植物中组织特异性启动子的研究进展

启动子是位于基因编码区上游的基因开关,它开启和关闭基因的功能活性,并含有特定的顺式作用元件,这些元件是参与转录启动和调控的蛋白质的结合靶标。组成型启动子的使用会对非靶标生物或生态系统造成不利影响,而组织特异性启动子能够提供获得更多机会参与控制基因表达,并将不利影响降到最低。基于启动子在表达部位的特异性,综述了植物中新鉴定的根、花、种子、果实、维管束和绿色组织特异性启动子的研究进展,指出了组织特异性启动子研究目前存在的问题,并对其未来研究方向提出了展望,以期为植物的遗传改良提供参考依据。

木薯根组织特异性启动子的克隆及鉴定

【目的】克隆鉴定木薯根组织特异性启动子,为深入解析和鉴定木薯块根发育及淀粉合成调控机制中关键基因的功能提供理论参考。【方法】根据木薯不同组织部位转录组数据,并结合实时荧光定量PCR检测结果,鉴定出木薯块根和初生根中特异高表达基因,使用PLACE在线网站分析该基因上游1464 bp启动子序列,依据其根特异顺式作用元件ROOTMOTIFTAPOX1(RMT1)的分布情况,对该序列进行截短分析,并设计其特异性引物,PCR扩增获得长度为1464、705和319 bp的启动子序列,与β-葡萄糖苷酶(GUS)基因融合并通过农杆菌介导转入拟南芥,对转基因植株进行GUS染色和GUS活力测定,从而鉴定启动子的组织特异性及启动活性。【结果】根据木薯不同组织的转录组数据,筛选出3个在初生根、块根和根尖分生组织中特异高表达的候选基因MeHPS(Phytozome13登录号Manes.01G078200)、MeSR2(Phytozome13登录号Manes.04G017600)和MeSR3(Phytozome13登录号Manes.14G006300)。结合实时荧光定量PCR检测结果,鉴定出木薯块根和初生根中特异高表达基因MeHPS。通过对MeHPS基因启动子分析发现,1464 bp启动子序列含有5个顺式作用元件RMT1。转基因植株的GUS染色结果显示,p1464启动子具有明显的根特异性,p705启动子具有输导组织和根部特异性,而p319启动子基本丧失组织特异性。根系的GUS活力测定结果显示,p1464、p705和p319驱动的GUS活力分别为8.33、7.87和10.52 U/g,均显著高于35S启动子驱动的GUS活力6.69 U/g(P<0.05)。【结论】MeHPS基因在根中特异高表达,其p1464启动子具有根特异表达活性,可用于在根中特异驱动目的基因高水平转录,p705具有较强的输导组织特异性,可用于驱动具有转运功能蛋白类基因的转录,而p319可视为组成型启动子,能部分替代35S启动子的应用。

高等植物绿色组织特异表达启动子研究进展

为实现目的基因的定点、定时表达,组织特异性启动子的开发和应用成为植物基因工程中的研究热点。绿色组织特异启动子驱动外源基因在茎叶等绿色组织中特异表达,并且启动子的组织特异性是由其上存在的正负调控元件相互作用而决定的。综述了绿色组织特异启动子的种类及调控元件,并对其在植物基因工程中的应用前景进行了展望。

植物组织特异性启动子研究

组织特异性启动子可以调控基因在某些特定的器官或组织部位中表达。通过对植物组织特异性启动子进行分类和比较,概述了植物组织特异性启动子的结构特点、功能及研究进展。

组织特异性启动子在作物基因工程中的研究进展

作物基因工程中常使用组成型启动子驱动外源基因在转基因作物中高效表达,但组成型启动子不能从时间上和空间上调控外源基因的表达。可以采用组织特异性启动子,在特定器官或组织中表达外源基因,从而减轻组成型启动子对转基因作物的不良影响,使目标基因的表达产物在特定部位积累。本研究通过对组织特异性启动子的特征进行了简要阐述,重点归纳了组织特异性启动子的分类,分析了其在作物基因工程中的最新研究进展,并探讨了其在作物基因工程应用中存在的问题与前景。

