玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的克隆与基因表达分析

【目的】克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Gα亚基(Heterotrimeric Gproteinalpha subunit)基因及其启动子,并对其进行异源表达,为深入研究Gα基因的表达规律、基因功能和编码蛋白的特性奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得Gα基因的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的5′端和3′端侧翼序列,最后采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。同时,利用pET原核表达系统获得基因的编码产物。【结果】获得1个玉米大斑病菌Gα基因—Stga-2的全长序列及其上游部分启动子区,并利用pET原核表达系统对Stga-2成功进行了异源表达。生物信息学分析表明,Stga-2全长1318bp,由4个内含子和5个外显子组成,编码产物包含356个氨基酸残基。在347bp的上游侧翼序列中未发现典型的TATA-box及CAAT-box,但在起始密码子上游30bp处发现了转录起始子特征序列及位于其上游能够起始真菌基因转录的C+T丰富区域,同时还有转录因子Sp1的识别位点、CCA基序(CCAmotif)及CCG重复基序(CCG repeats)等顺式作用元件。【结论】玉米大斑病菌Stga-2及其启动子的成功克隆与表达进一步丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。     

橡胶树HbMVK启动子的克隆与缺失表达分析

为了研究橡胶MVK基因启动子精细结构及功能,笔者利用PCR技术对橡胶树HbMVK基因启动子进行了克隆,并对其进行了生物信息学分析。结果表明,该启动子序列全长1 696 bp,包含CAAT-box,TATAbox,CAT-box,LTR,GARE-motif,TCA-element等元件。此外,根据元件分布,构建橡胶树HbMVK基因启动子系列缺失和全长序列表达载体并转化拟南芥。T2代转基因拟南芥中,报告基因GUS组织化学染色结果表明:HbMVK启动子全长序列和5'端-1 386 bp缺失,HbMVK启动子驱动的GUS基因只在转基因拟南芥实生苗胚轴中有极微弱表达。5'端-1 221 bp和-725 bp缺失,HbMVK启动子驱动GUS基因表达的活性较强,而5'端-325bp缺失,HbMVK启动子则完全失去活性,这表明启动子核心调控元件位于-725 bp到-325 bp之间。     

猪LPAR3基因克隆及其在子宫内膜细胞的表达

【目的】获得猪LPAR3基因完整mRNA及基因结构,研究其启动子活性;探究LPAR3基因在子宫内膜的转录调控及可能影响母猪产仔的机制。【方法】应用5'RACE和3'RACE技术获取LPAR3基因完整mRNA序列;预测5'调控区潜在的启动子转录因子结合位点及CpG岛,构建不同长度的启动子双荧光素酶报告基因重组载体,与pRL-TK质粒共同转染至猪子宫内膜细胞,检测启动子活性;应用RT-qPCR比较LPAR3基因在妊娠第12天的二花脸猪和长大二元猪子宫内膜的相对表达量;应用亚硫酸氢钠修饰后测序比较LPAR3基因在妊娠第12天的二花脸猪和长大二元猪子宫内膜的甲基化状态。【结果】猪LPAR3 mRNA全长为2 127 bp,其中5'UTR和3'UTR的长度分别为202和860 bp,CDS区为1 065 bp。克隆获得包括LPAR3转录起始位点上游3 080 bp (–2 430/+650bp)的5'调控序列,分析预测显示该调控区不存在TATA box,存在GC元件、CPBP及糖皮质激素受体IR3等调控因子结合位点,且在–190/–84和–44/+651 bp处存在2个潜在CpG岛。成功构建9个不同长度的5'缺失报告重组载体并转染猪子宫内膜细胞。双荧光素酶活性检测结果显示,启动子P4(+454/+80 bp)的转录活性最高,其次是P6(–123/+80 bp)。RT-qPCR结果显示,妊娠第12天二花脸猪LPAR3基因在子宫内膜的表达量高于在其他组织的表达量,且极显著高于在妊娠第12天长大二元猪子宫内膜的表达量,LPAR3在2个猪种子宫内膜均处于低甲基化状态且差异不显著。【结论】猪LPAR3 mRNA全长为2 127 bp,妊娠第12天LAPR3基因在二花脸猪子宫内膜表达高于其在长大二元猪子宫内膜的表达,显示LPAR3可能参与了猪早期妊娠并影响产仔数。     

