中国农业科学院揭示基因组中保守非编码序列参与植物远程基因互作的新机制

中国农业科学院蔬菜花卉所王晓武团队研究发现,保守非编码序列(CNSs)参与基因之间的染色质远程互作,CNSs富集活性组蛋白修饰并且募集转录因子(TFs),进而导致基因的启动子区域与另一基因的下游区域发生远程互作,最后调控互作的基因产生协同表达。研究团队利用Hi-C试验技术,获得白菜和甘蓝的全基因组染色质互作数据,进一步结合拟南芥的Hi-C数据集分析,发现拟南芥、白菜和甘蓝中分布在不同染色体上的基因频繁发生远程空间互作。

ABO血型基因外显子1上新变异的鉴定

目的:应用血清学和分子生物学方法鉴定1例ABO正反定型不一致患者的血型,并探讨其遗传学特点。方法:采用试管法鉴定该患者的ABO表型,荧光PCR法测定患者及其父母的ABO血型基因型,并对ABO基因7个外显子进行直接测序分析。结果:本例患者血清学初步鉴定为Bel亚型;基因分型检测患者及其父亲的基因型为B/O1,其母亲的基因型为O1/O1;测序发现在患者及其父亲ABO基因外显子1上有新的c.16_17delins TGTTGCA杂合变异。结论:外显子1上新的变异导致该患者ABO血型出现Bel亚型,并具有遗传性。

全外显子测序联合基因组拷贝数变异测序在儿科遗传病诊断中的应用

目的探讨全外显子测序(whole exome sequencing,WES)联合基因组拷贝数变异测序(copy number variation sequencing,CNVseq)在儿科遗传病诊断中的应用价值。方法选取2019年8月至2023年7月郑州市妇幼保健院新生儿科及儿科收治的怀疑患有遗传性疾病或临床诊断不明确的患儿为研究对象,采集患儿及其父母外周血进行WES及CNVseq检测,对检出的变异进行分类及评级,并进行一代测序或qPCR验证。结果共纳入患儿33例,其中男性18例,女性15例,年龄范围为1 d~8岁。WES的阳性检出率为36.4%(12/33),CNVseq阳性检出率为9.1%(3/33),两者联合阳性检出率为45.5%(15/33)。结论WES联合CNVseq是儿童遗传性疾病分子诊断的有力工具,可作为一线检测手段在临床大力推广。

再生障碍性贫血患者外周血全外显子组高通量基因测序分析

目的:对再生障碍性贫血(再障)患者进行外周血全外显子测序,观察基因突变的类型及突变率以探讨再障的发病机制。方法:采集19例再障患者的外周血并提取单个核细胞进行全外显子测序,对所得基因进行GO和KEGG富集分析。数据采用SPSS 22.0进行统计分析,以P<0.05为存在显著差异。结果:测得19例再障患者共有2006个基因突变,参照GeneCards及OMIM数据库及患者测序结果筛选出49个基因,绘制患者基因突变图谱,发现MUC5B基因可能与再障发病相关,其突变率达100%,其余基因如ERCC6、SYNE1和WFS1等突变率均超过40%,亦可能参与再障的形成。在GO分析中其主要与细胞运动、细胞骨架及组成、蛋白结合等功能相关。KEGG通路分析中,主要是在Hippo通路、ECM-受体相互作用通路等地方富集。结论:MUC5B基因可能是造成T细胞比例失调,进而导致再障的关键基因。此外,Hippo通路可能通过调节T细胞比例、端粒酶活性等参与再障的发病机制。

