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血清蛋白质组双向凝胶电泳技术优化
蛋白质组学已成为生命科学研究的重点,是寻求疾病标志物的重要源泉.通过血清蛋白质组学研究,寻找特定疾病的血清特异蛋白质标志物或发现新的疾病相关蛋白质,能为疾病的诊断或治疗提供新的依据,也可能进一步阐明一些复杂疾病的发病机制.自1975年O′Farrell[1]提出高分辨率双向电泳技术以来,该技术有了长足的发展,并与质谱技术、生物信息学技术成为蛋白质组学研究的三大核心技术 .
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人类基因组非翻译区“HARE5”参与大脑皮层发育
尽管人类与猿类的基因存在高相似性,但却只有人类能拥有高等智能,这一直是科学界的重大问题。近,美国杜克大学学者 Debra L.Silver 等发表在《Current Biology》的研究成果,似乎在某种程度上切近了这一奥秘。
目前已知,在人类基因组中,存在数量巨大的非翻译区,而这些非翻译区的功能,并未被充分揭示。该论文作者首先利用生物信息学技术,在人类基因组非翻译区,筛选出一个与大脑新皮层发育密切相关的特殊区域--HARE5。研究发现,人类HARE5虽与黑猩猩同源,但两者基因之间却有16处不同编码。随后,研究人员大胆地利用小鼠作为研究模型,将“人类-HARE5”和“黑猩猩-HARE5”分别转入小鼠基因组。后续的实验结果显示:转入“人类-HARE5”基因的小鼠,其大脑容积显著高于转入“黑猩猩-HARE5”的小鼠对照组;细胞水平的研究结果揭示:人类-HARE5基因,能显著提升小鼠新皮层内“神经祖细胞”(neural progenitors)的细胞周期循环速度,呈现为 G1、S、G2和 M期周期均被显著缩短。此外,发育学指标显示,转入的人源-HARE5基因,在小鼠脑发育过程中的启动时间,亦显著早于转入小鼠的“黑猩猩-HARE5基因”的启动时间。 -
大鼠肝再生相关基因LRRP1的克隆化
目的:利用抑制性消减杂交技术构建大鼠肝脏部分切除术后差异表达基因的cDNA文库,并通过同源引物反转录PCR的方法克隆大鼠肝再生相关基因LRRP1的全长序列.方法:分别提取肝脏部分切除术后24h以及对照大鼠肝脏mRNA,以之为模板合成cDNA,称为测试和驱动.酶切消化后将测试分成两组,分别与不同的接头连接,分别与驱动进行杂交,然后混合两份杂交液,加入过量的驱动不经变性进行第二次杂交即消减杂交.之后进行两次PCR扩增,将产物克隆入质粒载体,构建差显文库,测序后以生物信息学技术进行序列同源性比较.通过同源引物反转录PCR的方法克隆基因全序列,并用软件分析其蛋白结构.结果:成功构建大鼠肝脏部分切除术后的cDNA差显文库,消减效果良好.将所得的部分基因进行测序分析,选择一个未知序列,通过同源引物反转录PCR的方法克隆到大鼠肝再生相关基因LRRP1的全长序列,并初步分析了其蛋白结构.结论:确定了大鼠肝再生相关蛋白LRRP1的基因序列,并证明其在大鼠肝再生过程中高度表达.
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幽门螺杆菌的基因组及蛋白质组学研究进展
随着幽门螺杆菌26 695与J99菌株基因组测序工作的完成,人们对该菌的基因组学特点有了较清楚的认识,在此基础上,利用生物芯片、2-D电泳、质谱及生物信息学技术开展的后基因组学研究正成为Hp研究的前沿领域.本文首先对幽门螺杆菌的基因组特点及其多样性研究进行了概述,然后重点对后基因组学研究的新进展进行了综述,特别是对当前Hp蛋白质组研究的核心技术(2-D电泳、免疫印迹、亲和层析及基质辅助激光解析/电离质谱等)的特点及其优缺点以及在Hp遗传变异、免疫靶点筛选及毒力因子确定等方面的应用进行了比较和阐述,对目前Hp的基因组和蛋白质组研究面临的问题及发展趋势也进行了展望.
