脊尾白虾Dnmt2启动子克隆及其转录调控分析

为探明脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda) Dnmt2 (DNA methyltransf-erase2, Dnmt2)启动子对Dnmt2转录的调控作用, 本研究利用染色体步移技术克隆得到脊尾白虾Dnmt2启动子, 使用在线软件预测该基因启动子区域的转录调控元件及转录因子结合位点, 通过构建一系列缺失表达载体, 利用双荧光素酶报告基因检测技术鉴定了该基因核心启动子区, 并对其启动子活性进行检测。结果表明, 克隆的脊尾白虾Dnmt2启动子长度为1315 bp, 转录起始位点“A”位于ATG上游236 bp, 启动子区域含有多种转录因子结合位点, 包括STAT3、SOX、NF-κB、E2F、GATA-1等, 但缺乏CpG岛。双荧光素酶报告基因检测显示, Dnmt2核心启动子区位于–196~+81 bp, 对启动子区域进行活性检测发现, 在该基因启动子–640~–452 bp区域内可能存在促进基因表达的转录调控元件, 而在–1160~ –640 bp区域可能存在抑制该基因表达的转录调控元件。本研究结果为进一步研究Dnmt2启动子的表达调控机制提供理论依据。     

长石莼(缘管浒苔)(Ulva linza)rbcL全长基因的克隆与序列分析

克隆分离了长石莼(缘管浒苔)光合作用第一关键酶Rubisco大亚基全长基因(rbcL)。首先应用PCR和RT-PCR方法扩增rbcL大片段DNA序列和大片段cDNA序列,结果表明,获得的2个克隆序列完全相同,该rbcL大片段基因不存在内含子。其次应用基因步移方法分别对rbcL基因的5′上游未知序列和3′下游未知序列进行扩增,在此基础上,将3个片段序列进行拼接,获得了rbcL全长基因序列(NCBI登陆号:DQ813497)。序列全长2124bp,其中编码区序列长1425bp,为单外显子基因,编码474个氨基酸;5′非翻译区序列长225bp,转录起始位点为位于翻译起始密码子ATG上游第47个核苷酸G,在距离转录起始位点-9bp—-48bp的范围内有推测的类似原核生物的启动子序列(-10区:TAAAAT、-35区:TTGAAA);3′非翻译区序列长474bp,在距离转译终止密码子TAA下游54—98bp处有一段较长的回文序列,可形成一个22bp的茎结构。密码子偏好性分析结果表明,长石莼(缘管浒苔)rbcL基因偏向使用第三位核苷酸碱基为A和T的密码子。     

许氏平鲉三种促性腺激素释放激素基因的启动子克隆及生物信息学分析

促性腺激素释放激素(GnRH)是1种在下丘脑-垂体-性腺轴(Hypothalamus-pituitary-gonad,HPG)的活动中发挥关键作用的神经激素。研究采用染色体步移方法,从许氏平鲉的肌肉组织中克隆得到GnRH1、GnRH2和GnRH3共3个基因的启动子序列,长度分别为4,3.5和2.5kb。利用在线生物信息学软件对这3个GnRH基因的启动子进行预测分析,结果表明,3个基因均存在Sp1,Oct-1,C/EBP,CREB,Pit-1,NF-1,Brn,GATA-1,USF和MyoD等转录因子的结合位点,以及糖皮质激素受体(GR),雄激素受体(AR),雌激素受体(ER),黄体酮受体(PR),视黄酸受体(RAR)和视黄醇受体(RXR)等核受体的结合位点,推测其对GnRH的调控起到关键作用。但是甲状腺激素受体(TR)和嗅觉相关的Olf-1的结合位点只在GnRH1和GnRH2基因启动子中发现,而在GnRH3中没有预测出。本研究结果表明许氏平鮋不同类型的GnRH是受不同的机制调控的,从而在生理过程中发挥着不同的作用。     