马铃薯块茎组织特异性启动子的克隆及序列分析

利用PCR技术从马铃薯陇薯3号基因组DNA中扩增出长度约为1.0 kb的DNA片段,经与T载体连接,测序表明,克隆到的DNA片段大小为969 bp,该序列与GenBank中已公布的patatin启动子序列同源性为97.94%;采用植物顺式调控元件数据库PLACE和P lantCare进行序列分析,结果表明,该片段含有启动子的保守序列TATA-box和CAAT-box,且在CAAT-box上游有8 bp的增强子。此外,还具有马铃薯块茎蛋白patatin基因启动子保守调控序列的蔗糖效应元件(SURE)4个及马铃薯储藏物特异结合调控patatin蛋白表达位点(B-box)2个,而这些特异序列可能是基因特异表达所必须的。

韧皮部特异性启动子的克隆及含绿色荧光蛋白报告基因新植物表达载体的构建

用PCR方法扩增得到了长度为966 bp的笋瓜韧皮部蛋白2基因启动子片段,克隆入pUCm-T载体后,获得了新的重组质粒pUCm-PSP.分别用限制性内切酶酶切重组质粒和pCAMB IA1302植物表达载体,经回收、连接、转化和鉴定后,构建了由PSP驱动绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的新型植物表达载体pHZ03.利用细胞感受态法将新植物表达载体分别导入根癌农杆菌EHA105、GV3101、LBA4404和发根农杆菌R i15834中.

组织特异性启动子介导的反义FGF8b RNA对前列腺癌细胞生长增殖能力的影响

利用启动子的组织特异性和治疗基因组织特异表达的特点 ,设计出前列腺癌靶向基因治疗的新方案 .利用DNA重组技术将前列腺组织特异性启动子 (probasin基因启动子 )和在前列腺癌细胞中高表达成纤维细胞生长因子 (FGF) 8b反义cDNA克隆到逆转录病毒载体pSIR中构建成重组体PB 反义FGF8b pSIR .经转染包装细胞PT 6 7后将产生的复制缺陷型逆转录病毒体外感染前列腺癌细胞系PC 3M ,体外检测其生长增殖和侵袭转移能力的变化 .结果表明 ,与对照组相比 ,前列腺癌细胞感染产生反义FGF8bRNA的逆转录病毒后生长速度减慢 ,集落形成能力下降 ,体外侵袭转移能力降低 (P <0 0 1) .体外试验表明 ,前列腺组织特异性启动子介导的反义FGF8bRNA可有效降低前列腺癌细胞的体外生长增殖和转移能力 ,这为体内靶向前列腺癌基因治疗奠定了可靠的基础 .

六倍体大小麦tritordeum花药组织特异性启动子的鉴定与分离

启动子是基因表达调控的重要顺式元件,也是基因工程表达载体的一个重要元件。一个无启动子的带有UidA基因的质粒pPLGUS通过基因枪转化进tritordeum材料中,对转基因材料的多种不同组织进行了X-gluc显色来检测不同组织中的GUS活性,有一个株系的花药组织特异性启动子已被证明成功捕获,并通过PCR方法将其分离。提取叶片的总DNA作模板,上游使用水稻花药启动子分离的引物P1,以UidA基因的部分序列为下游引物P2,PCR扩增UidA基因的上游旁侧序列。已经获得一条长667 bp的目的片断,含有部分UidA基因的序列和一段UidA基因的上游旁侧序列,该序列中具有植物启动子的一些必备元件,初步断定它是一段花药组织特异性启动子序列。

水稻花粉组织特异性启动子捕获实验

组织特异性启动子是细胞分化、基因特异性表达、基因工程研究及实际应用中的重要工具。一个由带有UidA基因而无启动子的pPLGUS改造成的质粒通过基因枪转化进水稻材料中,对转基因材料的多种不同组织进行了X-gluc显色检测GUS活性。对获得的15个独立转化株后代进行筛选,初步观察到其中多株GUS阳性。通过连续三代遗传分析,证明至少3株水稻花粉组织特异性启动子被成功捕获,为进一步研究应用奠定了基础。

