谷子RNA干扰相关酶类基因家族的鉴定与分析

Dicers酶类、Argonautes蛋白以及RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerases,RDRs)是RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制中重要的核心蛋白,但在谷子(Setaria italica)中尚无系统报道.为了研究谷子中与RNA干扰相关酶类基因的特征,本研究对谷子的RNA干扰相关酶类基因家族进行了蛋白质理化性质、亚细胞定位预测、蛋白质保守基序、基因保守结构域、基因家族成员间系统发育关系以及组织特异性表达谱分析.研究共发现24个与谷子RNA干扰相关酶类基因,包括7个DCL(Dicers),13个AGO(Argonautes),4个RDRs.系统进化树分析表明,这些家族被分为3个进化支.同一家族基因成员具有共同的保守结构域.虽然大多数基因可同时在不同发育时期的叶、茎和穗中表达,但其在各时期的穗和茎中的表达量最高.本研究为详细探讨这些基因在谷子生殖和生长发育中的表观遗传修饰作用提供了理论依据.     

谷子AGO基因家族全基因组鉴定及特征分析

阿尔戈蛋白（Argonaute proteins,AGO proteins）作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出15个具有保守结构域和位置顺序的家族成员,分布在7条染色体上,其编码的蛋白质长度在862～1148 aa之间。系统进化分析显示,谷子AGOs蛋白分布在3个进化分支,与拟南芥相比,家族成员数量有所扩展;组织表达特异性分析表明,谷子AGOs大部分基因在穗部表达强烈,推测其参与生殖发育基因调控;蛋白互作结果预测显示,所有谷子AGOs蛋白都与三种蛋白质相互作用,其中DNA介导的RNA聚合酶v亚单位1已被证明与转录水平基因沉默有关。表明AGO基因在谷子进化过程中结构和功能保守,可为谷子AGO基因家族成员的功能研究提供理论基础。     

鸡Wnt基因家族生物信息学分析及表达

【目的】试验旨在对鸡Wnt基因家族进行全面系统地调查分析,并进一步明确鸡感染新城疫病毒(Newcastle disease virus, NDV)后Wnt基因家族成员的表达模式。【方法】基于鸡基因组测序结果,通过查询Pfam和UniPort数据库获取鸡Wnt基因家族全基因组序列,构建系统进化树,分析Wnt蛋白理化性质、亚细胞蛋白定位、染色体分布、保守结构域等,并进一步研究鸡感染NDV后Wnt基因家族成员的表达模式。【结果】试验共鉴定到39个鸡Wnt基因家族成员。系统进化树分析发现,鸡与人和鼠的Wnt成员相似性较高,均有12个亚家族,即Wnt1、Wnt2(Wnt2a和Wnt2b)、Wnt3a、Wnt4、Wnt5(Wnt5a和Wnt5b)、Wnt6、Wnt7(Wnt7a和Wnt7b)、Wnt8(Wnt8a和Wnt8b)、Wnt9(Wnt9a和Wnt9b)、Wnt10a、Wnt11及Wnt16成员,但鸡缺少Wnt10b。鸡Wnt成员分布于11条染色体上,分别为Chr1、Chr2、Chr4、Chr6、Chr7、Chr12、Chr13、Chr21、Chr26、Chr27和Chr34,成员间出现1...     

