高等植物不同类型启动子及其相关顺式元件研究进展

启动子是重要的调控序列,是植物转基因工程研究中的有利工具.综述了高等植物中不同类型的启动子及各种类型启动子中相关顺式元件的研究进展,尤其对逆境诱导型启动子和各类组织特异性启动子的结构及其应用进行了介绍,它们在提高高等植物(特别是粮食作物)的抗逆性和营养价值等方面具有重要意义.此外,对高等植物不同类型启动子及其特有顺式元件的功能进行介绍,为启动子的结构和功能的深入研究及其进一步应用提供参考,为人工筛选及构建新型启动子提供理论依据,为启动子在高等植物分子育种中的有效应用奠定基础.

真鲷脂蛋白脂肪酶基因顺式元件PPRE及在肝脏活体调控作用

从血液提取总DNA并构建基因组文库,克隆海水鱼真鲷(Pagrosomusmajor)脂蛋白脂肪酶(LPL)基因5′侧翼区序列,再通过竞争性聚合酶链式反应(PCR)方法,定量研究饲料中添加不同饱和度脂肪酸对其肝脏LPL基因mRNA表达水平的影响。结果表明,真鲷LPL基因5′侧翼区序列中存在顺式元件过氧化物酶体增殖物反应元件,其序列为TGAAGA TGACAT,与TATA(CATAA)盒序列相隔211bp;与喂饲料对照组比较,添加10%油酸可增加真鲷肝脏LPL基因表达水平,但差异并不显著(p>0.05)。用亚油酸或n 3高不饱和脂肪酸混合物取代添加油酸的一半(占饲料添加量的5%)后,导致真鲷肝脏LPL基因表达水平升高并出现显著性变化(p<0.05)。对真鲷肝脏LPL基因诱导表达随饲料中的脂肪酸不饱和度增加而增加,表明在活体条件下脂肪酸对真鲷肝脏LPL基因表达的诱导作用可能与脂肪酸的氧化代谢有关。n 3高不饱和脂肪酸通过过氧化物酶体增殖物激活受体诱导真鲷肝脏LPL基因表达,使真鲷食物脂质供应水平与其肝脏脂肪酸氧化代谢强度调控偶联起来,可能是真鲷对高脂食物(特别是富含n 3高不饱和脂肪酸食物)的一种适应。

外源E2F和CArG顺式元件对血管平滑肌细胞表型相关基因表达的影响

利用转录因子“诱骗”策略 ,阻断血管平滑肌细胞 (VSMC)表型特异基因和增殖相关基因的反式激活 ,揭示VSMC表型转化和增殖之间的关系 .电泳迁移率改变分析结果表明 ,相当于分化型VSMC特异表达基因共有顺式元件CArG和细胞增殖相关基因共有顺式元件E2F的双股寡核苷酸(ODNs)可分别与从分化型和去分化型VSMC中提取的核蛋白特异性结合 ,形成DNA 蛋白质复合物 .Northern杂交结果显示 ,导入VSMC中的CArGODN可使平滑肌α肌动蛋白 (α actin)表达活性降低 ,肌丝数量减少 ,明显抑制转染细胞的再分化过程 .去分化型VSMC被E2FODN转染后 ,增殖相关基因c myc表达受到抑制 ,细胞增殖速率减慢 ,去分化表型特征减弱 .结果提示 ,E2F和CArG调控元件分别对VSMC增殖和分化起重要调节作用 ,并证实VSMC表型转化与增殖是两个密切相关但不完全相同的细胞事件 .

转录因子IosWRKY基因的原核表达及其与顺式元件的结合

WRKY类转录因子基因是一类植物所特有的基因,可能参与植物的发育、衰老和抗病等过程。本研究对一新克隆的受病原菌诱导的水稻WRKY(IosWRKY)基因进行了初步的功能分析。构建了IosWRKY基因的原核表达载体,并在大肠杆菌中得到了有效的表达。体外分析结果表明IosWRKY融合蛋白能与顺式元件W盒(核心序列TGAC)特异结合。说明克隆的IosWRKY基因具有作为转录因子基因的最基本的特征。

