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鼠疫菌基因组学研究进展
不同来源鼠疫菌株和假结核菌的测序完成,为我们通过比较基因组学手段对鼠疫菌进行研究提供了前所未有的机遇.本文通过对鼠疫菌基因组间及其与假结核菌基因组的分析比较,从全基因组的水平描述了鼠疫菌的基本特征,并论述了目前以比较基因组学为手段,从基因组水平来探讨鼠疫菌在编码序列、基因组重排、毒力基因、生境适应、种间种内进化等方面的研究现状.
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比较基因组学在蓝氏贾第鞭毛虫进化研究中的应用新进展
蓝氏贾第鞭毛虫(简称贾第虫)作为一种古老的真核生物,在生物进化过程中的地位举足轻重.比较基因组学能够在基因组水平上深入认识贾第虫的进化关系,进一步明确贾第虫在生物进化中的地位.本文对比较基因组学的主要研究方法进行综述,同时介绍比较基因组学在贾第虫生物进化研究中的应用,对贾第虫比较基因组学的发展进行展望.
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44株中国田鼠型与24株非田鼠型鼠疫菌的DFR检测分析
目的比较我国两个田鼠鼠疫自然疫源地的44株田鼠型鼠疫菌的基因组组成,研究中国田鼠型鼠疫菌的遗传稳定性. 方法根据已经证实的22个差异区段(DFR)设计引物,每株鼠疫菌的每个DFR都采用PCR技术进行验证. 结果 22个DFR在两种田鼠型鼠疫菌的分布状态完全一致,即均同时缺失了DFR6、DFR11、DFR12、DFR13、DFR18、DFR19和DFR20,与来源于其他鼠疫自然疫源地非田鼠型鼠疫菌的基因组成有显著差别. 结论锡林郭勒高原型鼠疫菌和青藏高原青海田鼠型鼠疫菌在基因组组成上高度一致,田鼠型鼠疫菌的基因缺失可能与其对人不致病有关.
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天山山地灰旱獭-长尾黄鼠鼠疫疫源地鼠疫菌基因分型研究
目的对天山山地灰旱獭-长尾黄鼠鼠疫疫源地鼠疫菌进行基因分型.方法根据已经证实的22个差异区段(DFR)设计引物,对每株鼠疫菌进行PCR扩增.结果 61株天山疫源地鼠疫菌株共包括4个基因型,即1、2、3、4型.基因型1、2和3在北天山疫源地西部鼠疫菌株中都有分布,但尼勒克菌株的基因型全部为1型.南天山疫源地阿合奇和阿图什两个县菌株的基因型存在显著差别,阿合奇菌株基因型与北天山疫源地的菌株比较接近,而3株阿图什菌株的基因型均为4型,与帕米尔高原长尾旱獭鼠疫疫源地鼠疫菌株相同.结论基因分型结果与纪树立的生态分型基本一致.天山疫源地和帕米尔高原疫源地在阿图什县有交叉.
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应用抑制削减杂交技术进行鼠疫耶尔森菌的比较基因组研究
目的确定古典型鼠疫耶尔森菌的特有序列,为建立和完善该菌基因组分型系统提供可靠数据. 方法通过抑制削减杂交技术发现差异片段并应用PCR验证. 结果发现了5个在不同生物型鼠疫菌间存在差异的DNA片段,其中一个383 bp的片段在来自天山山地灰旱獭、长尾黄鼠鼠疫自然疫源地的30株鼠疫菌全部阳性,而来自其它鼠疫自然疫源地的菌株全部阴性,5株假结核耶尔森菌中有2株(生物Ⅰ型和Ⅱ型)阳性. 结论该383 bp片段为天山山地灰旱獭、长尾黄鼠鼠疫自然疫源地的鼠疫菌所特有,此疫源地的菌株可能是我国较古老的鼠疫菌.