大白猪RFRP基因外显子2多态性及其与母猪繁殖性状的关联

本研究旨在揭示大白猪RFRP基因外显子2多态性及其对母猪繁殖性状的影响。通过PCR产物直接测序法检测了403头大白母猪RFRP基因外显子2区域的SNP位点,结合403窝初产母猪繁殖性能记录,利用最小二乘模型分析了RFRP基因各SNP位点不同基因型及其单倍型组合与大白母猪6个繁殖性状的关联。结果显示:RFRP基因外显子2区域存在2个错义突变位点(C294T和C357T)和3个同义突变位点(G289A、G331A和T349G),且均处于Hardy-Weinberg平衡状态;在5个位点中,除G331A和T349G位点呈低度多态(PIC为0.1740)且遗传多样性较低(H为0.1926)外,G289A、C357T和C294T位点均呈中度多态(PIC在0.2911~0.3730之间),遗传多样性也较为丰富(H在0.3537~0.4960之间);关联分析结果表明,G289A、C294T和C357T位点突变杂合型(GA、CT和CT)个体以及G331A和T349G位点突变纯合型(AA和GG)个体的繁殖性能较好;5个位点不同单倍型组合对大白猪的妊娠期、产活仔数、初生窝重、21日龄窝重和断奶窝重均有影响(P<0.05或P<0.01),且携带有GCGTC单倍型个体的大部分繁殖性能处于较高水平。上述研究结果表明,RFRP基因多态性与大白初产母猪的妊娠期、产活仔数、初生窝重、21日龄窝重和断奶窝重显著相关,RFRP基因可作为大白猪分子育种的候选基因。

香蕉多酚氧化酶基因编码序列的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得香蕉多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)基因编码序列。采用生物信息学方法,对此序列编码的蛋白质从氨基酸组成、理化性质、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:香蕉PPO基因编码序列全长1 602 bp,包含1 602 bp开放阅读框(open reading frame,ORF),含有PPO功能域和酪氨酸酶功能域,在序列组成、高级结构及活性位点等方面,与小麦等其他植物的PPO基因具有高度的相似性。

猪肌生成抑制素基因成熟蛋白编码序列的表达与纯化

猪肌生成抑制素基因myostatin(MSTN)的cDNA在去除信号肽后,对成熟蛋白编码序列PCR扩增出1.2kb片段,将该片段与pMD18-T载体连接,转化JM109受体菌细胞,筛选阳性克隆,并测序分析,结果表明其与设计序列完全一致。将该克隆载体的质粒DNA用带有BamH 和Sal 内切酶识别序列的另1对引物进行PCR扩增,将回收的1.2kbPCR目的片段定向克隆到pET28a(+)表达载体上,成功地构建了猪肌生成抑制素成熟蛋白编码的原核表达载体。对成功构建的表达载体阳性克隆在LB液体培养基中用异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导表达,SDS-PAGE凝胶电泳显示,重组菌表达的MSTN蛋白是以包涵体的形式表达的;SDS-PAGE凝胶经薄层扫描仪扫描分析,表达的MSTN包涵体蛋白占菌体不溶性蛋白含量的27.9%,表达的MSTN分子质量为41.4513ku。因为所构建的表达载体中含六聚组氨酸标签,用His-trap亲和柱进行纯化后,纯度可达92.5%。

线虫核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用

对线虫核糖核蛋白基因内含子序列与相应编码序列采用Smith-Waterman方法做局域比对分析,探讨两者之间的相互作用机制.发现内含子中部序列确实存在与相应编码序列的相互作用区域.第一内含子的最佳匹配分布在内含子15%～55%的区域内,第二内含子的最佳匹配分布在内含子30%～80%的区域内.对于长内含子,在与外显子序列比对时,最佳匹配分布在内含子5%～20%区域内,在与整个编码序列比对时,出现了两个峰区,一个位于内含子15%～30%区域内,另一个位于内含子54%～78%区域内.推测第一个峰区与外显子内部序列有关,第二个峰区与外显子-外显子结合区域的序列有关.还发现编码序列上存在多个与内含子序列的相互作用域和一些禁配区域分布.推测这些禁配区域与蛋白质结合区域有关.结论印证了内含子序列与相应编码序列协同进化的观点.