FAM213B基因启动子在猪子宫内膜细胞的转录调控

【目的】分析猪FAM213B基因启动子转录活性区域,并检测转录因子NFκB对启动子活性及猪FAM213B基因表达影响,为深入了解FAM213B基因的转录调控机制影响前列腺素合成、母猪妊娠等繁殖活动奠定基础。【方法】采集卵泡期子宫,分离子宫内膜上皮组织,经胶原酶方法获得猪原代子宫内膜细胞,用于猪FAM213B基因启动子活性检测。参照笔者所在课题组前期研究获得的猪FAM213B基因m RNA全序列(Gen Bank登录号:KX444503)以及5￠调控区序列(Gen Bank登录号:100134955),通过PCR扩增猪FAM213B基因较长启动子序列,并进行测序鉴定;在此基础上,PCR扩增带有Mlu I和Xho I限制性酶切位点的FAM213B基因启动子7个5'端缺失片段,并通过双荧光素酶报告基因载体系统构建猪FAM213B基因启动子7个不同的5'端缺失载体。将7个载体经无内毒素处理后与p RL-TK质粒用阳离子脂质体法一起转染猪子宫内膜细胞,用双荧光素酶报告基因系统进行Luciferase活性检测,比较各启动子片段转录活性。生物信息学分析FAM213B基因启动子潜在转录因子结合位点,通过Ch IP试验验证FAM213B基因启动子与潜在转录因子NFκB的相互作用。构建NFκB1和Rel A的超表达载体,化学合成NFκB1和Rel A的干扰si RNA片段,分别转染猪子宫内膜细胞,通过双荧光素酶报告基因系统进行Luciferase活性检测和荧光定量PCR分别检测超表达和干扰表达NFκB1和Rel A对猪FAM213B基因启动子活性和m RNA表达影响。【结果】PCR和测序获得猪FAM213B基因启动子长度为2 261bp(-2178/+83)。生物信息学预测结果表明猪FAM213B基因启动子区存在潜在的CREB、CCAAT增强子结合蛋白、E-box因子的结合位点,炎性因子NFκB潜在结合位点分别位于-1143/-1132和-664/-655区间。启动子报告基因活性检测结果表明:重组载体P2(-1352/+30)荧光活性最高,极显著高于P1(-1 760/+30)(P0.01),在-1 760/-1 352区域存在负调控元件;而P2显著高于P3(-919/+30)(P0.05),表明在-1352/-919区域存在正调控元件;P3(-919/+30)活性极显著高于P4(-604/+80)(P0.01),表明在-919/-604区域存在正调控元件;P4、P5、P6和P7活性差异不显著,-1352/-919区域为核心启动子区,-1352/-604对于维持该启动子较高转录活性起着重要的作用。Ch IP结果表明启动子区-1143/-1132存在NFκB1结合位点,-664/-655存在Rel A结合位点。超表达载体pc DNA3.1-NFκB1与P2(-1352/+30)启动子片段重组载体共转染猪子宫内膜细胞后,P2启动子活性极显著高于对照组(P0.01),pc DNA3.1-NFκB1载体单独转染猪子宫内膜细胞后FAM213B基因m RNA表达量显著高于对照组(P0.05);超表达载体pc DNA3.1-Rel A与P3(-919/+30)启动子片段重组体共转染猪子宫内膜细胞,P3启动子活性极显著低于对照组(P0.05),pc DNA3.1-Rel A载体单独转染猪子宫内膜细胞后,FAM213B基因的mRNA表达量显著低于对照组。转染NFκB1和Rel A的si RNA片段干扰片段,FAM213B基因启动子活性和m RNA表达量则表现与超表达相反的结果。【结论】获得了猪FAM213B基因启动子核心启动子序列为-1352/-919区域,NFκB是FAM213B基因启动子的转录因子,NFκB成员NFκB1和Rel A在猪子宫内膜细胞中对FAM213B基因的表达起调控作用。     