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新疆山地鼠疫自然疫源地鼠疫耶尔森菌基因组分化和演变
目的 比较来自我国新疆4大片山地鼠疫自然疫源地的144株鼠疫菌的基因组组成的差别,研究新疆山地鼠疫自然疫源地鼠疫菌的基因分型和进化规律.方法 根据已经证实的22个差异区段(DFR)设计引物,每株鼠疫菌的每个DFR都采用PCR技术进行验证.结果 新疆4大片山地鼠疫自然疫源地的144株鼠疫菌的基因型DFR图谱可归类为14种,分为7个主要基因组型和7个次要基因组型.西天山北坡灰旱獭-长尾黄鼠鼠疫疫源地存在3个主要基因组型和5个次要基因组型,西段以01型基因组型为主,占种群体的91.7%,02型占8.3%;中段以03型为主,占68.8%,01型占4.2%,02型占20.85%,另有02M1和02M3(02型的突变型)占2.1%,03M1型(03型的突变型)占2.1%;东段以02型为主,89.8%,01型、02M2、02M3和02M4型(02型的突变型)各占2.0%.南天山灰旱獭鼠疫疫源地存在2个主要基因型和1个次要基因型,以4型为主,占66.7%,02型占16.7%,04M1型(04型的突变型)占16.7%.帕米尔高原-阿赖山红旱獭鼠疫疫源地仅存在04型1种基因型.昆仑山喜马拉雅旱獭鼠疫疫源地分为中昆仑和东昆仑鼠疫自然疫源地,中昆仑山存在2种鼠疫基因组型,以11型为主,占群体的90%,12型占10%;东昆仑山存在3种鼠疫基因组型,以05型为主,占66.7%,02型和11型分别占16.7%.结论 新疆山地鼠疫自然疫源地鼠疫菌基因组的演化由3个演化路线组成.西天山北坡鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因组,自西向东在不同的生态地理环境和宿主媒介作用下发生适应性进化和演变,由较为古老的01型基因组逐渐演化为02和03型,后南下至青海和东昆仑演变为05型,并且在这条演化路线上存在许多演变过程中发生的基因组地域交叉和次要基因组型;南天山和帕米尔高原-阿赖山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌的04型基因组型是由01型直接演化而来,并在这一区域形成主要鼠疫基因组型;中昆仑山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因组型可能是由西藏冈底斯山喜马拉雅旱獭鼠疫源地的鼠疫菌的10型基因组演化而来,形成以11型为主,12型为辅的鼠疫基因组构型特点.
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比较基因组学在筛选抗结核药物靶标中的应用
近年来结核病发病率与死亡率明显回升,成为影响人群健康的主要传染病之一.其中耐多药结核病的威胁日益严重,是结核病临床治疗的棘手问题.
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鼠疫耶尔森菌活疫苗株的比较基因组学研究
目的揭示不同来源的鼠疫活疫苗株在基因组组成上的差异.方法以芯片比较基因组杂交为主要研究手段,结合PCR验证,对19株鼠疫活疫苗株进行比较基因组分析.结果鼠疫活疫苗株基因组中缺失了大量基因,但也有某些大片段基因的拷贝增多.结论不同来源的疫苗株在基因组组成上存在差异,构成了不同疫苗株的表型与使用效果具有差异性的遗传基础.
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鼠疫耶尔森菌全基因组DNA芯片的研制及用于比较基因组学分析
目的研制鼠疫耶尔森菌全基因组DNA芯片,并将其用于比较基因组分析.方法挑选出4 005条鼠疫耶尔森菌基因,PCR扩增各基因,以纯化的PCR产物点样制备芯片,采用双色荧光杂交策略,进行芯片比较基因组杂交.结果设计了若干质控杂交组合,芯片杂交结果与全基因组测序结果完全一致.结论成功建立了基于全基因组DNA芯片的鼠疫耶尔森菌比较基因组学技术平台.
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肺炎克雷伯菌全基因组DNA芯片的研制和质量评价
目的 研制肺炎克雷伯菌(KP)全基因组DNA芯片并对芯片质量进行评价.方法 根据KP的NTUH-K2044全基因组序列,挑选出5075条基因,PCR扩增各基因并纯化产物,点样制备芯片.设计了3个质控杂交组合,采用双色荧光杂交策略,对芯片质量进行评价.结果与结论 芯片杂交结果与理论预期结果一致.本研究成功研制了KP全基因组DNA芯片,并建立了基于全基因组DNA芯片的KP比较基因组学技术平台.
