多重基因遗传表达分析系统及其应用研究进展

核酸检测技术广泛用于生命科学、微生物学及医学领域。随着分子生物学的发展,在经典技术的基础上研究人员又开发出多种新型检测技术。其中多重基因遗传表达分析系统(gene expression profiler genetic analysis system,Ge XP)技术作为聚合酶链式反应和芯片的换代技术,具有特异性好、灵敏度高的特点,能够同时检测多个目的基因,真正意义上实现了高通量检测。本文详细介绍了Ge XP技术的原理以及优缺点,并对Ge XP技术在畜牧兽医研究、转基因食品检测、微生物检测及医学研究中的应用进行阐述,以期为该技术将来在食品检测方面的推广提供参考。

多重基因表达分析系统在氨基糖苷类多重耐药基因检测中的应用

氨基糖苷类抗生素耐药趋势逐年增强，氨基糖苷类耐药基因的研究成为近年来研究的热点问题。与细菌耐药最为密切的是氨基糖苷类修饰酶（aminoglycoside modifying enzymes，AMEs）基因和16S rRNA甲基化酶（16S rRNA methylase）基因，国内最常见的氨基糖苷类抗生素相关的耐药基因有：5种AMEs基因aac（3）-Ⅱ、aac（6’）-Ⅰb、aac（6’）-Ⅱ、ant（3＂）-Ⅰ、

GeXP多重基因表达分析系统研究进展

Genome Lab Ge XP(Gene e Xpression Profiler)是由美国Beckman Coulter公司推出一个多基因分析平台。该系统采用荧光标记的通用引物和末端连接有通用引物序列的特异性嵌合引物相结合引发多重体系扩增,解决了由于PCR选择和PCR漂移引起的传统多重PCR技术的扩增偏爱性,并与毛细管电泳相结合,解决了琼脂糖凝胶电泳因分辨率不高造成的假阴性和假阳性。本文主要介绍了Ge XP多重基因表达分析系统的技术背景、基本原理、扩增优势,重点阐述了其在各方面的应用现状及发展趋势。

GeXP多重基因表达分析系统及其应用

介绍了GeXP多重基因表达分析系统图的基本原理,重点阐述了该系统在多重基因表达分析和病毒检测方面的应用,并对该系统在病毒检测方面的应用前景进行了展望。

薄壳山核桃CiSPL2基因克隆、亚细胞定位及表达分析

【目的】克隆薄壳山核桃SQUAMOSA启动子结合蛋白(SPL)转录因子基因CiSPL2,并对其进行亚细胞定位及表达分析,为探究该基因在薄壳山核桃雌花发育过程的分子机制提供理论依据。【方法】根据薄壳山核桃基因组数据,采用RT-PCR方法克隆CiSPL2基因编码区(CDS)序列,利用生物信息学软件分析其序列特征和蛋白理化性质,构建pCAMBIA1300-CiSPL2-GFP融合表达载体,瞬时转化烟草后观察荧光信号确定亚细胞定位情况。基于转录组数据和实时荧光定量PCR检测CiSPL2基因在不同组织及不同雌花芽分化时期的表达模式。【结果】薄壳山核桃CiSPL2基因CDS长度为1398 bp,共编码465个氨基酸残基,相对分子量为51.78 kD,理论等电点(p I)为8.28,不稳定系数为49.89,脂肪酸氨基酸指数为64.62,平均亲水性平均值(GRAVY)为-0.617,为不稳定的亲水性蛋白,含有SBP结构域(位于第183~257位氨基酸),亚细胞定位于细胞核。CiSPL2蛋白的二级结构主要由α-螺旋(17.42%)、延伸链(13.55%)、β-转角(1.72%)和无规则卷曲(67.31%)组成。薄壳山核桃CiSPL2蛋白与核桃JrSPL2蛋白氨基酸序列的相似性最高,为95.05%,其次是光皮桦BlSPL2蛋白,相似性为70.83%。CiSPL2蛋白与核桃JrSPL2蛋白亲缘关系最近。CiSPL2基因启动子中含有植物激素响应、干旱胁迫响应和分生组织表达元件。CiSPL2基因在雌花和果实中的表达水平显著高于其他组织(P<0.05),在雌花芽分化各阶段均有表达,在雌花序形成期表达水平最高。【结论】CiSPL2基因含有SPL转录因子家族典型的SBP保守结构域,推测其参与调控薄壳山核桃雌花芽分化和发育过程。