牛SOCS5基因5'调控区多态性研究

[目的]筛选SOCS5基因启动子区多态位点(SNP),并研究其对启动子功能元件的影响.[方法]选择贵州地方优良品种务川黑牛和中国荷斯坦奶牛两种生长性能差异明显的品种构建DNA池,直接测序后用DNASTAR软件进行序列拼接和校正,BLAST分析SOCS5基因多态性,然后用生物信息学软件预测序列核心启动子区和CpG岛,分析SNP位点对转录因子结合位点影响.[结果]牛SOCS基因5调控区和第1外显子区存在3个SNP位点,分别为:C-577T、T-43C和C+61T,其中C+61T与SNP数据库中的rs110977810信息相符,C-577T和T-43C为新发现SNP位点.生物信息学软件预测得到SOCS5基因核心启动子区和CpG岛,SNP位点导致附近大量转录因子结合位点消失和新位点产生;SNP位点对转录因子结合位点有显著影响,但对核心启动子范围和起始位点无明显影响,不在甲基化水平上影响SOCS5基因表达水平.[结论]牛SOCS5基因5'调控区存在3个对启动子功能元件有较大影响的SNP位点.     

猪生长激素启动子的克隆及功能分析

[目的]克隆猪生长激素启动子,确定其启动子核心序列和主要的顺式作用元件。[方法]根据NCBI上公布的序列设计引物,PCR扩增了猪生长激素5’端-1 821～+61 bp的序列,并通过移步缺失的方法,获得9段长短不一的启动子序列,将其分别构建到双荧光素酶表达载体pGL3-basic上。通过重组质粒瞬时转染大鼠垂体瘤细胞(GH3)、猪髋动脉血管内皮细胞(PIEC)和猪肾细胞(PK15)和转染后细胞荧光素酶活性的测定,检测这些5’末端缺失质粒在垂体及非垂体细胞中的相对转录活性。[结果]成功扩增了猪GH基因5’上游启动区1 882 bp的片段,并构建了9个pGL3-mGH promoter报告基因载体;双荧光素酶报告基因检测系统证实插入报告基因载体中的启动子具有非常强的细胞特异性。[结论]猪生长激素特异性在垂体细胞中表达,其最小启动子位于-110 bp以内,启动子区-218～-110 bp和-429～-218 bp间存在正向调控元件。     

牛PEG11基因生物信息学分析

采用生物信息学方法对牛PEG11基因进行分析,为进一步揭示该基因生物学功能和其分子调控机理奠定基础。选取6种哺乳动物PEG11基因的CDS序列作为研究对象,进化分析表明:包括牛、羊、小鼠、熊猫、猪和人在内的6种哺乳动物间的遗传距离小于0.109,且牛与猪遗传距离最小,为0.036,与基因进化树分析结果一致。CpG岛在线软件预测显示,在牛中该基因上游5kb内没有CpG岛。启动子在线软件预测和转录因子分析相结合显示,启动子可能位于该基因5′端上游2 181～2 131bp处,此区域包括大量潜在转录因子结合位点,并在2 173bp处存在一个TATA框。蛋白质在线软件分析表明,PEG11基因编码一种螺旋形跨膜蛋白质,有α-螺旋、β-转角和自由卷曲3种二级结构。     

反向PCR技术克隆猪H-FABP基因5''侧翼序列

H-FABP被作为猪肥胖性状的候选基因之一.利用反向PCR技术克隆得到猪H-FABP 5'侧翼启动子远端上游174 bp序列,将获得的序列与已有的相关序列进行核苷酸序列同源性比对,获得71 bp新序列,为猪H-FABP基因功能的进一步研究提供理论基础.     

松辽黑猪IGF-I基因5''调控区序列特征分析

对松辽黑猪类胰岛素样生长因子-I(IGF-I)基因5'调控区进行了T-A克隆和序列测定,在分析序列结构特征的基础上与GenBank中野猪、大白猪、牛、山羊、绵羊进行了比较基因组学和系统进化研究.结果表明:松辽黑猪IGF-I基因5'调控区存在C/EBPb、MATM、Oct-1、CF-1等多个潜在的转录因子结合位点,可能与IGF-I的转录调控和起始以及特异表达有关.在该非编码序列中,重复序列所占比率为2.22%,不存在SINEs、LINEs、LTR类反转录元件和DNA转座子元件,而发现存在1个(CA)18微卫星位点.在松辽黑猪IGF-I基因5'调控区,松辽黑猪与野猪、大白猪、牛、山羊、绵羊各物种间同源性大小分别为99.0%、98.8%、90.7%、91.6%、90.6%.MUPD法构建的分子系统进化树聚类结果表明,野猪与大白猪先聚为一类,再与松辽黑猪聚类形成一个大分支,而山羊和绵羊先聚成一类,再与牛聚类形成一个大分支,然后再与猪的一支汇合在一起.     

