过程启发式教学在基因组学课程中的实践

基因组学是生物科学专业的一门高级专业课,前沿性强。总结了对基因组学课程应用过程启发式教学方针进行教学的经验,包括激发学习兴趣,实施讨论式教学,教学内容模块化和灵活化等。实践证明,这些措施能大大提高学生学习的自主性和积极性。     

基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR基因表达谱分析平台的构建、优化及其应用

文章建立并优化了一种基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR技术, 该技术采用了嵌合特异引物引导荧光通用引物的扩增方案, 多个目的基因被一对通用引物等比例扩增, 从而实现多重定量检测。该技术实现了经济可靠的中通量基因表达定量研究, 弥补了基因表达分析平台中cDNA芯片定量准确性低和Real-time quanti-tative PCR通量小的缺点, 完善了整个基因表达的分析过程。文章以小鼠X染色体上影响性发育启动的QTL区段为例, 选择11个目的基因进行了技术构建及优化, 确定了该技术的检测灵敏度为102拷贝, 通用引物与上游嵌合特异引物的比例以1:1为佳, 并且验证了该技术的重复性和准确性。降落式(Touchdown)PCR结合通用引物补加实验表明, 该优化步骤可大大改善低丰度表达基因的扩增。通过对2个品系(C3H/HeJ和C57BL/6J)15日龄小鼠的下丘脑和睾丸组织中的11个基因的表达分析, 在下丘脑中找到了一个差异表达的基因PHF6可用于进一步的基因功能研究。     

Provincial distribution of three HIV-1 resistant polymorphisms (CCR5-Δ32, CCR2-64I, and SDF1-3' A) in China

CCR5-Δ2, CCR2-641, mutants in two chemokine receptors and SDF1-3' A, mutant in a ligand gene, can delay AIDS pathogenesis. The distribution of the three polymorphic loci was studied in 1 046 DNA samples from 26 provinces (cities) in China. No CCR5-Δ32 was observed. CCR2-64I and SDF1-3' A had reverse distribution cline from south to north in China, with average frequency of 20.8% and 24.8% respectively. Relative hazard was evaluated. Important information to the epidemiology of AIDS and the origin and spread of these polymorphic loci in Chinese was provided.     

qPCR array检测高糖对胆固醇合成基因表达的影响

目的:高血糖易引起胆固醇在体内积聚,增加糖尿病合并动脉粥样硬化性心血管疾病的患病风险。本文通过建立稳定的实时定量PCR芯片(Real-time quantitative polymerasechain reaction array,qPCR array)检测方案,研究高糖对小鼠肝癌细胞Hepa1-6胆固醇合成基因表达的影响,探讨胆固醇合成基因在糖尿病大血管并发症发展中的作用机制。方法:以不同浓度葡萄糖(5、15、30mmo/L)和不同时间(0、6、12、18、24 h),刺激肝癌细胞Hepa1-6,利用qPCR array检测其胆固醇合成基因的表达差异。结果:与5mmol/L相比,高糖组(15、30 mmo/L)处理细胞18 h后,胆固醇合成基因CYP51、EBP、NSDHL、SQLE、FDFT1和PMVK的表达上调(P0.05),呈现剂量依赖性。与0 h相比,15 mmol/L高糖处理细胞12 h,CYP51、EBP和SQLE mRNA表达量上调(P0.01)。至24 h,CYP51、EBP降至0 h水平,而SQLE的表达量继续增加;NSDHL在12 h表达无差异,至18 h表达量发生上调(P0.05)。结论:该qPCR array检测方案能特异性检测胆固醇合成基因的表达量。高糖能够促进胆固醇合成基因的表达,使细胞内胆固醇积聚,这可能是糖尿病患者容易发生动脉粥样硬化的原因。这提示我们将胆固醇合成基因作为药物靶点可能延缓糖尿病动脉粥样硬化进展。     

Srsf1敲低对GT1-7细胞基因表达谱的影响

目的:本研究通过RNA-seq技术分析Srsf1基因表达敲低的GT1-7细胞(knock down, KD)和野生型GT1-7细胞(wide type,WT)的表达谱和可变剪接事件,研究Srsf1敲低对GT1-7细胞基因表达谱的影响。方法:利用实验室现有的Srsf1基因表达敲低的GT1-7细胞(SRSF1-KD)和野生型GT1-7细胞分别抽提RNA,做RNA-seq数据分析,利用r MATS软件分析两株细胞内可变剪接事件的变化,确定Srsf1调控的下游关键基因。结果:结果显示共有875个基因表达存在显著性差异,对这些基因进行KEGG通路分析,发现γ-氨基丁酸能突触、PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路等与性发育相关的通路均受到影响。此外,P53通路也受到Srsf1敲低的影响。利用r MATS软件进行可变剪接事件分析,显示共发生839个可变剪接事件,涉及719个基因,进行KEGG通路分析发现与性发育相关的MAPK信号通路受到影响。结论:成功检测了GT1-7细胞和Srsf1基因敲低的GT1-7细胞表达谱,通过分析基因表达差异以及可变剪接事件,证明了Srsf1对于PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、γ-氨基丁酸能突触信号通路、p53通路的调控作用,并且这些信号通路提示我们Srsf1可能更多的通过非可变剪接方式影响性发育相关基因的表达,而非可变剪接方式,从而为更深入的性发育研究提供了理论基础。     

