3′UTR在基因表达调控中的作用

真核生物的基因表达调控在生物体生长发育过程中发挥着重要作用,涉及转录、翻译及mRNA和蛋白质的周转等多种生物学过程。研究表明,mRNA的3′端非翻译区(3′UTR)与转录后基因表达关系密切,3′UTR在mRNA稳定性、亚细胞定位及翻译等生物学过程中发挥着重要的调控作用。3′UTR序列的变异,可引起基因的异常表达,导致疾病发生。作者主要对3′UTR在基因表达调控、人类疫病和畜禽生产中的作用等研究进行了综述,以期为3′UTR调控机制在人类疫病诊断与治疗,以及畜禽生产中的应用提供理论依据。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5’非翻译区中一顺式结构因子对病毒感染必要性的分析

人们广泛认为动脉炎病毒的基因组5’非翻译区(untranslated region,UTR)在病毒基因组RNA复制、亚基因组mRNA转录和蛋白翻译过程中发挥关键作用,然而其结构与功能仍然在很大程度上不为人知。现基于2型猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染性克隆pAPRRS的基础,构建了一系列5’UTR的5’末端缺失突变体,利用RNA和DNA转染,分析了拯救病毒的遗传学与病毒学特征,发现拯救病毒的5’末端突变位点被一些不知来源的AU-rich外源序列所修复。基于T7启动子与CMV启动子转录起始位点的不同,我们人为引入一段GC-rich的序列以研究病毒的自我修复是否为模板依赖性,结果发现病毒的外源序列修复机制是非模板依赖的。通过二级结构预测分析发现,在PRRSV5’UTR中的第一个茎环结构是病毒感染性必不可少的。     

海兰褐壳蛋鸡小黄卵泡颗粒细胞全长转录组测序分析

【目的】获取鸡小黄卵泡颗粒细胞(granulosa cells of small yellow follicle, SYFG)全长转录组数据,为深入挖掘鸡卵泡发育内在分子调控信息提供参考。【方法】采用PacBio高通量测序平台,对海兰褐壳蛋鸡SYFG进行测序、过滤、聚类和矫正原始数据,获取全长转录本序列。通过生物信息学软件对全长转录本数据进行功能注释、转录因子注释、编码区序列(coding sequence, CDS)预测、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)预测筛选、简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)检测及可变剪接(alternative splicing, AS)和选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)分析。【结果】通过测序共获得52 311条海兰褐壳蛋鸡SYFG全长转录本,长度主要分布于1～3 500 bp。通过与GO、KEGG、COG、NR、Swiss-Prot和Pfam数据库比对,对转录本序列进行注释,其中GO数据库注释了26 525条转录本,KEGG数据...     

miR-204在细胞增殖分化中的作用及其机制研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类内源性的、长度约为20~25个核苷酸的非编码单链小RNA分子,它能与mRNA的3’端非编码区(3’UTR)靶向结合,从而在转录或翻译水平上调控靶基因的表达。miR-204作为miRNAs的重要一员,参与细胞的生长发育、增殖、分化及凋亡等多个生物学过程。本文主要论述了miR-204在细胞增殖与分化过程中的作用及调控机制。     

单股正链RNA病毒基因组5′非翻译区的结构与功能研究进展

单股正链RNA病毒是众多人畜共患病及动植物传染病的病原,其种类繁多,对人畜健康和农业经济生产影响重大。该类病毒基因组5′非翻译区(5′UTR)一级序列及各种高级结构在病毒的复制、转录、翻译过程中发挥重要调控作用,本文对一些代表种属单股正链RNA病毒的5′UTR进行介绍,且就其结构与功能的一般研究方法、主要进展和存在的问题进行了探讨。     

单股正链RNA病毒3′非编码区的结构与功能研究进展

单股正链RNA病毒基因组中的3′非编码区(3′UTR)可以形成二级或者高级结构,这些结构对维持病毒RNA的稳定性以及病毒的复制调控具有至关重要的作用.它不仅可以单独发挥作用,也可以与RNA或者蛋白相互作用调控病毒的复制、转录、翻译和包装等各个过程.本文对RNA结构和功能研究的一般方法,以及一些单股正链RNA病毒代表种属的3′UTR的结构和功能进行了综述,并且就研究前景和一些存在的问题进行了探讨.     

