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Alu元件在染色质三维结构层次上的生物信息学分析
何超,沈文龙,李平,张彦,曾晶,殷作明,赵志虎
遗传    2019, 41 (3): 254-261.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-296
录用日期: 2019-01-14

摘要968)   HTML11)    PDF (423KB)(190)   

染色质在细胞核内三维高级结构包括最底层的核小体、核小体组成的“串珠”结构、螺线管纤维结构、染色质/DNA环结构(chromatin/DNA loop)、拓扑结构域(topologically associated domain, TAD)等多层次结构。其中,TAD因在不同的细胞类型中相对稳定且保守,被认为是染色质三维结构的基本单元。Alu元件是一种哺乳动物基因组中占据了较大比例的短散在重复元件,其广泛存在且种类繁多,目前关于Alu元件功能上的研究尚不透彻。本研究对Alu元件与染色质三维结构的关系进行研究,分析了Alu元件在染色质三维结构形成中的作用,并通过染色质三维结构上的距离关系对Alu元件子族的演化流程进行了探索。结果发现,Alu元件参与的染色质间相互作用在高强度的染色质相互作用中的比例随着强度增加而逐渐增高,表明Alu在染色质三维结构构建的过程中发挥了重要的作用。同时,研究还发现Alu元件在染色质上相互作用的强度与进化上的关系存在着一定的正相关性,表现在一维序列进化距离上比较接近的Alu元件在染色质的三维结构上也会彼此相互靠近。

利用CRISPR/Cas9系统构建FGF21基因敲除小鼠模型
刘旭, 张平, 张晓枫, 李兴, 白宇, 贾克荣, 郭晓东, 张豪, 马晓燕, 仓明, 刘东军, 郭旭东
遗传    2018, 40 (1): 66-74.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-011
摘要881)   HTML23)    PDF (707KB)(613)   

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors, FGFs)是细胞间的多功能信号分子,调节生物体的多种生理功能。FGF21作为一种重要的调控因子,对毛囊发育及生长周期具有重要作用。为研究FGF21基因对毛囊发育及生长周期的影响及作用机制,本研究通过构建靶向敲除FGF21基因的载体,体外将Cas9 mRNA和gRNA显微注射到FVB小鼠受精卵中,在小鼠FGF21基因的第1外显子上造成移码突变,从而获得FGF21基因敲除(knock out, KO)小鼠。通过测序鉴定F0代小鼠基因型,共获得3只FGF21等位基因敲除小鼠(Fgf21 -/-);qRT-PCR和Western blotting结果表明,在Fgf21 -/-小鼠中未检测到FGF21 mRNA表达和FGF21蛋白表达;经脱毛再生及皮肤组织H&E染色发现,与野生型(wild type, WT)小鼠相比,Fgf21 -/-小鼠体重降低、器官组织未出现异常变化、毛发生长速度减慢、毛囊的直径和毛发的密度均减小。本研究利用CRISPR/Cas9技术成功构建了Fgf21 -/-小鼠模型,为后续研究FGF21基因在毛囊发育及生长周期中的功能提供了更好的动物模型。

利用CRISPR/Cas9双基因敲除系统初步解析大豆GmSnRK1.1GmSnRK1.2对ABA及碱胁迫的响应
李慧卿, 陈超, 陈冉冉, 宋雪薇, 李佶娜, 朱延明, 丁晓东
遗传    2018, 40 (6): 496-507.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-424
录用日期: 2018-05-21

摘要842)   HTML16)    PDF (1528KB)(524)   

蔗糖非发酵相关激酶(sucrose non-fermenting related protein kinases, SnRKs)是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr蛋白激酶,在植物的生长、发育、代谢和抗逆等方面具有重要调节作用。大豆(Glycine max L.)基因组中含有4个SnRK1同源基因,其中GmSnRK1.1GmSnRK1.2为两个主要表达基因,可能参与大豆多种抗逆途径。为解析大豆GmSnRK1.1GmSnRK1.2对ABA及碱胁迫的响应,本研究构建了双靶点CRISPR载体定向敲除GmSnRK1.1GmSnRK1.2基因,利用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)介导大豆遗传转化,获得双基因敲除突变体毛状根,经测序鉴定双基因突变率为48.6%;同时,利用实验室前期构建的植物超量表达载体获得超量表达GmSnRK1基因大豆毛状根。经25 μmol/L ABA处理15 d,对照组和超量表达毛状根的生长受到明显抑制,其根长与根鲜重均显著低于双基因敲除突变体毛状根;经50 mmol/L NaHCO3处理15 d,对照组和双基因敲除突变体毛状根的生长受到明显抑制,其根长与根鲜重均显著低于超量表达毛状根。本研究建立的CRISPR/Cas9系统能够有效地对大豆进行GmSnRK1.1GmSnRK1.2双基因敲除,基因敲除突变降低了植物对ABA的敏感性及对碱胁迫的耐性,研究结果初步说明SnRK1激酶在植物响应非生物胁迫中具有重要作用。

Cas9蛋白变体VQR高效识别水稻NGAC前间区序列邻近基序
辛高伟, 胡熙璕, 王克剑, 王兴春
遗传    2018, 40 (12): 1112-1119.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-126
录用日期: 2018-09-25

摘要827)   HTML14)    PDF (606KB)(249)   

成簇的规律间隔短回文重复序列及CRISPR相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated 9, CRISPR/Cas9)系统是近年来发展起来并被广泛应用的第三代基因组编辑工具。但是,该系统的酿脓链球菌Cas9(Streptococcus pyogenes, SpCas9)仅能识别NGG前间区序列邻近基序(protospacer adjacent motif, PAM),极大地限制了基因组编辑的范围。SpCas9变体VQR(D1135V/R1335Q/T1337R)在水稻中可识别NGAA、NGAG和NGAT PAM,但尚不清楚是否能识别NGAC PAM。本研究利用改进后的CRISPR/VQR系统对水稻中3个相对低效的VQR靶位点NAL1-Q1、NAL1-Q2和LPA1-Q进行了编辑,结果表明改进后的CRISPR/VQR系统可以高效编辑这3个靶位点,编辑效率分别为9.75%、43.90%和29.26%。为了明确改进后的CRISPR/VQR系统对NGAC PAM的识别情况,本研究选择水稻叶片宽度调控基因NARROW LEAF 1 (NAL1)中的NAL-C位点和蜡质合成基因GLOSSY1 (GL1)中的GL1-C位点进行基因编辑,并获得57株转基因水稻。靶位点PCR扩增及测序结果表明,NAL1-C和GL1-C靶标位点突变的植株分别为27株和44株,突变率分别为47.36%和77.19%;其中NAL1-C/GL1-C双突变植株为26株,双突变率为45.61%。进一步分析表明,CRISPR/VQR系统造成的突变有4种类型,分别为杂合突变、双等位突变、嵌合体突变和纯合突变,其中以杂合突变和双等位突变为主。这些结果表明,改进的CRISPR/VQR系统可以高效编辑水稻NGAC PAM位点,并产生丰富的突变类型。本研究为水稻及其他植物相关基因NGAC PAM位点的编辑提供了理论依据。

靶向miRNA前体不同类型sgRNA的丰度及特异性评估
刘海龙, 谌阳, 高杨, 周玲, 韩晓松, 赵长志, 杨高娟, 陈毅龙, 杨慧, 谢胜松
遗传    2018, 40 (7): 561-571.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-417
录用日期: 2018-06-15

摘要808)   HTML14)    PDF (1794KB)(362)   

CRISPR/Cas技术能高效进行基因组定点编辑,但不同细菌来源或人工改造的Cas9以及Cpf1等核酸酶识别的PAM (protospacer adjacent motif)有差异,因此不同的基因编辑核酸酶可能采用不同类型的sgRNAs(small guide RNAs)。MicroRNAs (miRNAs)是一类调控性的小分子非编码RNAs,为了研究miRNA前体中是否可能存在特异性高的sgRNAs靶点,本文利用本课题组前期开发的生物信息学软件CRISPR-offinder,对靶向28 645条miRNA前体的11种不同类型sgRNA的丰度及特异性进行了分析,并利用CRISPR/Cas9慢病毒技术构建了猪miR-302/367基因簇敲除细胞系,对构建的猪miRNA敲除细胞系的效率进行了检测。结果表明,每个miRNA前体中平均存在约8种不同类型sgRNA的靶点;通过评估靶向猪miRNA前体sgRNA的脱靶效应,发现其中特异性高的sgRNA仅占18.2%;通过CRISPR/Cas9慢病毒技术成功构建了猪miR-302/367基因簇敲除细胞系,发现通过该技术构建miRNA敲除细胞系的效率为40%。本研究为利用CRISPR/Cas技术靶向敲除miRNA提供了重要资源。