马尾松银松素合酶基因启动子区的克隆及特征分析

银松素合酶(pinosylvin synthase,PS)是合成银松素类植物抗毒素的关键酶。本文根据前期工作所获得的PS基因序列,设计基因特异引物,利用连接介导的染色体步行技术,从马尾松总基因组中扩增PS基因上游的启动子区;通过PLAN-CARE等分析软件对5′侧翼区近700 bp进行启动子特征分析,预测启动子区调控元件。结果表明,在翻译起始密码子上游167 nt处可能存在TATA-box。此外还发现3个GATA-box(-260 nt、-295 nt、-386 nt和-295 nt)和若干个TGAC-like序列。     

烟草合子时期特异表达基因的克隆与分析

在烟草合子中克隆到1种新型的未知功能基因Nt ZE583,编码包含有91个氨基酸残基的多肽链。生物信息学分析显示:该蛋白的N端含有1段疏水性信号肽,但在其他物种中没有发现同类蛋白。Nt ZE583-绿色荧光蛋白(Nt ZE583-GFP)融合蛋白亚细胞定位显示,该蛋白可能存在于液泡中。利用染色体步移技术获得该基因5'端上游3866 bp的侧翼序列(启动子和5'UTR),经检测发现,具有较强的启动子活性。研究结果为进一步研究该基因在烟草早期胚胎发生中的功能奠定了基础。     

海马齿SpSCL1基因启动子克隆及序列分析

GRAS蛋白是植物特有的一类蛋白家族,在植物的生长发育方面具有重要作用.根据前期分离的海马齿SpSCL1基因的5'端序列,设计特异引物进行Genome Walking,从海马齿基因组DNA中克隆了SpSCL1基因上游的1 254 bp片段.序列分析表明,该序列包含681 bp的启动子调控序列及573 bp的基因编码序列,启动子调控序中除含有典型的真核生物核心启动子区域(-60～-10bp)外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与脱水、耐盐和光响应相关的顺式作用元件.结果预示海马齿SpSCL1可能在抗旱、耐盐以及光敏色素信号转导途径中发挥重要作用.     

家蚕新基因Bmsop2结构及近端启动子的生物信息学分析

利用网络生物信息学资源对获得的家蚕新基因Bmsop2的结构和5'端非翻译区进行分析和预测,结果表明,该基因是大小为4.6 kb,含有2个内含子和3个外显子的结构,通过cDNA的序列推测该基因编码蛋白的一级结构,二级结构和三级结构,并且预测该基因5'上游启动子调控元件及蛋白结合位点等信息,为进一步解读该基因的功能奠定基础.     

牛Meg8基因5'末端的克隆及生物信息学分析

利用RACE方法从奶牛中克隆得到了Meg8基因的5 '端cDNA序列(GenBank登录号:HQ407410～HQ407413),序列比对发现该基因存在4种可变剪接体.选取牛Meg8基因的5'侧翼区作为研究对象,生物信息学在线分析发现:在人、绵羊、鼠、猪、狗和马这几个物种中,牛Meg8基因5'侧翼区与绵羊相似性最高,为80.45%;该区域内存在2个SINEs、1个Simple repeat,未发现CpG岛;可能存在2个启动子位点,位于牛Meg8基因的Exon1前3 402～4 118 bp和1 200～1 367 bp处,并富含Sp1、SRY、CdxA、GATA-1、MZF1等多个潜在的转录因子位点.Meg8基因5'侧翼区密集存在的转录因子可能与基因的转录起始有关.可变剪接体及侧翼区域的诸多转录因子可能是Meg8基因行使调控功能的原因,本研究结果将为阐明该基因的功能及其调控机理提供分子基础.     