敲除小RNA gcvB后沙门菌的转录组分析

为筛选与沙门菌小RNA gcvB相关的靶基因,采用高通量的转录组测序(RNA-seq)技术对野生型沙门菌和敲除小RNA gcvB沙门菌的mRNA进行对比分析,全面地预测GcvB的靶基因的数量与种类,通过GO和KEGG数据库对筛选基因进行比对注释,进一步分析筛选基因的主要功能及涉及的生物过程。并利用荧光定量PCR对部分差异表达基因进行验证。结果显示:差异表达基因共1 244个,其中基因表达上调678个,基因表达下调566个。GO富集分析显示,差异表达基因主要涉及氧化还原活性、铁离子结合、运动活性等分子功能,细菌鞭毛的细胞成分,细胞呼吸、钴胺素代谢过程和钴胺素生物合成过程等生物过程。KEGG数据库分析显示,差异表达基因主要参与细菌趋化性、卟啉和叶绿素代谢、不同环境中的微生物代谢、双组分系统、甲烷代谢等14个信号通路。对筛选出的10个差异表达基因进行荧光定量PCR验证,结果显示:差异表达基因相对表达量与RNA-seq测序结果基本一致。本研究为进一步探明小RNA gcvB与靶基因相互作用、小RNA的调控机制,以及沙门菌致病机制奠定了基础。     

MicroRNA与骨骼肌发育研究进展

MicroRNA(miRNA)是内源性小单链非编码RNA(约22 nt),主要通过与靶基因mRNA 3’UTR结合使mRNA降解或阻断mRNA翻译,从而调节基因表达。miRNA通过靶向骨骼肌发育各个时期的关键因子从而参与骨骼肌的发育并发挥重要调控作用。本文对miRNA的形成机制及骨骼肌发育过程中miRNA检测手段、靶基因的鉴定、肌肉发育的调控作用等进行简单综述,为深入解析miRNA与骨骼肌的发育提供参考。     

一个新的家蚕BmLITAF基因的电子克隆及序列分析

在对家蚕蛹cDNA文库的测序中发现了脂多糖诱导肿瘤坏死因子α的转录激活因子(lipopolysaccharide-induced tumor necrosis factor-α factor,LITAF)的EST序列(GenBank登录号AADK01016184)。经过比对发现BmLI-TAF全长为981 bp,由97 bp的5′端非翻译区序列(5′UTR)、390 bp的开放读码框(ORF)和494 bp的3′端非翻译区序列(3′UTR)组成。用电子克隆方法对BmLITAF进行基因结构分析发现,此基因由3个外显子和2个内含子组成,编码129个氨基酸。对BmLITAF蛋白进行疏水性、跨膜结构和信号肽分析的结果显示,BmLITAF具有跨膜结构域。根据BmLITAF的电子克隆序列由家蚕基因组PCR扩增获得BmLITAF基因,将其克隆到pGEM-T-easy载体中,测序验证与电子克隆结果一致。     

基于转录组测序挖掘雌性鸡胚性腺不对称发育中的重要lncRNA及其靶基因

为了挖掘雌性鸡胚性腺不对称发育中的重要长链非编码RNA(lncRNA)及其靶基因，试验以采集的胚胎孵化第9天(E9阶段)的雌性鸡胚两侧性腺为研究对象，采用转录组测序(RNA-seq)技术和生物信息学方法对雌性鸡胚左右两侧性腺进行转录组分析预测lncRNA,运用DESeq2 v1.30.1软件鉴定两侧性腺间差异表达的mRNA和lncRNA,预测差异表达lncRNA的顺式和反式靶基因，对靶基因进行GO功能注释和KEGG信号通路分析；通过实时荧光定量PCR扩增验证重要靶基因的表达。结果表明：转录组分析预测出653个基因间lncRNA,467个内含子lncRNA,1 339个反义lncRNA。雌性鸡胚左右两侧性腺间有1 856个差异表达mRNA和443个差异表达lncRNA。GRIA1、DIO3、FSHR、LHX9、CYP17A1和TOX3等229个基因为差异表达lncRNA的靶基因。两侧性腺差异表达lncRNA的靶基因主要富集到了类固醇代谢过程、细胞内雌激素受体信号通路的正向调节、代谢通路等过程。实时荧光定量PCR扩增验证重要靶基因的表达结果与RNA-seq结果基本一致。说明雌性鸡胚左右两侧...     

RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用

转录组测序(RNA-seq)是通过高通量测序方法全面快速的获悉特定组织或细胞的特定发育阶段或功能状态下所有RNA序列信息的技术。该技术以其准确和高通量等特征,被广泛应用于生物学、医学和农学等基础性研究。寄生虫在体外发育、感染入侵和体内繁殖等不同阶段,发生着一系列复杂的生物变化。采用RNA-seq技术筛选寄生虫发育、感染和繁殖等不同阶段的差异表达基因,阐明其功能,获悉寄生虫-宿主互作的分子调控机制等研究是目前的研究重点和热点。基于此,作者对RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用作一综述。     

系列功能区缺失的猪内源反转录病毒5′非编码区的构建及序列分析

为构建缺失不同功能区的猪内源性反转录病毒(PERV)5′非编码区(5′UTR)克隆,分析5′UTR的转录调控规律,以质粒WZSP-293-5′UTR为模板,应用重组PCR方法分别扩增5′UTR与缺失引物结合区及前导序列(PBS-Leader),即5′UTR(5′长末端重复区)、U3区、R区、U3区中重复序列的5′UTR等5种PCR片段,并分别将其克隆至T载体上,挑取阳性克隆,酶切鉴定插入方向,选择正确方向插入的克隆,测序并进行序列分析。结果表明,构建了系列功能区缺失的5种5′UTR克隆,分别命名为UTR-PMD、LTR-PMD、UTR-U3-PMD、UTR-R-PMD、UTR-U-PMD以备后用。结论:在PERV 5′UTR的不同功能区中含有一系列可能的转录因子结合位点;中国五指山猪内源性反转录病毒(WZSP-PERV)在293细胞中传代时,不仅U3重复区数目增加,重复亚型也发生了一定的改变。     

BHV-1感染MDBK细胞lncRNA表达谱系及lncRNA与mRNA的关联性分析

为探究牛疱疹病毒1型(BHV-1)感染MDBK细胞的长链非编码RNA(lncRNA)表达谱系变化及lncRNA与m RNA的关联性,本研究将BHV-1感染MDBK细胞,以未感染BHV-1的MDBK细胞作为对照,于感染后采用Illumina HiSeqTM4000测序,测序数据基于stringtie进行转录本重构,得到7 935个lncRNA转录本,再用CPC和CNCI两个软件进行新转录本编码能力的预测,获得681个新产生的lncRNA转录本。利用DESeq2软件对差异表达的lncRNA进行分析,结果显示,实验组共获得839个差异表达的lncRNA转录本,其中表达上调转录本508个,表达下调转录本331个。利用RNA plex软件对反义lncRNA与mRNA进行关联性分析,得到lncRNAmRNA相互作用的靶基因对1 227个,其中差异表达的lncRNA-mRNA相互作用靶基因对42个;顺式作用lncRNA与m RNA关联分析,获得lncRNA-mRNA靶基因对3 793个,差异表达的lncRNA-mRNA靶基因对149个;反式作用lncRNA与mRNA关联分析,获得lncRNA-mRNA靶基因对268 409个。通过基因本体论(GO)注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析进一步对与lncRNA关联mRNA的功能和途径进行分析,结果显示,关联的mRNA在细胞进程、单组织代谢过程、代谢过程及生物学调节等过程显著富集。随机选取10个差异表达的lncRNA,利用qRT-PCR方法进行验证,结果显示,其表达变化趋势与高通量测序数据趋势一致。本研究为进一步研究lncRNA在病毒感染中的作用奠定了基础,同时为进一步阐述BHV-1的发病机制、致病机理提供参考。     

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。     

长链非编码RNA的调控机制及其在家畜中的预测方法

长链非编码RNA（long noncoding RNA,lncRNA）是一类转录本长度超过200个核苷酸,不参与蛋白编码的功能性RNA分子,直接以RNA形式在表观遗传水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平调控基因的表达,在家畜体内的各种生物学过程中起重要作用。作者对长链非编码RNA的来源、分类和结构特征、实现生物学功能的4种分子调控机制（信号分子、诱饵分子、引导分子、支架分子）、调控基因表达的5个层面及采用高通量RNA测序技术分析测序数据和预测家畜lncRNA的方法进行了综述,为合理地研究家畜的lncRNA提供基础。家畜lncRNA预测方法主要包括深度测序、转录组重建、新转录本预测、lncRNA识别4个部分,在lncRNA识别阶段,作者所在研究团队前期采用将蛋白质编码潜能评估工具CPAT（coding potential assessment tool）和在线的序列编码能力预测工具CPC（coding potential calculator）结合取交集的方法,较好地从预测得到的大量的候选转录本中快速排除具蛋白编码能力的转录本,预测获得68 604条内蒙古绒山羊的皮肤组织lncRNA,丰富了NONCODE数据库中羊lncRNA转录本的基础数据。     

