摘要：电子细胞模型的研究是人工生命的重要研究领域之一,Analog-Cell是国内第1个电子细胞图形模型,用于在分子水平上图形化的模拟真核细胞的基因表达过程.扩展的Analog-Cell添加了在基因表达过程中起重要作用的酶和调控因子,利用状态控制机制,设计并实现了转录、mRNA的加工和翻译3个阶段中基因表达调控的主要反应的算法,并结合模拟示例展示了这些算法的运行结果.模拟实验结果表明,设计的算法符合生物学原理,使Analog-Cell具备了一定的图形化模拟基因表达调控反应的能力.最后,指出了上述工作给Analog-Cell带来的新优势,并对下一步工作进行了展望.

摘要：核糖开关作为一种新发现的RNA元件,可以高效、准确、快速地执行基因调控任务,且免疫原性低,有可能在将来以顺式模块的方式应用于未来的基因治疗。近年来已经成功构建了多种人造核糖开关,构建方法主要是利用人工适体元件与基因表达调控元件组装,或者是在天然核糖开关基础上进行改造。文中全面综述了涉及人工核糖开关设计及筛选的技术,讨论了可以用于哺乳细胞、响应非天然配体信号、调控特征为热力学和动力学控制的核糖开关的设计新策略,并对核糖开关的筛选构建策略及其在基因治疗及新型药物开发领域的应用前景进行了展望。尽管目前将核糖开关设计成为功能强大的新型基因调控系统还面临很大的困难,但通过构效关系的研究、计算机辅助设计、体外筛选及细胞内筛选技术、高通量优化筛选等技术的综合应用,核糖开关一定可以成为有力的基因调控工具,如能成功应用则可大大促进基因治疗临床化的进程。

摘要：为了提升分子生物学实验教学效果和教学质量,课程组设计了"原核细胞基因表达调控与产物纯化综合实验"。在设定条件下,利用科研常用技术手段对原核细胞目的基因在转录和翻译水平上进行检测,分析启动子利用效率和蛋白表达水平变化情况,并对靶蛋白进行纯化。结果表明,经过1 mmol/L IPTG诱导,原核细胞模式生物大肠杆菌在转录水平上启动子活性明显提高,翻译水平上可见目的蛋白表达量显著增加,并最终通过填料法亲和层析获得良好的蛋白纯化效果。实验通过科学严谨的实验方案以及合理灵活的教学设计,强化了学生对基因表达调控的理解与掌握,拓展了实验教学的广度与深度,进一步推动了分子生物学实验教学的改革和创新。

摘要：目的:构建调控β-半乳糖苷酶(β-gal)基因表达的四环素基因表达调控载体,验证其在肝癌细胞内调控β-半乳糖苷酶基因的表达,为进一步利用该调控系统调控治疗基因治疗肝癌奠定实验基础。方法:根据2个四环素调控子结合位点(TetO2)基因与pcDNA3.1载体的基因核苷酸序列,设计引物,以pcDNA3.1载体为模板进行PCR。将具有串联2个四环素调控子结合位点(TetO2)基因的PCR产物连接入pcDNA3.1载体CMV启动子下游,构建成pcDNA3.1-TetO2载体,应用ABI3130测序仪利用pcDNA3.1-TetO2载体对TetO2PCR产物进行测序分析。再将β-gal克隆入pcDNA3.1-TetO2载体,构建成受四环素调控表达的β-半乳糖苷酶基因的表达载体pcDNA3.1-TetO2-β-gal。利用脂质体将携带四环素调控子基因(TR)的pcDNA6/TR载体转染到肝癌细胞HepG2中,利用杀稻瘟菌素进行细胞转染的稳定筛选,采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测TR基因在HepG2细胞内的表达。将pcDNA3.1-TetO2-β-gal载体转染到稳定表达pcDNA6/TR的HepG2细胞中,转染3～4d后,给予强力霉素(4mg.L-1),利用β半乳糖苷酶原位染色试剂盒染色,检测β-半乳糖苷酶基因的表达。结果:构建的pcDNA3.1-TetO2载体测序结果表明,串联2个四环素调控子结合位点(TetO2)基因片段插入到pcDNA3.1载体CMV启动子基因下游。pcDNA3.1-TetO2-β-gal载体酶切鉴定结果表明,β-gal成功地克隆入pcDNA3.1-TetO2载体。RT-PCR结果显示,TR基因在pcDNA6/TR转染的经杀稻瘟菌素筛选的HepG2细胞内得到稳定表达。给予强力霉素后,β-半乳糖苷酶基因在稳定转染TR基因的HepG2细胞内得以表达;而未给予强力霉素,β-半乳糖苷酶基因在稳定转染TR基因的HepG2细胞内表达受到抑制。结论:成功地构建了调控β-半乳糖苷酶基因表达的四环素基因表达调控载体,利用该载体成功地调控了β-半乳糖苷酶基因在HepG2细胞内的表达。

摘要：根据水稻碳酸酐酶基因5'端序列,从4处不同位置设计上游引物,在碳酸酐酶基因ATG前0位点处设计下游引物。通过PCR扩增基因5'端1600bp、964bp、585bp、313bp片段,将以上目的片段克隆到以GUS为报告基因的植物表达载体pBI121上,通过农杆菌介导法转化烟草。转化植株GUS活性检测结果,发现-1600～0bp片段启动GUS在烟草的叶、茎中有GUS活性,而其余3段区域(-964～0bp,-585～0bp,-313～0bp)未检测出GUS活性,这些暗示了-1600～0bp启动子区域在控制基因表达时,具有在叶、茎中表达,在根中不表达的组织特异性。