利用CRISPR/Cas9敲除人源细胞系中LMNA基因的研究
刘恒, 李东明, 朱兰玉, 赖乐锦, 闫婉云, 陆玉双, 韦伊, 黄月琪, 方媚, 苏元港, 杨芳, 舒伟
遗传    2019, 41 (1): 66-75.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-146
录用日期: 2018-12-06

摘要794)   HTML17)    PDF (854KB)(251)   

LMNA 基因编码A型和C型核纤层蛋白,参与细胞核核膜的组织,影响基因组稳定性并对细胞分化产生影响。人类肿瘤中LMNA表达异常普遍存在,其突变造成多种核纤层蛋白病,如Emery-Dreifuss 肌营养不良症(Emery-Dreifuss muscular dystrophy, EDMD)、扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy, DCM)和儿童早老症(Hutchinson-Gliford progeria syndrome, HGPS)等。为进一步研究LMNA在细胞内的功能,本研究利用CRISPR/Cas9技术对体外培养的293T与HepG2细胞株的LMNA基因进行编辑,获得两株LMNA基因敲除(LMNA KO)的稳定细胞系。与野生型相比,LMNA KO细胞系增殖能力相对减弱,凋亡增加。同时,细胞形态上也发生显著改变,核膜凹凸不平。本研究首次报道了LMNA KO永生细胞系构建和形态研究结果,为后续LMNA基因功能研究和致病突变体研究奠定基础。

玉米逆境响应相关转录因子ZmC2H2-1基因克隆及功能验证
汪德州,莫晓婷,张霞,徐妙云,赵军,王磊
遗传    2018, 40 (9): 767-778.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-119
录用日期: 2018-09-05

摘要741)   HTML15)    PDF (1602KB)(218)   

玉米是我国第一大作物,提高玉米的抗逆性是玉米育种的重要目标性状之一。植物C2H2型锌指蛋白广泛参与植物各个时期的生长发育及逆境应答过程。本研究从玉米中分离了转录因子ZmC2H2-1基因并对其功能进行了初步研究。结果表明,ZmC2H2-1属于C2H2锌指蛋白转录因子家族,编码蛋白主要位于细胞核中,酵母自激活实验表明ZmC2H2-1不具有自激活活性;干旱、盐和ABA等逆境可抑制ZmC2H2-1基因在玉米中的表达;过表达ZmC2H2-1基因的拟南芥叶片失水速率更快,在PEG、高盐和ABA处理条件下,与对照相比转ZmC2H2-1基因拟南芥耐逆性降低,以上结果说明ZmC2H2-1基因是作为玉米抗逆的负调控因子参与了逆境胁迫应答。本研究为深入解析玉米ZmC2H2-1的调控网络和玉米的抗逆调控机制奠定了基础。

果蝇睾丸基因敲除突变体的构建及表型分析
唐浚博, 曹浩伟, 许蕊, 张丹丹, 黄娟
遗传    2018, 40 (6): 478-487.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-055
录用日期: 2018-05-11

摘要695)   HTML12)    PDF (1183KB)(442)   

生殖系统功能的正常维持是物种繁衍的基础,需要多基因协同作用,但其中许多基因的具体功能和作用机制并不清楚。本研究选取了果蝇(Drosophila melanogaster)中8个在睾丸中表达、功能未知且与人(Homo sapiens)和小鼠(Mus musculus)高度同源的基因(CG4161CG11475CG2921CG10541CG7276CG3800CG8117CG16779),分析了它们在不同组织中的表达水平,并分别检测了它们在雄性生殖系统中的功能。在这8个基因中,前5个为睾丸优势表达基因,其余3个为全身性表达。首先,利用CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)技术结合同源定向修复(homology-directed repair, HDR)在果蝇中对8个候选基因逐一进行敲除,建立了纯合的基因敲除突变品系;然后对这些品系的雄蝇进行了生育力测试及睾丸细胞学观察。结果显示,CG7276CG3800基因敲除果蝇出现部分雄蝇不育且可育雄蝇后代数量较野生型显著下降。睾丸解剖观察显示CG7276CG3800的功能缺失可导致雄蝇分别出现不同程度的精囊缩小及精原干细胞减少和细胞分布混乱;染色结果也提示CG7276CG3800在精子的成熟过程中发挥一定作用。其他6个基因突变并未导致雄蝇育性变化或睾丸形态异常。这些突变体的获得及表型的初步分析为进一步研究基因功能及机制提供了良好的动物模型及基础。

Y染色体微缺失人群中Y-STR等位基因缺失模式分析
王燕超,马晓燕,孙筱放,冼嘉嘉,李少英,何文智,王晓蔓,黎青
遗传    2019, 41 (3): 243-253.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-235
录用日期: 2019-01-14

摘要668)   HTML19)    PDF (928KB)(192)   

Y染色体短串联重复序列(Y-short tandem repeats, Y-STRs)已被广泛应用到DNA检验领域。然而,由于Y染色体存在较高的结构突变率,可能会导致部分Y-STR等位基因丢失甚至产生特殊的缺失模式,从而影响其在法医学中的应用。位于Y染色体长臂的无精子症因子(azoospermia factor, AZF)与精子发生有关,该区域微缺失可导致不育症。然而Y染色体微缺失人群是否存在特殊的Y-STR缺失模式仍有待研究。本文利用法医学上常用17个Y-STR探讨了85例Y染色体微缺失患者的Y-STR缺失模式。结果显示,单纯AZF a区缺失样本,均存在DYS439-DYS389I-DYS389II基因座无效扩增情况;单纯AZF b区或单纯AZF c区缺失样本存在DYS448基因座无效扩增;复合AZF b+c+d区缺失样本存在DYS385-DYS392-DYS448基因座无效扩增;复合AZF a+b+c+d区缺失样本存在DYS390-Y-GATA-H4-DYS385- DYS392-DYS448基因座无效扩增。因此,本研究结果提示Y-STR缺失模式与Y染色体微缺失有对应关系。

BIG-Annotator:基因组测序数据高效功能注释及其在遗传诊断中的应用
黄莹,刘琪,池连江,石承民,吴祯,胡敏,石宏,陈华
遗传    2018, 40 (11): 1015-1023.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-274
录用日期: 2018-11-06

摘要643)   HTML12)    PDF (550KB)(175)   

近年来二代测序技术发展迅速,在精准医疗和遗传诊断上得到日益广泛的应用。对二代测序数据进行分析的一个核心环节是对遗传变异位点的识别和注释。基于此,本课题组开发了一个能高效对全基因组单核苷酸多态位点进行功能注释的软件——BIG-Annotator。该软件以JAVA语言编写,且提供多线程运行模式,运行更为高效,比现有的同类软件或流程提速10多倍,适用于人群队列研究、大样本全基因组关联分析等数据量庞大、时效性要求高的分析需求。同时,该软件还集成了目前常用的二代测序遗传变异注释数据库,以及临床数据解读与报告的标准指南(2015 ACMG-AMP《解读报告标准指南》),并且增加了针对肿瘤组织遗传变异注释的信息。最后,通过两个研究实例具体说明该软件在遗传诊断中的应用。

金线莲抑制斑马鱼黑色素形成的活性组分筛选及机理研究
许璟瑾, 张文娟, 王静怡, 姚丽云, 潘裕添, 欧一新, 薛钰,
遗传    2017, 39 (12): 1178-1187.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-178
摘要634)   HTML8)    PDF (845KB)(695)   

为探索金线莲中对黑色素形成具有抑制效果的活性组分,本研究对金线莲进行分离、提取,获得总提组、醇沉组与醇提组,利用斑马鱼筛选金线莲具有美白作用的活性组分。将受精后0.75 h的斑马鱼胚胎分别暴露于不同浓度的金线莲总提组、醇沉组、醇提组,72 h时观察结果表明,金线莲醇提物能有效抑制斑马鱼胚胎黑色素和黄色素沉着,浓度越高抑制效果越明显,且不影响胚胎生长发育。进一步采用半定量PCR和整胚原位杂交技术定量和定性地检测黑色素形成相关基因mRNA表达,结果表明金线莲醇提物可以有效降低silvtyrtyrp1a等黑色素合成相关基因的转录水平,且具有浓度依赖关系。通过检测酪氨酸酶活性显示,加入醇提物的实验组其酪氨酸酶活性随着处理浓度升高而逐渐降低。此外,在黑色素已经大量形成的情况下,金线莲醇提物仍可通过下调黑色素合成相关基因的mRNA表达及酪氨酸酶活性来抑制黑色素的形成,并且这种抑制效果可在金线莲醇提物撤除后得到恢复。上述实验结果表明,金线莲醇提物能显著抑制斑马鱼黑色素的形成,本文为金线莲在美白产品领域的开发和应用方面提供了有力支撑。