大白猪ZnT基因家族生物信息学分析及组织表达研究

【目的】 分析大白猪溶质载体30A （ZnT）基因家族成员的生物学特性,并检测其在猪不同组织中的表达水平,为研究ZnT基因家族调控锌的代谢提供科学依据。【方法】 使用多种生物信息学软件对猪ZnT基因家族10个成员（ZnT1~ZnT10）进行序列分析,包括基序、保守结构域、跨膜结构域、进化树、蛋白相互作用分析;使用实时荧光定量PCR方法检测ZnT基因家族在6月龄大白猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢、乳腺中的表达差异。【结果】 ZnT1~ZnT10基因定位到猪的8条染色体上,分子质量在41.61~85.30 ku之间;等电点介于6.27~9.30之间,其中ZnT6等电点最高为9.30,ZnT1等电点最低为6.27。ZnT基因家族中,除ZnT3外都属于稳定蛋白,除ZnT5、ZnT9外都含有6层跨膜结构域,除ZnT6、ZnT9外所含基序顺序均一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT6与ZnT2、ZnT3、ZnT7、ZnT9蛋白关联程度最高,ZnT1与ZnT3蛋白关联程度最高,ZnT8与其他家族成员间关系较远。ZnT基因家族序列在哺乳动物进化过程中相对保守。ZnT基因家族的10个基因在大白猪肺脏中相对表达量较高,在心脏中相对表达量较低,除ZnT5、ZnT7、ZnT9外的ZnT基因家族的其他成员在肌肉中几乎不表达。【结论】 ZnT家族属于跨膜结构蛋白,所含基序顺序基本一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT基因家族多数成员在大白猪肺脏中表达量最高,在心脏和肌肉中相对表达量较低。     

白刺14-3-3基因家族的鉴定及表达分析

为探明白刺(Nitraria tangutorum)14-3-3基因家族的基本特征及其进化关系,本研究基于白刺转录组数据,利用生物信息学方法,对白刺14-3-3基因家族成员进行鉴定,预测其理化性质、亚细胞定位、保守结构域,分析其系统进化关系及其基因在不同浓度盐、干旱处理下的组织器官表达模式.结果表明:从白刺转录组数据中...     

黑果枸杞GRF转录因子家族鉴定与生物信息学分析

为探究黑果枸杞(Lycium ruthenicum)GRF基因家族成员在盐胁迫下的耐盐分子机制,采用生物信息学方法,对黑果枸杞转录组数据库进行分析,并对GRF家族成员的理化性质、保守结构域、进化树、基因家族表达谱进行分析。结果表明,通过转录组数据共筛选出14个GRF家族成员,这些蛋白编码氨基酸的个数为136～585 aa,等电点为5.58～9.33,分子量为14.566 97～62.986 65 kDa。保守基序表明,多数黑果枸杞GRF的N端具有QLQ和WRC保守结构域。系统进化分析发现,14个LrGRFs被分为7个亚族,位于同一亚族的GRF基序组成相似,部分黑果枸杞GRF与番茄GRF具有相对应的进化关系。表达谱表明,不同组织的LrGRFs在不同盐胁迫下均有响应,其中LrGRF6,LrGRF10和LrGRF12在根中高表达,而LrGRF2,LrGRF6和LrGRF10在叶中表现为高表达,这表明其可能在黑果枸杞中发挥着更加重要的调控作用。结果为进一步深入揭示LrGRFs在盐胁迫环境下的分子机制奠定了理论基础。     

RNA干扰的研究现状与展望

RNA干扰是一种由双链RNA所引起的序列特异性基因沉默。它是真核生物中基因转录后沉默作用的重要机制之一。这种机制在进化中呈保守趋势,介导对内外源性病理性核苷酸及侵入微生物的抵抗,并在染色质水平、转录水平、转录后水平和翻译水平层次上参与基因表达的调控。基于此机制建立的RNAi技术作为新兴的基因阻抑方法,在功能基因组学、微生物学、基因表达调控机理研究等领域得到了广泛应用。本文从RNAi的作用机制、生物学功能、特点及应用等方面介绍了其研究进展。     

RNA干扰作用的研究进展

作为一种古老的生物体自我监督机制,RNA干扰（RNAi）通过双链RNA（dsRNA）作用于同源基因的特异性序列,使其沉默。而小干扰RNA（siRNA）则类似RNAi作用中的媒介物,能够沉默体细胞中的目的基因而不会激活dsRNA依赖性蛋白酶介导的非特异性抑制作用。目前,RNAi技术已被广泛应用于新基因的筛选、基因功能鉴定、信号转导研究以及基因治疗等方面。显示出了十分广阔的应用前景。     