桑树光合系统ⅡMPsbR基因的克隆及在不同部位表达分析

根据桑树表达序列标签(ESTs),采取RT-PCR方法克隆了一个编码桑树光合系统ⅡPsbR基因的全长cDNA序列,以期为从分子水平上揭示桑树高效光合作用的机制奠定基础。序列分析表明,该基因全长623 bp,存在56 bp的5’-UTR和306 bp的3’-UTR,其开放阅读框(ORF)长261 bp,编码86个氨基酸,预测蛋白质分子质量为8.95 kD,等电点为11.09。同源分析表明,桑树光合系统ⅡMPsbR基因与花生、大豆编码氨基酸具有较高的同源性;根据MPsbR基因的氨基酸序列与其他20个物种的氨基酸同源序列构建的系统进化树表明,桑树与花生、海桑、梨、大豆的亲缘关系较近。半定量RT-PCR研究表明,桑树光合系统MPsbR基因在桑树不同部位的表达水平有一定差异,在幼叶(刚展开第一张叶)和顶芽表达量最高,其作用机理有待于进一步研究之中。

家蚕B型清道夫受体基因的鉴定及系统发生与表达分析

B型清道夫受体(SR-B)是清道夫受体超基因家族成员,参与机体的脂类代谢、动脉粥样硬化形成或保护、宿主免疫损害防御、凋亡细胞清除和细胞粘附等重要生命过程。基于家蚕全基因组数据,利用比较基因组学方法,鉴定获得了14个家蚕B型清道夫受体基因,这些基因分布在至少5条染色体上,其内含子的大小从几十到近万个碱基对。系统发生分析表明,14个家蚕B型清道夫受体基因分布在3个类群:第1类群中分布的9个基因和第3类群中分布的3个基因,分别与类群中其它昆虫的同源基因形成明显的直系同源关系;第2类群中分布有2个基因,此类群中不同昆虫的同源基因之间的进化关系较为复杂。EST数据和芯片数据分析表明,多数家蚕B型清道夫受体基因具有转录活性。RT-PCR检测结果显示,有8个家蚕B型清道夫受体基因在5龄第3天幼虫组织中表达,并具有不同的表达模式,推测这些基因可能行使不同的功能。研究结果为进一步诠释家蚕B型清道夫受体基因的功能奠定了基础。

红莲型水稻不育系统花粉发育不同时期MADS-box基因家族的表达分析

以红莲型水稻不育系、保持系、恢复系和杂种为材料 ,根据 MADS- box的保守序列设计特异引物 ,并分别以 Oligo d T1 2 GC和 Oligo d T1 2 CG为锚定引物对花粉发育单核期和二核期的花药进行了差异展示分析。扩增共得到 382条带 ,其中有组成型表达带 2 2× 8=176条。对差异带的统计分析表明 :MADS- box基因家族参与了水稻CMS和育性恢复的核质互作。最后 ,对这些差异带与 CMS和育性恢复之间的关系以及特异引物在研究复杂生物学现象中的应用进行了讨论。