支原体检测多重定量PCR方法的建立及应用

目的:建立一种快速、准确的方法检测支原体,这不仅可以有效地减少和预防支原体污染,还能为科研工作者提供一定的指导价值。方法:利用荧光定量PCR(TaqMan探针法)检测支原体,反应体系中同时存在标记两种颜色TaqMan探针及相关引物,分别检测支原体DNA和参考基因模板。根据支原体16S核糖体RNA保守区和参考基因TOP3A保守区设计引物和探针。通过对引物浓度、探针浓度和退火温度等反应条件的优化,建立了TaqMan探针多重定量PCR方法,并对该方法的特异性、敏感性和重复性进行了验证。结果:建立的双色荧光探针定量PCR方法的标准曲线相关系数r2和扩增效率分别为0.995和113.36%;该方法最低检测限为10 copies/μL;组内及组间变异系数均小于1%,证明该检测方法高效。利用该方法对随机挑选90例细胞抽提DNA样本进行检测,结果有60例为支原体阳性样本,阳性率67%,阳性率与相关研究报道一致。检测3个细胞培养上清样本,结果 1例支原体阳性,2例支原体阴性。从检测的样本中随机选择3个阳性样本及2个阴性样本使用普通PCR支原体检测试剂盒检测,结果一致;将其测序,测序结果比对正确。结论:本研究建立的多重定量PCR支原体检测方法能够应用于细胞抽提DNA及细胞培养上清的支原体检测,可以实现高效、快速检测支原体污染。     

Y-chromosome haplotype distribution in Han Chinese populations and modern human origin in East Asians

We investigated the distribution of Y-chromosome haplotype using 19 Y-SNPs in Han Chinese populations from 22 provinces of China. Our data indicate distinctive patterns of Y chromosome between southern and northern Han Chinese populations. The southern populations are much more polymorphic than northern populations. The latter has only a subset of the southern haplotypes. This result confirms the genetic difference observed between southern and northern ethnic populations in East Asia. It supports the hypothesis that the first settlement of modern humans of African origin occurred in the southern part of East Asia during the last Ice Age, and a northward migration led to the peopling of northern China.     

二代测序应用于检测GT1-7细胞中KISS1和GnRH启动子的DNA甲基化状态的研究

目的:利用二代测序技术检测GT1-7细胞中KISS1和GnRH基因启动子范围内的甲基化状态,并用金标准的亚硫酸氢盐修饰后的克隆测序作为对照,比较二代测序与金标准克隆测序在研究DNA甲基化检测中的差别。方法:提取GT1-7细胞基因组DNA并进行亚硫酸氢盐处理。进行巢式PCR,将PCR产物进行二代测序。同时采用金标准的亚硫酸氢盐修饰后克隆测序的方法作为对照,对相同批次的PCR产物进行克隆测序。结果:PCR产物二代测序结果表明KISS1和GnRH两个基因的27个CpG甲基化位点信息完整,结果准确。挑取10个克隆进行一代测序结果表明序列无丢失,KISS1和GnRH两个基因的27个CpG甲基化位点信息完整。结论:利用高通量的二代测序技术能够有效的对DNA甲基化的PCR产物进行检测,二代测序和克隆测序都是研究DNA甲基化的有效方法,但前者与克隆测序相比每一个读取序列(reads)都相当于一个单克隆,且二代测序每个区段得到成百上千个reads,因此二代测序结果更加精确。     

汉族和藏族的皮肤反射系数分析

人类的肤色是在遗传和环境因素的共同作用下形成的。最近在人类复杂性状基因定位中,统计学和遗传学研究方法的发展,使得肤色相关基因有可能利用这些方法来甄别。而且,有了Photovolt ColorWalk色度计等便携的新式光谱反射系数测量工具,研究者可以方便准确地测量大量人群的皮肤反射系数作为遗传学研究用的人类表型性状。我们衣物Photovolt ColorWark测试了372人的一个汉族群体和274人的一个藏族群体的上臂内侧不受阳光照射的皮肤反射系数,以建立反射系数测量的基准数据。我们调查了年龄、性别、居住地纬度、种族等不同因素对皮肤反射系数的影响,也调查了皮肤反射系数的正态分布。在这些研究结果的基础上我们设计了皮肤反射系数遗传学研究的策略。