RNA干扰技术和家蚕杆状病毒表达系统在纤维素酶研究中的应用前景

植物通过光合作用产生的纤维素是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。纤维素酶是糖苷水解酶的一种,能有效地将农作物秸杆等富含纤维素的物质水解为葡萄糖,进而发酵产生生物乙醇,从而解决农业、再生能源以及环境污染等问题。随着生物化学、分子生物学以及基因工程等多种交叉学科的快速发展,获得适合工业化的高活力的纤维素酶指日可待。RNA干扰是利用双链RNA特异性地降解相应序列的mRNA,从而特异性地阻断相应基因的表达,是后基因组时代的一种强有力的调控目的基因表达的实验工具。家蚕杆状病毒表达系统是一种快速、高效表达外源基因的技术手段,目前该系统的发展和应用已经非常成熟。本文综述了纤维素酶的特性以及近年来国内外对纤维素酶、RNA干扰和家蚕杆状病毒表达系统的研究进展,并对该两种实验技术手段在今后纤维素酶研究中的应用前景作了预测和展望。     

猪TGF-β基因家族成员的鉴定、进化及表达分析

为了明确猪TGF-β基因家族的功能和进化关系,运用HMMER并结合BLAST对猪的TGF-β基因家族成员进行鉴定,运用多种生物信息学方法对序列进行分析,运用转录组数据分析TGF-β基因家族的组织表达规律,并对TGF-β基因家族进行功能富集分析。结果表明：猪TGF-β基因家族共有36个成员,编码蛋白质的氨基酸数量在153～719,相对分子质量在16.44～79.41 kDa,等电点在4.93～11.78,均为亲水性蛋白。二级结构以无规则卷曲为主,其次是α-螺旋。系统进化树分析表明TGF-β基因家族分为三大亚类,猪TGF-β基因家族成员与人和小鼠的TGF-β基因家族成员分别聚集,说明其进化关系较近。基因结构和结构域中同一类群的不同TGF-β基因家族成员具有较高的相似度。转录组数据显示大多数TGF-β基因家族成员在成年公猪和母猪27种不同组织和外周血单核细胞中均有表达,其中GDF1和TGFB2基因在成年猪所有组织中高表达。功能富集分析发现TGF-β基因家族参与众多的生物学过程和病理过程。研究结果为深入解析猪TGF-β基因家族的生物学功能奠定基础。     

RNA干扰的研究进展

RNA干扰(RNAi)在抵抗病毒感染、抑制转座子活动、调控内源性基因表达等方面发挥重要作用,其高特异性、高效性等显著优势将成为研究基因功能的全新手段.本文简要概括RNAi作用机制和siRNA技术的原理,同时也讨论了RNAi技术在各领域的应用.     

水牛ABCD基因家族生物信息学分析及ABCD1基因表达研究

为鉴定水牛ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）转运蛋白D （ABCD）基因家族成员及其在水牛中的表达,本研究利用生物信息学对水牛ABCD基因家族的染色体定位、基因结构、保守结构域、蛋白理化性质进行分析,利用实时荧光定量PCR检测ABCD1基因在水牛各组织及不同泌乳期乳腺中的表达,并用3种激素处理水牛乳腺上皮细胞,检测激素对ABCD1基因表达的影响。结果显示,从水牛全基因组中共鉴定出9个ABCD家族基因,分别为ABCD1、ABCD2、ABCD3、ABCD4,其中ABCD4基因包含6个不同转录本（ABCD4X1-ABCD4X6）,ABCD1~ABCD4 4个基因分别位于X、4、6、11号染色体;序列分析发现,ABCD家族基因包含9~22个内含子,编码444~741个氨基酸,分子质量为49.63~83.41 ku,等电点为6.43~9.64;共找到ABC_membrane_2、Endonuclease_5、ABC_tran 3个ABCD家族基因所共有的功能基序。ABCD基因家族可分为4个亚族,系统进化树显示,ABCD基因高度保守。共线性分析表明,水牛和奶牛之间存在7对直系同源的ABCD家族基因。不同组织定量表达结果表明,ABCD1基因在水牛15个组织中均有表达,其中在脂肪组织中表达量最高。不同泌乳时期的乳腺组织定量表达结果显示,ABCD1基因在50 d表达量达到最高,整个泌乳期呈现低-高-低表达模式。用不同浓度催乳素、雌二醇、孕酮分别处理水牛乳腺细胞,当催乳素、雌二醇和孕酮浓度分别达到2.0、0.3和4.5 μg/mL以上时,ABCD1基因表达量显著高于对照组。结果表明,水牛ABCD基因家族包含9个基因,其中ABCD1基因参与泌乳调控,本研究为进一步探讨ABCD家族基因在水牛乳腺中的功能提供了参考依据。     