伤寒沙门菌多重耐药主动外排系统基因检测与序列分析

目的 :以聚合酶链反应 (PCR)检测伤寒沙门菌敏感株 2 75及其第 2代诱导耐药菌OM 2、182acrB主动外排基因并分析序列。方法 :参考伤寒沙门菌基因库序列 (No .AL6 2 72 6 7)设计引物 ,对伤寒沙门菌 2 75、OM 2、182PCR扩增acrB基因 ,以证实acrAB外排系统的存在 ,并对 3株伤寒沙门菌扩增所得的acrB测序并分析其序列。结果 :伤寒沙门菌 2 75、OM 2、182PCR均扩增出 4 4 9bp的产物带 ,序列分析示伤寒沙门菌 2 75、OM 2仅 2处碱基与参考序列不同 (同源性 99.5 5 % ) ,推定编码的氨基酸相同 (同源性 10 0 % ) ,伤寒沙门菌 182除 2处碱基不同外 ,另有 2处存在碱基插入 ,因其序列已被打乱 ,无法进行氨基酸推测。结论 :伤寒沙门菌存在主动外排系统 ,是产生高水平耐药及多重耐药的基础。

基因表达模式分析及软件系统

研究和实现了 4种基因表达模式的聚类方法 ,开发了基因表达模式分析软件系统 .该软件包含了两两平均连锁聚类法、系统聚类法、自组织特征映射法和模糊聚类等聚类算法 ,其中模糊聚类算法是首次用于基因表达模式分析 .该软件同时具有数据过滤、多种相似性度量选择、聚类方法选择和结果可视化等功能 .对于同一组基因表达数据 ,可通过不同的聚类算法的组合 ,提供更多的基因分类信息 。

冬瓜WRKY基因家族鉴定及表达分析

【目的】WRKY转录因子家族在植物生长发育、抵御胁迫等过程起着至关重要的作用。挖掘参与冬瓜(BenincasahispidaCogn.)非生物胁迫的WRKY基因家族成员,探究其生物学功能。【方法】基于冬瓜基因组数据库鉴定冬瓜WRKY成员,利用生物信息学的方法系统分析其WRKY基因家族成员的蛋白理化性质、系统发育、保守基序、顺式作用元件,通过qPCR分析冬瓜WRKY的表达情况。【结果】冬瓜WRKY基因家族有57个成员,氨基酸数目在126~650之间,相对分子质量在13.92~71.68 kD之间;蛋白等电点在4.61~9.69之间。根据系统进化树将该家族分为3个类群,第二类群又分为5个亚组。冬瓜WRKY外显子有2~6个。染色体定位分析发现,有56个基因定位在12条染色体上,1个基因未定位在染色体上。保守基序分析显示,Motif1和Motif3存在于56个基因,且同一类群具有类似的保守基序结构。同时,冬瓜WRKY基因的启动子上均含有应激反应相关元件、激素响应元件。WRKY在冬瓜不同组织和果实发育时期特异表达。RT-PCR结果表明非生物胁迫和激素处理冬瓜可诱导部分WRKY基因的表达。【结论】共鉴定出57个冬瓜WRKY基因,同亚组的成员具有类似的保守基序结构。冬瓜WRKY基因在不同组织中的表达存在差异,其中,BhWRKY2、BhWRKY5、BhWRKY39、BhWRKY11、BhWRKY31、BhWRKY53参与不同的胁迫响应。

口蹄疫病毒2B基因的生物信息学分析及其siRNA真核表达系统的建立

应用RT-PCR方法扩增口蹄疫WLF株2B基因,将其克隆到pMD18-T载体中,测序后进行序列保守性分析和RNA二级结构分析,筛选适合作为siRNA的靶序列。根据siRNA表达载体要求,合成shRNA表达模板,连接到含有U6启动子的真核表达载体中,建立了靶向口蹄疫2B基因的真核表达系统,为进一步研究靶向2B基因的RNA干扰对口蹄疫病毒的抑制作用奠定了基础。

基因表达系列分析及其在心血管系统中的应用

基因表达系列分析 (SAGE)是近年发展起来的用于大规模研究基因表达的新方法 ,具有发现新基因及基因表达定量分析的功能。其主要优点是不需事先知道基因序列且能提供组织或细胞中每一个转录本的定性和定量信息 ,对低丰度转录本敏感并可发现新的转录本。同时 ,SAGE数据库的电子特性又可允许不同研究者构建的文库之间直接进行比较。本文对SAGE技术的演进及其近年来在心血管系统疾病研究中的应用作一总结。