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利用CRISPR/Cas9系统构建人HPRT1基因定点突变细胞株
张楷, 刘蔚, 刘小凤, 陈瑶生, 刘小红, 何祖勇
遗传    2019, 41 (10): 939-949.   DOI: 10.16288/j.yczz.19-108
录用日期: 2019-07-09

摘要628)   HTML15)    PDF (832KB)(722)   

Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase1 (HPRT1)基因突变会导致次黄嘌呤和鸟嘌呤代谢异常,严重的代谢障碍被称为Lesch-Nyhan综合征,表现为智力低下,行为上出现强迫性自我毁伤,并伴随痛风或肾结石等症状。HPRT1基因具有多种突变模式,近年来对其突变谱的研究表明该基因具有一些“突变热点”。本研究选取了导致翻译提前终止的热点突变c.508C>T突变和c.151C>T突变,在HEK293T和HeLa细胞中,以单链寡核苷酸(single-stranded oligo-deoxyribonucleotides, ssODN)作为同源重组模板,利用CRISPR/Cas9技术构建了这两种突变的单克隆细胞株,发生定点突变的效率分别为16.3%和10%。进一步通过Western blot检测点突变的单克隆细胞的HPRT1蛋白表达水平,通过6-TG毒性实验检测点突变的单克隆细胞的次黄嘌呤/鸟嘌呤磷酸核糖转移酶活性,结果表明纯合突变的单细胞克隆不能正常表达HPRT1蛋白,其次黄嘌呤/鸟嘌呤磷酸核糖转移酶活性丧失;杂合突变的单细胞克隆的HPRT1蛋白表达量降低,仍具有部分次黄嘌呤/鸟嘌呤磷酸核糖转移酶活性。HPRT1基因定点突变细胞模型的建立可为今后建立其他HPRT1基因突变的细胞系或动物模型提供借鉴,为研究Lesch-Nyhan致病机制提供基础。

拟南芥CKI1基因上游转录调控因子筛选及鉴定
刘振宁, 袁黎, VenkatesanSundaresan, 余小林
遗传    2019, 41 (5): 430-438.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-314
录用日期: 2019-04-02

摘要622)   HTML14)    PDF (589KB)(472)   

拟南芥CKI1 (cytokinin independent 1)是双组分信号系统中一个组氨酸激酶蛋白,通过作用于下游组氨酸磷酸转移蛋白激活双组分信号通路,在调控胚囊中央细胞命运分化和发育过程中具有重要作用。然而目前对于CKI1基因上游转录调控因子还知之甚少。本研究分析了不同长度的CKI1启动子在拟南芥胚囊中的活性,并利用酵母单杂交技术对CKI1上游转录调控因子进行了筛选和鉴定。结果表明,位于内含子区域中的F5/R2片段表现出与CKI1启动子全长相一致的表达活性。进一步选取3个串联重复的F5/R2片段用于构建诱饵表达载体,同时,选取拟南芥雌蕊构建cDNA文库,通过酵母单杂交筛选获得226个阳性克隆。去除低质量及冗余重复的序列后共获得66条可读序列,其中8条序列对应的基因编码具有DNA结合功能的蛋白。研究结果为进一步揭示CKI1基因的转录调控机制提供了重要参考信息。

谷子MYB类转录因子SiMYB42提高转基因拟南芥低氮胁迫耐性
丁庆倩,王小婷,胡利琴,齐欣,葛林豪,徐伟亚,徐兆师,周永斌,贾冠清,刁现民,闵东红,马有志,陈明
遗传    2018, 40 (4): 327-338.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-315
录用日期: 2018-03-12

摘要620)   HTML13)    PDF (815KB)(639)   

Myeloblastosis (MYB)类转录因子是高等植物中最大的转录因子家族之一,在植物发育及防御反应过程中发挥重要作用,还参与植物对干旱等非生物胁迫的响应。谷子(Setaria italica L.)起源于中国,具有抗旱、耐瘠薄的特性,是研究单子叶作物非生物胁迫抗性的理想材料。本研究对耐低氮胁迫谷子品种郑204经低氮处理后进行转录组分析,鉴定出一个在低氮胁迫条件下明显上调的MYB类转录因子SiMYB42。系统发育树结果表明,SiMYB42属于R2R3-MYB亚族,具有2个MYB保守域;表达模式分析显示,SiMYB42在低氮、高盐、干旱和ABA胁迫条件下表达量显著上调;亚细胞定位、quantitative real-time PCR及转录激活活性分析结果表明,SiMYB42蛋白定位于植物的细胞核和细胞膜中,主要在谷子的叶部或根部表达,具有转录激活活性;基因功能分析结果表明,在正常条件下,转SiMYB42基因拟南芥与野生型Columbia-0拟南芥(WT)无明显差异,但在低氮条件下,转SiMYB42基因拟南芥的主根长、根系表面积及鲜重均显著高于WT,结果证明SiMYB42基因可以提高转基因植物对低氮胁迫的耐性;下游基因表达分析结果显示,在转SiMYB42基因拟南芥中,参与植物氮素转运的硝酸盐转运基因NRT2.1NRT2.4NRT2.5的表达水平均高于WT,启动子分析结果显示NRT2.1NRT2.4NRT2.5基因启动子序列中均具有MYB结合位点。以上结果证明,SiMYB42可以通过调控下游硝酸盐转运体基因的表达提高植物在低氮条件下的耐性。本研究揭示了SiMYB42基因在低氮胁迫反应途径中的作用,为进一步了解谷子低氮胁迫响应的调控网络奠定了基础。

Lnc-RAP3对小鼠3T3-L1前脂肪细胞分化的影响
李欢, 冯晋川, 李贵林, 王讯, 李明洲, 刘海峰
遗传    2018, 40 (9): 758-766.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-053
录用日期: 2018-08-01

摘要610)   HTML15)    PDF (533KB)(344)   

长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度大于200nt、没有长开放阅读框架但往往具有mRNA结构特征的RNA,可以在转录及转录后水平参与基因的表达调控。近年来,有研究证实lncRNA对脂肪生成具有重要作用。Lnc-RAP3位于小鼠(Mus musculus)17号染色体,其表达量在小鼠脂肪细胞分化前后呈现显著差异,但其具体的生物学功能尚不清楚。为探讨lnc-RAP3在小鼠3T3-L1前脂肪细胞成脂分化中的作用,本文首先构建了lnc-RAP3的真核表达载体pcDNA3.1-RAP3,利用脂质体将pcDNA3.1-RAP3和人工合成的lnc-RAP3的siRNAs分别转染3T3-L1前脂肪细胞,并对转染后的细胞进行诱导分化,并通过油红O染色、qRT-PCR检测成脂分化相关基因表达等方法比较过表达和敲降lnc-RAP3对3T3-L1前脂肪细胞成脂分化的影响。结果显示,过表达lnc-RAP3后,细胞内脂滴聚集显著减少(P<0.05),在诱导分化第0 d、2 d和4 d时C/EBPαGlut4PPARγLPLFAS的表达水平均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)下降;敲降lnc-RAP3后,细胞内脂滴聚集显著增多(P<0.05),同时在诱导分化第0 d、2 d时PPARγLPLC/EBPαFASGlut4的表达水平呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)升高。本研究结果表明,lnc-RAP3可能通过影响成脂分化相关基因的表达来抑制3T3-L1前脂肪细胞的成脂分化。

乳腺癌癌旁组织特异性表达基因分析
禹奇超,宋彬,邹轩轩,王岭,刘德权,李波,马昆
遗传    2019, 41 (7): 625-633.   DOI: 10.16288/j.yczz.19-099
录用日期: 2019-05-23

摘要601)   HTML30)    PDF (1251KB)(294)   

癌症研究中常用癌旁组织(normal tissues adjacent to the tumour, NAT)作对照,而癌旁组织与无肿瘤的正常组织的基因表达谱是有差异的。癌旁组织特异性表达基因的存在通常会干扰传统的转录图谱研究,然而目前关于癌旁与无肿瘤组织的基因表达谱差异的研究相对较少。本研究对14例乳腺癌患者的癌组织、癌旁组织和对侧正常乳腺组织样本进行高深度RNA测序和分析,发现癌旁组织相比对侧正常乳腺组织有102个差异表达基因。基因富集和蛋白-蛋白互作分析揭示这些差异表达基因显著富集在肿瘤坏死因子(tumour necrosis factor, TNF)和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)等癌症相关的基因集中。通过比较癌旁组织与癌组织、癌旁组织与对侧正常乳腺组织的转录图谱,发现23个癌旁组织特异性高表达的基因,即癌旁特异性激活(tumour-adjacent speci?c activation, TASA)基因。这些基因显著富集在TNF基因集中,其中15个是新发现的基因。结果表明,TASA基因在乳腺癌癌旁组织中普遍存在,并且与免疫系统的TNF信号有关。癌旁中存在类肿瘤型表达模式的基因,这些基因可能与肿瘤形成有关,但是往往在肿瘤-癌旁成对研究中被遗漏。