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HBV核心蛋白结合蛋白1编码基因C1的克隆化
目的:对乙型肝炎病毒(HBV)核心蛋白结合蛋白l的基因C1进行克隆化研究.方法:对应用酵母双杂交技术筛选的白细胞中与HBV核心蛋白结合的新蛋白基因,利用分子生物学与生物信息学技术相结合的方法获得新基因的编码序列,根据GenBank中的序列信息设计引物,以HepG2细胞系cDNA文库为模板,以逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)技术扩增获得该新基因的全长编码序列,并经测序证实,命名该新基因为C1,在GenBank中注册,注册号为AY555145.结果:C1基因编码区为366个核苷酸(nt),编码产物由121个氨基酸残基(aa)组成.经核苷酸序列数据库(GenBank)和蛋白质一级结构序列数据库(SwissProt)同源序列的搜寻,与已知基因序列和蛋白序列之间没有显著同源性,表明我们克隆的C1基因属于未知功能新基因.结论:成功克隆了HBV核心蛋白结合蛋白新基因C1.
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乙型肝炎病毒前-前-S蛋白结合蛋白新基因PPSBP9的克隆化
目的:研究乙型肝炎病毒前-前-S蛋白结合蛋白新基因PPSBP9的克隆化.方法:构建前-前-S的酵母细胞表达载体,采用酵母双杂交系统筛选人肝细胞cDNA文库,利用核苷酸数据库及生物信息学技术,对于筛选结果进行分析.发现其中有1个未知功能的新基因.根据GenBank中的序列信息设计引物,以HepG2细胞系cDNA文库为模板,以逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)技术扩增获得该新基因的全长编码序列,并经测序证实,命名该新基因为PPSBP9并在GenBank中注册,注册号为AY553877.结果:PPSBP9基因的编码序列全长为840个核苷酸(nt),编码产物由279个氨基酸残基(aa)组成.经核苷酸序列数据库(GenBank)和蛋白质一级结构序列数据库(SwissProt)同源序列的搜寻,与已知基因序列和蛋白序列之间没有显著同源性.结论筛选并成功的克隆了乙型肝炎病毒前-前-S蛋白与肝细胞cDNA文库中结合蛋白新基因PPSBP9,为进一步研究HBV前-前-S及其肝细胞结合蛋白新基因在HBV致病中的作用奠定了基础.
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肝细胞cDNA文库中乙型肝炎病毒前-前-S蛋白结合蛋白基因筛选
目的:筛选并克隆人肝细胞cDNA文库中与乙型肝炎病毒(HBV)前-前-S蛋白相互作用蛋白的基因,探讨前-前-S在HBV致病中的作用.方法:构建前-前-S的酵母细胞表达载体,采用酵母双杂交系统筛选人肝细胞cDNA文库,利用核苷酸数据库及生物信息学技术,对于筛选结果进行分析.结果:获得了54个与前-前-S蛋白特异性结合的阳性克隆,其中包括30种已知蛋白基因和8个未知功能基因.结论:克隆出与乙型肝炎病毒前-前-S蛋白结合的肝细胞蛋白基因,为进一步研究前-前-S在HBV致病中的作用奠定了基础.
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消化肿瘤分子病理学技术研究进展
介绍近年来出现的消化肿瘤分子病理学研究的新方法和新技术.结合本作者研究工作,就有关文献进行综述.对后基因组时代病理学家所面临的机遇和挑战进行了评述,并重点介绍了基因表达谱分析与肿瘤分子分型、组织芯片技术及其应用、显微切割技术及在肿瘤分子病理学研究中的应用、分层表达扫描分析、生物信息学技术、克隆性检测技术、单核苷酸多态性分析技术、分子成像等技术,及其在消化肿瘤研究中的应用.充分利用人类基因组计划的成果和新技术,开展肿瘤分子诊断、分子分型和基因治疗研究、进而阐明肿瘤发生发展的分子机制,是新世纪肿瘤研究的重要任务.