野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmmace1)5′端非翻译区序列的剪切方式分析

通过5′cDNA末端快速扩增(RACE)的方法,克隆了野桑蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmmace1)的cDNA 5′端非翻译区序列(5′UTR)区域,与家蚕乙酰胆碱酯酶1型基因(Bmace1)的cDNA 5′UTR(242个碱基)进行比较分析表明,Bmmace1的5′UTR包含有231个碱基,存在2个位点的点突变和一段连续11个碱基的缺失。通过克隆和测序分析野桑蚕基因组中Bmmace1的5′UTR片段,表明Bmmace1和Bmace1基因的RNA剪切都遵循GT-AG规则,但在其cDNA 5′UTR的RNA剪接过程中可能存在差异,Bmmace1在其cDNA上游+33处存在比Bmace1少剪接的序列TGATTTGAAGG,而在其基因组中5′UTR的TGATTTGAAGG序列下游-4位点缺失ACAGA序列。研究结果可为深入探讨Bmmace1基因与野桑蚕产生抗药性的关系提供基础信息。     

初生及成年牦牛大脑皮质的转录组分析

旨在分析初生和成年牦牛大脑皮质转录组表达谱,筛选影响大脑皮质发育的候选基因。本研究选取初生(1～7日龄(NYB),n=3)和成年(3～4岁(AYB),n=3)牦牛,放血处死,采集大脑皮质,利用Illumina HiSeq平台对转录组进行测序与分析,筛选得到差异表达基因,在此基础上对差异基因进行GO功能注释、KEGG富集分析和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法验证。测序结果共分析得到了4 790个显著差异表达的基因(P<0.05),其中包括2 670个上调表达的差异基因,2 120个下调表达的差异基因。随机选取了9个差异基因进行qRT-PCR验证,表达趋势与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠。GO功能注释发现其中占比较多的条目为与蛋白合成及ATP利用相关的转录调控、RNA聚合酶II正调控转录、蛋白结合及ATP结合;KEGG富集分析发现占比较多与大脑发育相关的通路为调控轴突发育及重塑的轴突导向通路,与神经胶质细胞增殖相关的MAPK信号通路,与突触传递相关的神经活性配体-受体相互作用、 PI3K-Akt、钙信号及磷脂酶D信号通路,与免疫防御相关的Toll样受体通路,与低氧适应调...     

蛋鸡繁殖性能相关长链非编码RNA的筛选与鉴定

该研究通过对比蛋鸡不同生长发育阶段卵巢组织,筛选鉴定与蛋鸡繁殖性能相关的长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。通过提取20周龄(n=3)、30周龄(n=3)京红蛋鸡卵巢组织总RNA构建测序文库,利用RNA-seq技术及生物信息学分析方法鉴定差异表达lncRNA并进行qRT-PCR验证及功能富集分析。在不同周龄蛋鸡卵巢组织中共筛选鉴定到1 283个lncRNA表达,其中10个存在差异表达,qRT-PCR验证了测序结果。差异表达lncRNA显著富集到190条GO条目及5条KEGG通路中。研究结果表明lncRNA参与蛋鸡繁殖性能调控相关的生物学过程、细胞组分、分子功能以及多种信号通路。     

microRNA let-7调控动物个体发育的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于多细胞动物中的进化保守的大小为18~25nt的非编码小分子RNA,可以通过与靶基因mRNA的非编码区(3′UTR)结合导致mRNA降解,或阻断mRNA翻译而调节基因表达。let-7是在线虫中发现的具有转录后调节功能的小分子RNA,具有高度的保守性,研究发现,let-7参与动物个体多个器官组织的发育过程。作者综述了近年来let-7参与调控脑、神经系统、心肺系统和肌肉发育等组织器官的研究成果,初步阐述了let-7调控组织器官发育的作用机制,以期为进一步探索let-7在动物体内的功能奠定基础。     

基于RNA-seq技术筛选低钙培养奶牛乳腺上皮细胞差异表达基因

本研究拟利用转录组测序(RNA-seq)技术筛选低钙培养奶牛乳腺上皮细胞(CMEC)差异表达基因,为临床寻找更为准确、灵敏的奶牛低钙血症生物标志物提供方法与思路。利用RNA-seq技术对低钙组CMEC转录组测序,筛选8个差异表达基因进行定量反转录聚合酶连锁反应(qRT-PCR)验证测序结果准确性,对测序数据进行基因功能注释及通路富集分析。结果显示,2组分别得到63 910 842条和66 979 098条滤过读段,共计筛选116个差异表达显著性基因,其中上调基因52个,下调基因64个,并找到调节甲状腺素信号通路的KAT2A基因和参与甲状腺素合成的DUOXA2基因。利用qRT-PCR对测序结果中筛选的8个差异表达基因进行验证,其结果与RNA-seq结果大体一致。结果表明低钙环境影响CMEC基因表达,KAT2A和DUOXA2基因可能参与细胞钙调节。