盐藻的一种盐诱导碳酸酐酶基因转录起始点的确定及表达载体的构建

采用5′RACE和巢式PCR的方法确定盐藻(Dunaliella salina)一种盐诱导碳酸酐酶基因的转录起始位点,通过序列分析得出转录起始位点为A,从而确定核心启动子及上游调控区的位置。应用巢式PCR技术分别扩增盐藻这种碳酸酐酶基因上游调控区的2个片段,长度大约分别为0．8和1．2kb,序列经测定无误后分别与带β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因的载体相连接,经酶切鉴定这两种表达载体构建正确。用基因枪法将这两个载体导入盐藻细胞中,经染色检测,GUS基因在转化藻株中得到瞬时表达。     

鳜鱼(Siniperca chuatsi)β-肌动蛋白基因cDNA全序列与5′侧翼区的克隆与分析

采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆鳜鱼β-肌动蛋白基因cDNA全序列,再用基因组步行法(Genome Walker)克隆鳜鱼β-肌动蛋白基因5'调控区.序列分析结果表明,鳜鱼β-肌动蛋白基因全长1897bp,其中5'-UTR长94bp,3'-UTR长675bp,编码区长1128bp,编码375个氨基酸.将所得序列与其它动物类群的β-肌动蛋白基因序列进行比较分析显示,鱼类、两栖类、鸟类、哺乳类等不同类群脊椎动物B-肌动蛋白氨基酸序列同源性均在96%以上,说明该基因在生物进化过程中高度保守.通过鳜鱼与其它脊椎动物β-肌动蛋白基因的核苷酸序列构建的进化树显示,脊椎动物β-肌动蛋白聚类成3个分支,鱼类β-肌动蛋白基因形成一个独立的分化群,说明鱼类β-肌动蛋白基因起源于-个共同祖先.克隆得到的鳜鱼β-肌动蛋白基因5'侧翼序列长1399bp,对其进行序列分析,在其起始密码字ATG上游200bp范围内发现含有CAAT box、CC(A/T)6GG(CArG box)、TATA box对转录调控起重要作用的顺式元件,同时在侧翼区也发现含有GC box、MYOD、YY1、SP1、GATA等多个潜在调控元件.鳜鱼β-肌动蛋白基因5'侧翼序列的克隆成功,为今后转基因鳜鱼的研究工作奠定了基础.     

凡纳滨对虾“眼柄-促雄性腺-精巢”内分泌轴调控精巢发育的分子机制研究

位于甲壳动物眼柄的神经内分泌器官在调控甲壳动物的繁殖过程中发挥着重要作用。已有证据表明“眼柄-促雄性腺-精巢”内分泌轴调控十足目雄性甲壳动物精巢的发育,但是该过程的分子机制仍不清楚。本研究以凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）为实验对象,研究了切除雄性对虾的单侧眼柄对促雄性腺内胰岛素样促雄性腺素基因（LvIAG）和精巢内基因表达的影响。结果表明,切除单侧眼柄后,LvIAG基因的表达明显上调;比较了眼柄切除前后对虾精巢的转录组数据,共有267个基因的表达量出现明显变化。对精巢内差异表达基因进行功能分析发现,多个参与性腺发育和内分泌调控的基因发生表达上调,如Doublesex（Dsx）、保幼激素环氧水解酶（juvenile hormone epoxide hydrolase,JHEH）、细胞色素P450酶系基因以及泛素化系统相关基因等。对差异表达基因进行荧光定量PCR验证,结果与转录组结果一致,证实了转录组结果的可靠性。研究结果表明,对虾眼柄调控精巢的发育很可能是通过影响促雄性腺中LvIAG的表达,进而调控精巢内Dsx、JHEH、内分泌及泛素化系统相关基因的表达实现的。研究结果对深入理解甲壳动物精巢发育的分子调控机制提供了重要依据,对甲壳动物的人工繁育也具有重要指导意义。     

藻类基因转录调控研究进展

转录调控是基因表达调控的重要方式。转录调控的研究主要集中在启动子的克隆与分析、反式作用因子(即DNA结合蛋白)的检测及转录量的检测三方面。介绍了基因组步移、凝胶阻滞、酵母双杂交系统、cDNA微阵列等基因转录调控的常用研究方法,并对藻类基因转录调控的最新研究进展进行了评述。     

