牙鲆(Paralichthys olivaceus) Activin 基因两种β亚基的启动子克隆及生物信息学分析

以牙鲆为研究对象,利用染色体步移(Genome walking)获得了 Activin 两个β亚基基因的上游部分启动子序列,并对其进行了转录调控元件的生物信息学预测分析。获得了 Activin βA 和βB两个亚基的启动子部分序列,长度分别约为2.7 kb 和2.4 kb;在预测的 Activin βB 转录起始位点(+1位)的上游31 bp 处有1个典型的 TATA box,而在 Activin βA 中未发现 TATA box 的存在。两个基因的启动子上发现了多个转录因子 Sp1、Oct-1、C/EBP、CREB、GATA-1、HNF-3、HNF-1、USF 等结合位点,还发现了与内分泌相关的 Pit-1、ER、PR、GR、RAR、RXR 等结合位点,但肌性转录因子 MyoD、myogenin 和雄性的性别决定基因 SRY 结合位点仅在 Activin βA 启动子中发现。生物信息学分析显示,牙鲆 Activin βA 和βB 表达受到多种潜在因子的调控,二者在调控上有所差异。     

牙鲆(Paralichthys olivaceus)Activin基因两种β亚基的启动子克隆及生物信息学分析

以牙鲆为研究对象,利用染色体步移(Genome walking)获得了Activin两个β亚基基因的上游部分启动子序列,并对其进行了转录调控元件的生物信息学预测分析。获得了ActivinβA和βB两个亚基的启动子部分序列,长度分别约为2.7 kb和2.4 kb;在预测的ActivinβB转录起始位点(+1位)的上游31 bp处有1个典型的TATA box,而在ActivinβA中未发现TATA box的存在。两个基因的启动子上发现了多个转录因子Sp1、Oct-1、C/EBP、CREB、GATA-1、HNF-3、HNF-1、USF等结合位点,还发现了与内分泌相关的Pit-1、ER、PR、GR、RAR、RXR等结合位点,但肌性转录因子Myo D、myogenin和雄性的性别决定基因SRY结合位点仅在ActivinβA启动子中发现。生物信息学分析显示,牙鲆ActivinβA和βB表达受到多种潜在因子的调控,二者在调控上有所差异。     

杂色鲍HSP90基因启动子的功能分析

为探索启动子在热休克蛋白90表达调控中的作用,本研究在课题组已有杂色鲍HSP90基因cDNA的基础上,通过Genome walking、Tail-PCR和常规PCR等技术克隆获得该基因的5′调控区序列。在翻译起始位点(ATG)和第一外显子(长度94 bp)之间有一个809bp的内含子,第一外显子之前的5′调控区共2800 bp,从预测的转录起始位点(A)起,共2811 bp。在转录起始位点(A)上游–30 bp处存在TATA box。潜在的转录因子结合位点包括ATF、TBP、Sp1、Oct-1、C/EBPalpha、NF-1、NF-κappa B、GATA-1、Sox-2等。CpG岛预测软件分析其含1个CpG岛,长度为131 bp。实验构建了8个启动子缺失片段的萤火虫荧光素酶表达载体,通过瞬时转染293T细胞并进行双荧光素酶报告基因活性检测,确定杂色鲍HSP90基因核心启动子区位于–98~83 bp。在–624~–539 bp,Oct-1、C/EBPalpha、NF-1这3个转录因子都起到一定的抑制作用。     

虹鳟免疫诱导型基因Cathelicidin2启动子功能分析

本研究通过实时荧光定量PCR实验对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)Cathelicidin2(Cath2)基因的转录模式进行了分析。结果显示,该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录,在细菌和病毒感染后,转录水平均显著升高。对基因上游调控序列进行启动子和转录因子结合位点预测,发现该启动子具有真核生物典型的TATA盒和CAAT盒结构,基因上游直至第一内含子区域内,密集存在多个免疫相关转录因子结合位点,其中,2个核因子κB(Nuclear factor kappa B,NFκB)预测结合位点均位于核心启动子正链区域。在草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肾组织细胞系内,绿色荧光蛋白和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,表明其具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,包括细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)模拟的细菌感染和聚肌胞苷酸(Polyinosinic polycytidylic acid,Poly I:C)模拟的病毒感染。双荧光素酶报告基因检测显示,启动子活性在与NFκB转录因子表达时,增强至4.39倍,证明Cath2基因受NFκB通路调控。研究表明,虹鳟Cath2基因能够在多种免疫刺激诱导下表达,其启动子可以应用为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时,避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。     