Ash2l-1/Ash2l-2在小鼠胚胎干细胞中的表达特异性及互补效应
谢晶, 范辰, 张景龙, 张仕强
遗传    2018, 40 (3): 237-249.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-284
录用日期: 2018-02-28

摘要591)   HTML10)    PDF (2036KB)(557)   

H3K4me3是一种重要的表观遗传修饰,主要由MLL(mixed lineage leukemia)甲基转移酶复合体催化,对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)自我更新能力的维持具有重要作用。ASH2L是MLL复合体中一个重要的核心亚单位,参与调控mESCs中染色质的开放状态。ASH2L在mESCs中有2个异构体:ASH2L-1(80 kDa)和ASH2L-2(65 kDa),且以ASH2L-2的表达为主;而在小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast, MEF)中,只有ASH2L-1表达。目前,Ash2l-1Ash2l-2在mESCs中的作用尚不清楚。本文利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,建立了Ash2l-1 -/-Ash2l-2 -/-mESCs。通过碱性磷酸酶染色、免疫荧光染色和qRT-PCR发现,Ash2l-1 -/-Ash2l-2 -/-mESCs在碱性磷酸酶、多能性调控转录因子(Oct4NanogSox2Klf4)的表达与野生型对照无显著差异。通过拟胚体分化实验,发现Ash2l-1 -/-mESCs诱导的拟胚体在Snai2(外胚层标记基因)和Gata4(内胚层标记基因)的表达上显著低于野生型mESCs诱导的拟胚体(P<0.01)。通过Western blotting,发现Ash2l-1 -/-mESCs中ASH2L-2的表达显著上调(P<0.01),Ash2l-2 -/-mESCs中ASH2L-1的表达显著上调(P<0.01),而Ash2l-1 -/-Ash2l-2 -/-mESCs中,基因组H3K4me3的表达与野生型对照并无显著差异。这表明Ash2l-1Ash2l-2之间存在补偿效应。利用JASPAR和KEGG预测分析发现,Ash2l-1Ash2l-2启动子区分别具有3个和16个潜在的多能性转录因子结合位点,这些转录因子可能介导实现Ash2l-1Ash2l-2之间的补偿效应。以上结果表明,Ash2l-1Ash2l-2之间的补偿效应可能参与mESCs多能性的维持和基因组H3K4me3的调控。

RNA干扰猪NHEJ通路修复因子对HR效率的影响
全绒, 李国玲, 莫健新, 钟翠丽, 李紫聪, 顾婷, 郑恩琴, 刘德武, 蔡更元, 吴珍芳, 张献伟
遗传    2018, 40 (9): 749-757.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-016
录用日期: 2018-07-12

摘要581)   HTML17)    PDF (910KB)(448)   

非同源末端连接(nonhomologous end joining, NHEJ)是动物基因组DNA双链断裂(double-strand break, DSB)修复的优选途径,通过与同源重组(homologous recombination, HR)竞争DSB靶点,进而抑制HR的效率。为提高HR效率,本研究针对猪NHEJ通路修复关键因子PNKP、LIG4和NHEJ1的编码序列,设计并合成相应的靶向小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA),组成若干对RNAi (RNA interference)系统,将RNAi系统与报告质粒SSA-GFP reporter、HDR -GFP system和ssODN-GFP system共转染至猪胎儿成纤维细胞(porcine fetal fibroblasts, PFFs),检测敲低上述NHEJ关键修复因子后对HR的影响。RNAi结果显示,针对PNKPLIG4NHEJ1设计的siRNA均可显著敲低PNKPLIG4NHEJ1基因的表达(P<0.05)。选择干扰效果最好的siRNA与报告载体共转染PFFs,结果表明干扰PNKP基因表达后可显著提高单链退火(single strand annealing, SSA)修复效率、双链或单链DNA介导的同源重组定向修复(homology-directed repair, HDR)效率分别为55.7%、37.4%和73.1% (P<0.05),而干扰LIG4NHEJ1分别提高双链和单链介导的HDR效率为37.5% 和 76.9% (P<0.05)。

基于CSSLs群体定位和图位克隆水稻长芒基因GAD1-2
杨德卫, 郑向华, 程朝平, 叶宁, 黄凤凰, 叶新福
遗传    2018, 40 (12): 1101-1111.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-044
录用日期: 2018-08-03

摘要572)   HTML8)    PDF (1221KB)(216)   

水稻是世界上最早驯化的重要粮食作物之一。水稻芒可以保护水稻种子不被鸟琢食,是水稻重要的驯化性状之一。芒在野生稻中普遍存在,对野生稻的生存和传播至关重要,然而在驯化和人工选择过程中该性状逐渐被淘汰。定位和克隆水稻长芒相关基因是研究水稻芒驯化遗传机制的基础。本研究以籼稻恢复系东南恢810为受体、漳浦野生稻为供体构建的146个染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines, CSSLs)为研究材料,调查了146个CSSLs株系和双亲的芒长,结果表明在4个置换系中检测到1个控制水稻芒长主效基因GAD1-2,位于水稻第8号染色体;利用重叠代换作图法,将GAD1-2定位在Ind8-10和RM4936标记之间,遗传距离约为4.75 Mb。选择分离群体中的显性单株,利用开发的标记,最终将GAD1-2 基因定位在两个 Indel 标记之间,两者间的物理距离约为27 kb,该区域内只有两个候选基因Os08g0485500Os08g0485400。经测序和分析表明,Os08g0485500GAD1-2的候选基因,GAD1-2在保守的ORF区域存在6个碱基缺失,导致丝氨酸和半胱氨酸这两个氨基酸缺失,从而表现长芒的性状;在Os08g0485500基因位点已克隆了1个控制水稻芒长的GAD1基因,推测GAD1-2GAD1为等位基因本研究为进一步理解水稻起源演化和水稻芒长发育基因的遗传机制奠定了基础。

利用CRISPR/Cas9和piggyBac实现果蝇基因组无缝编辑
王珏, 黄娟, 许蕊
遗传    2019, 41 (5): 422-429.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-345
录用日期: 2019-03-29

摘要559)   HTML14)    PDF (816KB)(287)   

CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated protein 9)是第三代基因组编辑技术。在sgRNA引导下,Cas9核酸内切酶作用于特定基因组序列,产生DNA双链断裂(double-stranded breaks, DSBs),利用同源定向修复(homology-directed repair, HDR)可实现对靶基因的特异性基因敲除(knock-out)或敲入(knock-in)。传统的技术方案将CRISPR/Cas9技术与Cre/loxP或FLP/FRT系统联用,可实现高效的基因打靶,也易于移除打靶过程中引入的筛选标记。然而,筛选标记移除过程中会在基因组中残留34个碱基的标签序列。因此,对基因组进行精确编辑的同时不引入无关序列仍有一定难度。在人工诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)的基因组编辑中,CRISPR/Cas9技术和piggyBac转座酶联用的两步法策略能够实现这一目标:首先运用CRISPR/Cas9技术,利用同源定向修复原理引入基因突变及筛选标记,然后利用piggyBac转座酶将筛选标记精确移除。借鉴该方法的技术原理,本研究对果蝇(Drosophila melanogaster) CG4894基因进行了无缝编辑(seamless genome editing),成功将该基因第18外显子上第21位的酪氨酸(tyrosine, Y)突变为半胱氨酸(cysteine, C),且测序结果显示基因组中除设计位点之外并无其他外源序列残留。CRISPR/ Cas9技术和piggyBac转座酶联用策略为果蝇基因组的精确编辑提供了更多选择。

基于基因家族大小的比较研究脊椎动物的适应性进化
孟玉,杨若林
遗传    2019, 41 (2): 158-174.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-225
录用日期: 2019-01-14

摘要557)   HTML14)    PDF (1242KB)(221)   