三疣梭子蟹含硒谷胱甘肽过氧化物酶基因克隆及其表达分析

为探究三疣梭子蟹的免疫机制以及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)在甲壳动物响应寄生虫感染免疫过程中的作用,本研究采用RACE方法从三疣梭子蟹中克隆获得硒半胱氨酸-谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长cDNA序列,其cDNA序列全长为696bp,5′-UTR长度为102bp,3′-UTR长度为87bp,开放阅读框长度为507bp,编码168个氨基酸,其中含有一个典型的由蛋白石终止密码子(220TGA222)编码的硒半胱氨酸(40U)。预测了该基因编码的氨基酸序列及其中的保守结构域,包括GPx家族签名序列(64LAFPCNQF71)、活性位点序列(152WNFEKF157)以及与酶催化活性相关的氨基酸位点包括谷氨酰胺(74Q)、精氨酸(90R和168R)和色氨酸(142W)。相似性比对和系统发育分析结果表明,三疣梭子蟹硒半胱氨酸-谷胱甘肽过氧化物酶(SeGPx)与甲壳动物中的SeGPxs相似性较高,其中与拟穴青蟹SeGPx相似性最高,并与其在系统发育树中聚为一支。经血卵涡鞭虫侵染后(0—192h),SeGPx基因在三疣梭子蟹的血细胞、肝胰腺和鳃组织中的转录水平均发生显著性升高。该结果表明,SeGPx在三疣梭子蟹应对血卵涡鞭虫的免疫反应中发挥重要作用,可通过调控甲壳宿主体内被病原扰乱的氧化还原状态进而起到宿主组织保护作用。     

牙鲆17β-HSD1基因克隆及其表达调控的初步研究

17β-羟类固醇脱氢酶1(17β-HSD1)的主要作用是将雌酮(El)转化为发挥功能的雌二醇(E2)。作者从牙鲆(Paralichthys olivaceus)性腺转录组数据库获得该基因的开放阅读框(ORF)序列,对其进行了验证,并分析了该基因在高温、外源性激素处理条件下性腺分化期性腺组织中的差异表达以及c AMP和转录因子(NR5a2和NR0b1)在精巢原代细胞中对该基因表达的作用。结果显示,牙鲆17β-HSD1基因的ORF为873bp,编码290个氨基酸,与其他鱼类的有很高的相似性。半定量RT-PCR结果表明,该基因在卵巢中高表达,精巢有少量表达,并且在雌性个体的鳃、头肾、肾、脾、胃和肠中也有表达。实时定量RT-PCR结果显示,该基因在卵巢或精巢分化的关键时期表达量较高;在精巢原代培养细胞中,外源信号分子c AMP及转录因子NR5a2可以显著下调17β-HSD1基因的表达(P0.05),且呈现剂量效应,转录因子NR0b1对该基因的调控也与剂量有关。作者推测牙鲆17β-HSD1基因在性腺分化中起一定的作用,其表达受到调控因子的作用,这些结果将有助于增加对鱼类性腺分化和发育的认识。     

用显微注射方法分析牙鲆肌肉发育调节基因MyoD, Myf5的启动子序列

克隆了牙鲆(Paralichthys olivaceus)肌肉发育调节基因MyoD和Myf5的启动子序列,分别为608 bp和1 073 bp。对序列进行分析发现MyoD和Myf5的启动子含有参与肌肉发育调控的基因的结合位点。将MyoD和Myf5的启动子连接到GFP载体上,构建了重组质粒MyoDP-GFP和Myf5P-GFP,并注射到一细胞或两细胞的斑马鱼胚胎中,对这两个基因的启动子进行了瞬时表达研究。结果表明,牙鲆MyoD和Myf5的启动子可以驱动绿色荧光蛋白特异地在斑马鱼肌肉纤维中表达,因此牙鲆608 bpMyoD和1073 bpMyf5的启动子包含着可以驱动MyoD和Myf5正常表达的必需元件,它们是肌肉特异的,并且可以跨物种行使其功能。     