团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列克隆及其表达载体的构建

首先运用PCR-末端加尾法克隆了团头鲂（Megalobrama amblycephala）脑下垂体糖蛋白激素α亚基（Pituitary glycoprotein hormone α subunit,PGPH α）基因5’端侧翼序列;然后利用生物信息学理论对该序列进行了序列分析;最后在序列分析结果的基础上,构建了荧光素酶质粒表达载体。序列分析结果显示,克隆所得到的团头鲂PGPH α亚基基因5’端侧翼序列长1399bp;其序列中包含潜在的TATA盒、GC盒,以及ERE、TRE、CRE、PGBE等对PGPH α亚基基因转录调控起重要作用的转录因子结合位点;启动子区域位于-40-10bp处。利用PCR方法扩增得到了全长1439bp以及1120bp、532bp、173bp均包含转录起始位点下游40bp序列的缺失片段,并将其连接至pGL3-Basic报告基因载体,成功构建了团头鲂PGPH α亚基基因5’端侧翼序列的表达载体,为进一步研究、分析其转录调控机制提供了基础。     

团头鲂促性腺激素GtHⅡβ 亚基基因5′端启动子区克隆及表达载体构建

利用改进的锚定PCR方法克隆了团头鲂(Megalobrama amblycephala)促性腺激素Ⅱβ(GtHⅡβ)亚基基因5′端侧翼序列,并在生物信息学方法分析的基础上构建了荧光素酶质粒表达载体。序列分析结果显示:克隆得到的GtHⅡβ亚基基因5′端侧翼序列长度为1354bp,其中包括TATA盒、ERE、ARE、PRE、GRE、LHX3、SF-1、Sp1、Pit-1、NF-Y和AP1等可能对GtHⅡβ亚基基因转录调控起重要作用的功能转录因子结合位点;转录起始位点位于-40～10bp。进一步利用PCR方法扩增得到了811bp(-771～+40bp)、601bp(-561～+40bp)、386bp(-346～+40bp)、239bp(-199～+40bp)和98bp(-58～+40bp)的5个缺失片段,并同全长片段一起分别连接至pGL3-Basic报告基因载体,成功构建了团头鲂GtHⅡβ亚基基因5′端侧翼序列的表达载体,为进一步研究、分析其转录调控机制提供了基础依据。     

大口黑鲈MyoD基因结构和单核苷酸多态性位点的筛选

本研究采用PCR技术和基因组步移技术从大口黑鲈基因组DNA中扩增得到MyoD基因及其5’调控区序列。该基因序列全长3797bp，其中5’调控区长1077bp，MyoD基因转录区由3个外显子（分别为591bp、81bp和78bp）和2个内含子（分别为1077bp和486bp）组成。5’调控区含有与肌肉特异性基因转录密切相关的转录调控元件E box、肌细胞增强因子2（MEF2）、肌肉特异性金属硫蛋白结合位点（MTBF）及一些转录反应调控元件（TATA box 、OCAAT box、OCT1、PRE、AP4、Pit1）。运用PCR-SSCP技术和直接测序法进行大口黑鲈MyoD基因SNP位点筛选，结果表明MyoD基因序列中存在7个突变点，均位于内含子上。养殖群体中这7个突变点分析结果显示突变比例范围在0.042～0.353之间。本研究结果为SNPs位点与大口黑鲈生长性能关联分析奠定了基础。     

大口黑鲈POU1F1启动子区域SNPs对生长的影响

采用基因组步移技术克隆了大口黑鲈垂体特异性转录因子POU1F1启动子序列,该序列全长1 629 bp,预测存在4个八聚体转录因子1(Oct-1)结合位点和TATA框等基本转录元件,1个Homeobox转录因子结合位点和2个cAMP反应元件结合蛋白(CREB)结合位点。采用直接测序法研究发现,大口黑鲈POU1F1启动子序列的-18和-183两个位点存在SNPs,该两个突变位点只检测到A、B两种单倍型。对养殖群体进行不同单倍型的基因频率和生长关联分析,结果表明,单倍型A的等位基因频率为0.246,单倍型B的等位基因频率为0.754;群体关联分析表明,基因型为AA型和AB型的个体在体质量、体长、全长、体高和体宽等方面明显高于BB型个体,但基因型为AB型和AA型的个体之间在体质量方面没有明显差异。该研究结果为下一步进行分子标记辅助选择提供了基础。     