摘要：在基因转录过程中,RNA聚合酶通过识别启动子序列启动转录过程,而当其识别到位于3′-UTR的终止子序列后,转录复合物解离,转录过程终止。因此,转录单元内的启动子和终止子分别发挥启动和终止转录的作用。然而,对于下游的转录单元,终止子除了终止转录本通读这一直接作用以外,其与RNA聚合酶之间的解离可能会影响后续转录单元中启动子与RNA聚合酶的结合,从而间接改变下游转录单元的表达。这种跨转录单元的终止子和启动子之间的互作关系目前尚缺少研究,因此,明确终止子对下游转录单元的转录反应强度的影响对于精准调控基因表达、开发高效终止子具有重要的意义。本研究通过one-pot技术将9种终止子、5种间隔序列和9种启动子进行组合构建了一个包含405种不同组合元件(终止子-间隔序列-启动子)的组装文库,基于FlowSeq技术对文库中所有组合进行测序和荧光强度分析,进而建立组合序列-下游基因表达之间的相关性。结果表明弱终止子、短间隔以及强启动子的组合更有利于提高下游基因的表达。通过对转录本的定量分析发现弱终止子不仅提高下游的渗漏转录(提高21~70倍),同时也促进了下游启动子重新招募RNA聚合酶进行重启转录(提高2~3倍)。本研究解析了终止子对下游转录单元基因表达的调控效果和机制,为利用终止子构建基因回路提供设计依据。

摘要：用于逻辑调控基因表达分子自动机的研究是DNA计算的重要研究领域.文中将脱氧核酶技术应用于DNA计算研究当中,利用脱氧核酶的特性,特别是可以作为反义药物的特点,作为构建分子自动机的主要材料,设计了调控基因H-ras表达的DNA计算模型,而且模型也可适用于其它过表达基因的调控.结合DNA计算具备的高度并行性和智能性的优点,该模型为DNA计算在基因表达调控方面的应用做了进一步探索.

摘要：本文以生物化学与分子生物学课程中乳糖操纵子调控一节的教学设计为例,通过基本阐述、知识联系、知识应用、思政融入、提升拓展等多个维度对乳糖操纵子这个单一知识点进行全面系统地剖析,使学生对抽象难懂的单一知识点有更加清晰和全面的了解,帮助其建立多层次、多维度思考的创新思维模式,同时以期为其他高校教师讲解乳糖操纵子这一知识点提供有价值的教学设计参考。

摘要：采用实时荧光定量PCR分析中外猪种各11个组织mRNA的差异表达,为进一步研究该基因差异表达的机制,根据人、鼠类胰岛素生长因子1受体(IGF-1R)基因的5'调控区的保守序列设计引物扩增猪的5'调控区序列,并利用PCR-直接测序方法分析大花白及长大二元杂猪种的5'调控区的遗传多态性;生物信息学分析5'调控区的CpG岛。结果表明猪IGF1-R的mRNA表达量在中外猪种的心脏中表达量均为最高,其次是肾脏,在肝脏的表达量差异不显著,在长大二元杂猪的心、肺、背肌、大脑、小脑、垂体表达量均极显著高于大花白猪,分别为6.06、52.56、7.70、2.43、3.63和41.38倍,而在胃、脾、肺的表达量极显著低于大花白猪;获得了1 355 bp的IGF1-R 5'调控区序列,测序结果表明该区域在两猪种当中未发现遗传变异;CpG岛预测发现5'调控区存在长度分别是353 bp、603 bp及264 bp的3个CpG岛。

摘要：目的探讨人转录活化因子阿尔法又称富含嘌呤成份(或元件)结合蛋白(human transcriptional activator alpha,also named as purine-rich element binding protein alpha,Purα)对早期生长反应蛋白-1(Egr-1)基因表达的调控作用。方法利用PCR技术从U87MG细胞基因组DNA中扩增Egr-1基因启动子近5’端约700bp的DNA片段,将扩增的DNA片段克隆到萤火虫荧光素酶报告基因载体p GL3-Basic的相应酶切位点,构建成含有Egr-1启动子的萤火虫荧光素酶报告基因载体(p GL3-Basic-Egr-1)并通过酶切和测序进行鉴定。通过萤火虫荧光素酶实验对p GL3-Basic-Egr-1启动子的活性进行测定并检测Purα蛋白对p GL3-Basic-Egr-1启动子活性的作用。通过q PCR和Western blot实验检测Purα蛋白在转录和翻译水平对Egr-1基因表达的调控作用。结果通过序列测定和酶切分析证实所构建的含Egr-1基因启动子的报告载体与实验设计完全一致,萤火虫荧光素酶分析实验证实所构建的p GL3-Basic-Egr-1启动子序列正确并具有活性,Purα蛋白可以抑制p GL3-Basic-Egr-1启动子的活性,过表达Purα可以在转录和翻译水平下调Egr-1基因的表达。结论 Purα蛋白具有下调Egr-1基因表达的作用。