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新基因结构与功能研究的策略
发现一种新的基因,同时把其编码的新蛋白的结构与生物学功能、与生物学和临床医学之间的相互关系、以及新基因表达调节的机制阐明,是目前基因的分子生物学研究领域中具挑战性的工作.首先利用酵母双杂交(yeasttwo-hybrid)技术、酵母单杂交技术(yeast one-hybrid)、抑制性消减杂交(SSH,suppression subtractive hybridization)技术、基因芯片(DNA chip)技术、噬菌体表面展示(phagedisplay)技术等获得蛋白结合蛋白的编码基因、差异表达的基因、DNA/RNA结合的蛋白基因等,或利用生物信息学技术获得推测的编码基因.然后,利用分子生物学技术和生物信息学技术相结合的手段,阐明新基因的功能、基因表达启动子的结构和调节机制基础,终阐明新基因的结构和新蛋白的生物学功能,以及这种基因研究的可能临床医学意义.生物信息学技术与分子生物学技术的结合,是目前基因的分子生物学研究领域中的重要、有效的研究技术和方法.
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生物信息学技术与新基因的研究
0引言新基因的克隆化无异是生物医学领域创新知识源泉的重要组成部分.这一任务,不仅是人类基因组计划(HGP)的核心内容,同时也是后基因组计划(post-HGP)的重要内容.
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丙型肝炎病毒核心蛋白结合蛋白6上调新生多肽相关复合物α多肽基因的表达
目的:探讨HCV核心蛋白结合蛋白6对新生多肽相关复合物α多肽启动子的激活作用.方法:以基因表达谱芯片技术筛选HCBP6表达质粒转染HepG2细胞后的差异表达基因为基础,利用生物信息学技术确定NACA的启动子区域(NACA-p),聚合酶链反应(PCR)扩增NACA-p,克隆至真核表达载体pCAT3中,构建pCAT3-NACA-p表达载体;以该质粒转染COS-7、NIH3T3细胞系,用酶联免疫黏附方法(ELISA)检测氯霉素乙酰转移酶(CAT)的表达活性;与pcDNA3.1(-)-HCBP6共转染NIH 3T3细胞系,用ELISA法检测CAT的表达活性.结果:质粒pCAT3-NACA-p在NIH 3T3、COS-7细胞中能够激活CAT的表达;共转染实验中pCAT3-NACA-p+pcDNA3.1(-)-HCBP6组CAT的表达活性是pCAT3-NACA-p的4倍.结论:pCAT3-NACA-p具有启动子活性;HCV核心蛋白结合蛋白6对NACA-p有激活作用.本研究为探讨HCV核心蛋白结合蛋白6的功能提供新的实验及理论基础.
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小鼠和大鼠NS5ATP4同源基因序列的生物信息学分析
目的:克隆、鉴定、分析小鼠和大鼠NS5ATP4基因序列,确定编码产物序列,并对于其与人的NS5ATP4基因及其编码产物的序列的同源性进行分析.方法:利用基因芯片技术获得了人NS5ATP4的cDNA序列,利用生物信息学技术确定小鼠、大鼠的NS5ATP4的基因及其编码产物的序列,并对于其同源性进行生物信息学分析.结果:利用生物信息学技术确定了小鼠和大鼠的NS5ATP4的基因及其编码产物的序列,小鼠和大鼠的NS5ATP4编码基因区分别由762和756个核苷酸(nt)组成.编码产物分别由263和261个氨基酸残基(aa)组成.与人NS5ATP4基因和蛋白质一级结构序列的同源性分别为90.29%,84.25%和95.65%,86.96%.结论:应用生物信息学技术确定了小鼠和大鼠的NS5ATP4的基因及编码产物的序列.
