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中药DNA条形码分子鉴定技术的应用与展望
中药材品种广泛,存在多基原的情况,质量差异较大,使临床用药安全性和有效性难以得到保证.因传统中药鉴定方法的局限性,对准确鉴别多基原中药材带来了一定的挑战.为了保证中药临床用药安全有效可控,中药鉴定学已成为重要的研究课题之一,也是当前中医药事业急需解决的关键技术要求.DNA基因鉴别是从基因层面对中药材进行快速、准确的鉴定,包括DNA分子标记法、核酸探针杂交法和DNA条形码技术,其中DNA条形码技术应用为广泛.DNA条形码是利用标准的DNA片段对物种进行鉴定的技术,2015年版《中国药典》收载了DNA条形码技术指导原则,建立了动物类采用细胞色素C氧化酶亚基KCOI)序列为主,转录间隔区间(ITS)2为辅;植物类采用ITS2/ITS为主,叶绿体psbA-tmH为辅的中药材鉴定体系.该技术的广泛应用为中药鉴别提供更高效快速的方法,并且有效地应用于多基原中药材的鉴别中,使中药品种混乱现象得到极大改观.文章首先对DNA条形码技术的原理、目的及意义、标准片段的选择进行介绍,着重阐述该技术在中药鉴定中的应用以及存在的局限性,并提出展望,以期为中药材的鉴定研究提供参考.
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基因序列在原虫分子系统学中的应用
原虫中可能包含核基因、线粒体基因、质粒基因、RNA基因等.其中核基因、线粒体基因等基因由于进化速率相对恒定,并具有进化的保守性,可作为衡量不同进化单位亲缘关系的指标,常用于原虫系统发生的研究.本文重点综述了核基因中的18S rRNA基因、ITS序列、β-tubulin基因、Actin基因、TRS序列和线粒体基因中的Cytb基因、HSP70基因及kDNA等在原虫分子系统学中的应用,为这些基因的进一步研究提供参考.
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脑白质型Leigh综合征一例
Leigh综合征是一种核基因或线粒体基因异常导致线粒体功能改变而出现的一组疾病综合征,是儿童期常见的中枢神经系统代谢性疾病[1,2].发病年龄多数在2岁以内,偶尔出现在成人,具有不同的遗传模式,共同的临床特点是出现运动和智力发育迟缓以及呼吸节律异常,常在发病后2年内死亡[1,2].其经典的病理改变是脑干、基底节的灰质出现对称性的海绵样损害伴随小血管增生[1].Leigh综合征存在不同程度的脑白质损害 [2-4].现介绍1例以脑白质损害为主要特点的Leigh综合征的临床和病理特点.
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二代测序在儿童线粒体病诊断中的应用
目的 探讨二代测序在儿童线粒体病诊断中的应用价值.方法 对2012年10月至2014年2月在首都医科大学附属北京儿童医院神经内科就诊患儿根据线粒体病标准进行评分,对70例(男38例、女32例,就诊年龄为3个月至14岁)疑似线粒体病的患儿,应用二代测序进行线粒体基因全测序和(或)与线粒体结构和功能相关的核基因测序,总结和分析基因确诊病例的临床资料.结果 70例疑似线粒体病患儿中,发现线粒体基因和核基因变异21例,其中10例为线粒体基因变异、11例为核基因变异.21例中1例为非线粒体病,由CHAT基因纯合突变(p.I187T)导致的先天性肌无力综合征伴发作性呼吸暂停(CMS-EA).20例为线粒体病,其中,Leigh综合征10例,线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒和卒中样发作综合征4例,Leber遗传性视神经病(LHON)及LHON plus 3例,线粒体DNA耗竭综合征2例,不能分类1例.10例线粒体基因变异均为点突变,分别为A3243G、G3460A、G11778A、T14484C、T14502C、T14487C.10例核基因变异线粒体病患儿中发现5个基因变异,分别为SURF1、PDHA1、NDUFV1、SUCLA2、SUCLG1,共有14种变异类型,其中7种变异类型为未报道的新突变.结论 Leigh综合征是儿童线粒体病中常见的综合征,应用二代测序不仅能提高Leigh综合征的分子诊断水平,还可早期诊断表现不典型的线粒体综合征以及罕见的线粒体病.
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线粒体DNA G13513A突变导致的线粒体脑肌病一例
核基因和(或)线粒体基因异常均可导致线粒体病的发生,且具有遗传基因和临床表型的广泛异质性.线粒体病常见的损害部位是脑、骨骼肌和心肌.此外,还可看到系统性损害如身材矮小、糖尿病、胃肠道症状和肝脏功能衰竭等.不同系统损害的症状组合构成了不同的临床综合征,有时也可见到不同临床表型的叠加.现报道mtDNA G13513A突变导致的多种表型叠加的线粒体脑肌病1例.