同源基因家族的拷贝数在不同物种间普遍存在差异,这种差异是由不同的基因得失速率引起。众所周知,基因拷贝数变异是特定物种表型创新的可能原因。本研究选取具有代表性的脊椎动物主要类群并跨约6亿年进化时间的64个物种,鉴定了它们的同源基因家族,揭示了脊椎动物基因家族大小的进化模式。结果表明:在推断的存在于脊椎动物最近共同祖先的6857个基因家族中,有6712个都在至少一个种系中发生了大小的变化,而且基因家族在大多数种系中都是收缩的;其中,霍氏树懒(Choloepus hoffmanni)中有最高的基因家族收缩水平,而在斑马鱼(Danio rerio)中则相反。基于脊椎动物基因家族大小进化的高度动态性,本研究从基因家族大小变化的角度鉴定了一些可能与特定脊椎动物类群进化有关的基因组信号。结果观察到在现存真骨鱼类最近共同祖先基因组中出现了可能因全基因组复制所导致的高比例的基因家族扩增现象,随后在后裔物种中发生基因收缩事件。此外,本研究还发现了硬骨鱼特异性的orphan基因可能对这些鱼类在水生环境中的适应性进化有所贡献的证据,如在有些硬骨鱼中orphan基因与鳍、尾巴、肾脏等发育有关。本研究结果有助于深入了解脊椎动物基因家族大小的进化,同时为理解脊椎动物基因组进化与表型多样性的联系提供了理论证据。

EDARV370A对新疆维吾尔族人群面部及耳朵形态的效应
李祎,赵雯婷,李丹,陶现明,熊子义,刘京,张微,刘海渤,季安全,唐鲲,刘凡,李彩霞
遗传    2018, 40 (11): 1024-1032.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-268
录用日期: 2018-11-09

摘要553)   HTML22)    PDF (826KB)(216)   

外异蛋白受体基因(ectodysplasin A receptor,EDAR)是调控外胚层发育的重要基因。其关键错义突变EDARV370A的衍生等位基因370A在东亚和美洲原住民中具有很高的频率,但在非洲和欧洲罕见,该突变造成这些人群许多外胚层发育衍生表型的差异,包括东亚人特有的较直且厚的头发、较多的外泌汗腺、女性较小的乳房及铲形门齿等。目前,EDARV370A与同为外胚层衍生表型的人类头面部及耳部形态特征的关联尚不十分明确。本研究在715例新疆维吾尔族亚欧混合人群中,进行了EDARV370A与一系列系统的面部形态特征及耳朵形态表型的关联分析,以期更全面系统地理解EDARV370A对面部和耳朵形态的影响。研究表型包括利用本课题组近期发表的对三维面部照片自动化面部地标点标记方法获得的136个面部定量表型、1个下巴类型的定序分类表型以及6个耳朵形态的定序分类表型。研究发现EDARV370A与8个面部形态的定量表型、下巴类型以及3个耳朵形态定序分类表型显著相关(多重检验校正后P<0.05)。本研究结果进一步明确了EDARV370A的遗传多效性及其在亚欧混合人群中对面部和耳朵形态的影响。

N-WASP通过polyPro和VCA结构域调控大脑皮层神经元迁移
沈秀莲, 逯宜超, 甲芝莲, 吴强
遗传    2018, 40 (5): 390-401.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-066
录用日期: 2018-05-04

摘要551)   HTML10)    PDF (1471KB)(202)   

在大脑皮层发育过程中,神经元迁移是一个动态的复杂过程,与细胞骨架构建和重塑的调控息息相关。N-WASP蛋白是Wiskott-Aldrich综合征蛋白家族(WASP-WAVE family)的一个重要成员,又名WAS-like蛋白(WASL),直接参与细胞骨架中肌动蛋白丝状分支的动态调控。本研究通过蛋白免疫印迹检测发现N-WASP表达于小鼠胚胎发育时期(E12.5~E18.5)的大脑皮层中,并且其表达水平随着发育逐渐降低。利用在体子宫内胚胎电转实验,结果发现过表达或者敲低N-WASP均会造成不同程度的大脑皮层神经元迁移障碍,说明N-WASP在大脑皮层神经元迁移中起到关键作用。N-WASP蛋白主要包含4个结构域:WH1、GBD、polyPro和VCA。为进一步研究N-WASP各结构域在神经元迁移中的调控功能,设计了一系列的显性负性突变实验。通过过表达结构域删除的N-WASP蛋白,发现ΔpolyPro、ΔVCA和ΔWH1均能造成神经元迁移障碍。但是,过表达不能结合Cdc42的N-WASP蛋白(H208D突变体)却不能造成明显的神经元迁移障碍。另外,单独过表达N-WASP的结构域polyPro或VCA能够造成神经元迁移障碍,而过表达WH1结构域却不能影响迁移。最后,通过过表达polyPro和VCA结构域同时删除的N-WASP (WH1-GBD),发现WH1-GBD结构域对神经元迁移没有明显影响。上述结果表明N-WASP蛋白主要是通过polyPro和VCA两个结构域调控大脑皮层神经元的迁移过程。

肺炎克雷伯菌blaCARB-2基因的分布及结构分析
祝力骋,卢俊婉,王建,许腾,徐娟华
遗传    2018, 40 (7): 593-600.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-034
录用日期: 2018-05-31

摘要546)   HTML8)    PDF (369KB)(179)   

为探讨β-内酰胺酶基因在临床分离肺炎克雷伯菌的分布及其相关可移动遗传元件的结构,本文利用基因组测序、PCR、分子克隆、接合转移和基因组学分析等方法,在对240株临床分离的肺炎克雷伯菌进行混合基因组测序的基础上,着重研究了blaCARB-2等耐药性基因相关可移动遗传元件的结构及其在肺炎克雷伯菌基因组的定位,克隆获得耐药性质粒携带的若干耐药性基因并测定了它们的功能。结果显示,在240株肺炎克雷伯菌中检出11种β-内酰胺酶基因,其中1株肺炎克雷伯菌(KP1276)被检出blaCARB-2基因,阳性率为0.42% (1/240);blaCARB-2位于一个大小为182,450 bp的可接合转移质粒(pKP1276-182),pKP1276-182共编码222个基因,包含7个耐药性基因,分别是blaCARB-2blaKLUCaadA1aadA2cmlA1dfrA1sul2blaCARB-2是首次在肺炎克雷伯菌中被检出,且blaCARB-2与其他3个耐药性基因一起构成一个新型结构的1型整合子(int-blaCARB-2-aadA2-cmlA1-aadA1);对其中的3个耐药性基因blaCARB-2aadA2CmlA1进行了分子克隆和耐药性测定,结果显示它们对相应药物都具有一定的耐药性, 其中blaCARB-2对青霉素类β-内酰胺药物具有较高的耐药性。本研究结果表明,blaCARB-2基因已经在肺炎克雷伯菌中出现,其由1型整合子携带编码位于一个可接合转移的质粒上,blaCARB-2基因有可能在相同及不同种属肠杆菌之间进行水平转移,引起耐药性播散。

拟南芥APX家族基因在植物生长发育与非生物逆境胁迫响应中的作用分析
李泽琴,李锦涛,邴杰,张根发
遗传    2019, 41 (6): 534-547.   DOI: 10.16288/j.yczz.19-026
录用日期: 2019-06-12

摘要546)   HTML28)    PDF (1743KB)(320)   

活性氧造成的氧化胁迫是植物主要非生物逆境胁迫之一。在不利的生长条件下,植物细胞内的各种代谢过程不协调可导致过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)含量增加,从而对细胞造成多种威胁和伤害。抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)是植物中清除H2O2的一种重要酶,拟南芥(Arabidopsis thaliana) APX家族包括8个成员:APX1~APX6、sAPX和tAPX。本研究以拟南芥野生型和突变体为材料,对拟南芥不同发育时期和不同逆境胁迫下的8种APX基因表达模式进行了分析,同时研究了其相应的缺失突变体对盐、干旱和热胁迫的耐受性。mRNA差异表达模式分析显示:在拟南芥生长的第4~8周,APX1表达量最高,APX2表达量最低,APX4sAPXtAPX随着生长发育的时间进程表达量逐渐减少,但APX6表达量不断增加;在非生物胁迫下,APX1APX2APX6受热胁迫诱导表达明显,sAPX响应盐胁迫,APX3APX5对盐、干旱和热胁迫均表现出明显的诱导表达应答。盐和干旱胁迫耐受性分析结果表明:无论是在拟南芥的萌发期还是成熟期,任何一个APX基因缺失均使抗逆性降低;在萌发期,与盐胁迫相比,突变体对干旱胁迫更敏感;在成熟期,与野生型和其他突变体相比,apx1apx6对盐和干旱胁迫更加不耐受。生理指标检测结果显示:干旱胁迫10 d后,所有突变体植株中的H2O2含量均明显高于野生型,其中apx1sapxtapx中最高;盐胁迫5 d后,突变体中丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量显著高于野生型;热胁迫2 h就会导致apx1apx2apx6中H2O2和MDA含量大幅增加,其中在apx2中最高。本研究结果表明,拟南芥APX基因家族的8个成员均不同程度地参与植物生长发育及非生物胁迫响应的过程,在不同发育时期或逆境响应过程有特定的一种或几种APX发挥主要作用。