猪瘟流行毒E2基因部分编码序列的分析与比较

利用RT-PCR方法获得16个猪瘟流行毒株、5株弱毒疫苗株和外来的4株猪瘟E2基因部分编码序列的扩增片断,并对其进行测序,获得659bp含E2基因N段A、B、C、D四区域的编码序列。利用DNAstar软件对其中616bp的片段进行序列分析,并与Genebank中的Alfort﹑Brescia﹑HCLV﹑Shimen等毒株进行比较,结果20株病毒所测序列均为猪瘟E2基因序列,所有毒株碱基替换随机分布于整个序列,部分毒株出现碱基缺失现象。序列分析结果表明近期流行的毒株不仅与50年代流行的Shimen株、现用的疫苗株距离较远,而且流行毒株呈不同亚群方向演变。本研究所测的20株流行株E2基因N端6个与C端的2个半胱氨酸(Cys)均未发生变异,但其他位点的核甘酸变异与缺失,引起各区的抗原表位呈现不同程度的变异。

猪肌生成抑制素基因成熟蛋白编码序列的表达与纯化

猪肌生成抑制素(myostatin,MSTN)基因的cDNA去除信号肽后PCR扩增出成熟蛋白编码序列1.2kb片段熏将该片段与pMD18-T载体连接,转化JM109受体菌细胞;筛选阳性克隆测序分析,结果表明与设计序列完全一致。将该克隆载体的质粒DNA用带有BamHI和SalI内切酶识别序列的另一对引物进行PCR扩增,将回收的1.2kbPCR目的片段定向克隆到pET28a(+)表达载体上,成功地构建了编码猪肌生成抑制素成熟蛋白的原核表达载体。LB液体培养基中用IPTG诱导表达,SDS-PAGE显示重组菌表达的MSTN蛋白以包涵体形式存在;经薄层扫描仪扫描分析SDS-PAGE凝胶,表达的MST包涵体蛋白占菌体不溶性蛋白含量的27.9%,其相对分子质量为41451.3。所构建的表达载体中含六聚组氨酸标签HisTrap亲和柱纯化后纯度可达92.5%。该试验为获得较好的猪肌生成抑制素并制备抗体打下了良好的基础。

短芽孢杆菌细胞壁蛋白基因多启动子和信号肽编码序列的分离

具有高蛋白分泌能力的短芽孢杆菌分泌到胞外的蛋白质主要是细胞壁蛋白。本文通过PCR从5株筛得的具有高蛋白分泌能力且没有胞外蛋白酶活性的短芽孢杆菌中分离出细胞壁蛋白基因多启动子和信号肽编码序列,对其分析发现与具有高蛋白分泌能力的短芽孢杆菌47和HPD31的相应序列高度同源。该结果表明分泌蛋白能力强的短芽孢杆菌细胞壁蛋白的合成可能受同样的机理调控。

绵羊UCP4基因编码序列的克隆和mRNA表达研究

【目的】克隆绵羊UCP4基因的编码序列(CDS),分析CDS及其编码蛋白结构特点,并探讨其mRNA的发育性表达规律,以期为该基因的结构和功能研究奠定理论基础。【方法】利用RT-PCR技术从绵羊大脑组织中扩增出该基因的编码区序列,运用生物信息学方法分析UCP4蛋白的理化性质和结构特点。利用实时荧光定量PCR技术,对两个具有显著尾型差异的绵羊品种(广灵大尾羊和小尾寒羊)2、4、6、8、10和12月龄共计96个个体的8种组织(大脑、小脑、下丘脑、垂体、皮下脂肪、肾周脂肪、肠系膜脂肪和尾部脂肪)进行mRNA表达研究。【结果】绵羊UCP4基因CDS区长972 bp,编码323个氨基酸,分子量为35.73 kDa,等电点为9.43。二级结构中α螺旋、β折叠股和环分别占56.04%、7.12%和36.84%。该蛋白为跨膜蛋白,无信号肽,但有2个糖基化位点和15个潜在的磷酸化位点。UCP4 mRNA在脑组织和脂肪组织中均有表达,但高表达于脑组织中。品种、月龄和组织对UCP4 mRNA表达均有显著影响。【结论】获得了绵羊UCP4基因的CDS全序列,揭示了其mRNA的表达特征及其影响因素,对进一步研究该基因的结构及其与能量代谢的关系具有重要科学意义。

基于YKW图形表达的人类基因短编码序列识别

针对人类短编码序列的识别问题,根据碱基在密码子三个位置的偏性和碱基自身物理化学性质的分类,提出一种新的图形表示方法——YKW图形,然后在此图形上,提取了9个有效的面积矩阵特征,识别过程中,为了提高识别率利用递增特征选择算法添加4个统计特征,并采用主元分析(PCA)方法对这13个特征降维,最后使用支持向量机(SVM)对人类的短编码序列进行编码区/非编码区识别。实验结果表明,与其他方法相比,该方法使用较少的特征(7个或4个)取得了更好的识别结果。