应用RNA干扰技术对猪蛔虫性别相关基因功能的初步研究

针对编码猪蛔虫雌虫卵巢蛋白基因的EST序列设计了1对特异引物及连接T7启动子的引物，经PCR扩增，获得5’端连有T7启动子的双链DNA，在RNA聚合酶的作用下，转录合成dsRNA。通过浸泡的方式将dsRNA导入秀丽新杆线虫中，在浸泡后的5个不同的时间点，采用RT—PCR检测虫体浸泡后靶基因被干扰的效果。试验结果表明，在浸泡后的8～29h能检测到同源靶标的存在；而在浸泡后的43～57h不能检测到靶标RNA。另外，试验组没有观测到虫体明显的表型变化，而对照组在浸泡28h后，发现部分线虫体内有发育成形的虫卵。初步认为导入虫体的dsRNA发生了干扰效应。     

RNA干扰技术的应用研究进展

RNA干扰是指由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)启动的序列特异的转录后基因沉默现象,广泛存在于真菌、植物和动物中。RNA干扰技术是近年来迅速发展起来的高效、特异、易操作的基因阻断技术,在功能基因组的研究中有着广阔的应用前景。文章对RNA干扰的分子机制、生物学功能和RNA扰技术的优势以及其在功能基因组、基因治疗、转基因动物研究、药物开发等方面的应用做一综述。     

RNA聚合酶Ⅱ启动子驱动的长双链RNA干扰载体的构建与验证

为了探索构建由RNA聚合酶Ⅱ型启动子驱动、能有效避免干扰素反应的表达长双链RNA的RNA干扰载体,试验在转录单元两端各添加了一个自剪切核酶序列,在转录后切成RNA出核所必要的5’帽子和3’polyA尾,以绿色荧光蛋白(EGFP)基因为报告基因插入2个核酶之间作为试验载体,以表达红色荧光蛋白基因的载体作转染效率校准,通过瞬间转染对荧光蛋白的表达情况进行观察和RT-PCR分析。结果表明:在转染效率基本一致的情况下,试验组未观察到绿色荧光;2个核酶能够完全自剪切,试验组细胞质中有EGFP mRNA的存在,但与正常对照组相比下降了46.1%。说明研究设计的载体达到了延迟表达RNA出核的目的,为用该载体表达长双链RNA时在其出核之前被Dicer酶有效切割成小双链RNA从而避免其出核引起干扰素反应提供了时间保障。     

RNA干扰的研究进展

RNA干扰（RNA interference，RNAi）是真核生物中普遍存在的一种自然现象，是由双链RNA（double—stranded RNA，dsRNA）启动的序列特异的转录后基因沉默过程。     

蒺藜苜蓿LEA基因家族全基因组分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一类在种子胚胎发育后期特异表达并受发育阶段及脱水信号调节的脱水保护蛋白,在响应植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中具有重要功能。本研究利用生物信息学手段,在全基因组水平对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)LEA基因家族进行分析,并对其进化、基因结构、进化压力、染色体定位及基因表达模式进行了系统分析。本研究共筛选出23个蒺藜苜蓿LEA家族基因,可分为8个亚家族。基因定位结果表明,23个蒺藜苜蓿LEA基因分布于除6号染色体外的其他7条染色体上,但分布不均匀;家族成员外显子数目都不超过两个,结构简单。不同组织表达谱分析结果显示,LEA家族基因具有不同的组织表达模式,并受干旱逆境胁迫调控。本研究结果可为蒺藜苜蓿LEA基因家族的功能分析奠定基础。     