PPARγ基因转录本3上游开放阅读框转录后的调控作用
褚衍凯,靳艳飞,邢天宇,马广伟,崔婷婷,闫晓红,李辉,王宁
遗传    2018, 40 (8): 657-667.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-038
录用日期: 2018-07-12

摘要540)   HTML8)    PDF (796KB)(382)   

过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)是脂肪生成的关键调控因子。本实验室前期研究发现,与人和鼠等哺乳动物PPARγ基因的转录本不同,鸡PPARγ基因的多个转录本5′UTR区存在上游开放阅读框(upstream open reading frames, uORFs)。为了揭示该uORF转录后的调控作用,本研究构建了鸡PPARγ基因转录本3 (cPPARγ3)野生型5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-WT和uORF突变(uATG突变为终止密码子TGA)的5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-Mut。将这两个报告基因载体分别转染永生化鸡前脂肪细胞(immortalized chicken pre-adipocytes, ICPA)和鸡胚成纤维细胞DF1,检测海肾荧光素酶报告基因hRluc活性及其mRNA表达。荧光素酶报告基因检测结果显示,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性极显著高于psiCHECK2- cPPARγ3-5′UTR-WT (P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性高于psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT,但差异不显著(P>0.05)。qRT-PCR检测hRluc基因mRNA表达结果显示,与psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT相比,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞的hRluc基因的mRNA表达水平极显著降低(P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞后,hRluc基因的mRNA表达水平也降低,但差异不显著(P>0.05)。为进一步分析该uORF对鸡cPPARγ3的转录后调控作用,本研究又分别构建了野生型cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-WT和uORF突变的cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut。qRT-PCR检测cPPARγ3的mRNA表达水平,结果显示,在这两种细胞中,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的cPPARγ3 mRNA表达水平均显著低于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.05),但Western blot结果显示,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的PPARγ蛋白表达水平极显著高于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.01)。这些研究结果表明,5′UTR区的uORF抑制鸡cPPARγ3的翻译。

麝鼠前列腺在繁殖期和非繁殖期转录组差异分析
张宇,白素英,马跃
遗传    2018, 40 (6): 488-495.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-409
录用日期: 2018-05-23

摘要537)   HTML17)    PDF (813KB)(163)   

麝鼠(Ondatra zibethicus L.)是季节性繁殖动物。成年雄性麝鼠在尿生殖孔上方肌肉与背皮之间有一对香腺,在繁殖期能分泌麝鼠香。与其他鼠类相比,麝鼠在繁殖期时前列腺—精囊腺组织极其发达。研究发现,经腹腔注射麝鼠香后,能够明显促进雄性小鼠的前列腺—精囊腺发育,表明两者之间可能存在一定的相关性。本研究利用RNA-seq技术对麝鼠繁殖期和非繁殖期的前列腺样品进行了转录组测序,对差异表达的基因进行GO分析和KEGG通路分析。结果显示,共筛选出1629个显著差异表达基因,涉及多种信号转导和能量代谢相关基因,其中OBP2、Bcl-2家族和肿瘤坏死因子受体超家族成员的差异表达提示麝鼠前列腺发育受多种机制调控,由香腺分泌的麝鼠香可能参与了前列腺的发育调节。

基于转录组数据的网络分析挖掘鼻咽癌与口腔鳞癌的共享功能模块
陈应坚,廖苑君,林帆,孙胜南,赵小蕾,覃继恒,饶绍奇
遗传    2019, 41 (2): 146-157.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-215
录用日期: 2018-12-06

摘要525)   HTML14)    PDF (751KB)(153)   

鼻咽癌和口腔鳞癌是两种在临床上高度相关的疾病,从分子层面系统性研究这两种疾病的相互关系却鲜见报道。本研究通过大规模的转录组数据分析识别鼻咽癌和口腔鳞癌的共享功能模块及其核心基因(一因多效模块和基因),以期阐明这两种疾病共享的分子机制。从GEO数据库获取这两种癌症的两套转录组数据,应用倍数法和经验贝叶斯方法筛选出鼻咽癌差异表达基因1279个,口腔鳞癌差异表达基因1293个,其中两者共享基因278个。以共享基因为种子,通过蛋白质-蛋白质互作知识引导构建基因网络,其中最大子网包含1290个基因和1766互作对。应用Newman算法提取了15个共享功能模块。对这些模块进行拓扑学分析,挖掘出58个核心基因,包括已知的与鼻咽癌或口腔鳞癌相关的基因(如PCNACDK1STAT1CCL5MMP1等)和鲜有报道的基因(如MELKNME1RACGAP1INHBANID1等)。通路富集分析发现鼻咽癌和口腔鳞癌的共享功能模块参与多个生物学通路,包括p53信号通路、ECM受体相互作用、黏着斑、细胞周期等。本研究表明鼻咽癌和口腔鳞癌具有相似的致癌机制,所挖掘的共享模块可能是这两种疾病演化的核心分子相互作用机制。

肿瘤突变特征与病理分型的关联研究
史悦,许争争,鲁欢,慈维敏
遗传    2018, 40 (11): 1033-1038.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-208
录用日期: 2018-10-30

摘要488)   HTML15)    PDF (896KB)(317)   

准确评估肿瘤的病理亚型对诊断、治疗和预后至关重要。以往病理亚型的诊断主要依赖HE染色法和免疫组织化学法,而随着测序技术的不断发展,对患者进行基因型和表型特点的个体分析成为可能,将肿瘤病理分型与基因分型结合用于疾病分型、诊治选择和疗效判断的精准医学研究逐渐兴起。不同病理亚型的肿瘤细胞来源、致癌因素和临床表型均不尽相同,其在基因组上会留下特异“印迹”,即突变特征。本研究通过整合癌症基因组数据库(The Cancer Genome Atlas, TCGA)中肾癌、肺癌和食管癌的外显子测序数据,分别对3种肿瘤通过肿瘤基因突变特征进行肿瘤病理分型聚类和预测。首先通过非监督聚类方法将3种肿瘤分别按照24种突变特征进行聚类分析,其次通过随机森林法从24种突变特征中进一步选择对于区分不同病理亚型有显著性的突变特征并进行聚类分析,构建突变特征对3种肿瘤病理亚型的分型模型。在肾癌中,该模型准确率达到了100% (95% confidence interval (CI): 0.93~1.00),肺癌和食管癌中分别达到了78% (95% CI: 0.66~0.86)和84% (95% CI: 0.60~0.97)。以上研究结果表明,突变特征作为新型分子标记物,对肿瘤的病理分型、诊断,尤其是早诊具有一定的参考意义。

β-内酰胺酶耐药基因blaOKP进化及其侧翼序列特征研究
邓雯文,龙梅,杨盛智,邹立扣
遗传    2018, 40 (7): 585-592.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-013
录用日期: 2018-05-28

摘要483)   HTML7)    PDF (498KB)(193)   

为研究β-内酰胺酶耐药基因blaOKP进化及其侧翼序列情况,本文通过全基因组测序技术对肺炎克雷伯氏菌进行测定,分析了其中blaOKP基因及其侧翼序列的特征,同时与不同亚型的blaSHV侧翼序列进行了对比。研究发现,blaOKPblaSHV基因进化差异明显,分为两个进化支,其中blaOKP分为两个进化亚组(blaOKP-AblaOKP-B)。侧翼序列分析结果表明,blaOKP基因的侧翼序列中无可移动遗传元件,与染色体介导的基因blaSHV的侧翼序列结构相似,但存在差异,主要表现为blaOKP基因的一侧与KdpC相连,blaSHV基因的一侧与RecF相连并具有ygbN-ygbM-ygbK结构。同时由质粒介导的blaSHV基因的两侧存在多种可移动遗传元件。这些结构差异可能是导致blaOKP耐药基因进化缓慢的原因之一。本研究通过对blaOKP基因及其侧翼序列特征进行研究, 研究发现blaOKP基因及其侧翼序列结构保守是其相对blaSHV基因进化速度缓慢的重要原因。

miR-362靶向ZNF644基因调控猪未成熟支持细胞的增殖和凋亡
冉茂良, 董莲花, 翁波, 曹蓉, 彭馥芝, 高虎, 罗荟, 陈斌
遗传    2018, 40 (7): 572-584.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-028
录用日期: 2018-06-25

摘要477)   HTML10)    PDF (1191KB)(291)   