猪肌生成抑制素基因成熟蛋白编码序列的表达与纯化

猪肌生成抑制素基因myostatin(MSTN)的cDNA去除信号肽后对成熟蛋白编码序列PCR扩增出1.2kb片段,将该片段与pMD18-T载体连接,转化JM109受体菌细胞,筛选阳性克隆测序分析,结果表明与设计序列完全一致。将该克隆载体的质粒DNA用带有BamHI和SalI内切酶识别序列的另一对引物进行PCR扩增,将回收的1 2kbPCR目的片段定向克隆到pET28a(+)表达载体上,成功地构建了猪肌生成抑制素成熟蛋白编码的原核表达载体。对成功构建表达载体阳性克隆在LB液体培养基中用IPTG诱导表达,SDS-PAGE凝胶电泳显示,重组菌表达的MSTN蛋白是以包涵体的形式表达的;SDS-PAGE凝胶经薄层扫描仪扫描分析,表达的MSTN包涵体蛋白占菌体不溶性蛋白含量的27 9%,表达的MSTN分子量为41451 3D.因为所构建的表达载体中含六聚组氨酸标签,则用His-trap亲和柱进行纯化后,纯度可达92 5%.该试验为获得较好的猪肌生成抑制素基因抗原、制备抗体打下了良好的基础。

上海地区临床实验室运动神经元存活基因外显子缺失项目检测能力的室间质量评价分析

目的利用室间质量评价(EQA)分析上海地区临床实验室运动神经元存活(survival motor neuron,SMN)基因外显子缺失项目的检测能力。方法选用含有不同SMN外显子拷贝数的细胞株基因组DNA作为EQA样本,2023年间共两次,每次随机选取5份发放给上海地区各参评实验室,要求其在规定时间内进行检测并上传结果,依据回报结果统计分析并评价其检测能力。结果两次EQA中SMN1判定结果回报全部正确的实验室分别占100%(38/38)和97.22%(35/36),SMN1第7,8号外显子拷贝数检测的总体符合率分别为96.92%(315/325)和98.18%(324/330),SMN2第7,8号外显子拷贝数检测的总体符合率分别为100%(65/65)和96.56%(43/45)。回报错误结果中包括1例结果判定错误和4例拷贝数检测错误。结论通过筛选出具有不同SMN外显子拷贝数的细胞株基因组DNA可有效模拟临床样本并应用于SMN外显子缺失EQA活动中。回报结果分析显示上海地区临床实验室SMN外显子缺失项目整体符合率较高,但个别实验室检测能力尚待提高。

遗传性球形红细胞增多症3例全外显子组基因测序报道

目的:探讨遗传性球形红细胞增多症(HS)的分子致病机制、临床表现、治疗管理及全外显子组测序(WES)技术的应用价值。方法:采用WES技术对3例HS患者进行基因变异检测,依据美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)指南对变异进行致病性评估。查阅HS相关最新文献,对其分子机制、临床表型和治疗管理进行系统综述。结果:3例患者的临床表现(贫血、黄疸、脾肿大)和主要实验室检测结果(如外周血涂片见球形红细胞明显增多)符合典型HS特征,WES分别检测出SLC4A1(p.R808H)、SPTB(p.Y1606^(*))、SPTA1(p.L2380R)基因突变,口腔黏膜脱落细胞Sanger测序验证均证实为胚系杂合突变,依据ACMG指南均归为致病性突变,其中SPTB(p.Y1606^(*))和SPTA1(p.L2380R)突变属于新发现的致病突变,丰富了相关基因致病突变谱范围。结论:WES技术可发现新的致病基因突变,在HS的分子诊断、治疗管理和遗传咨询等方面发挥重要作用。