家蚕全基因组启动子预测及基于芯片表达谱的精巢偏向表达启动子顺式元件分析

启动子是基因的重要组成部分,决定mRNA的转录,从而实现生物的有序发育过程。基于家蚕基因组和全长cDNA序列数据,鉴定了1 341条家蚕启动子序列。序列分析显示,在启动子-500~200 bp区间的GC、AT含量分别出现了1次和2次高峰值。TATA框(TATA-box)、起始子(Inr)、CAAT框(CAAT-box)和GC框(GC-box)等元件分别在256、453、200、334个启动子中被鉴定出,前3种元件集中分布于启动子-500~200 bp区间,第4种元件主要分布在-1 600^-300 bp上游较远处。进一步利用家蚕芯片表达谱数据发现23个启动子为精巢偏向表达基因的启动子。顺式元件分析这些精巢偏向表达启动子中含有6个高频率基序(motif),其中3个motif在精巢偏向表达启动子中的出现频率显著高于对照组,暗示这3个motif在精巢偏向表达基因的转录调控中可能起着重要作用。

植物非生物胁迫诱导启动子顺式元件及转录因子研究进展

顺式作用元件(cis-acting element)是与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合调控基因转录的精确起始和转录效率,在植物基因表达调控过程中起着重要的作用。非生物胁迫诱导基因的表达受其上游启动子顺式作用元件及转录因子的调控,目前已发现了多种与非生物胁迫相关的顺势作用元件及转录因子,如DRE元件及DREB类转录因子、MYB元件及MYB类转录因子、GT-1元件及GT-1类转录因子等。顺式作用元件及转录因子的研究对研究植物非生物胁迫相关基因的表达调控具有重要意义,综述植物非生物胁迫诱导启动子功能元件及转录因子的研究进展。

植物抗病防卫基因及其顺式元件的利用

植物抗病防卫基因的表达产物直接参加对病原物侵染的抵抗活动。这类基因都要由不同刺激信号诱导而表达，基因顺式调控元件尤其是激应性元件（RE）起关键作用。在RE可以接收的刺激信号中，化学诱导物是人们操纵基因表达、诱发抗病性的有效工具。根据防卫基因的表达调控机制、病原真菌的致病机制和植物的抗病机制，一种在化学诱导型RE、强启动子和增强子调控下的防卫基因重组体的构建，将在转化作物、改造对真菌病害的抗性方面发挥作用。

利用进化比较的方法确定β珠蛋白基因簇调控的顺式元件

利用进化比较的方法对人、兔子和灵长类Ｇａｌａｇｏ的β珠蛋白基因以及所在的β珠蛋白基因簇进行分析，确定了可能的基因调控的顺式元件，并与一些实验结果进行比较，发现利用进行比较的方法确定基因调控的顺式元件是一种简单可行的方法。

拟南芥中影响基因对胁迫响应模式的顺式元件的挖掘

启动子中关键元件的数量、碱基变化等影响着所调控基因的表达模式。本文基于TAIR数据库的基因组序列和表达谱数据,首先通过BLAST比对和表达模式相关性分析,在拟南芥基因组范围内获得一批启动子序列相似程度很高而下游基因表达模式相反的启动子对,进而借助于PLACE顺式元件库,运用PatSearch软件找到这些启动子对中所含顺式元件种类与数量,并通过Culster聚类,GeneDoc和ContigExpress软件分析,获得了15个能影响胁迫条件下基因表达模式的关键顺式元件,这一发现暗示了生物系统利用较少的调控元件构建稳健与复杂的转录调控系统的方式。

植物诱导型启动子 Prd29A 的顺式元件分析及应用研究进展

植物在生长发育过程中会遭受各种生物和非生物胁迫,对植物生长发育造成巨大的影响。植物基因工程中组成型启动子应用存在种种弊端,因此对植物新型诱导型启动子的开发应用成为了植物基因工程的研究热点。该文从拟南芥中PAtrd29A启动子序列结构以及应用出发,概述了该启动子的胁迫诱导激活功能以及其给植物育种带来的影响,开发应用这类新型诱导型启动子是植物抵抗生长过程中非生物胁迫的有效措施。