睾丸组织中未成熟支持细胞的增殖能力决定成熟支持细胞的数量,进而制约成年雄性动物的精子生成能力。研究表明microRNA (miRNA)参与调控猪未成熟支持细胞的增殖和凋亡,但大部分鉴定出的miRNA功能仍不明确。本文基于前期RNA-seq数据筛选结果,研究了miR-362对猪未成熟支持细胞增殖和凋亡的调控作用。首先利用生物信息学方法预测miR-362的靶基因,通过qRT-PCR技术检测miR-362和ZNF644基因在不同发育阶段的猪睾丸组织中的表达水平以及在猪未成熟支持细胞中过表达或抑制表达miR-362后ZNF644基因的表达水平,采用双荧光素酶报告基因系统验证miR-362与ZNF644基因之间的靶向关系。结果显示,miR-362与ZNF644基因3′UTR具有一个潜在的结合位点,miR-362和ZNF644基因在猪睾丸组织中的mRNA表达水平显著负相关(r=-0.723, P<0.01),miR-362和psiCHECK2-ZNF644-WT 3′UTR共转染组的双荧光活性显著降低,且miR-362显著调节ZNF644基因的表达水平,表明miR-362靶向ZNF644基因并抑制其表达水平。为进一步检测过表达miR-362或抑制表达ZNF644基因对猪未成熟支持细胞增殖和凋亡的影响,通过流式细胞术检测细胞周期,CCK8和EdU试剂盒检测细胞增殖情况,Annexin V-FITC/PI方法和qRT-PCR技术检测细胞凋亡情况及凋亡相关基因的表达水平。结果表明,过表达miR-362后,猪未成熟支持细胞周期被阻滞在G1期,抑制表达ZNF644基因后,猪未成熟支持细胞被阻滞在G2期,细胞增殖能力显著减弱,细胞凋亡率显著提高,细胞凋亡相关基因呈促进凋亡的差异表达。本研究结果证实miR-362靶向ZNF644基因抑制猪未成熟支持细胞的增殖而促进其凋亡,为深入研究miR-362在猪精子生成过程中的生物学功能提供了理论基础。

yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌生长中的功能研究
家琳达, 高坦坦, 彭琦, 吕静, 张杰, 陈敏, 宋福平
遗传    2018, 40 (5): 415-424.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-061
录用日期: 2018-05-04

摘要444)   HTML10)    PDF (857KB)(215)   

在枯草芽胞杆菌和蜡样芽胞杆菌中,yhcZ基因和yhcY基因组成双组分系统调控细菌生长,但yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌中发挥的生物学功能尚未明确。本研究通过基因功能注释、上下游基因排列分析和氨基酸序列比对,证实苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种HD73中HD73_5824基因为yhcZ基因,推测其与HD73_5825基因(yhcY基因)共同组成双组份系统调控细菌生长。利用同源重组技术敲除HD73菌株中的yhcZ基因获得缺失突变体HD (ΔyhcZ),其在LB和SSM培养基中生长均慢于野生型HD73,而互补菌株HD(ΔyhcZ::yhcZ)菌株则能够部分恢复生长,表明yhcZ基因的缺失影响了该菌株细胞的生长。在以0.4%葡萄糖为唯一碳源的M9培养基中,HD (ΔyhcZ)生长速度快于HD73,表明yhcZ基因在该菌株吸收利用葡萄糖的过程中发挥重要作用。Biolog实验显示HD (ΔyhcZ)的单孔颜色变化率低于HD73,且对D/L-丝氨酸、甲酸、D-葡糖酸、L-组胺,D-乳酸甲酯以及柠檬酸等的吸收利用能力低于HD73,表明yhcZ基因能显著影响HD73菌株对碳源的利用。同时,HD(ΔyhcZ)对8% NaCl的耐受能力弱于HD73,表明该基因可能参与细菌细胞应力响应相关基因的表达与调控。以上结果表明yhcZ基因在HD73菌株生长过程中对葡萄糖及其他碳源的利用具有重要的促进作用。本研究结果为解析yhcZ基因调控葡萄糖及碳源利用的分子机制奠定基础,且为进一步研究细菌生长及发酵提供参考。

染色体10q24.31片段重复导致先天性缺指/缺趾畸形的一个家系致病机理分析
张秀泉,王建,熊符,吕伟标,周远青,杨少民,张玉婷,田小燕,连蔚,徐湘民
遗传    2019, 41 (8): 716-724.   DOI: 10.16288/j.yczz.19-125
录用日期: 2019-07-09

摘要435)   HTML10)    PDF (478KB)(288)   

先天性缺指/缺趾畸形表现为手足指/趾骨发育不全等症状,会严重影响患者生活中的精细操作及心理健康。本研究对一个患有先天性缺指/缺趾畸形家系进行了基因变异检测,分析总结了该疾病分型与基因变异之间的关联关系,并探讨了对此类疾病患者开展遗传咨询及基因诊断的策略。首先,采用临床体检及四肢X线检查的方式,对患者表型进行分析。然后,应用D10S1709、D10S192、D10S597、D10S1693和D10S587等5个位点对外周血DNA进行了单倍型分析,并利用Array-CGH检测基因重复片段。最后,通过基于家系调查和基因分析探讨先天性手足裂畸形的致病原因。研究结果显示,先证者为典型的先天性手足裂畸形,表现为双侧食、中指缺失,拇指短,左手无名指畸形与缺失中指的皮肤相连成蹼状;双足正中裂开至足中部,第2和3趾缺失,第4和5趾融合。家系中其他患者表型变异较大。其外周血基因单倍型分析表现为染色体10q24.31-10q24.32区域有一个至少610 kb的重复,Array-CGH分析结果为10q24.31(102 832 650~103 511 083)×3。对先证者及其弟弟和父母进行单倍型分析,确认该家系的致病基因为10q24.31-10q24.32基因重复,单倍型165-251-289-219-102为该病的等位基因。研究结果提示,该家系缺指/缺趾畸形乃由于染色体10q24.31 (102 832 650~103 511 083)×3引起,其单倍型165-251-289-219-102可作为检测10q24.31-10q24.32等位基因的疾病标 志物。

cgVEGF164基因对小鼠毛囊生长的影响
张豪, 张志鹏, 郭晓东, 马敏, 敖月, 刘旭, 马小燕, 梁浩, 郭旭东
遗传    2019, 41 (1): 76-84.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-136
录用日期: 2019-01-14

摘要433)   HTML11)    PDF (899KB)(96)   

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是一种二聚体糖蛋白,能够诱导毛囊血管内皮细胞的增殖和迁移,调节毛囊周围毛细血管生成,进而影响毛囊的生长发育。已知cgVEGF164是绒山羊VEGF-A基因的一种主要剪接变体,但cgVEGF164基因是否具有调控毛囊生长发育的作用目前尚不清楚。为初步探究cgVEGF164基因对毛囊生长的影响及其机制,本研究通过原核显微注射制备cgVEGF164转基因过量表达小鼠。通过HE染色法比较转基因小鼠和非转基因对照小鼠毛囊的直径和密度,利用Western Blot检测小鼠背部皮肤中信号蛋白ERK1/2、AKT1、LEF1的磷酸化水平。本研究成功获得5只阳性cgVEGF164转基因小鼠(雌雄比为4:1,阳性率8.5%);与非转基因对照小鼠相比,转基因小鼠毛囊直径增大、密度增加;经检测转基因小鼠中ERK1/2、AKT1、LEF1的磷酸化水平均上调。结果表明,cgVEGF164基因具有促进小鼠毛囊生长的作用,推测该功能可能与cgVEGF164影响ERK1/2、AKT1和LEF1等信号蛋白的磷酸化有关。

玉米CMS-C同质异核不育系育性恢复的遗传研究
赵卓凡, 黄玲, 刘永明, 张鹏, 魏桂, 曹墨菊
遗传    2018, 40 (5): 402-414.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-401
录用日期: 2018-04-26

摘要433)   HTML6)    PDF (825KB)(278)   