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HBV前-S1蛋白结合蛋白大鼠同源基因的克隆化
目的:利用生物信息学(bioinformatics)技术克隆,鉴定人HBsAg前-S1蛋白结合蛋白(PSlBP)编码基因的同源基因.方法:人PSlBP由表达型cDNA文库的噬菌体展示技术筛选获得.以人的PSlBP的cDNA序列作为参照,对于美国国立卫生研究院(NIH)国立医学图书馆(NLM)生物工程信息学研究中心(NCBI)建立的核苷酸序列数据库GenBank,利用同源基因序列比对的在线分析软件BLASn进行同源基因序列的比对,发现新的来源于大鼠的同源基因.确定大鼠PSlBP的cDNA序列之后,对于大鼠PSlBP蛋白质一级结构序列与人和小鼠的PSlBP蛋白质一级结构序列的同源性进行分析.利用在线分析软件,对于大鼠PSlBP一级结构序列中潜在的修饰和功能位点进行初步的预测分析.结果:利用噬菌体展示技术获得了人的PSlBP的cDNA序列.以生物信息学技术确定了大鼠PSlBP的cDNA其编码产物的序列.大鼠PSlBP的cDNA由1 455 nt组成,编码产物由484aa组成.大鼠PS1BP蛋白质一级结构与人和小鼠PS1BP蛋白质一级结构的同源性分别为80.79%(391/484)和92.98%(450/484).利用在线分析软件,在大鼠PSlBP蛋白质一级结构中还发现了一系列潜在的蛋白质修饰结构位点.结论:大鼠PSlBP基因及其编码产物序列被确定.
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乙型肝炎病毒X蛋白激活基因1的克隆化与序列分析
目的:利用分子生物学技术,研究乙型肝炎病毒(HBV)X蛋白(HBxAg)的反式激活作用,克隆HBxAg反式激活作用的靶基因,为进一步探索HBxAg的反式激活作用,以及反式激活作用的靶基因,阐明HBV感染引起慢性肝炎、肝细胞癌(HCC)发生发展的分子生物学机制,为探索新型预防和治疗技术、寻求新型途径奠定理论基础.方法:利用聚合酶链反应(PCR)技术,扩增HBxAg的编码基因,构建表达载体pcDNA3.1(-)-X,转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,与转染空白载体的HepG2细胞对照组分别提取总mRNA,并进行抑制性消减杂交(SSH)分析.对于获得的差异表达基因片段序列的同源性基因进行搜索,确认为与已知的功能基因无同源性之后,利用表达序列标签(EST)序列的搜索和比对,进行电子拼接,完成新基因序列的确定.然后自HepG2细胞提取总mRNA,应用生物信息学技术确定的新基因的序列设计特异性引物,进行逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)技术的扩增,获得阳性克隆之后,进行鉴定并对克隆的基因及其编码产物的序列进行分析.结果:PCR技术扩增获得的HBxAg基因序列,经过限制性酶切鉴定和序列测定证实无误.转染HepG2细胞并提取足量的mRNA,利用SSH技术进行分析,获得的基因片段序列分析结果表明,其中之一为新型基因片段序列,与GenBank中注册的已知功能基因序列没有同源性.通过对EST数据库中注册的基因片段序列同源性的搜索和比对,电子拼接成功,根据基因起始密码子的Kozak规则和终止密码子下游保守的多聚腺苷酸信号序列,确定新型基因序列.从HepG2细胞提取总mRNA,以RT-PCR技术,扩增获得该新基因的全基因序列,并测序证实,命名为XTP1,在GenBank中注册,注册号为AF488828.结论:利用分子生物学技术与生物信息学技术相结合,发现并鉴定、克隆了HBxAg的反式激活作用的新基因XTP1,并为进一步研究HBxAg的反式激活作用的分子生物学机制和探索新型治疗技术奠定了基础.
