绝缘子——一种新的真核生物基因表达调控元件

绝缘子——一种新的真核生物基因表达调控元件陈朝霞明镇寰（杭州大学生命科学学院，杭州３１００１２）关键词绝缘子边界元件基因调控近十几年来，真核生物基因表达调控研究取得了令人瞩目的成果，但同时也留给人们许多难解的谜。如增强子调控功能的无方向性、可以在离基...

原核生物和真核生物的基因组及其基因表达调控的比较研究

真核生物和原核生物的细胞结构和遗传信息存在明显差异 在基因组结构上 ,原核生物结构简单 ,信息量少 ;真核生物结构复杂 ,信息量大 在基因表达调控上 ,虽然二者可以在复制、扩增、基因激活、转录、转录后、翻译和翻译后等多级水平上进行 ,但转录水平调控是主要的 如何实施调控 。

真核生物基因结构及基因表达的调控

本文从分子水平上讨论了真核生物基因结构及基因表达的调控。探讨了细胞内调控基因表达的各类顺式作用元件和反式作用因子，其中主要介绍边界元件绝缘子的调控机理。有关各种调控元件的研究对阐明细胞发育分化机理及某些疾病发病机制的可能性也进行了讨论。

基于境脉学习的生物学微专题复习教学——以“基因表达的调控”为例

本文以“基因表达的调控”微专题为例,选择高发病率、高死亡率的胃癌为情境,围绕胃癌的靶向治疗,设计连续、动态的境脉,引导学生在真实的问题解决过程中,形成对知识的整体认识,提升关键能力。以期提高生物学复习效率的同时,逐步落实生物学学科核心素养。

真核生物中mRNA结构与基因表达调控

真核生物在翻译水平存在着多种调控机制.主要是通过控制mRNA的稳定性,对mRNA进行有选择地翻译等所实现.近年来.关于 mRNA结构在真核生物蛋白质合成过程中的调控作用屡见报道.除m^7G帽子结构.5＇UTR的长度.AUG的位置和上下文的关系外,mRNA的高级结构也是翻译调控的一个严格的参量.mRNA的结构当然也影响翻译的延伸和终止,但更重要的是影响其起始.本文就此加以综述.

真核生物基因表达的转录后调控

本文概要叙述了在核mRNA加工成熟过程中各种调控基因表达的方式。

铁蓄积大鼠食管黏膜组织差异表达基因的筛选及生物学功能分析

目的筛选铁蓄积大鼠食管黏膜组织差异表达基因,并分析差异表达基因的生物学功能。方法12只6周龄雄性SD大鼠随机分为铁蓄积组和对照组,每组6只,铁蓄积组隔天腹腔注射蔗糖铁溶液制备铁蓄积模型,对照组注射等量生理盐水,14周后取血和食管、肝等组织,应用血清学、组织学方法鉴定铁蓄积造模是否成功;剥离两组食管黏膜组织,采用转录组测序技术筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行基因本体(GO)功能富集分析及真核生物蛋白相邻类的聚簇(KOG)分类富集分析。结果筛选出9个差异表达基因,5个上调基因包括昼夜相关转录抑制因子(Ciart)、液泡蛋白质分选因子25(Vps25)、甲状腺激素应答蛋白(Thrsp)、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶1(Uap1)、血清解整合素—金属蛋白酶33(Adam33),4个下调基因包括过氧化物酶基因(Pxdn)、硫酸乙酰肝素蛋白多糖基因2(Hspg2)、中心体相关蛋白2(Cep2)、G蛋白信号转导调节因子4(Rgs4)。GO功能富集分析显示,上调基因的生物过程(BP)集中在节律过程、代谢过程、行为、生物过程调节、特定位置运动、生物过程的负调控、生物调节、定位、细胞过程、多细胞生物过程;细胞组成(CC)主要集中在膜封闭腔、细胞器部分、细胞器、膜、细胞外区域部分、膜部分、细胞部分、细胞;分子功能(MF)主要集中在结合、结构分子活性、催化活性。下调基因的BP主要集中在解毒、刺激反应、细胞组成或生物形成、信号、生物过程的负调控、生物过程的正调节、发育过程、细胞过程、生物过程调节、生物调节、代谢过程;CC主要集中在细胞外基质、细胞外基质组成、细胞外区域部分、细胞外区域、细胞器、膜、细胞部分、细胞;MF主要集中在酶调节活性、抗氧化活性、分子功能调节剂、受体调节活性、结构分子活性、结合、催化活性。KOG分类富集分析显示,表达上调的基因中有3个获得功能注释,Uap1被注释到细胞壁/膜/包膜生物形成,Adam33被注释到翻译后修饰,蛋白质折叠和伴侣蛋白,Vps25被注释到功能预测。表达下调的基因中有2个获得功能注释,Rgs4被注释到信号转导机制,Hspg2被注释到翻译后修饰,蛋白质折叠和伴侣蛋白。结论铁蓄积大鼠食管黏膜组织中共筛选出9个差异表达基因,包括5个表达上调基因和4个表达下调基因。GO功能富集分析显示差异表达基因主要参与的BP包括节律过程、代谢过程、细胞过程、生物过程调节等,主要参与的CC包括细胞器、膜、细胞外区域部分等,主要参与的MF包括结合、催化活性、结构分子活性。有5个差异基因获得KOG功能注释,包括翻译后修饰、蛋白质折叠和伴侣蛋白、信号转导等,主要参与细胞周期、细胞代谢、细胞增殖及氧化应激等通路。

