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九翅豆蔻叶绿体基因组特征及其密码子偏好性分析
傅武祥;郭雨桐;张雪梅;马占霞;为探究九翅豆蔻(Amomum maximum)叶绿体全基因组(chloroplast DNA, cpDNA)特征和密码子使用偏好性，本研究利用Illumina HiSeq测序平台对九翅豆蔻叶绿体全基因组进行测序，通过组装与注释得到叶绿体基因组全序列，使用MISA、 IQTREE和CodonW等软件对九翅豆蔻叶绿体全基因组的微卫星位点(microsatellite site)、密码子偏好性及系统发育进行分析。结果表明，九翅豆蔻完整叶绿体全基因组长度为163 602 bp,基因组平均G+C含量为36.1%,其大单拷贝(large single copy, LSC)区和小单拷贝(small single copy, SSC)区长度分别为88 626 bp和15 426 bp,两个反向重复(inverted repeat, IR)区长度为29 775 bp。九翅豆蔻叶绿体基因组共编码132个基因，包含86个蛋白编码基因、 38个tRNA基因和8个rRNA基因。叶绿体基因组序列上共检测到132个简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点。其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和五核苷酸数量分别为65、 35、 5、 24、 3个，绝大多数属于单碱基重复的A/U类型。系统发育分析显示九翅豆蔻在豆蔻属(Amomum)植物中单独聚为一支。这为九翅豆蔻种质资源鉴定、评价及物种形成机制研究奠定了基础。
菠萝ACC氧化酶基因AcACO1的克隆与表达分析
朱家红;李超燕;范鸿雁;胡福初;罗志文;张治礼;乙烯是重要的植物激素,在植物生长发育和胁迫响应中具有重要的调节功能。1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)是植物乙烯生物合成途径中的一个关键酶。根据转录组数据,从菠萝中成功克隆到1个编码ACO的基因Ac ACO1,测序结果证实该基因全长1 094 bp,包含一个957 bp的开放阅读框,编码318个氨基酸。AcACO1蛋白具有典型的植物ACO结构特征,含有DIOXN和2OG-FeⅡ_Oxy两个保守结构域。1 850 bp的AcACO1启动子区域含有众多应答激素和环境胁迫信号元件。实时荧光定量分析结果表明,乙烯利、低温和赤霉素均能诱导AcACO1的表达。
基因组挖掘默诺霉素生物合成基因簇的比较分析
朱世扬;王露;裘娟萍;李骏;通过对NCBI数据库的检索,使用次级代谢基因挖掘的方法对整个基因组数据进行扫描,发现含有潜在的默诺霉素家族磷酸糖脂类抗生素合成途径基因簇的6株链霉菌:Streptomyces ghanaensis、Streptomyces bambergiensis、 Streptomyces prasinus、 Streptomyces lincolnensis、 Streptomyces. sp. SAT1和Streptomyces clavuligerus。将搜寻获取的候选基因簇与S. ghanaensis中的默诺霉素合成相关基因簇进行比较基因组学分析,从共线性比对、合成基因的进化水平和同源性比对结果的分析,说明默诺霉素合成基因簇存在两种不同的进化来源与途径。其中5株链霉菌的合成基因簇位于染色体的两臂区,该区域常发生染色体插入或缺失的水平转移。通过对移动元件的基因岛序列的预测,发现默诺霉素合成基因簇是由20 kb大小的基因组岛实现了种间水平转移。基因组岛的插入是链霉菌获得新性状的重要途径,可以阐述基因簇在种间转移的途径和进化方向,以生物信息学基因组分析的角度为高产菌株的构建提供数据支持和改造。
亚硒酸钠对HepG2细胞脂质和葡萄糖代谢相关基因表达的影响
