综合ChIP-chip数据、基因敲除数据和表达谱数据重构基因调控网络

揭示生物体内在的调控机制是生物信息学的一项重要研究内容．各种高通量生物数据的涌现,为从基因组的尺度上重构基因调控网络提供了可能．由于单数据源仅能提供关于调控关系的片面信息且存在噪声,因此整合多种生物学数据的方法有望得到可靠性较高的调控网络．提出了一种综合ChIP-chip数据、knock out (敲除)数据和各种条件下的表达谱数据来推断调控关系的新方法．ChIP-chip数据和knock out 数据能分别提供转录因子和目标基因对关系的直接物理结合和功能关系的证据,这两类数据的整合有望获得较高的识别准确率．但这两类数据的重合性通常较低,基于共调控的基因通常具有较高的表达相似性这一假设,在一定程度上降低了这两类数据重合性较低所带来的影响．算法所识别的大部分调控关系都被YEASTRACT,高质量ChIP-chip数据和文献所验证,从而证明了该方法在调控关系的预测上具有较高的准确性．与其他方法的比较,也表明了该方法具有较高的预测性能．     

基因表达的转录调控的研究进展

基因表达的转录调控的研究进展刘志毅,崔勤,刘耕陶（中国协和医科大学,中国医学科学院药物研究所北京１０００５０）基因表达调控是分子生物学研究的前沿和核心领域。基因表达可在不同水平上进行调控。其中,转录水平的调控是表达调控的关键环节,也是当前研究的重点。...     

用生物信息学方法寻找肝癌特异性表达基因转录调控模式

为了对肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的分子发病机理进行研究,首先对肝癌基因表达谱数据用t-检验算法进行了分析,找到了肝癌中特异性表达基因(characteristicgenes).然后把这些基因结合已知的肝HNF家族转录因子染色质免疫共沉淀结合DNA启动子芯片(ChIP-chip)实验数据用SAEM算法进行分析,得到了肝癌特异性表达基因的转录调控关系,并寻找到了多个HNF家族转录因子调控单基因的转录调控模式.结果表明HNF家族转录因子对大量具有重要功能的肝癌特异性表达基因进行了转录调控,并且多个HNF家族转录因子调控单基因可以形成前馈环和多输入调控等模式.     

光敏色素与转录因子结合直接调控植物基因表达和发育

植物的光控发育一直是植物学中一个非常活跃的研究领域,是近该领域又取得重大突破性进展,人们通过酵母双杂交技术克隆到在体内与光敏色素相互作用的转录因子,并证实被光活化的光敏色素直接进入细胞核与转录因子结构合启动基因表达,本文就此研究进展作简要介绍。     

酵母基因内含子中转录正调控位点的统计分析

以一组随机选取的对照序列中寡核苷酸的出现频率为基础,分析转录频率较高的酵母基因内含子序列的寡核苷酸使用情况,抽提出一批过表达的寡核苷酸。然后对抽取出的寡核苷酸和它们在每个高效转录基因内含子序列中重叠、连接后形成的长寡核苷酸序列片段进行分析．并对照实验结果和用比较分析方法获得的结果、推测这些寡核苷酸可能是高效转录基因内含子序列中潜在的转录因子结合位点。     

酵母转录调控因子PHO81的结构与功能

本文发现ＰＨＯ８１蛋白上的碱性区和酸性区附近的微小变化可导致ｒＡＰａｓｅ的表达向组忝型转化,且这两个区域是协同作用的,而酸性区的净负电荷的降低能使ｒＡＰａｓｅ的活力降低。     

酵母转录因子PHO2在PHO5,HIS4及HO基因表达中的作用

酵母ＰＨＯ２蛋白在多个不同基因的表达中起作用,是一个多效的转录激活因子。本文比较了该因子要ＰＨＯ５,ＨＩＳ４及ＨＯ３种基因表达系统中的作用。ＰＨＯ２的缺失使ＰＨＯ５在低磷时不能去阻遏;使ＨＩＳ４和ＨＯ的表达分别降低到正常的２５％和４０％。如果把克隆于抵拷贝穿梭质粒的ＰＨＯ２基因转入ＰＨＯ２缺陷的酵母菌,则３种基因的表达都恢复正常。     