春化过程中2个时钟蛋白CCA1和LHY通过不同顺式元件激活VIN3的转录

2021年12月,韩国极地研究所极地生命科学部在国际植物学期刊《The Plant Cell》上在线发表了题为"The two clock proteins CCA1 and LHY activate VIN3 transcription during vernalization through the vernalization-responsive cis-element"的研究论文,研究发现CCA1和LHY与VIN3启动子中的VREVIN3结合,在春化过程中诱导其转录。

人hsp90α基因5’上游顺式元件的研究

利用人ｈｓｐ９０α基因酶谱，成功地获得ｈｓｐ９０α基因５’旁侧１４７６ｂｐ片段，在国际上首次测、定了该区的全部核苷酸序列，发现新的ＨＳＥ，Ｓｐｌ，ＳＲＥ和ＣＡＡＴ等顺式元件，为进一步研究ｈｓｐ９０α基因的转录调控机制奠定了基础。

水稻胚乳特异表达基因的挖掘及顺式元件分析

本研究旨在利用计算机方法对水稻胚乳特异性表达基因进行挖掘和功能分析,及特异性顺式调控元件的预测。我们将基因在不同组织中的表达信号谱看作多维空间内的向量,利用向量夹角余弦法计算其与理想状态下该基因在某一组织特异表达向量的相似度,以此来判断组织特异性表达基因。本文通过对水稻芯片数据的大规模分析,共挖掘出了127个在水稻胚乳中特异表达基因。并对其启动子进行顺式元件预测,发现两个与胚乳特异表达相关的顺式调控元件,其保守序列分别为CATGCATSCM和GATCGATCGR。与已知功能的顺式元件比较显示,前者为种子特异基因表达相关的RY repeat元件,而后者则与元件RNFG1相似,但其具体功能尚不明确。

番茄SlNAC1基因启动子低温、高温和ABA应答顺式元件分析

番茄转录因子SlNAC1调控多种生物和非生物胁迫应答,但其上游转录调控因子至今不明,限制了对其胁迫应答机制的理解。构建了系列5'-缺失的SlNAC1启动子(起始密码子上游2039 bp、1508 bp、1373 bp和777 bp)驱动的GUS转基因烟草,并定量分析了其在低温、高温和ABA诱导下的GUS酶活,以鉴定SlNAC1启动子中的低温、高温和ABA应答顺式元件。结果显示,低温和高温诱导后,2039 bp启动子转基因烟草GUS酶活的增长显著高于其他转基因烟草和野生型烟草;而ABA诱导后,1508 bp启动子转基因烟草GUS酶活的增长显著高于其他转基因烟草和野生型烟草。这些结果说明低温和高温应答顺式元件位于-2039~-1508 bp区间,而ABA应答顺式元件位于-1508~-1373 bp区间。启动子顺式元件预测分析显示,-2039 bp~-1508 bp区间只有1个低温/高温/干旱/盐应答顺式元件DRE/CRT,而-1508 bp~-1373 bp区间只有1个ABA应答顺式元件ABRE。因此,这两个顺式元件将作为候选元件用于后续SlNAC1上游调控转录因子的筛选。

辣椒miR169家族在非生物胁迫下的表达及启动子顺式作用元件分析

miRNA169(miR169)是植物中保守且规模较大的一类miRNA基因家族,其在非生物胁迫下的功能被广泛报道。为深入研究辣椒miR169基因家族(Can-miR169)在非生物胁迫下的表达及上游转录调控机制,以‘遵辣一号’(Zunla-1)为研究对象,利用生物信息学手段分析辣椒与其他植物miR169成熟体和前体保守性和进化关系。采用real-time PCR技术对干旱、低温、高盐、高温胁迫下辣椒miR169基因家族前体进行应答检测。克隆辣椒Can-miR169基因家族12个成员启动子,进行顺式作用元件预测及元件功能验证。结果显示:(1)miR169成熟体在植物中保守性强。(2)4种非生物胁迫下,辣椒miR169家族成员前体表达量相对于对照组差异显著。(3)成功克隆了Can-miR169基因家族12个启动子,顺式作用元件预测其家族启动子中含有大量与非生物胁迫相关的元件,如MYB、MYC、MBS、ABRE、LTR、DRE等。(4)经验证明,这些元件为干旱、低温、高盐等胁迫应答元件。本研究结果为进一步挖掘非生物胁迫下调控Can-miR169的转录因子,明确其上游调控机制提供新信息,为辣椒分子育种及品种改良提供新视野。