张亮亮;易婉婷;黄江涛;代杰;曾柱;贾义;硒是人和动物必需的微量元素,不同浓度的硒可以调节猪、羔羊、小鼠、人和酵母中与脂质和葡萄糖代谢相关基因的表达水平,但是目前尚不清楚低剂量硒对HepG2细胞脂质和葡萄糖代谢相关基因的影响。因此,我们通过实时荧光定量PCR和基因组学分析,研究了亚硒酸钠对HepG2细胞中脂质和葡萄糖代谢相关基因表达水平的影响。结果表明,脂质代谢相关基因FAR1,DGKD和HILPDA在24 h和36 h时表达增加,葡萄糖代谢相关基因UGDH,IRS-2和PEPCK在24 h和36 h时表达增加。与对照组相比,0.1μmol/L亚硒酸钠处理HepG2细胞24 h可以增加TRAP1,HILPDA和PEPCK的表达水平,它们在肿瘤发生发展中起着重要的作用。此外,转录组学分析表明,亚硒酸钠可以改变代谢调控网络,包括萜类骨架的生物合成、胰岛素抵抗、磷酸肌醇代谢和细胞周期途径等。以上结果表明,0.1μmol/L亚硒酸钠可能会影响HepG2细胞的脂质和葡萄糖代谢,影响肿瘤的发生发展。
基于miRNA-mRNA联合分析的卵巢癌调控网络构建
孔薇;王慧敏;王帅群;研究表明微小RNA(microRNA,miRNA)通过影响转录后基因表达来调节机体功能,并与肿瘤的发生有密切关系。然而目前癌症致病过程的转录调控网络重构大多致力于转录层面的基因表达数据的处理和分析,如何整合转录及转录后不同类型的生物数据以挖掘它们的共调控机制是目前的研究热点之一。基于此,本研究利用联合非负矩阵分解算法融合卵巢癌miRNA数据和基因表达数据形成共模块,其次对特征模块中miRNA的靶基因进行预测分析,最后对mi RNA-mRNA共模块进行转录及转录后共调控网络构建。仿真结果及分子生物学分析表明,通过联合矩阵分析方法所提取的共模块显示出了与卵巢癌致病具有显著的生物相关性和潜在的联系,此外,GO生物过程分析也进一步的揭示了所提取的共模块中miRNA靶基因的生物学功能与卵巢癌致病密切相关。
金钗石斛焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶基因的克隆及表达分析
李清;李标;郭顺星;焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(pyrophospomevalonate decarboxylase,MVD)是甲羟戊酸途径中的关键酶,在植物细胞萜类物质合成代谢过程中发挥着重要的作用。石斛碱作为倍半萜类生物碱,其合成很可能离不开MVD的参与。本研究利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和c DNA末端快速扩增(RACE)技术,首次从金钗石斛中克隆到一个MVD基因,命名为Dn MVD(Gen Bank注册号KY626328)。Dn MVD基因c DNA全长1 763 bp,编码一条由424个氨基酸组成的多肽,分子量为47.132 63 k D,等电点6.84。Dn MVD编码的蛋白包含GHMP激酶超家族的特异性识别序列,且拥有严格保守的1个亮氨酸、1个天冬氨酸和3个半胱氨酸活性位点,与多种植物MVD高度同源。Dn MVD的表达受到菌根真菌的影响,金钗石斛茎中Dn MVD的表达量于接菌后期显著高于对照。Dn MVD基因的分子鉴定及其在接菌前后金钗石斛茎中的表达特性为进一步解析该基因在金钗石斛石斛碱合成代谢途径及菌根互作过程中的分子调控作用奠定了重要的基础。
调控细胞衰老的胞外环境和胞内因子
高杰;朱荣;孟丽;陈文销;王存彪;杨柳;黄新河;衰老是一个多因素调控的不可逆的复杂生命过程,受多种胞外环境和胞内因子影响,表现为胞内组分损伤的积累和生物学功能的逐步退化。随着近年来对衰老研究的不断深入,一些衰老调控分子机制逐渐被揭开。研究显示,许多衰老调控相关的信号通路从单细胞真核生物酵母到哺乳动物是高度保守的。事实上,从简单真核生物酵母中获得的衰老调控机制,可为包括人类在内的高等生物的衰老研究提供极具价值的参考。本综述主要以单细胞真核生物酵母为对象,从胞外环境和胞内因子两方面,阐述调控衰老的相关因素及其调控机制,最后结合衰老研究现状展望了衰老研究的前景,为延缓高等生物衰老和衰老相关疾病的发生发展提供参考。
奶牛RORα基因的生物信息学分析与组织表达谱检测