玉米是最早利用细胞质雄性不育系生产杂交种的作物之一,C型细胞质雄性不育系(C-type cytoplasmic male sterile, CMS-C)在杂交种生产中具有重要的作用,育性恢复的稳定性直接影响其应用价值。然而,玉米CMS-C的育性恢复机理复杂,且至今仍不明确。为进一步探究玉米CMS-C育性恢复的影响因素,本研究以玉米CMS-C同质异核不育系C48-2、C黄早四和C478为母本,分别与测验系18白、自330、5022以及恢复系A619组配杂交获得F1。其中育性恢复F1通过自交获得F2,并以育性恢复F1为父本分别给育性保持F1授粉,组配双交群体,共获得4个F2群体,6个双交群体。同时以不育系C48-2、C黄早四和C478为母本,各自的保持系48-2、黄早四和478为父本杂交组配不完全双列杂交F1。将所有杂交组合的F1、F2以及双交组合群体分别在不同年份不同地点种植观察,通过植株田间育性调查并结合室内花粉镜检鉴定育性表现。结果表明:1) 同一测验系对玉米CMS-C同质异核不育系的恢保关系不同,暗示不育系的核背景参与调控育性恢复表现;2) 在不同年份不同地点对(C48-2×A619) F2群体进行种植观察,发现不同环境下F2群体可育株与不育株的分离比均符合15∶1,但在云南种植的可育株的育性级别主要为Ⅲ和Ⅳ级,而在四川种植的可育株的育性级别主要为Ⅴ级,表明环境对恢复系A619恢复后代的育性表现有影响;3) 通过恢保关系测定发现18白不能恢复C478,48-2也不能恢复C478,但双交群体[(C478×18白) F1S×(C48-2×18白) F1F]后代却出现了可育株与不育株的分离;同理,双交群体[(C48-2×自330) F1S×(C478×自330) F1F]的后代也出现了可育株与不育株的分离。因此,本文推测C48-2、C478核背景中存在微效恢复基因,这些微效基因与18白、自330中的微效恢复基因通过杂交聚合后能使C478、C48-2的育性恢复,暗示玉米CMS-C的育性恢复呈现一定的剂量效应。这些结果为进一步认识玉米CMS-C育性恢复的复杂性和多样性奠定了基础,为深入研究玉米CMS-C育性恢复机理以及加快CMS-C在不育化制种中的应用提供重要参考。

中华蜜蜂酪胺受体基因克隆及表达分析
张丽珍, 张永, 胡景华, 王子龙, 曾志将
遗传    2018, 40 (2): 155-161.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-096
录用日期: 2018-02-01

摘要423)   HTML15)    PDF (529KB)(177)   

酪胺(tyramine)属于生物多聚胺类,是昆虫中枢神经系统内重要的神经递质、神经调质和神经激素,参与调控昆虫的多种行为和生理过程,如酪胺受体基因参与调控动物的学习与记忆。本研究首次克隆获得中华蜜蜂(Apis cerana cerana)酪胺受体基因Actyr1Actyr2的全长cDNA序列,利用qRT-PCR方法鉴定了Actyr1Actyr2在中华蜜蜂不同组织器官中的表达谱,采用地高辛原位杂交技术对Actyr1Actyr2在大脑中的表达进行了定位。中华蜜蜂Actyr1Actyr2的cDNA全长序列分别为1241 bp(GenBank登录号:KC814693)和1270 bp(GenBank登录号:KC814694),分别编码297、399个氨基酸残基。qRT-PCR分析结果表明,Actyr1Actyr2在不同组织中的表达量为头部最高,其次是腹部表皮,触角和胸部肌肉的表达量最低,并且头部的表达量显著高于其他组织的表达量;原位杂交结果显示,Acytr1Actyr2在中华蜜蜂大脑蘑菇体的凯尼恩细胞、触角叶周围的细胞处均有较强阳性着色。这些研究表明,Acytr1Actyr2基因可能参与了蜜蜂的学习记忆,并且在相同的细胞中互相作用,共同调控蜜蜂的生物学功能。

绵羊高效转基因通用型piggyBac转座子载体构建及功能验证
胡广东,郝科兴,黄涛,曾维斌,谷新利,王静
遗传    2018, 40 (8): 647-656.   DOI: 10.16288/j.yczz.17-421
录用日期: 2018-05-31

摘要416)   HTML17)    PDF (1012KB)(319)   

piggyBac (PB)是一种能在多种动物细胞中进行转座的DNA转座子,作为一种转基因工具已被广泛应用于各种哺乳动物转基因研究中。针对不同物种对PB转座子进行改造,是提升其通用性的必要手段。为构建基于绵羊细胞进行转基因操作的通用型PB转座子载体,本研究对PB转座酶(PBase)基因进行绵羊密码子偏好性优化并将其克隆到pBNW-TP1载体中,成功构建了PB转座子载体pBNW-TP2。将pBNW-TP2转染到绵羊成纤维细胞和乳腺上皮细胞中,利用G418筛选获取稳定转染细胞株;利用Tail-PCR检测稳定转染细胞株的PB转座位点,对细胞阳性克隆进行亚甲蓝染色;利用非配对t检验确认其转座效率。结果表明,pBNW-TP2成功介导了绵羊成纤维细胞和乳腺上皮细胞转基因阳性细胞株的生产;PB转座位点检测表明pBNW-TP2能特异性整合到绵羊基因组TTAA位点,其整合位点倾向于功能基因间;亚甲蓝染色统计分析结果提示pBNW-TP2介导的转基因效率显著提升。本研究成功构建了绵羊通用型PB转座子载体pBNW-TP2,并在绵羊体细胞中对其特性进行验证和分析,为PB转座子在绵羊体细胞中开展转基因相关研究提供了科学依据。

敲降VPS28基因对中国荷斯坦奶牛乳脂合成的调控
刘莉莉, 郭爱伟, 吴培福, 陈粉粉, 杨亚晋, 张勤
遗传    2018, 40 (12): 1092-1100.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-134
录用日期: 2018-12-06

摘要407)   HTML17)    PDF (678KB)(134)   

本课题组前期通过GWAS研究,发现VPS28基因在荷斯坦奶牛乳腺组织中特异性高表达,且其5′-UTR的突变位点-58C>T与乳脂性状关联,但其对乳脂性状的调控机理尚未明确。本研究为了明确VPS28基因及其突变位点-58C>T对乳脂的调控机理,首先利用启动子活性分析检测突变位点-58C>T对VPS28基因的影响,发现该突变位点显著降低VPS28基因启动子活性;然后利用RNA干扰技术敲降奶牛原代乳腺上皮细胞中VPS28基因表达量,检测VPS28通路和乳脂合成相关基因mRNA表达量以及细胞中脂肪滴形态,分析结果发现敲降VPS28基因可降低泛素化-溶酶体和泛素化-蛋白酶体通路基因和乳脂合成相关基因的表达量,并提高细胞中甘油三酯的合成,预示VPS28基因可能通过泛素化-溶酶体和泛素化-蛋白酶体途径调控乳脂生成。本研究结果在转录组水平揭示VPS28基因对乳脂合成的调控机制,为奶牛乳脂性状的分子育种研究提供参考依据。

KLF1KLF9对K562细胞红系分化的协同调控作用
任岚,肖茹丹,张倩,娄晓敏,张昭军,方向东
遗传    2018, 40 (11): 998-1006.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-174
录用日期: 2018-10-24

摘要405)   HTML16)    PDF (763KB)(249)   

Krüppel样因子(Krüppel-like factors,KLFs)是锌指蛋白超家族的一个亚家族,参与细胞内的多种生理、病理过程,该家族成员在红细胞分化发育过程中发挥非常重要的作用,但是家族成员间对红系分化的协同调控作用还鲜有报道。本课题组前期研究发现,KIF家族成员KLF1KLF9在已分化的红系细胞中的表达水平显著高于造血干细胞。为进一步探讨二者在红系分化中是否存在协同作用,本研究在K562细胞中分别过表达/敲低表达KLF1KLF9,检测二者表达的相关性,发现KLF1KLF9的基因表达呈现正相关,且二者共表达可以显著促进K562细胞红系分化,特异地增强β-珠蛋白的表达。通过对KLF1KLF9单独和共同过表达、敲低表达的K562细胞转录组数据的分析发现二者可能通过PI3K-Akt和FoxO通路协同调控红系分化,FOS、TF、IL8是协同调控的候选靶基因。本研究结果为后续深入研究KLF1KLF9协同调控红系分化的分子机制奠定了基础。

RAD51调控REV1参与DNA双链断裂修复
黄敏,杨业然,孙晓艳,张婷,郭彩霞
遗传    2018, 40 (11): 1007-1014.   DOI: 10.16288/j.yczz.18-176
录用日期: 2018-10-30

摘要401)   HTML5)    PDF (2092KB)(131)   

REV1是跨损伤聚合酶Y家族的重要成员之一,它不仅作为支架蛋白介导Y家族聚合酶招募至损伤位点完成跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis, TLS),还可利用自身的dCMP转移酶活性在一些损伤位点对侧整合dCMP参与TLS。此外,REV1也被报导参与调控同源重组修复。为进一步探讨REV1互作蛋白RAD51和RAD51C在其参与的同源重组修复通路中的调控作用,本研究采用脉冲氮激光微辐射实验,发现RAD51可调控REV1到双链断裂位点的募集。同时,免疫荧光实验结果证明REV1也反过来影响RAD51应答CPT损伤。然而敲低RAD51C并不影响REV1到DNA双链断裂位点的招募。结果表明,REV1和RAD51在HR通路中存在彼此相互调控的关系。