不同猪种乳铁蛋白基因启动子区单核苷酸多态性分析

通过构建DNA池和测序,分析了广东蓝塘猪、大花白猪和外来长白猪3个猪种的乳铁蛋白基因启动子区和部分5'UTR区1 494 by的单核苷酸多态性.结果表明,在3个猪种中发现了24处单核苷酸突变,其中12处为转换,8处为颠换,3处为插人.1处为缺失突变.通过生物信息学方法预测了猪乳铁蛋白基因启动子转录因子结合位点,发现了5个SNP:-1032A>G、-989C>T、-740T>G、-732G缺失、-680A>G,分别位于PEA3、cAMP、STAT5、SRY转录因子结合位点上,其中-1032 A>G产生了MYTI结合位点,-680A>G导致了SRY结合位点消失,引起了转录因子结合位点的改变,但是否对启动子转录活性有影响还需要进行深人研究.     

猪生长激素启动子的克隆及功能分析(英文)

[目的]克隆猪生长激素启动子,确定其启动子核心序列和主要的顺式作用元件。[方法]根据NCBI上公布的序列设计引物,PCR扩增了猪生长激素5’端-1821~+61bp的序列,并通过移步缺失的方法,获得9段长短不一的启动子序列,将其分别构建到双荧光素酶表达载体pGL3-basic上。通过重组质粒瞬时转染大鼠垂体瘤细胞(GH3)、猪髋动脉血管内皮细胞(PIEC)和猪肾细胞(PK15)和转染后细胞荧光素酶活性的测定,检测这些5’末端缺失质粒在垂体及非垂体细胞中的相对转录活性。[结果]成功扩增了猪GH基因5’上游启动区1882bp的片段并构建了9个pGL3-mGHpromoter报告基因载体;双荧光素酶报告基因检测系统证实插入报告基因载体中的启动子具有非常强的细胞特异性。[结论]猪生长激素特异性在垂体细胞中表达,其最小启动子位于-110bp以内,启动子区-218~-110bp和-429~-218bp间存在正向调控元件。     

绵羊Oct4基因启动子序列的克隆及其与猪和牛序列的比较分析

为探明绵羊Oct4基因启动子的结构特点,用PCR方法克隆获得了绵羊Oct4基因启动子,并对绵羊、牛和猪Oct4基因的上游调控序列进行对比分析。结果显示,成功扩增获得长度为2 951 bp的绵羊Oct4基因启动子;绵羊、牛和猪Oct4基因的上游调控序列均含有4个保守区域(CR1–CR4),且4个保守区域在3个物种间具有高度同源性;CR1区域富含GC碱基对,且序列上的Sp1/Sp3位点与激素反应元件HRE在3个物种中具有100%的同源性;绵羊和牛、猪的上游调控序列富含GC,并存在大量的CCC(A/T)CCC位点。     

5个鸭品种生长激素基因座位遗传多态性检测

应用PCR-SSCP技术首次分析5个品种鸭生长激素基因座位5'端调控区、外显子与部分内含子和3'端调控区中的多态位点,对具有多态性的位点进行测序,以探讨鸭生长激素基因遗传变异情况,比较不同品种该基因座位遗传多样性差异.结果在5个品种鸭中共检测到5个多态位点,多态位点频率在5个不同品种鸭中存在明显差异.序列比较分析结果表明:鸭生长激素基因座位5'端与3'端调控区和外显子序列具有极高的保守性,在5个鸭品种间不存在任何差异,所测出的序列与已知鸭GH序列相应部分完全一致.检测出的6处突变点(包括4个替换、1个插入和1个缺失)均位于内含子区域.推测鸭生长激素基因表达差异可能受内含子序列影响.     

玉米ZmPGP1基因启动子的克隆及结构功能分析

为分析玉米ZmPGP1基因启动子的功能,利用巢式PCR方法克隆出了玉米ZmPGP1基因的启动子调控区,并将该启动子与GUS基因融合,通过基因枪法转入玉米(Zea mays)中,分析ZmPGP1启动子表达特性。结果显示,在玉米中克隆出ZmPGP1基因5′端上游1 090bp的启动子序列,该启动子序列包括光响应元件、激素响应元件和胁迫诱导及发育相关顺式作用元件。GUS染色表明ZmPGP1基因在玉米幼苗的茎部、叶子及根中都有表达,其中茎的节间处以及叶鞘部位表达量较高,这与ZmPGP1基因的Real-time PCR分析结果一致。研究结果进一步阐明ZmPGP1基因的功能以及作用机理。