刘薇;王博;王逢博;张粉丽;杨王浩;赵泓淙;高登科;张海森;李超;靳亚平;陈华涛;本研究旨在克隆奶牛(Bos taurus)维甲酸相关孤儿受体α (retinoic acid-related orphan receptor alpha,RORα)的蛋白编码序列(coding sequence, CDS),预测分析其结构与功能特征并验证其真核表达载体在HEK293T细胞中的过表达效果，进一步检测RORα基因在奶牛不同组织的表达谱。本研究提取了奶牛肝脏组织的总RNA,反转录得到cDNA,经过PCR扩增后获得奶牛RORα基因的CDS区片段，随后将其与pcDNA3.1-Puro-N-3HA线性化载体进行同源重组连接。转化感受态细胞DH5α后，对初步鉴定为阳性克隆的重组质粒进行测序。结合测序结果，利用ExPASy、 Protscale和DNAstar等生物信息学软件，对奶牛RORα蛋白的理化性质和功能特性进行预测分析。将对照组空质粒pcDNA3.1-Puro-N-3HA和试验组重组质粒pcDNA-3.1-3HA-RORα分别转染至HEK293T细胞，借助实时定量PCR和蛋白质印迹法检测奶牛RORα基因的过表达效果。借助半定量RT-PCR技术检测奶牛RORα基因在肝脏、脾脏和肌肉等7个组织的相对表达量。PCR结果显示，成功克隆了奶牛RORα基因的CDS区片段；酶切及测序结果表明重组质粒pcDNA3.1-3HA-RORα构建成功；生物信息学软件预测分析结果表明，奶牛RORα蛋白三级结构与山羊(Capra hircus)、小鼠(Mus musculus)的高度相似；不同物种间同源性比对显示，奶牛RORα基因与山羊的相似性最高；实时定量PCR和蛋白印迹法结果表明，与对照组相比，试验组HEK293T细胞中奶牛RORα基因的mRNA和蛋白表达水平均显著升高；半定量RT-PCR结果表明，在所检测的7个组织中，奶牛RORα基因在肝脏表达量最高，在脾脏表达量最低。本研究成功克隆了奶牛RORα基因的CDS区片段，在HEK293T细胞中验证了其真核表达载体在mRNA和蛋白水平的表达效果，并分析了其结构与功能特征，检测了其在不同组织的表达谱，为深入探究其在奶牛生殖与代谢调控中的作用机制提供了前期基础。
具抑菌活性杉木内生菌的分离、鉴定及培养条件优化
王森胜;何熙璞;刘鸿杰;周礼玮;张敏;李鹏飞;从杉木根部分离获得一株具部分拮抗活性的内生细菌,通过生理生化、菌株形态及16S r DNA序列同源性分析对菌株进行了鉴定,并对不同培养条件下其发酵粗提物的抑菌活性进行了考察,确定了最佳培养条件。结果表明,所获菌株属于芽孢杆菌属(登录号:KC257097),命名为SM-8;其发酵粗提液对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌具有较强的抑制效果;确定最佳培养条件为蔗糖(2%)、蛋白胨(1%)、p H 6.0、30℃。Bacillus sp.SM-8的分离及培养条件的优化,为进一步富集、分离代谢活性物质的工作奠定了基础。
转录因子FboR调控耻垢分枝杆菌抗氧化生长的机制研究
彭莺祺;林洁;卢思宇;谷琬琳;黎兰娟;王坤;李伟辉;结核病的致病菌结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)在宿主内面临着多种氧化胁迫环境因子的压力，因而进化形成了一系列自己的抗氧化生长机制。转录因子作为细菌快速响应外界环境的重要因子，通过调控其靶基因的表达来帮助细菌适应环境胁迫如抗氧化等。然而，目前分枝杆菌(Mycobacterium)中有关转录因子调控细菌抗氧化生长的分子机制还不是十分清楚。本研究以耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)作为模式菌株，发现了转录因子FboR调控分枝杆菌的抗氧化能力并检测了相关重组菌株的抗氧化生长情况，证实了FboR负调控细菌的抗氧化能力。随后通过转录组测序分析、凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)、实时定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)和β-半乳糖苷酶活性检测鉴定了影响细菌抗氧化生长的相关靶基因，成功解析了具体的调控通路与分子机制。