酵母酸性磷酸酯酶转录调控因子PHO2的功能域分析

利用定点诱变,氨基酸插入或缺失的方法对ＰＨＯ２进行结构改造,观察对其功能的影响。ＰＨＯ２蛋白的同源域中有α－螺旋２－β－转我－α螺旋３的结构,是转录因子结构ＤＮＡ的功能域。定点诱变α－螺旋３上的Ｉｌｅ１２３为Ｐｒｏ１２３或者在α－螺旋２中插入ＰＤＰＤ４个氨基酸,破坏α－螺旋的结构,可导致ＰＨＯ２功能的丧失。氨基酸片段的缺失分析表明,Ｎ端Ｇｉｎ丰富区大部缺失,对ＰＨＯ２功能没有影响;而包含酸性氨基酸     

酵母核糖体蛋白基因组合转录调控位点统计分析

真核基因的转录调控是后基因组时代研究的主要问题之一,其基础是认识DNA上转录因子结合位点(模体)及分布状况。基于马尔可夫链模型对酵母核糖体蛋白基因上游启动子序列中模体出现次数进行统计,利用Z-score统计量抽提出过表达和低表达的模体,其中95%的模体与实验得到的转录因子结合位点相符合。然后将抽提出的模体两两配对,通过与背景序列比较,找出酵母核糖体蛋白基因中出现概率及距离分布均具有统计显著性的模体对,这些非随机出现的模体对具有潜在的组合转录调控功能,其中一些模体对的组合调控作用已有实验支持。对提取出的模体对在序列中的位置分布进行分析,发现近94%的模体对位于转录起始位点上游,超过半数的模体对两模体之间的最短距离在0～100bp之间,距离小于30bp的模体对接近30%,这样的短距离间隔有利于两模体的相同作用。这些结果将有助于对酵母核糖体蛋白基因转录调控机制的深入认识。     

醇母PHO81基因的克隆和表达

从酵母染色体ＤＮＡ中获得１个约３．０ｋｂ的ＢａｍＨＩ的克隆片段和１个约５．０ｋｂ的ＰｓｔＩ片段,前者包含１７４５ｂｐ的ＰＨＯ８１基因编码序列及１２４４ｂｐ的上游序列,后者包含２２３６ｂｐ的编码序列及约２．８ｋｂ的下游序列,经拼接得到完整的ＰＨＯ８１基因。以ＵＲＡ３基因取代部分ＰＨＯ８１的编码序列,通过体内同源重组,获得ＰＨＯ８１基因缺陷的酵母细胞株。构建ＰＨＯ８１－ＬａｃＺ融合基因,以β－半乳糖苷酶的活力表示ＰＨＯ８１基因的表达水平,研究了它的表达作用。ＰＨＯ８１基因为阻遏型表达,受无机磷浓度的控制,高磷使基因表达阻遏,低磷去阻遏。ＰＨＯ８１对其自身的表达有正调控作用,它与ＰＨＯ５和ＰＨＯ１１基因的调控模式相似,但ＰＨＯ８１上游调控序列和ＰＨＯ５及ＰＨＯ１１的同源性很低。     

人EYA基因家族的克隆、表达及转录活性分析

采用PCR方法从人组织或细胞cDNA文库中扩增Eya基因家族的完整编码序列,将所扩增的基因克隆到带FLAG标签的真核表达载体上,转染人胚肾293T细胞,Western blot鉴定Eya基因家族的表达。检测Eya基因及其与Six基因共转染对MEF3-Luc转录活性的影响。经限制性内切酶分析和DNA序列测定鉴定构建的重组表达载体正确,通过Western blot实验证明Eya基因家族真核表达载体构建成功。荧光素酶活性测定显示Eya能协同Six激活肌细胞生成素的表达。本研究进一步证实Eya是Six的转录共激活因子,能提高肌细胞增强因子的活性。     

核糖体蛋白基因上游转录调控元件协同作用的分析

在对酵母基因上游区调控位点的研究中发现,具有高转录水平的基因几乎都是编码核糖体蛋白的,在低转录水平的基因中却没有发现核糖体蛋白基因,这一现象似乎提示着核糖体蛋白基因上游序列中含有较多潜在的有利于基因转录的转录因子结合位点.为了能对核糖体蛋白基因上游序列有一个系统全面的认识,本文采用多种统计方法从不同角度探测了核糖体蛋白基因上游序列中潜在的转录正调控位点,并对它们之间可能存在的协同作用模式进行了分析.     