烟草类萜生物合成途径中关键酶基因的克隆与表达调控

萜类化合物是烟草重要的香气前体物质,它们的降解产物是烟草最重要的香气来源之一。本研究概述了类萜代谢途径及其相关酶类的克隆与表达调控的研究进展,并对利用类萜代谢工程调控该代谢途径来提高烟草香气品质的应用前景进行了展望。

真核生物基因表达调控新机制

中科院上海植物逆境生物学研究中心何跃辉研究团队发现，染色质修饰与mRNA转录起始及加工有着相互依存关系，两者协同作用，以提高成熟mRNA及基因表达的水平，相关成果发表于《自然一植物》。

N-myc下游调控基因2蛋白在喉鳞状细胞癌中的表达及对人喉表皮样癌细胞生物学特性的影响

目的检测N-myc下游调控基因2(N-myc downstream regulated gene 2,NDRG2)在喉鳞状细胞癌组织中的表达及其人类上皮细胞2型((Human Epithelial cells of type 2)对人喉表皮样癌细胞(Hep-2细胞)侵袭的影响。方法收集西安交通大学第一附属医院2014年1月1日至2017年12月31日接受喉部分切除术的病人,共计41例喉鳞状细胞癌组织及癌旁组织。采用免疫组织化学检测喉鳞状细胞癌组织中NDRG2的表达,χ^2检验分析不同临床病理特征分组中NDRG2阳性率的差异;实时定量聚合酶链式反应及蛋白质印迹法检测喉鳞状细胞癌Hep-2细胞中NDRG2的表达水平;Transwell检测NDRG2对Hep-2细胞侵袭及转移的影响。结果41例喉鳞状细胞癌组织中NDRG2的阳性率明显低于癌旁组织,(χ^2=30.781,P<0.05)TNM III期和IV期及淋巴结转移的喉鳞状细胞癌病人中NDRG2的阳性率低于TNM I期和II期及未发生转移的病人(TNM I和TNM II NDRG2阳性率:37.500%,TNM III和IV NDRG2阳性率:5.882%,χ^2=5.394,P<0.05;无淋巴结转移病人NDRG2阳性率:55.556%,有淋巴结转移病人NDRG2阳性率:15.625,χ^2=6.073,P<0.05)。此外,Hep-2细胞中NDRG2的表达也明显低于正常鼻咽上皮NP-69细胞[Hep-2(1.193±0.053),NP-69(0.238±0.072),t=3.536,P<0.05]。上调Hep-2细胞中NDRG2的表达后,转移[Lv-control(141.328±23.424)个,Lv-NDRG2(54.925±16.825)个,t=4.413,P<0.05]及侵袭[Lv-control(71.782±18.675)个,LvNDRG2(25.931±9.729)个,t=3.757,P<0.05]细胞数目显著降低。结论NDRG2在喉鳞状细胞癌组织及细胞中低表达,并可作为抑癌基因抑制Hep-2细胞增殖、侵袭及转移。