杧果PEPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

PEPC家族蛋白在植物光合碳同化过程中起到重要作用,同时具有多种非光合生物学功能,目前杧果中尚未报道。本研究对杧果MiPEPCs进行了全基因组鉴定,并分析了它们在不同组织（包括成熟叶片、成熟树皮、种子、根、花、果肉和果皮）和两个品种（高糖品种‘台农1号’和低糖品种‘热农1号’）中的表达情况。结果获得4个杧果MiPEPC基因家族成员,其理化特征较为相似,且所有MiPEPCs蛋白亚细胞定位预测均存在与细胞质中。基因组定位发现杧果MiPEPCs分布于4条不同的染色体。联合拟南芥,水稻,菠萝的PEPCs进行系统进化分析显示可分为2个亚组,MiPEPCs分布在第I（PTPC）和II亚族（BTPC）。杧果植物型MiPEPCs和细菌型MiPEPCs分离时间早于单子叶植物和双子叶植物的分离时间,两者蛋白序列差异大,但仍具有一定的保守性。顺式作用元件分析显示,MiPEPCs含有数量较多的光响应元件和激素响应元件。转录组表达分析结合qPCR实验验证发现,MiPEPCs在不同杧果组织中的表达具有偏好性,可能参与杧果的多个生物学过程（包含光合和非光合过程）,并初步推测MiPEPC1、MiPEPC3可能与杧果果实成熟过程。本研究为进一步探究MiPEPC家族在杧果中的生物学功能奠定了基础。     

家蚕环形RNA的预测与鉴定

环形RNA(circRNA)是具有闭合环状结构的单链RNA,其功能涉及对亲本基因转录的调控、miRNA的吸附和作为某些疾病的生物标志物。以家蚕幼虫、蛹和蛾3个发育时期蚕体的混合样本提取总RNA,利用高通量测序共获得112 271 320个测序read。采用软件Map Splice和Find_circ从获得的测序read中预测家蚕的circRNAs,其中用Map Splice预测到的circRNA共1 659条,用Find_circ预测到的circRNA共9 777条,2个软件共同预测到的circRNA有1 598条。利用circRNA预测程序CircRNApredictor.pl从家蚕转录组read(SRR315361)和家蚕基因组序列中预测到12 955条circRNA,进一步将高通量测序read匹配预测的circRNA序列,结果显示序列首尾重叠,为环状分子。通过软件miRanda预测了部分家蚕circRNA的靶miRNA。设计特异性的正、反向PCR引物对,选取其中11条SRPBM(spliced reads per billion mapping)值最高的circRNA进行PCR,产物测序鉴定为家蚕潜在的circRNA分子,其中BmcircR_3621、BmcircR_8955、BmcircR_8926、BmcircR_6123、BmcircR_8349、BmcircR_1198、BmcircR_9535、BmcircR_6215、BmcircR_7937在家蚕酪氨酸蛋白激酶Abl(tyrosine-protein kinase Abl)和异常细胞迁移蛋白10(abnormal cell migration protein 10)等的基因序列中以环的形式存在,并且主要成环位点与生物信息学预测结果一致,而BmcircR_2196和BmcircR_6226的成环位点与预测存在差异。研究结果可供家蚕乃至昆虫新型RNA分子的鉴定和研究参考。     

RNA干扰抑制家畜病毒感染的研究进展

RNAi(RNA-mediated interference)是一种由序列特异性的dsRNA(double stranded RNA)作为触发器来触发同源mRNA降解从而引起基因沉默的细胞机制。利用RNAi方法可以通过沉默特异基因来对目的基因进行功能性分析,另外通过干扰RNA抑制病原性基因的表达来进行病毒性疾病治疗的研究已取得了显著的成就。作者对RNAi的作用机制、RNAi在抑制病毒复制和抵抗病毒感染动物方面的研究进展及应用前景和存在问题进行了综述。