鲤胰岛素样生长因子结合蛋白-2和-3基因启动子克隆与序列分析

胰岛素样生长因子(insulin-like growth factors,IGFs)系统对鱼类的生长和繁殖有着重要的作用。利用PCR方法克隆获得了鲤胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding protein,IGFBP)-2和-3基因的上游启动子部分序列,长度分别是1142bp和1067bp。Igfbp-2启动子区域没有TATA框和CAAT框。同时,Igfbp-3中只含有TATA框,但没有CAAT框。研究结果表明,二者启动子不具备典型的启动子特征,同时,在二者启动子上还发现了cAMP应答元件和肝细胞核因子结合位点,以及Pit-1、Oct-1、RXR和GR等结合位点。研究认为,鲤Igfbp-2和-3基因的表达受到潜在的多因子调控。     

大黄鱼Myostatin-1基因启动子克隆及生物信息学分析

Myostatin基因属于TGF-β超家族,是动物骨骼肌生长发育的负调控因子。在已克隆大黄鱼Myostatin-1基因编码序列的基础上,采用基因组步移的方法,首次克隆到约1kbp的大黄鱼Myostatin-1启动子序列。该启动子序列与已报道的金鲷和大口黑鲈相应序列的相似度分别为90%和75%。该序列具有1个TATAbox、1个CAATbox、5个E-box位点,此外还具有MyoD,USF,MEF2,SP1,NF-Y等多种转录因子结合位点。     

草鱼α-淀粉酶基因5＇侧翼序列克隆与分析

应用PCR和Genome Walking技术克隆获得长度为168 bp的草鱼（ Ctenopharyngodon idellus）α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列和2063 bp的5＇侧翼序列。将草鱼α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列与已知几种鱼类α-淀粉酶基因外显子Ⅰ序列比对,相似度为68%~86%。将草鱼α-淀粉酶基因5＇侧翼序列进行生物信息学分析,确定了其转录起始区域及转录起始位点（ TSS）;在TSS上游30 bp处有1个TATA-box,-58 bp处有CCAAT-box;在5＇侧翼序列中还发现有GATA-1、OCT-1、GR、HNF-3、AP1和SP1等转录因子结合位点。草鱼α-淀粉酶基因5＇侧翼序列的克隆,为进一步研究不同食性鱼类α-淀粉酶基因侧翼序列的差异、鱼类α-淀粉酶基因的表达、功能及调控机理奠定基础。     

东北七鳃鳗NF-κB基因启动子的构建及活性

核转录因子NF-kB(Nuclear factor kappa B)对机体的免疫反应、炎症反应等起重要的调控作用。为了获得NF-kB基因启动子的活性报告基因，进一步研究原始脊椎动物免疫应答的机制，我们根据此前克隆得到的东北七鳃鳗(Lethenteron morii)NF-kB基因cds序列，以与东北七鳃鳗高度同源的日本七鳃鳗(Lampetra japonica)同源基因 5’上游启动子特征序列为模板设计引物，克隆获得了东北七鳃鳗NF-kB启动子序列，该序列全长3169 bp，提交至NCBI Genbank获得登录号MN368861。经AliBaba2.1软件预测该序列包含CREB (cgtgacttca)、Oct-1 (aatatgaatt)、GATA-1 (gaacctatct)、AP-1 (ggttgagtca)、NF-kappa B (ctttcctgtt)、IRF-1 (tttcctgttc)、Sp-1 (tgtgaggggt)、c-Jun (acgtgacttc)和c-Fos (ggttgagtca)等多个转录因子结合位点，并包含TATA box转录核心元件。通过MethPrimer软件预测在序列1207-1402 bp处存在CG含量大于50%，长196 bp的CpG岛。利用双酶切技术构建了pGL3-NF-kB-pro重组质粒，并将其转染至人胚肾细胞系（Human embryonal kidney, HEK293T）和鲤鱼上皮瘤细胞系（Epithelioma papulosum cyprinid, EPC）中。双荧光素酶报告基因系统检测结果显示该片段序列在哺乳动物细胞系和鱼类细胞系中均具有启动子活性，同时在HEK293T中经过Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）的配体LPS刺激后启动子活性显著上升。本研究成功构建了东北七鳃鳗NF-kB启动子报告基因，并在不同细胞系中证实了其活性。LPS刺激后的检测结果揭示东北七鳃鳗NF-kB参与了TLR信号通路的免疫应答。东北七鳃鳗NF-kB报告基因的构建为探究原始脊椎动物免疫系统信号传导机制奠定了基础。     