脑胶质瘤组织中差异表达基因的生物信息学分析及肿瘤发生发展关键调控基因筛选

目的采用生物信息学方法分析脑胶质瘤组织与正常脑组织间的差异表达基因,并筛选脑胶质瘤发生发展的关键调控基因。方法选取GEO数据库中编号为GSE2223的脑胶质瘤表达谱芯片,利用R语言limma包筛选出芯片中脑胶质瘤与正常脑组织的差异表达基因。使用R语言的org.Hs.eg.db包对差异表达基因进行GO功能富集,利用DAVID 6.8(https://david.ncifcrf.gov/)在线分析网站对差异表达基因进行KEGG信号通路分析。为筛选肿瘤发生发展关键调控基因,将差异表达基因导入STRING(https://string-db.org/)网站,构建差异表达基因编码的蛋白间相互作用(PPI)网络图,根据蛋白间临近相互作用对计数,选取前20个差异表达基因,即为可能参与脑胶质瘤发生发展的关键调控基因。结果共筛选出107个差异表达基因,其中上调的基因48个、下调的基因59个。对差异表达基因的GO功能富集结果显示,差异表达基因在细胞组分上的改变主要表现在运输囊泡膜、神经远端轴突、神经轴突等结构上,分子功能变化主要集中在突触融合蛋白、钙调蛋白、磷脂酶结合蛋白等功能上;生物学过程体现在神经递质分泌、运输及释放、突触囊泡周期的调节等生物学过程上。KEGG信号通路分析结果显示,差异表达基因与肿瘤蛋白聚糖通路、催产素信号通路、胰岛素分泌通路等有关。PPI网络图中蛋白间相互作用对数前20的差异表达基因分别为CAMK2A、CPLX2、SYP、RAB3A、GABRA1、TYROBP、CAMK2B、NEFL、STXBP1、VSIG4、GAD2、RBFOX1、HPCAL4、NRGN、PNMAL2、CDK5R2、LGI3、ABCA1、COL4A2、ITPR1。结论与正常脑组织相比,脑胶质瘤组织中有107个差异表达基因;差异表达基因与神经元活动相关,参与介导肿瘤蛋白聚糖、催产素信号等通路;CAMK2A、CPLX2、SYP、RAB3A等20个差异表达基因可能为脑胶质瘤发生发展的关键调控基因。

POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA的筛选、靶基因预测和生物信息学分析及其调控机制探讨

目的采用生物信息学方法分析术后认知功能障碍(POCD)小鼠海马组织中差异表达miRNA(DEMs)及其靶基因(DEGs),并构建POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA的调控网络图,探讨其机制。方法在GEO数据库中搜索下载POCD小鼠海马组织与正常小鼠海马组织基因表达谱芯片数据GSE95070,采用R软件lim⁃ma函数包筛选出差异表达的miRNA,即DEMs。将DEMs分别输入到miRTarBase、TargetScan、miRDB数据库中,三个数据库中皆存在的靶基因为差异表达的DEMs靶基因,即DEGs。使用R软件中的ggplot2、enrichplot函数包对DEGs进行了基因本体(GO)功能富集分析和KEGG信号通路分析。通过STRING在线工具构建DEGs蛋白互作网络(PPI),将蛋白间相互作用得分>0.4的节点输入到可视化工具Cytoscape软件中,利用cytoHubba插件筛选出节点度值排名前10的节点,即为可能参与小鼠POCD发生发展的枢纽基因。选取枢纽基因及其相应的DEMs,利用Cyto⁃scape软件构建POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA调控网络图。结果共筛选出19个显著差异表达的DEMs,得到448个DEGs。GO功能富集分析结果显示,DEGs在DNA结合的转录因子激活活性、特异性RNA聚合酶Ⅱ、微小GTP酶结合等分子功能中显著富集,在树突的形成以及调节、促进神经胶质细胞的增殖等生物学过程中显著富集,在突触膜的有机组成成分、细胞边缘以及囊泡运输等细胞组分中显著富集。KEGG信号通路分析结果显示,DEGs在Cushing综合征相关通路、cGMP-PKG信号通路、Hepatitis C信号通路、Apelin信号通路等通路中显著富集。小鼠POCD发生发展的10个枢纽基因分别为Gsk3β、Igf1、Cd34、Ubxn7、Smad2、Smarca4、Stat1、Grb2、Sin3a、Ncam1,相应的6个DEMs分别为mmu-miR-362-3p、mmu-miR-3065-5p、mmu-miR-592-3p、mmu-miR-28a-3p、mmu-miR-181c-5p、mmu-miR-351-5p,成功构建了POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA调控网络图,其中mmu-miR-362-3p调控Gsk3β的关系对、mmu-miR-3065-5p调控Igf1的关系对在调控网络中节点度最高。结论与正常小鼠海马组织相比,POCD小鼠海马组织中有19个差异表达的DEMs和448个DEGs;DEGs与树突的形成以及调节等有关,参与介导Cushing综合征相关通路、cGMP-PKG信号通路等。mmu-miR-362-3p、mmu-miR-3065-5p等差异表达的miRNA可能是通过调节Gsk3β、Igf1等靶基因的表达,影响POCD的发生发展。