甜菜BvM14-MADS box基因启动子的组织特异性表达

MADS-box基因在植物的花器官和各种营养器官中均有不同形式的时空表达模式,行使不同功能。实验室前期获得了甜菜M14品系BvM14-MADS box基因的特异启动子Pbm,并对其进行了瞬时表达。本试验利用含有重组载体pBI121-Pbm-GUS的农杆菌转化烟草,对报告基因GUS在转基因烟草各组织表达特性进行研究,探讨BvM14-MADS box基因特异启动子Pbm是否具有组织特异性表达活性。试验结果表明,GUS基因只在花的萼片中有表达,在根、茎、叶中均无表达,可见此启动子Pbm在花组织的萼片中具有表达特异性。

橡胶树乳管特异性启动子连接HbHMGR1基因的易碎胚性愈伤组织转化

【目的】以3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶1基因（Hb HMGR1）乳管表达载体p CAMBIA2301-PHEV2.1-Hb HMGR1转化橡胶树易碎胚性愈伤组织,获得抗性转基因材料,为研究Hb HMGR1基因的乳管特异性表达及提高橡胶产量打下基础。【方法】用根癌农杆菌EHA105介导表达载体p CAMBIA2301-PHEV2.1-Hb HMGR1转化橡胶树品种热研8-79花药易碎胚性愈伤组织,经卡那霉素筛选数月后,对抗性愈伤组织进行GUS染色和分子检测。【结果】经过对根癌农杆菌侵染的易碎愈伤组织进行4~6个月筛选,得到5个GUS检测呈阳性的抗性愈伤组织系;取其中的2号和11号抗性愈伤组织系进行PCR鉴定,均能扩增出与阳性对照相同的特异片段,uid A、NPTII和PHEV2.1-Hb HMGR1序列的目的片段大小分别为829、797和3592 bp。2号和11号抗性愈伤组织系经反向PCR鉴定,发现2号抗性愈伤组织系未扩增出目的条带,而11号抗性愈伤组织系扩增获得一条约2000 bp的条带,包含T-DNA序列和一段未知的DNA序列,其中未知DNA序列是橡胶树品种热研8-79基因组的一段连续序列。【结论】将植物表达载体的T-DNA整合到抗性愈伤组织系基因组DNA中,可获得一个含35S-NPTII-PHEV2.1-Hb HMGR1-35S-uid A的转基因愈伤组织系。

小鼠白蛋白启动子的组织特异性功能研究

以绿色荧光蛋白(GFP)基因作为报告基因,通过对比小鼠白蛋白启动子在不同来源细胞系中启动GFP基因的转录活性,对小鼠白蛋白启动子的组织特异性进行了研究。结果发现,小鼠白蛋白启动子在小鼠肝癌细胞系Hepa1-6和人肝癌细胞系HepG2均有很强的转录起始功能,荧光显微镜下可以观察到GFP表达。Hepa1-6细胞在转染早期的48h内,CMV的启动子和增强子序列是小鼠白蛋白启动子转录活性的4倍。G418加压筛选2周后,CMV的启动子的转录活性下降到只有小鼠白蛋白启动子活性的1/2。转染人肝癌细胞系HepG22周后,荧光显微镜下可以观察到GFP表达。其他的细胞如中华仓鼠卵巢细胞系CHO和人肺癌细胞系PLA801中转染的小鼠白蛋白启动子不能启动GFP的表达,而对照CMV启动子控制下的GFP基因可在CHO和PLA801中表达。以上结果说明,小鼠白蛋白启动子仅在肝脏来源的细胞中可以起始下游基因的转录,在其他组织来源的细胞中不能起始转录,这表明小鼠白蛋白启动子具有肝脏组织特异的转录活性,但没有种属特异性。

植物组织特异性启动子的研究进展

组织特异性启动子有调控基因在某些特定的器官或组织部位中表达的功能。本文简述植物组织特异性启动子的结构特征,并通过介绍花、果实、种子及叶特异性启动子,概述植物组织特异性启动子的功能和研究进展,讨论植物组织特异性启动子研究中问题和展望。