酵母PHO80基因的克隆,表达及功能分析

利用原位杂交方法从野生型酵母菌染色体ＤＮＡ中克隆了ＰＨＯ８０基因,全长约４．２ｋｂ,包括１．１ｋｂ的上游序列和８７９ｂｐ的编码序列。以ＵＲＡ３基因为筛选标记,通过体内同源重组和营养互补筛选获得了ＰＨＯ８０基因缺失突变株。进一步研究了ＰＨＯ８０在细胞内的功能,它是酵母阻遏型酸性磷酸酯酶结构基因以及调控基因ＰＨＯ８１表达的负调控因子,但不影响ＰＨＯ４和ＰＨＯ８５的表达。还构建了ＰＨＯ８０－ＬａｃＺ融合基因,探索它在细胞内的表达规律。β－半乳糖苷酶活力测定结果表明,ＰＨＯ８０基因在细胞内呈低水平表达,并受自身产物和ＰＨＯ８５的抑制,推测它与ＰＨＯ５和ＰＨＯ８１基因的调控模式可能相似。     

酵母PH081在酸性磷酸酯酶基因表达调控中的作用

利用酵母ＰＨＯ８１与大肠杆菌产β－半乳糖苷酶的融合基因,系统地研究了ＰＨＯ８１基因在酵母酸性磷酸醋酶的不同调控因子的单缺失株和双缺失株中的表达规律,它与酸性磷酸酯酶基因ＰＨＯ５和ＰＨＯ１１的控制机制相似。构建了ＡＤＨ１启动子控制下ＰＨＯ８１表达质粒。在ＰＨＯ８１在细胞内组成型表达时,酸性磷酸酯酶基因的表达仍受无机磷的控制,揭示ＰＨＯ８１蛋白可能在不同浓度无机磷条件发生变构。ＰＨＯ８１在酸性磷酸酯酶基因表达系统中是一个中介因子。在此基础提出了一个酸性磷酸酯酶基因调控的分子模型。     

hhlim基因转录调控区域鉴定及表达调控的初步研究

为了研究hhlim基因表达调控机制,对该基因5′上游－2 537 bp序列从5′端依次进行缺失后,利用荧光素酶报告基因检测各种不同长度片段在C2C12细胞中驱动荧光素酶表达的活性.结果表明,在hhlim基因5′上游－2 537～－1 537 bp之间存在负调控元件,在－253～－157 bp之间含有增强子样序列.用含有增强子样序列的DNA片段做探针,对未分化型和分化型C2C12细胞的核蛋白进行电泳迁移率改变分析(electrophoretic mopility shift assay, EMSA).分析的结果显示,两种表型细胞中的核蛋白与探针结合所形成滞后带的谱型明显不同.结果还发现内皮素-1(ET-1)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)既能显著诱导C2C12细胞对hhlim的表达,也能刺激含增强子样序列的调控区域所驱动的报告基因表达.提示hhlim基因转录起始点至－2 537 bp的区域内含有负调控元件及增强子样序列,该基因的表达受ET-1和bFGF的调节.     

酵母豆蔻酰辅酶A：蛋白质N端转酰基酶基因的克隆与表达

利用ＰＣＲ技术,从酵母染色体中扩增得到酵母豆蔻酰－ＣｏＡ：蛋白质Ｎ端转酰基酶（ＹＳＣＮＭＴ）基因,并克隆到ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＫＳ＋载体中。由ＤＮＡ全序测定表明,获得了ＹＳＣＮＭＴ编码基因。进一步构建了Ｔ７Ｐｒｏｍｏｔｅｒ控制下的含上述完整ＹＳＣＮＭＴ编码基因的表达质粒ｐＭＦＴ７－５－ＮＭＴ,转化大肠杆菌ＢＬ２１（ＤＥ３）,进行ＩＰＴＧ诱导表达研究。通过ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析,观察到一与理论分子量一致的诱导条带（约５３ｋＤ）,占全菌蛋白的３９％左右,且可溶性部分约占上清液中全部蛋白的３４％。经一步Ｐ１１磷酸纤维素阳离子交换柱层析,将其纯化到纯度达９７％以上．纯化的表达产物经Ｎ端氨基酸序列分析,所测定的Ｎ端５个氨基酸的序列,与从克隆的ＹＳＣＮＭＴ基因推出的氨基酸序列完全一致（不含Ｎ端Ｍｅｔ）。对所得的ＹＳＣＮＭＴ进行酶活力鉴定,观察到了明显的活力。