基于全外显子测序分析IL-1β、IL-4R和IL-17基因多态性与新疆部分地区汉族女性复发性流产的关联性

目的 探讨新疆部分地区汉族女性复发性流产(RSA)患者外周血白细胞介素-1β(IL-1β)基因rs1143634位点、IL-4R基因rs1805010位点及IL-17基因rs763780位点基因多态性的分布情况,并讨论其与RSA发病的关联性。方法 选取2020年1月至2023年12月新疆佳音医院收治的214例RSA患者为研究对象(RSA组),并选择同期159例健康育龄期女性为对照组。比较两组研究对象的一般情况,采集两组女性的外周血进行全外显子测序,查阅文献并按照质量标准筛选出IL-1β基因rs1143634位点、IL-4R基因rs1805010位点和IL-17基因rs763780位点,比较以上3个基因位点的基因型和等位基因频率分布情况,并分析不同基因型致RSA发生的风险。结果 RSA组和对照组间不同年龄、体质量指数(BMI)、吸烟史和饮酒史的分布情况比较均无显著性差异(P>0.05)。RSA组IL-4R基因rs1805010位点等位基因G基因分布频率显著低于对照组[(45.6%vs. 52.8%),P<0.05],IL-1β基因rs1143634位点A等位基因分布频率显著高于对照组[(4.4%vs. 2.5%),P<0.05]。在等位基因遗传模式下,两组研究对象中IL-4R rs1805010位点携带G等位基因的人群RSA发病风险低于A等位基因[OR=0.747,95%CI(0.559,1.000)];IL-1β rs1143634位点携带A等位基因的人群RSA发病风险高于G等位基因[OR=0.298,95%CI(0.130,0.694)]。结论 新疆部分地区汉族女性IL-4R基因rs1805010位点G等位基因和IL-1β基因rs1143634位点A等位基因可能与RSA发病有关。

应用全外显子测序诊断毛发、鼻、指(趾)综合征基因突变分析

先证者男,14岁,出生后即出现毛发稀疏,生长缓慢。体格检查:耳大,眼距宽,梨形鼻,鼻唇沟宽而长,上唇薄,牙列不齐。头发、眉毛、睫毛稀疏,腋毛稍少,阴毛正常,皮肤肥厚。双手指弯曲、指间关节肿胀,大拇指短粗。家族史:家系中3代10人,共有5名成员受累,分别为先证者及其外公、舅舅、母亲、妹妹。基因检测:全外显子测序显示先证者及其母亲在8号染色体上的TRPS1基因4号外显子上发生c.2066_2067del(p.Q689fs)杂合突变,其父亲未检测到突变。结合患者病史、临床表现及基因检测结果,诊断为毛发、鼻、指(趾)综合征。

人类基因组中蛋白质编码序列数目随其长度的分布研究

分析了人类24条染色体基因组中蛋白质编码序列的数目随长度的分布,发现分布规律有明显的相似性;用Г(α,β)分布对实际分布进行拟合,其特征参数α均小于1,即蛋白质编码序列是呈随长度减少而其数目一直增加的分布.而研究的其它生物(15种真细菌,10种古核菌和5种真核生物)均是α>1的Г(α,β)分布.经过分析比较,推测人类蛋白质编码序列的分布也应该是α>1的Г(α,β)分布.在对短序列补充了推测数据后,重新对数据拟合,效果很好,α值在1.19～1.85之间.生物基因所遵从的Г(α,β)分布规律对研究基因组进化及评估理论预测的基因准确性具有积极意义.

线粒体上核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用分析

剪切后的内含子对基因的表达调控过程仍发挥着重要的作用,发现内含子通过与相应mRNA的相互作用来实现这些功能的.用改进后的Smith-Waterman算法进行局域比对,对线虫、果蝇、小鼠和人类的线粒体上核糖核蛋白基因的内含子与相应编码序列做匹配性比对分析,发现内含子的中部序列与编码序列存在较强的相互作用,三类内含子上的匹配频率分布显示了各自的特征.在编码序列上有多个最佳匹配区域和禁配区域,推测这些禁配区域可能是蛋白质复合体的结合区域.最佳匹配片段的GC含量分布范围较广,覆盖了其它三类序列分布范围.高等真核生物最佳匹配片段的平均长度比低等真核生物要长一些.结论表明最佳匹配片段的序列特征符合RNA-RNA相互作用的一般规律,内含子应该是一类调控基因表达的功能片段.