基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR基因表达谱分析平台的构建、优化及其应用

文章建立并优化了一种基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR技术,该技术采用了嵌合特异引物引导荧光通用引物的扩增方案,多个目的基因被一对通用引物等比例扩增,从而实现多重定量检测。该技术实现了经济可靠的中通量基因表达定量研究,弥补了基因表达分析平台中cDNA芯片定量准确性低和Real-time quanti-tative PCR通量小的缺点,完善了整个基因表达的分析过程。文章以小鼠X染色体上影响性发育启动的QTL区段为例,选择11个目的基因进行了技术构建及优化,确定了该技术的检测灵敏度为102拷贝,通用引物与上游嵌合特异引物的比例以1:1为佳,并且验证了该技术的重复性和准确性。降落式(Touchdown)PCR结合通用引物补加实验表明,该优化步骤可大大改善低丰度表达基因的扩增。通过对2个品系(C3H/HeJ和C57BL/6J)15日龄小鼠的下丘脑和睾丸组织中的11个基因的表达分析,在下丘脑中找到了一个差异表达的基因PHF6可用于进一步的基因功能研究。

燕麦sHSP基因家族的鉴定及其响应高温及老化的表达分析

小热激蛋白(sHSPs)是植物体中普遍存在的由核基因编码的一类蛋白,具有保守的ACD结构域,能够在高温、干旱以及老化等胁迫刺激中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在燕麦基因组中鉴定得到24个HSP20(AsHSP20.1~AsHSP20.24)基因,并对AsHSP20家族成员的理化性质、蛋白结构、亚细胞定位、系统进化、保守基序和保守结构域、基因染色体位置以及响应高温及老化基因的表达等进行系统分析。研究发现AsHSP20基因分布在17条染色体上。编码氨基酸数目136~529 aa,分子量大小14.9~58.1 kDa,理论等电点5.30~8.79。HSP20成员多定位在核、胞质和叶绿体上,部分定位在质膜、线粒体、过氧化物酶体以及胞外。蛋白质二级结构和三级结构分析表明AsHSP20成员确定有β-折叠结构。根据保守基序组成与系统发育关系分析,AsHSP20基因家族被分为11个亚组,同一亚组成员之间具有相似或相同的保守基序,表明这些蛋白之间具有功能的相似性。进一步分析自然老化和人工老化处理下AsHSP20基因的表达情况,结果表明AsHSP20.20、AsHSP20.24基因在自然老化处理与人工老化处理下共同下调表达,推测AsHSP20.20和AsHSP20.24在两种老化方法下共同参与调控燕麦种子活力降低的过程,可作为燕麦种子寿命及抗老化种质育种研究的候选基因。研究为AsHSP20基因家族在燕麦种质老化过程中的调控机制提供了有价值的信息,也为进一步探究燕麦HSP20基因的功能及种子抗衰老分子机制提供了理论支撑。

ABI 1700芯片分析系统在基因差异表达研究中的应用

应用化学发光法标记技术分别对正常和临床慢性髓细胞性白血病(chronic myelogenous leukemia,CML)病人骨髓单个核细胞的RNA进行标记,然后与ABI的人全基因组表达谱芯片杂交,对于杂交后所得到的荧光信号数据,应用1700芯片分析系统对其进行生物信息学分析.实验结果表明,ABI1700芯片分析系统可以对基因芯片杂交后得到的差异表达基因进行疾病学分类和生物功能分类分析,同时还发现与CML相关的差异表达基因75个,因此ABI1700芯片分析系统在芯片研究领域中具有重要的应用价值.