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线粒体病的临床治疗现状
线粒体的主要功能是产生三磷酸腺苷(ATP)和活性氧,调节细胞内氧化还原平衡和细胞凋亡.线粒体基因和核基因的突变可以导致线粒体功能异常,出现ATP合成下降、无氧代谢增加、氧自由基产生过多和细胞凋亡,导致神经系统、骨骼肌和心肌等器官的损害.对这一疾病的异常病理生理过程给予纠正,形成了药物、运动、饮食和对症治疗[1]等不同方法.
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线粒体DNA突变与遗传性耳聋
遗传性耳聋是指由于人类个体基因(包括核基因及线粒体基因)异常所致的耳聋。它可以分为非综合征型遗传性耳聋(non-syndromic hearing impair?ment)和综合征型遗传性耳聋(syndromic hearing im?pairment)两大类。综合征型遗传性耳聋通常为染色体结构或功能异常引起的一类同时伴有多种其他临床表现或疾病的耳聋,这类患者约占遗传性耳聋的30%。非综合征型遗传性耳聋患者耳聋为其特异性症状,一般不伴有其他临床表现或疾病,约占遗传性耳聋的70%。根据遗传方式的不同,可以将非综合征型遗传性聋分为如下四种:常染色体显性遗传(DFNA)、常染色体隐性遗传(DFNB)、性染色体连锁(X连锁隐性遗传DFNX和Y-连锁遗传DFNY )以及线粒体突变母系遗传。[1]在这四种非综合征型遗传性耳聋中,因线粒体DNA突变率高,检测手段复杂,故线粒体突变母系遗传的研究较少。本文探讨线粒体DNA突变导致耳聋的机制。
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运动训练中骨骼肌线粒体生物发生的基因表达与调控
线粒体是真核细胞中普遍存在的重要的细胞器之一,它不仅是细胞内的"动力工厂",还是非常敏感多变的细胞器.线粒体受核基因(nDNA)和线粒体基因(mtDNA)的双重控制,共同维持了线粒体乃至细胞的正常功能.mtDNA是动物体内惟一存在的核外遗传物质,具有半自主性,母性遗传和隔离复制的特性.
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线粒体DNA ND1基因3394 T→C突变与2型糖尿病
线粒体基因(mitochondrial DNA,mtDNA)是目前发现的除核基因以外惟一存在于人类细胞质中的DNA分子,具有自我复制、转录、和编码功能.mtDNA缺陷可导致胰岛素分泌障碍[1-7],从而参与糖尿病的发生.
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膀胱癌患者体液中线粒体基因HV1突变的检测及临床意义
近年来发现,在体液中可以检测到肿瘤细胞核DNA[1,2],但由于数量较少,以及正常DNA的稀释作用,检出率较低.线粒体DNA(mitochondria DNA,mtDNA)区别于核DNA的特点有两个:其一,它缺乏损伤修复机制,可能会先于核DNA而受到环境因素的影响并持续存在;其二,mtDNA数量多,复制率高,可能更易于检测.为此我们应用单链构象多态性分析(SSCP)法检测了膀胱癌患者血浆和尿液中mtDNA调控区的HV1区(mtDNA 16024-16383)突变,并与核基因p53检测进行对照.现将结果报道如下.
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线粒体DNA变异与肿瘤的相关性研究进展
肿瘤的发生发展是一个较为复杂的生物学过程,其中线粒体在肿瘤细胞代谢过程中扮演重要角色.线粒体DNA(mito?chondrial DNA,mtDNA)变异包括点突变、缺失、插入以及拷贝数变异等,这些变异可能参与肿瘤细胞的增殖、生长、侵袭和转移.本文就mtDNA突变、拷贝数改变、mtDNA与核基因(nuclear DNA,nDNA)的比值,以及mtDNA变异与肿瘤发生发展的相关性研究及临床进展进行综述,旨在为深入认识mtDNA变异与肿瘤发生发展的关系并为临床治疗提供更多的参考依据.