玉米Cat1基因顺式元件ABRE2结合蛋白ABP9的基因克隆及功能分析

构建了授粉后17d（17dpp）的玉米幼胚cDNA基因文库,用玉米Catl基因顺式元件ABRE2通过酵母单杂交的方法筛选文库,获得3个完全相同的阳性克隆,命名为ABP9,用5’RACE的方法得到了该基因的全长cDNA序列。研究结果表明,ABP9属于bZIP类转录因子,与玉米Catl基因顺式元件ABRE2具有结合特异性,且在酵母细胞中具有转录激活功能。

CKLFSF1基因与CKLFSF2基因间存在的顺式作用元件

探讨趋化素样因子超家族成员 1,2基因 (CKLFSF1基因与CKLFSF2基因 )间的短序列对其下游基因表达的调控作用 .运用PCR技术扩增CKLFSF1基因与CKLFSF2基因间的序列 ,将此片段插入含有萤光素酶 (luciferase)报告基因载体上 .以磷酸钙介导基因转染技术 ,将重组质粒以及阴性和阳性对照组质粒转染到HeLa细胞 ,进行瞬时表达分析 .在pGL3 Basic质粒中的报告基因萤光素酶无表达 ,但将CKLFSF1与CKLFSF2基因间的序列插入到启动子上游或下游后 ,显著抑制其下游基因的表达 ,萤光素酶活性明显降低 .结果提示 ,CKLFSF1与CKLFSF2基因间的序列不具有启动子活性 。

食管癌细胞SHEEC中NGAL基因5′端转录调控区的克隆及其顺式作用元件定位分析

目的 :从食管癌细胞SHEEC中克隆NGAL基因 5′端转录调控区并进行顺式作用元件定位分析。方法 :采用PCR法克隆NGAL基因 5′端转录调控区 ,并通过NCBI公共数据库BLAST序列分析鉴定突变。应用KEGG序列数据库对该调控区进行顺式作用元件定位分析。结果 :从SHEEC中获得了NGAL基因 5′端转录调控区 - 112 4～ +6 5区段的克隆 ,该区段序列有 3处点突变 ,在NGAL基因- 112 4～ +6 5区段共鉴定出 78个有效顺式作用元件位点。结论

LCRG1基因启动子关键顺式调节元件的鉴定

LCRG1基因(laryngeal carcinoma related gene1,LCRG1)是一个新的喉癌候选抑瘤基因,其转录调控机制一直未被阐明.通过限制性内切酶酶切介导对LCRG1基因(-169～+127)区域进行剪切体分析,将LCRG1基因最小启动子定位于-169～-57.应用连接体扫描突变体分析,将关键顺式作用元件确定在-137～-122.生物信息学提示该区存在SP1、E2F1/DP1、EKLF和ZF9转录因子结合位点.利用已知反式作用因子与报告基因质粒进行共转染,提示Spl为有效的反式作用因子,且能上调LCRG1基因的表达.凝胶迁移阻滞实验确定LCRG1基因关键的顺式作用元件区域具有Spl结合位点.LCRG1基因启动子-137～-122片段在该基因表达过程中可能起重要作用,为LCRG1基因功能研究提供了新的证据.

抗逆基因AtRPK1启动子关键顺式作用元件的研究

为确定拟南芥抗逆相关基因AtRPK1启动子的顺式功能元件,对其启动子区进行了分段克隆。通过5'端缺失方法得到203、316、604、809 bp 4个启动子片段,分别构建成p1300-pro-GUS表达载体,并转入拟南芥,进行GUS染色和GUS定量检测。通过对809 bp全长启动子转基因拟南芥GUS染色发现,转基因拟南芥的叶片、茎、花、根中均有表达,在分生能力强的组织和维管束集中的组织,AtRPK1基因启动子具有较高启动表达能力。5'端缺失启动子检测结果表明,转录起始点到启动子上游-114位点区域包含AtRPK1基因启动子的关键顺式作用元件。对启动子缺失片段转基因植株利用200 mmol·L-1NaCl胁迫3 h后,β-葡萄糖苷酸酶活力定量检测结果表明,在启动子上游-19位点处的GT-1顺式作用元件GAAAAA可能直接与盐胁迫应答相关。