马铃薯块茎组织特异性启动子GBSS的克隆及序列分析

利用PCR技术从马铃薯陇薯3号基因组DNA中扩增出长度约为600 bp的DNA片段,经与T载体连接,测序表明,克隆到的DNA片段大小为599 bp,该序列与Genebank中已公布的GBSS启动子序列同源性为99.67%;采用植物顺式调控元件数据库PLACE和PlantCare对其进行序列分析,结果表明,该片段含有启动子的保守序列TATA-box和CAAT-box。此外,还具有诸如TAACAAA、CTAACAC、CTCTT及CACT等序列,而这些特异序列可能是基因特异表达所必须的。

前列腺癌自杀基因治疗中组织特异性启动子的研究进展

随着自杀基因治疗成为治疗恶性肿瘤的重要方法,其中组织特异性启动子是目前研究的热门之一。前列腺癌自 杀基因治疗常用的组织特异性启动子有PSA及Probasin等,其中PSA,Probasin为雄激素依赖性,对于未经雄激素去势治疗的 前列腺癌治疗效果较好;而PSMA为雄激素非依赖性,对于是否经过雄激素去势治疗的前列腺癌均有良好疗效,适用范围广。

心肌肌凝蛋白重链启动子的心血管组织特异性基因表达及其活性

目的 探讨心肌肌凝蛋白重链 (cMHC)基因启动子的心血管组织特异性及其表达活性 ,构建心血管组织靶向性表达的基因载体。方法 分别采用PCR法合成大鼠cMHC基因启动子片段 (- 16 0 0～ +32 )和酶切法获得CMV启动子片段 ,以取代 pAdSV4nlacZ载体中的LTR启动子 ,获得pAdSV4nlacZ、pAdMHCnlacZ和 pAdCMVnlacZ。上述载体分别转染培养的大鼠血管平滑肌细胞(VSMC)、心肌细胞 (CM )、心肌成纤维细胞 (CF)和人胚肾细胞 (2 93细胞 ) ,观察lacZ基因在上述细胞中的表达活性。结果 β-半乳糖苷酶活性在 pAdSV4nlacZ和 pAdCMVnlacZ转染的各组细胞间无显著差异 ;pAdMHCnlacZ在转染的CM中lacZ基因的表达明显高于其他各组细胞 ,β -半乳糖苷酶活性在VSMC组低于CM组 ,高于CF和 2 93细胞 (P <0 0 1) ,在CF和 2 93细胞间无差异 (P >0 0 5 )。结论 cMHC启动子的转录活性相对低于CMV启动子和LTR启动子 ,而在CM和VSMC中的表达活性高于CF和 2 93细胞 ,具有良好的心血管组织定向表达能力 ,适合用于心血管疾病的基因治疗。

组织特异性启动子及其在肿瘤基因治疗中的应用

随着基因治疗研究的深入 ,愈来愈多的组织特异性启动子已被用于调控目的基因在靶器官中的表达 ,尤其是携带治疗性基因可以实现对肿瘤组织的特异性杀伤作用 ,组织特异性启动子的应用已成为基因治疗中的一个重要手段 ,现综述各系统启动子的分类及其应用。

植物维管组织特异性定位启动子研究进展

组织特异性基因的启动子对该基因的组织特异性表达起重要作用 .本文综述了植物维管组织特异性定位表达启动子的研究进展 .研究表明 ,在植物维管组织特异性定位表达启动子中 ,顺式调控元件与反式作用因子协同作用 ,调控基因的表达 .

前列腺特异抗原(PSA)启动子组织特异性鉴定

目的构建前列腺特异的PGL3-LUC表达载体,观察报告基因的表达情况以验证其组织特异性。方法经过改造的高效前列腺特异抗原(PSA)启动子全序列经酶切亚克隆入pGL3-basic荧光素酶报告基因载体,重组载体pGL3-psa转染前列腺癌细胞(Du-145)和肠癌细胞(HT-29),并应用双荧光素酶检测系统检测荧光素酶活性,排除转染过程误差。结果转染重组载体pGL3-psa诱导前列腺癌细胞荧光素酶活性明显增强,而空载体pGL3-basic和肠癌细胞的荧光素酶表达处于基础水平,比较差异有显著性意义P<0.05。结论构建的经过改造的高效前列腺特异抗原(PSA)启动子的荧光素酶报告基因载体,转染前列腺癌细胞后能够表达荧光素酶蛋白,具有组织特异性。