单环刺螠转录因子基因Sp8的克隆、原核表达和重组蛋白纯化

转录因子Sp是一类广泛存在的锌指蛋白超家族成员,可与某些基因的上游调控序列结合,参与基因的转录调控。本研究采用同源克隆和RACE技术,获得单环刺螠的Sp8的全长cDNA,该序列长1 913bp,开放阅读框1 521bp,编码506个氨基酸;将其开放阅读框cDNA克隆到原核表达载体pET28a中,并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,在37℃条件下,经1mmol/L IPTG诱导表达4h,获得以包涵体形式存在的重组蛋白pET28a-SP,使用8mol/L尿素溶解包涵体,并通过镍离子金属螯合柱纯化获得重组蛋白,SDS-PAGE分析该蛋白的分子量约为50kD。Sp8蛋白体外表达的成功将为研究单环刺螠相关基因的转录调控打下基础。     

小黄鱼(Larimichthys polyactis)线粒体基因组结构与特征

采用长片段扩增策略,获得鲈形目石首鱼科黄鱼属小黄鱼的线粒体基因组全序列。组装分析结果表明,其长度为16470bp,H链碱基组成呈明显反G偏倚,G含量仅为16%。13个蛋白质基因起始密码子均为ATG。COI基因的终止密码子为AGA,ND1和ND3基因为TAG,COII、ND4和Cytb基因为不完全终止密码子T,其余7个基因都是完整的TAA。在小黄鱼mtDNA中发现2个特殊发夹结构,一个是轻链复制起始区(OL)的发夹环,位于tRNA簇,环区T含量仅为9%,而G含量达45%,这与哺乳动物和爪蟾该区域富含T有所不同。另一个假定发夹结构位于ATP6基因末端,这种二级结构可能与准确转录有关。该mtDNA控制区长度为799bp,5′端含有9个连续TA串联重复和2个5′-ATGTA---TACAT-3′重复,与已报道的鱼类扩展终止相关序列模式恰恰相反;中央控制区仅识别出CSB-E结构;保守序列区含有CSB-1,2,3,其中CSB-2具有高度保守性。对小黄鱼和大黄鱼的mtDNA比较进化研究,根据分子钟假说,估计二者线粒体基因组的进化分歧时间为4.8百万年前。     

半滑舌鳎骨形态发生蛋白2基因的克隆、表达分析及启动子活性分析

骨形态发生蛋白2（BMP2）在脊椎动物的骨形成、尤其是诱导成骨方面具有至关重要的作用。本研究克隆了半滑舌鳎（Cynoglossussemilaevis）BMP2基因的cDNA序列，分析其在半滑舌鳎成鱼的组织表达差异及其在早期发育阶段的定位和表达变化趋势，并检测了其启动子活性。研究结果表明，半滑舌鳎BMP2基因cDNA全长为2048bp，编码422个氨基酸。BMP2mRNA在半滑舌鳎成鱼的14个组织中具有广泛的分布，并在脊髓中表达量最高。此外，BMP2基因在早期胚胎发育阶段（原肠期）具有极高水平的表达，其表达量约为其他发育阶段表达量的10倍。整体原位杂交检测结果表明，BMP2mRNA在1日龄仔鱼主要在冠状幼鳍、心和肝表达，在脊索有微量表达；随后，3日龄仔鱼的BMP2mRNA主要表达于脊索。通过对BMP2基因5''上游调控区片段进行启动子活性分析，发现了-179～+109片段可能包含启动子活性增强原件，生物信息学预测该片段包含的锌指转录因子等可能参与了BMP2的转录调控。     

Clusterin基因的研究进展

对丛生蛋白(Clusterin,CLU)的结构、功能、调控及生理作用进行综述。Clusterin是1个高度保守的基因,该基因包含9个外显子和8个内含子,分析表明CLU存在3种转录本异构体,能够转录翻译生成几种不同形式的蛋白。其中,分泌型Clusterin(secreted Clusterin,sCLU)是分子量为75～80kDa的糖基化蛋白,它几乎存在于所有的生理体液中,具有细胞保护作用。胞核型Clusterin(nuclear Clusterin,nCLU)由细胞质转移入细胞核中,有促进细胞凋亡的调节作用。体外细胞水平研究结果表明,CLU的表达与TGF-β、IGF-1R/SRC/MAPK/Egr-1、核转录因子NF-κB相关,且受致癌基因的调节。最近通过对鱼类的CLU基因的研究发现CLU在血脑屏障区高度表达,且其表达受到Delta-Notch信号通路的负调控,但不受IGF信号通路的调控。     