柱状黄杆菌乙酰辅酶A合成酶基因及其上游调控序列分析

柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)是世界范围内危害淡水鱼类的柱形病的病原。目前对该病原菌遗传操作系统的研究进展较慢,而寻找高效稳定的启动子来调控外源基因在细菌体内的表达,有可能促进该细菌遗传操作系统的构建。本研究获得了柱状黄杆菌乙酰辅酶A合成酶基因(acetyl-coenzyme A synthetase gene,acs)的编码序列及其上游调控序列,该基因全长2 323 bp,编码635个氨基酸。通过序列分析,发现在该基因起始密码子ATG的上游存在核糖体结合位点(ribosome biding site,RBS)序列TAAAA,和启动子–7和–33的保守基序TATTTTCG和TTG。将acs的上游调控序列(promoter sequence,Pacs)置于氯霉素抗性基因(chloramphenicol acetyltransferase,cat)的上游并导入柱状黄杆菌G4株后,cat基因得以表达,并使宿主细胞产生稳定的氯霉素抗性。通过5′RACE技术,确定了外源的cat基因和内源的acs基因的转录起始位点都是位于起始密码子上游46 bp处的T。通过删减分析调控序列Pacs,发现起...     

一种免疫诱导型鲤启动子的克隆与功能分析

为发掘适用于基因工程抗病育种的鱼类启动子,通过实时荧光定量PCR实验对鲤Rab GTP酶(Ras-associated binding-GTPases 1a3,Rab1a3)基因的表达模式进行了分析,证实该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录水平较高,且免疫激活后转录显著增强,符合基因工程抗病育种所需的外源免疫基因转录模式。从鲤细菌人工染色体文库中,使用Rab1a3基因特异引物筛选获得包含该基因区域的文库克隆,测序获得该基因完整序列,以及上下游调控序列。通过生物信息学手段,预测到长度为1014 bp的鲤Rab1a3基因启动子序列,该启动子不具有典型的TATA盒或CpG岛特征,存在多个免疫相关转录因子结合位点。在草鱼肾组织细胞系内验证该启动子活性,结果显示,绿色荧光蛋白基因和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,证实该片段具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,双荧光素酶报告基因检测结果显示,该启动子活性在免疫刺激后增强至免疫刺激前的8.67倍。研究表明,鲤Rab1a3基因启动子有望被开发成为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。     

团头鲂tf和tfr1a基因启动子克隆及转录调控分析

为探索鱼类转铁蛋白基因tf和转铁蛋白受体基因tfr1a的转录调控机制,本实验以团头鲂为研究对象,在其全基因组数据库中获取tf和tfr1a基因序列,对2个基因候选启动子区转录因子结合位点及CpG岛进行预测,通过PCR方法克隆得到tf和tfr1a基因近端启动子区不同长度片段,连接至pGL3-Basic/pEGFP-1载体,瞬时转染入Hela细胞,并采用双荧光素酶报告基因检测系统进行检测。结果发现,团头鲂tf基因启动子区无CpG岛位点,而tfr1a基因启动子区有2个CpG岛位点。成功构建9个tf和10个tfr1a不同长度启动子片段的重组质粒,经双荧光素酶报告基因系统检测发现,tf启动子核心区域为-268^+56 bp,且-1 308^-1 102 bp片段可能存在正调控该基因表达的转录因子结合位点;tfr1a启动子核心区域为-224^+48 bp,且+48^+92 bp可能存在抑制该基因转录的负调控元件,而-1 229^-1 219 bp区域可能存在促进tfr1a基因表达的正调控转录因子结合位点。     

褐牙鲆中miRNAs与甲状腺激素受体TRβ的相互作用研究

甲状腺激素通过与其受体结合对褐牙鲆变态起重要的调控作用,而miRNAs通过结合靶基因3′-UTR在转录后水平调节靶基因的表达。为探讨miRNAs在褐牙鲆变态中的作用,通过生物信息学方法预测褐牙鲆TRβ基因3′-UTR存在的miRNAs结合位点,并利用3′-RACE方法克隆TRβ基因的3′-UTR序列,通过体外DNA重组技术构建应用于miRNAs靶向基因检测的双荧光素酶重组报告载体,利用细胞转染和双荧光素酶报告技术分析多个miRNAs与TRβ基因的作用关系。研究结果显示,克隆得到了一段长为437 bp的褐牙鲆TRβ基因的3′-UTR序列,发现3′-UTR序列上存在pol-miR-125a、pol-miR-214、pol-miR-460-5p、pol-miR-138和pol-miR-125a*的结合位点,成功构建了双荧光素酶重组报告载体,命名为pmirGLO-TRβ-3′-UTR。双荧光素酶报告分析结果表明,pol-miR-125a、pol-miR-214、pol-miR-460-5p和pol-miR-138均为作用于褐牙鲆TRβ的靶向miRNAs,而pol-miR-125a*对TRβ基因无直接的调节作用。研究结果将为后续深入研究miRNAs与TRβ在褐牙鲆变态发育中的功能及其作用机制提供基础。     