真核生物核糖体RNA基因的转录调控

综述了真核生物核糖体RNA串联基因调控机制、转录预起始复合物的形成及核糖体RNA基因转录起始调控机制。

三角褐指藻DGAT1基因生物信息学分析及表达调控研究

本研究采用转录组测序获得了三角褐指藻DGAT1基因cDNA全长序列(GeneBank登录号:7200924),并对其进行生物信息学分析和表达调控研究.结果表明,三角褐指藻DGAT1基因cDNA序列全长为1 438 bp,开放阅读框(ORF)为1 098 bp,编码365氨基酸序列,含有脂肪酸蛋白特性(Ⅰ)和DAG结合位点(Ⅱ)等功能结构域.预测三角褐指藻DGAT1蛋白为亲水性蛋白,含有6个跨膜结构域和7个超强跨膜螺旋区,无信号肽.进化树分析表明,三角褐指藻与海链藻DGAT1蛋白同源性最高. RT-qPCR结果表明,光照强度和温度均显著促进三角褐指藻DGAT1基因的表达.随着光照强度和温度的增加,三角褐指藻DGAT1基因的表达量呈先升高后降低趋势,在光照强度为2 500 lx或温度为25℃时,三角褐指藻DGAT1基因的表达量达到最大,这与三角褐指藻总脂含量的变化趋势一致,同样揭示DGAT1蛋白与三角褐指藻总脂生物合成与积累密切相关.

抗菌肽生物活性的影响因素、作用机制及其基因表达调控

抗菌肽是广泛存在于动物体内的小分子多肽,是宿主先天性非特异性防御系统的重要组分,具有广谱高效的抑菌活性,不易使菌株产生抗性。本文概述了影响抗菌肽生物学活性的因素、抗菌肽作用机制、基因表达与调控等方面的研究概况及展望。

拟穴青蟹E93基因的鉴定及表达调控分析

为研究E93在拟穴青蟹中的功能和调控特征,利用转录组测序和分子克隆鉴定获得了拟穴青蟹(Scylla paramamosain)的E93基因,命名为Sp-E93,并对其基本生物信息、系统进化、组织分布以及激素调控的模式进行了分析。结果发现,Sp-E93的mRNA长度为3756 bp,包含2982 bp开放阅读框(ORF),编码993个氨基酸,预测蛋白质的相对分子质量为106.34 kDa,含有两个保守的helix-turn-helix(HTH)结构域,而HTH结构域外的其他区域序列在不同物种中一致度较低。系统进化分析发现,该基因的进化与物种进化基本一致。Sp-E93在拟穴青蟹成体的Y器官和大颚器中表达量最高,且在雄蟹中的表达显著高于雌蟹(P<0.05)。此外,甲基法尼酯和甲氧普林能显著上调雌蟹肝胰腺中E93基因的表达,但对卵巢中E93的表达无调控作用;20E可以调控肝胰腺E93基因的表达,但对卵巢中E93的表达无显著调控。结果表明,青蟹的E93基因在拟穴青蟹的激素信号中发挥作用,但调控模式较昆虫发生了一定进化,研究结果可为进一步研究甲壳动物E93的功能奠定基础。

真核生物tRNA基因的表达

真核生物ｔＲＮＡ基因的表达金由辛（中科院上海生化所分子生物学国家重点实验室，上海２０００３１）真核细胞的生长周期真核生物ｔＲＮＡ基因的表达研究远落后于蛋白质基因的表达研究。原因很明显：１．ｔＲ－ＮＡ基因表达的终产物为ＲＮＡ，它在中心法则遗传信息传递过...

真核生物中基因的合表达现象

Jaoob和Monod在1960年提出的基田操纵子作用原理给我们认识基因的表达和调节机制起到了推动性的作用。而如今田生物芯片的出现，对真核生物的基图表达分析显示针对体内的某一生命现象．高等生物中的基因表达和调节也是高度互协调的，此观象被称为基因的“合表达(synexpression)”现象。而相应参与的基因被称为“合表达群(synexpression group”但与操纵子不同的是被激活的舍表选基因可参与不同的信号途径．相应基因可在不同的染色体上。另外合表达现象可能也是导致生物在进化上产生生物多样性的一个主要因素。