加尾信号的mRNA前体中, 半数以上都能在poly(A)位点两侧检测到下游调控元件. 而且, 这些调控元件的位置对poly(A)位点的选择有限制作用. 总之, 虽然水稻mRNA加尾信号的保守性较低, 但大量下游调控元件的存在保证了多聚腺苷化过程的正常进行.     

隐Markov模型在剪接位点识别中的应用

剪接位点的识别是基因识别中的一个重要环节。由于现有的基因识别算法主要关注编码区的整体特性 ,而并不着重考虑个别位点的信息 ,因此难以准确地识别出剪接位点。考虑到剪接位点附近的保守序列的相邻碱基之间应该存在某种相关性 ,利用一阶 Markov链建立了表述这种相关性的模型 ,在此基础之上 ,设计了专门用于剪接拉点识别的隐马氏模型 (HMM)方法。实验结果表明 ,用 HMM描述剪接位点附近序列符合实际情况 ,并且利用这一方法进行剪接位点的识别可以很好地提取位点附近保守序列在边缘分布与条件分布 (转移概率 )上的统计特征。使用该方法对真实剪接位点和虚假剪接位点进行识别 ,识别率均可达 90 %以上。     

珍珠鸟和家鸡甲状旁腺激素3型受体(PTH3R)的结构与表达图谱分析

甲状旁腺激素(PTH)与动物钙稳态调控和骨代谢平衡相关,其生理作用是通过甲状旁腺激素受体(PTHR)介导。甲状旁腺激素受体家族包括三个不同的亚型,其中甲状旁腺激素3型受体(PTH3R)在非哺乳类脊椎动物生长发育过程中起着重要作用,然而PTH3R在鸟类中的研究则相对较少。 本研究采用RT-PCR方法,首先克隆了珍珠鸟和家鸡的PTH3R基因全长cDNA序列。结果显示,家鸡PTH3R (cPTH3R) cDNA全长1632 bp,编码543个氨基酸,珍珠鸟PTH3R(zPTH3R-w) cDNA序列全长1563 bp,编码520个氨基酸,其蛋白均含有信号肽序列、七次跨膜区等特征性结构。此外,在珍珠鸟中还发现一个新剪接变体zPTH3R-v1,其cDNA序列全长1468 bp,编码488个氨基酸,其缺失了第3外显子进而导致第1跨膜结构域缺失。利用生物信息学方法,我们还对珍珠鸟和家鸡PTH3R蛋白序列进行三维建模。 采用RT-PCR方法,本研究也对珍珠鸟PTH3R基因进行组织表达分析。结果显示,zPTH3R及其剪切变体zPTH3R-v1在珍珠鸟脑及外周组织中广泛表达。珍珠鸟和家鸡PTH3R基因的成功克隆与结构解析,将为下一步开展PTH3R在鸟类中的功能研究奠定重要基础。     

PHF2全长cDNA及剪接异构体的克隆鉴定

ＰＨＤ锌指结构蛋白作为ＨＯＸ基因的上游调控因子,在生物体的发育过程中起着重要作用涉及该蛋白的异常还与人类的某些恶性疾病如白血病相关,利用基因数据库同源性比较,ＰＣＲ扩增ｃＤＮＡ文库筛选ｃＤＮＡ及部分基因组ＤＮＡ序列分析,多组织Ｎｏｒｔｈｅｒｎ印迹杂交等方法,克隆鉴定了一种新的人类编码ＰＨＤ蛋白的全长ｃＤＮＡ及该基因的不同剪接异构体。     

分泌改善的重链促进基于蛋白内含子的双载体共转全长FVⅢ基因

在甲型血友病基因治疗中, 其疗效受FVⅢ的低分泌性和较大的FVⅢ基因难以为腺相关病毒(AAV)载体运载等因素的不利影响. 研究表明, 重链的分泌低下是导致FVⅢ分泌低效性的主要原因. 我们最近的研究表明, 应用蛋白质剪接技术的双载体转B区缺失型FVⅢ(BDD-FVⅢ)基因, 通过表达后重链和轻链的共价连接, 轻链可顺式促进剪接BDD-FVⅢ的分泌, 但重链分泌的低下影响分泌的水平. 本文将具有促进FVⅢ分泌作用的L303E/F309S点突变引入FVⅢ的重链, 通过蛋白质剪接的双载体共转断裂全长FVⅢ基因, 观察了重链和剪接全长FVⅢ的分泌和生物活性的变化. 构建了一对融合Ssp DnaB蛋白内含子(intein)的突变重链和轻链真核表达载体, 瞬时共转染培养的COS-7细胞, Western blotting结果表明转基因细胞有明显的剪接FVⅢ蛋白表达; 突变重链单独转基因后的分泌量为(39±11) ng/mL, 明显高于野生型重链的分泌量; 与轻链共转基因的重链分泌量增加到(123±13) ng/mL, 培养上清中分泌的剪接FVⅢ量和活性分别为(86±14) ng/mL和(0.61±0.08) IU/mL, 明显高于断裂的野生型FVⅢ共转基因. 另外, 转突变重链和轻链基因细胞的合并培养上清中亦检测到剪接的FVⅢ蛋白和生物活性, 且高于转野生型重链和轻链基因细胞的合并培养上清. 结果表明, 重链分泌性的改善可提高运用蛋白质剪接技术的双载体转断裂的全长FVⅢ基因的功效, 为动物体内进一步运用双AAV载体转全长FVⅢ基因提供了实验依据.     

水稻ⅡB型拓扑异构酶OsSpo11基因的cDNA克隆、表达谱分析及其可变剪接的检测

 Spo11基因是减数分裂双链断裂（DSBs）与分裂重组的初始化基因,在基因组进化方面具有重要作用。通过改进的Nest-PCR方法,从水稻愈伤组织中克隆到了水稻DNA拓扑异构酶OsSpo11基因的cDNA片段。克隆测序与表达研究表明,OsSpo11基因是水稻ⅡB型拓扑异构酶A亚基基因,在水稻不同组织中具有低丰度表达、组织特异性、可诱导性以及前体RNA剪接的可变性等特点。可变剪接异构体的发现,使OsSpo11基因在DNA代谢、发育、遗传重组等过程中的生物学功能表现出一定的复杂性,其功能和生物学意义有待进一步研究。