华贵栉孔扇贝MSTN基因启动子的功能分析

为了解肌肉生长抑制素myostatin (MSTN)在华贵栉孔扇贝(Chalmys nobilis)闭壳肌肌肉生长和发育过程中所起的负调控作用,对华贵栉孔扇贝的MSTN启动子序列进行了生物信息学分析。结果显示,MSTN启动子序列长1 358 bp,有4个转录起始位点。核心启动子区为–100～–51 bp。有1个TATA-box (–92～–86 bp)和2个Ebox等顺式作用元件;潜在的转录因子结合位点有MEF2、MEF3、FoxO、MTBF和MyoD等;启动子区域无CpG岛。成功构建了6个MSTN启动子不同长度片段的荧光素酶表达载体,瞬时转染到293T细胞并进行双荧光素酶报告基因活性检测,表明6个启动子片段均有转录活性,PGL-534的活性最高,其次为PGL-274、PGL-22和PGL-102,最低的为PGL-995。–216～–364区域可能存在负调控基因表达的转录因子结合位点,–364～–825区域可能存在正调控基因表达的转录因子结合位点。     

稀有鱼句鲫β肌动蛋白启动子的克隆及其驱动活性的初步检测

稀有鮈鲫是一种新型的模式实验鱼,具有利用转基因技术培育开发成为观赏性鱼类的潜在可能。本实验采用PCR方法,从稀有鮈鲫基因组DNA中分离得到大小为1584bp的β肌动蛋白(β-actin)基因片段。序列分析表明,该片段包括长为1507bp的启动调控区和77bp的部分转录区序列。启动调控区包括一段长为109bpβ-actin基因上游调控序列,不翻译的外显子1和内含子1。上游调控序列中含有TATAbox,CAATbox和CArGbox等与转录活性密切相关的作用元件,并且在稀有鮈鲫β-actin基因第一个内含子中也含有1个CArG调控元件。将该启动子片段克隆到绿色荧光表达载体(pAcGFP1-1)上,显微注射入稀有鮈鲫的受精卵中,通过荧光显微镜能观察到绿色荧光蛋白的表达。本实验成功分离了具有驱动活性的稀有鮈鲫β-actin基因启动子。     

翘嘴鳜pgc1基因表达特征及水体镉暴露对其节律性表达的影响

镉(Cd)是一种具有高度细胞毒性的重金属,其生物半衰期长,不易降解,水体中即使很低浓度镉也能对鱼类造成较大损伤。过氧化物酶体增殖物激活受体共激活因子1(peroxisomeproliferatoractivatedreceptor-γco-activator-1,pgc1)是一种转录共激活因子,其通过激活PPARγ等转录因子活性而参与一系列基因表达调控,在生物能量代谢、线粒体生物合成、抗氧化等生理过程中起着重要的调控作用。为了阐明鳜(Siniperca chuatsi) pgc1基因序列特征、组织表达及重金属镉胁迫对其昼夜节律性表达的影响,本研究对鳜pgc1α、pgc1β基因启动子顺式调控元件、序列特征、组织表达以及水体镉暴露下鳜脑组织中pgc1α和pgc1β基因表达的昼夜节律进行了分析。结果表明,鳜pgc1α和pgc1β启动子中存在NF-E2、IRF1等能量代谢相关转录因子结合位点, pgc1β启动子上存在节律转录因子KLF9结合位点。鳜pgc1α、pgc1β基因都包含完整的LXXLL基序和RRM结构域,与斑马鱼(Danio rerio) pgc1α和pgc1β基因同源性分别为51....     

稀有鮈鲫β-肌动蛋白启动子的克隆及其驱动活性的初步检测

稀有鮈鲫是一种新型的模式实验鱼,具有利用转基因技术培育开发成为观赏性鱼类的潜在可能。本实验采用PCR方法,从稀有鮈鲫基因组DNA中分离得到大小为1584bp的β肌动蛋白(β-actin)基因片段。序列分析表明,该片段包括长为1507bp的启动调控区和77bp的部分转录区序列。启动调控区包括一段长为109bpβ-actin基因上游调控序列,不翻译的外显子1和内含子1。上游调控序列中含有TATAbox,CAATbox和CArGbox等与转录活性密切相关的作用元件,并且在稀有鮈鲫β-actin基因第一个内含子中也含有1个CArG调控元件。将该启动子片段克隆到绿色荧光表达载体(pAcGFP1-1)上,显微注射入稀有鮈鲫的受精卵中,通过荧光显微镜能观察到绿色荧光蛋白的表达。本实验成功分离了具有驱动活性的稀有鮈鲫β-actin基因启动子。