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丙型肝炎病毒核心蛋白结合蛋白6基因转染肝癌细胞的基因表达谱芯片分析
目的:筛选并克隆丙型肝炎病毒(HCV)核心蛋白的肝细胞结合蛋白基因,并对新基因转染肝癌细胞的基因表达谱进行分析,探索该基因表达对肝细胞基因表达的调节机制.方法:应用酵母双杂交技术,以HCV的核心蛋白作为"诱饵(bait)",筛选鉴定与其结合的肝细胞中蛋白的编码基因.应用生物信息学(bioinformatics)技术,分析其中筛选得到的人HCV核心蛋白结合蛋白6(HCBP6)基因的全长编码序列,并构建HCBP6基因的真核表达载体pcDNA3.1(-)-HCBP6.应用基因表达谱芯片技术对重组表达质粒pcDNA3.1(-)-HCBP6转染的HepG2细胞和空载体处理的相同细胞差异表达的mRNA进行检测.结果:通过酵母双杂交技术的筛选和鉴定,结合生物信息学分析,确定人的HCBP6基因由456 nt组成,编码152aa的蛋白.基因表达谱芯片所检测的1 152条目的基因均为GenBank中登录的基因,HCBP6表达质粒转染的细胞有20条差异表达基因,其中13条基因表达增强,7条基因表达降低.这些差异表达的基因与细胞信号转导、增生、分化及生长调节密切相关.结论:酵母双杂交技术结合生物信息学技术,是克隆蛋白结合蛋白的有效方法,基因表达谱芯片技术对于初步全面探索新基因的功能提供重要的资料.本实验结果为进一步阐明HCV核心蛋白与Hcbp6相互作用后的肝细胞生物大分子变化提供了理论依据.
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丙型肝炎病毒核心蛋白上调层粘蛋白B1链基因启动子表达活性的研究
目的:探讨丙型肝炎病毒(HCV)核心蛋白对层粘蛋白B1链(LAMB)启动子转录的激活作用.方法:以我室构建的HCV核心蛋白反式调节基因的cDNA文库抑制性消减杂交(SSH)筛选结果为基础,利用生物信息学技术确定LAMB的启动子区域(LAMB-p),聚合酶链反应(PCR)扩增LAMB-p,克隆至真核表达载体pCAT3中,构建pCAT3-LAMB-p表达载体;以该质粒转染COS-7、NIH 3T3细胞系,用酶联免疫黏附方法(ELISA)法检测氯霉素乙酰转移酶(CAT)的表达活性;与pcDNA3.1(-)-core共转染NIH 3T3细胞系,用ELISA法检测CAT的表达活性.结果:质粒pCAT3-LAMB-p在NIH 3T3、COS-7细胞中能够激活CAT的表达;共转染实验中pCAT3-LAMB-p+pcDNA3.1(-)-core组CAT的表达活性是pCAT3-LAMB-p的3.3倍.结论:构建的pCAT3-LAMB-p具有启动子活性;HCV核心蛋白对LAMB-p有激活作用.本研究为利用SSH技术研究HCV核心蛋白致肝细胞癌机制提供新的实验及理论基础.
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丙型肝炎病毒非结构蛋白NS5A反式激活基因NS5ATP5的克隆
目的:应用抑制性消减杂交技术及生物信息学技术筛选并克隆丙型肝炎病毒非结构蛋白5A(HCV NS5A)反式激活新型靶基因.方法:以HCV NS5A表达质粒pcDNA3.1(-)-NS5A转染HepG2细胞,以空载体pcDNA3.1(-)为平行对照,提取mRRNA并进行抑制性消减杂交(SSH)分析.对于所获基因片段序列分析表明,其中之一为新型基因片段,与GenBank中注册的已知功能基因序列没有同源性,利用表达序列标签(EST)序列的搜索和比对,进行电子拼接,根据基因起始密码子的Kozak规则和终止密码子下游保守的多聚腺苷酸信号序列,确定新型基因序列.从HepG2细胞提取总RNA,以逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)技术扩增获得该新基因的全长序列,并测序证实.结果:NS5ATP5基因的编码序列全长为1 191个核苷酸(nt),编码产物由396个氨基酸残基(aa)组成.命名为NS5ATP5,在GenBank中注册,注册号为AF529366.结论:HCV NS5A反式激活新型靶基因NS5ATP5的筛选与克隆,为进一步研究HCV NS5A反式激活作用的分子生物学机制和探索新型治疗技术奠定基础.