凡纳滨对虾ATF 2分子克隆及表达特征分析

激活转录因子-2(ATF-2)作为细胞内应激活化蛋白激酶下游效应分子,参与调控了生物体诸如细胞增殖、凋亡以及免疫炎症反应等许多细胞生物学过程.本研究首次从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)中克隆得到了ATF-2基因全长编码序列,命名为Lv ATF-2.序列分析表明,Lv ATF-2基因开放阅读框长1 719 bp,可编码572个氨基酸.其编码的蛋白具有特征性的锌指结构和碱性亮氨酸拉链结构域,并且在N端具有两个保守的苏氨酸磷酸化位点(Thr71和Thr73).进一步的系统进化树分析显示,Lv ATF-2蛋白与脊椎动物及软体动物ATF-2蛋白聚为一簇,且与软体动物ATF-2蛋白亲缘关系更近.半定量RT-PCR结果显示,Lv ATF-2基因在所检测的各个组织中均有转录,但在鳃和肠道中转录量较高.此外Lv ATF-2基因在白斑综合症病毒(WSSV)感染早期转录水平显著下降,提示该基因与WSSV感染密切相关,可能参与了对虾应答病毒的免疫反应过程.本文通对Lv ATF-2基因的克隆与表达特征分析,为将来研究该基因在对虾免疫应答过程中的功能提供了依据.     

从迟缓爱德华氏菌fosmid文库克隆编码寡肽透过酶的opp基因簇

从迟缓爱德华氏菌（Edwarclsiellatarda）LSE40 fosmid文库克隆到编码寡肽透过酶的opp基因簇。该基因簇全长6741bp，含有5个ORF，依次编码OppA—B-C-D-F5个蛋白；位于oppA翻译起始住点上游385bp处有一个推测的转录起始位点，在该转录起点的-35和-10区分别有TAGACA和TATATT两个特征性启动子序列；位于oppA和oppB的间隔区和oppF之后的非编码区各有一个茎环结构，推测分别为oppA和opp基因簇的转录终止子。氨基酸序列分析表明该基因簇编码的各个蛋白与同属细菌鲶鱼爱德华氏菌（E．ictaluri）对应的各个蛋白高度相似，相似性在96％～98％；与其他革兰氏阴性菌相似性在56％～89％；与革兰氏阳性菌的相似性在27％～53％。以细菌OppA的保守结构域SBP_bac_5构建系统发生树，结果显示E．tardaLSE40与同属细菌E．ictaluri的亲缘关系最近，与肠杆菌科细菌的亲缘关系较近，与革兰氏阳性细菌的亲缘关系较远，表明oppA的SBP_bac_5结构域可作为细菌分类鉴定的依据。opp基因簇的获取为深入了解E．tarda适应环境和宿主的生存机制奠定了基础。     

重金属胁迫对泥蚶(Tegillarca granosa)能量代谢酶转录水平的研究

利用PCR扩增技术,从泥蚶的cDNA文库中克隆出了ATP合酶F1-β亚基基因。FOF1-ATP合酶是生物体能量代谢的重要合成酶,ATP合酶F1-β亚基是其重要组成部分。序列分析结果表明,泥蚶的ATP合酶F1-β亚基全长1944bp,包括5′端非翻译区(5′-UTR)序列246bp,3′端非翻译区(3′-UTR)序列126bp和1572bp的开放阅读框序列(ORF),编码523个氨基酸,预测分子量大小和等电点分别为54.13kDa和4.73。在重金属镉、铜、铅胁迫下,检测ATP合酶F1-β亚基和精氨酸激酶基因在转录水平的调控变化。     