基因表达的系统分析在基因组转录谱研究中的应用

基因表达的系统分析技术 (SAGE)是一种全面分析基因表达模式的实验方法。该方法的原理是基于分离出每一m RNA所特有的长 9bp～ 14 bp的标签并将其串联起来进行克隆和测序。该方法不仅可以给出我们一个全面的特定细胞或组织的基因表达谱 ,而且还可以通过对两组处于不同环境中的同一类型细胞的基因表达谱进行比较 ,帮助我们发现那些由于环境的变化而表达发生改变的基因。本文拟就这一高通量方法的原理、应用。

茉莉花TCP基因家族全基因组鉴定及其表达分析

为探讨茉莉花TCP基因家族在其生长发育过程中的作用,基于茉莉花的基因组数据,利用生物信息学方法对茉莉花TCP(JsTCP)基因进行了全基因组鉴定及分析,并分析了TCP基因家族在花发育不同时期和花粉-柱头互作中的表达水平。结果显示,茉莉花全基因组中共鉴定出27个TCP基因家族成员,命名为JsTCP1~JsTCP25,其蛋白包含208~539个氨基酸残基,分子量为22.95~56.96 ku,等电点为5.70~9.97,均为不稳定的亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,JsTCPs均位于细胞核内。染色体定位结果显示,JsTCPs不均匀分布在10条染色体上。基因结构分析结果显示,JsTCPs具有1~5个外显子以及0~4个内含子。蛋白保守基序和系统进化分析结果显示,JsTCPs均含保守的TCP结构域,可分为ClassⅠ和ClassⅡ2个亚类。启动子顺式作用元件的分析结果显示,JsTCPs启动子上含有多个植物激素响应、胁迫响应和生长发育相关等元件。表达模式分析结果显示,24个JsTCPs基因在茉莉花花发育不同时期表达,22个基因在花粉-柱头互作中表达。总之,本研究鉴定了27个茉莉花TCP基因家族成员,并发现家族成员在花发育不同时期和授粉后不同时期特异表达。

应用基因共表达网络分析在系统性红斑狼疮中鉴定中性粒细胞浸润相关生物标志物

目的:系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种临床表现多样、累及多个器官的自身免疫性疾病。本研究试图识别中性粒细胞相关的SLE生物标志物,为SLE的治疗和管理提供潜在的理论依据。方法:使用加权基因共表达网络分析来自基因表达汇编(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库的SLE表达数据,并识别与中性粒细胞相关的模块。结果:鉴定出FPR1、SLC2A3、TLR2、TLR4、CXCR1、MMP25、MGAM和KLHL2共8个关键基因。8个关键基因与中性粒细胞高度相关,并且在SLE中的表达显著上调。结论:通过各种分析和验证,8个关键基因是SLE中与中性粒细胞浸润相关的潜在生物标志物,这为SLE免疫治疗提供了潜在的靶点。

桑树光合系统Ⅰ psaE基因的克隆及表达分析

利用桑树(MorusL.)表达序列标签(EST),采用RT-PCR方法克隆了桑树光合系统Ⅰ(PSⅠ)psaE基因的全长cDNA序列,命名为MpsaE(GenBank登录号:GU645972)。序列分析表明,该基因序列全长705bp,存在97bp的5′端非翻译区和170bp的3′端非翻译区,其开放阅读框(ORF)长438bp,编码含有146个氨基酸的蛋白,预测蛋白分子质量为15.38kD,等电点为8.08。同源性分析表明,MpsaE编码蛋白与柑桔(Citrus sinensis)、毛果杨甙(Populus trichocarpa)和欧美杨(Populus eu-ramericana)psaE基因编码的蛋白具有较高的同源性,相似性达到98%。基于MpsaE与其它18个物种的psaE基因编码氨基酸序列构建的系统进化树显示,桑树与柑桔、蓖麻(Ricinus)、毛果杨甙和欧美杨的亲缘关系较近。半定量RT-PCR分析表明,MpsaE基因mRNA在桑树不同组织及部位的转录水平有明显差异:在叶片中的转录水平较高,其中幼叶(刚展开的第1片叶)和中部叶片(8-10位叶)的转录水平最高,其次为上部叶片(2-3位叶)、顶芽和下部叶片;在根部的转录水平最低。初步推测MpsaE基因是桑树PSⅠ参与某些光合生理反应的一个亚基。