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丙型肝炎病毒非结构蛋白NS5A反式激活基因2基因组DNA结构分析及其不同剪切体的克隆化研究
目的:HCV NS5A病毒蛋白反式激活作用的新的靶基因NS5ATP2及其不同剪接体基因序列的确立、克隆化研究.方法:依据我室构建的NS5A反式激活基因差异表达的cDNA消减文库,利用生物信息学技术获得,提取HepG2细胞的总RNA,进行反转录(RT-PCR),扩增产物与原核表达载体连接,进行测序鉴定.结果:经测序鉴定成功获得新基因的编码序列,并意外发现了NS5ATP2的不同剪接体,对NS5ATP2基因组进行分析,获得剪接体的编码序列,并成功进行了克隆化研究.结论:利用分子生物信息学技术,发现并鉴定了HCVNS5A反式激活作用的新的靶基因NS5ATP2(615)及其可变剪接体NS5ATP2(216),为研究新基因的生物学功能及丙肝发病机制提供新的依据.
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乙型肝炎病毒全S蛋白反式激活蛋白1基因的克隆化
目的:应用抑制性消减杂交(SSH)技术及生物信息学(bioinformatics)技术筛选并克隆乙型肝炎病毒(HBV)全S反式激活新型靶基因,进一步阐明HBV感染相关疾病的发病机制.方法:以HBV全S蛋白表达质粒pcDNA3.1(-)-全S转染HepG2细胞,以空载体pcDNA3.1(-)为平行对照,提取mRNA逆转录为cDNA,经RssI酶切后将实验组cDNA分成2组,分别与2种不同的接头衔接,与对照组cDNA进行二次杂交和二次PCR.并结合生物信息学技术,克隆HBV全S反式激活作用的新型靶基因.结果:对于所获基因片段序列分析表明,其中之一为新型基因片段.成功克隆出他的全长序列并测序证实,其可以被全S蛋白反式激活,故命名为全S反式激活蛋白1(CSTP1),已在GenBank中注册,注册号:AY553877.CSTP1基因的编码序列全长为945个核苷酸(nt),编码产物由315个氨基酸残基(aa)组成.结论:HBV全S蛋白具有反式激活蛋白l基因克隆成功.HBV全S反式激活新靶基因的发现,为进一步研究HBV全S的分子生物学机制和探索新型治疗技术奠定基础.
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丙型肝炎病毒非结构蛋白5A反式激活基因10的克隆化研究
目的:丙型肝炎病毒(HCV)的非结构蛋白5A(NS5A)是一种具有显著反式激活作用的病毒蛋白质.为了探索HCV NS5A病毒蛋白反式激活作用的新的靶基因,我们应用微矩阵(microarray)技术对于转染和未转染的肝母细胞瘤细胞系HepG2进行分析.研究结果将有助于阐明HCV感染相关疾病的发病机制.方法:根据HCV-H病毒株序列设计、合成序列特异性的引物.以含有全长HCV-H株cDNA的pBRTM-3011质粒DNA作为模板,进行多聚酶链反应(PCR)扩增,将获得的HCVNS5A编码基因片段克隆到TA载体中进行核苷酸序列测定,构建真核表达载体pcDNA3.1(-)-NS5A.以pcDNA3.1(-)-NS5A转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,提取总RNA,逆转录为cDNA后进行表达谱基因芯片分析.应用分子生物学技术,结合生物信息学技术(bioinformatics),克隆HCV NS5A反式激活作用的新的靶基因.结果:构建了真核表达载体pcDNA3.1(-)-NS5A,经过限制性内切酶作图分析和核苷酸序列分析证实正确无误.以pcDNA3.1(-)-NS5A转染HepG2后提取总RNA,逆转录后进行表达谱基因芯片技术分析.应用分子克隆技术结合生物信息学技术克隆NS5A反式激活的新型靶基因,命名为NS5ATP10,新基因的编码基因序列全长为717个核苷酸(nt),编码产物由238个氨基酸残基(aa)组成.结论:HCV NS5A是一种典型的病毒基因组编码的具有反式激活作用的蛋白.微矩阵技术是分析基因表达谱变化的有效和高通量技术.发现了HCV NS5A反式激活作用的新的靶基因,这一发现,为阐明HCV NS5A蛋白的反式激活作用及其机制,开辟了新的研究方向.