中国明对虾Imd免疫信号通路相关基因克隆及表达分析

Imd免疫信号通路在无脊椎动物抗革兰氏阴性菌方面起到十分重要的作用。在已知中国明对虾Imd通路下游核转录因子Relish基因全长的情况下,利用同源克隆方法获得了Imd通路上游基因Imd的cDNA序列,命名为FcImd,该基因全长783bp,5’非编码区45bp,3’非编码区255bp,开放阅读框483bp,编码160个氨基酸,包括一个位于C端的死亡结构域。同源性分析表明,FcImd基因氨基酸序列与其他甲壳动物的氨基酸序列高度保守,与凡纳滨对虾和日本囊对虾的同源性分别为99%和88%。于鳗弧菌感染后的1,3,6,12,24,48,96,144h记录实验组和对照组的累积死亡率,并分别取血淋巴用于检测中国明对虾Imd及Relish基因在不同时间点的表达量变化情况。结果显示:鳗弧菌感染后,实验组Imd和Relish表达量均显著高于对照组(P0.05),其中Imd表达量呈先升高后降低趋势,Relish表达量在1h时达到最高,然后呈逐渐降低趋势。中国明对虾感染鳗弧菌后Imd和Relish基因呈不同步上调表达,说明Imd和Relish基因的表达与弧菌刺激密切相关,提示Imd和Relish基因参与了对虾抗菌反应的Imd信号转导通路。     

单环刺螠soxb基因的克隆及其在幼虫发育中的表达特征

SOXB作为重要的转录因子,参与了动物内胚层分化、消化道形成、神经细胞和感官细胞分化的调控。本研究利用RACE技术克隆了单环刺螠(Urechis unicinctus)2个soxb亚族基因soxb1(Uu-soxb1)和soxb2(Uu-soxb2)的cDNA全长序列,大小分别是1 871 bp和2 906 bp。在两个推导的氨基酸序列中均包含SOX家族的HMG-box结构和SOXB亚族蛋白特有的Group B homology序列,进化树分析它们分别与SOXB1和SOXB2聚类。原位杂交结果显示,Uu-soxb1和Uu-soxb2为母源表达基因;二者在担轮幼虫中的表达图式存在差异,其中早期担轮幼虫中Uu-soxb1 mRNA广泛分布于虫体中,Uu-soxb2 mRNA则集中于顶纤毛束基部和虫体后部(口后纤毛环之后),中期担轮幼虫中,Uu-soxb2阳性信号主要位于纤毛环及虫体的下半球;而Uu-soxb1 mRNA主要位于虫体下半球;之后的发育中二者的表达位点基本一致,即:晚期担轮幼虫中主要位于虫体后部,体节幼虫和蠕虫状幼虫中主要分布于消化道和体壁处。本研究结果表明,单环刺螠soxb在消化道发育过程中的表达模式与其他已报道动物类似,提示其在消化道发育中具有保守的功能。     

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)Runt转录因子的基因克隆及其功能分析

Runt结构域转录因子家族(Runx)在哺乳动物体内存在三种基因型,分别起着造血,骨生成和控制上皮细胞增殖的作用。本文应用反转录和c DNA末端快速扩增(RACE)技术,首次在凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)中克隆并测序了一种Runt(lvrunt)基因全长。lvrunt c DNA全长1754bp,含有1个663bp长的开放阅读框,编码221个氨基酸,理论分子量为23.6k Da,具有Runt-family结构域。对凡纳滨对虾鳃、肠、肝胰腺、类淋巴、心脏、肌肉组织和血淋巴lvrunt的转录特征进行分析,结果显示该基因几乎特异性地在血淋巴细胞中表达,而在其他组织中表达较低。肌肉注射重组造血激素蛋白(r AST)或白斑综合征病毒(WSSV)粗提液均可显著提高lvrunt在凡纳滨对虾体内的转录表达。上述结果提示,lvrunt主要在血细胞发挥作用,可能作为造血激素的下游基因起到调节血细胞增殖和分化的作用,并在受到病毒感染后,参与提升血细胞数量或者促进血细胞分化的过程。