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全基因组检测线粒体脑肌病的基因突变研究
目的:探讨全基因组检测线粒体脑肌病(ME)基因突变的临床意义。方法分析8例ME的临床特征、24h视频脑电图(VEEG)、肌电图(EMG)、头颅MRI、全基因组检测基因突变。结果8例全基因组检测基因突变表明,存在核基因突变8例、有氨基酸改变7例、线粒体基因突变8例;其中tRNA基因突变5例、TRNL1基因突变4例、ATP6基因突变3例、ND5和TRNS2基因突变各1例。核酸3243A>G改变4例(50%),其他有8860A>G,11719G>A,14766C>T,8993T>G等4例(50%),氨基酸改变4例。结论ME患者大多存在核基因的突变,线粒体的5个mtDNA均可发生突变。本组患者核酸改变仅50%发生在3243位点,检测核基因和线粒体基因是诊断ME的依据之一。
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mtDNA突变研究新进展
线粒体是生物细胞体内能量储存和供给的场所,线粒体DNA(mitochondria DNA,mtDNA)是核外惟一的遗传物质.相对于核基因,线粒体DNA的突变率高,又由于本身缺乏有效的损伤修复系统,极易发生突变受损,进而影响细胞功能,产生疾病.本文就线粒体基因组突变及与疾病的关系作一综述.
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线粒体DNA在检测线粒体功能障碍中的应用
人类基因组包括线粒体基因和核基因,线粒体基因是位于核外的独立双链DNA。由于线粒体DNA没有内含子,全部都是外显子,因此线粒体DNA的任何改变都会导致其基因序列发生改变,进而导致其编码的蛋白质发生改变,引起呼吸链功能的变化和能量代谢的缺陷,从而引发一系列疾病。近年来,随着对线粒体研究的增多,很多与线粒体功能障碍有关的疾病相继被报道。在PubMed、NCBI中关于线粒体功能障碍与疾病的文献引用已超过10000条。线粒体DNA作为线粒体功能障碍的一种非侵入性检测指标已在各个领域得到了应用。
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胎儿睾丸组织发育过程中精原细胞和间质细胞c-fos的表达
原癌基因c-fos是一类即刻早期基因(immediate-early gene, IEG)[1],是细胞基因组的正常成分,作为细胞内信号传递的"第三信使",参与转录机制和核基因的表达,编码核内蛋白质,可对生殖细胞的增殖、分化、凋亡及信息传递起到调节作用.
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线粒体呼吸链复合物Ⅱ缺陷与疾病
本文就近年关于线粒体呼吸链复合物Ⅱ的结构、功能及其缺陷的临床表型、诊断、治疗及分子遗传学研究方面的进展进行文献综述.线粒体呼吸链复合物Ⅱ亦称琥珀酸泛醌氧化还原酶,是线粒体呼吸链的重要组分之一,对细胞的氧化磷酸化起着关键作用.呼吸链复合物Ⅱ与氧化性应激密切相关,是细胞内毒性物质以及异常代谢产物的敏感靶标.复合物Ⅱ缺陷导致的线粒体病临床表现多样,以神经肌肉进行性损害为主要表现,少数表现为心肌病、发作性呕吐、溶血尿毒综合征等.诊断有赖于线粒体呼吸链酶复合物活性测定和基因分析.患者受累组织的呼吸链复合物Ⅱ活性降低.已发现SDHA基因与编码复合物Ⅱ组装因子的SDHAF1基因的突变可导致复合物Ⅱ缺陷.目前线粒体呼吸链复合物Ⅱ缺陷的治疗主要是以改善线粒体功能为主.
关键词: 线粒体呼吸链复合物Ⅱ 线粒体病 氧化磷酸化 核基因 -
一步法分离石蜡切片DNA的改进与鉴定
目的:改进一种以含蛋白酶K的裂解液作用于石蜡包埋处理的细胞、分离DNA粗提液用于PCR扩增的实验方案。方法石蜡包埋组织切片经常规脱蜡处理,用蛋白酶K裂解液洗脱细胞,55℃消化3 h后离心,吸取上清液;分光光度法检测DNA酶裂解液质量和浓度;以之为模板分别扩增人线粒体基因微卫星多态D310区、ATPase6基因区和核基因HBB、BRCA1等的DNA片段,琼脂糖凝胶电泳检测分析PCR扩增情况,并测序验证扩增产物。结果以石蜡切片的DNA裂解粗提液为模板,扩增目的DNA片段阳性率可达100%;获得序列分析验证。结论改进的蛋白酶K裂解液一步洗脱消化法操作简单、过程快捷、费用低廉,能快速有效地分离石蜡组织切片DNA,用于后续PCR扩增检测,具有较高效率。
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线粒体DNA变异与疾病关系相关性研究
线粒体是一个敏感而多变的细胞器,是细胞中能量储存和供给的场所.与核基因相比,线粒体DNA(mtDNA)的突变率高,加之本身缺乏有效的损伤修复系统,所以mtDNA被认为与疾病的发生有密切关系.