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河豚鱼基因组格式化粘粒文库的构建
目的构建河豚鱼基因组文库,为人类基因组的研究提供资料.方法以红鳍东方豚的精子DNA为材料,采用含有“外显子捕获”元件的粘粒(sCOGH2)作为载体,构建河豚鱼的基因组粘粒文库.结果该文库共有57 600个克隆,分别被保存在600块96孔细胞培养板中,插入片段的大小平均为35kb,相当于5.0个库容量,即从本文库中筛选到河豚鱼基因组任一单拷贝序列的机率为99.2%.该文库能承受10次以上的反复冻融,重组粘粒克隆在传代中仍保持高稳定性.以河豚鱼基因组DNA为探针进行Southern印迹分析,结果显示出强阳性的杂交信号.结论该文库符合粘粒文库的质量要求.
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蛋白质组分析在医学中的应用
随着人类基因组计划(HGP)的实施和完成,基因研究以近顶峰而进入后基因时代,后基因组研究以基因组学为中心,同时分化出代表生命科学不同侧面的多种"组学"研究,如蛋白质组学(proteome)、药物基因组学、比较基因组学等[1],在这些领域中蛋白质作为生命活动的"执行者",参与了DNA的合成、基因转录激活、蛋白质翻译、修饰和定位以及信息传导等重要的生物过程,已经成为新的研究焦点.
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比较基因组学:中药生态药理学的一种研究途径和方法
此前曾提出了关于中药作用的生态药理学假说(冯前进.中药与机体相互作用的生物学方式和生态药理学[J].山西中医学院学报,2007,8(4):23).
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从比较基因组学的发展理解医学生物学的重要性
医学生物学是高等医学教育中的基础课程,然而该学科在各级医学院校中普遍重视不够.但在医学生物学基础上孕育而生的比较基因组学,却已成为生命科学的前沿学科.通过叙述比较基因组学的创立、进展及其与医学生物学的内在联系,让医学生了解和关注发展中的比较基因组学,从而对医学生物学的教学起到促进作用.
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比较基因组学在细菌分子进化领域的研究进展
在后基因组时代,比较基因组学已经成为诠释遗传信息生物学意义的重要方法.运用生物信息学的手段,比较分析不同细菌的基因组,我们逐步揭示了细菌染色体物理结构的保守性和基因内容多样性的产生机制.进化生物学家们正试图从基因组数据库中挖掘能够代表物种进化关系的具有普遍适用性的分子线索,重建生命进化树.
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哺乳动物NMDA受体NR3亚基的比较基因组学研究
目的:通过比较基因组学方法对哺乳动物NR3亚基进行分析,探讨其种间功能及结构差异,并预测其功能.方法:应用人类NR3A和NR3B所编码氨基酸序列作为检索探针,通过TBLASTN检索数据库,并应用生物软件进行进化分析及序列对比.结果:共检索到30个哺乳动物NR3A及NR3B基因,其中28个具有完整CDS.进化树显示相同种属均形成独立分支,与人类相似度越高的物种进化距离越近,氨基酸种间比较显示邻接半胱氨酸序列及loop1结构保守性较好,而富含脯氨酸序列在灵长类和啮齿类存在差异.结论:NR3A亚基在人类和啮齿类可能存在功能差异,应用动物模型进行实验应考虑差异可能带来的影响,此外,可推断哺乳动物间NR3亚基富含半胱氨酸序列及loop1结构产生的生理过程及功能相似.
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牛分支杆菌与肺结核分支杆菌基因组的比较
通过比较基因组学的方法研究发现,牛分支杆菌与肺结核杆菌基因组的同源性为99.95%,但在牛分枝杆菌基因组中有11个缺失区,大小从1kb到12.7kb,遗传信息的缺失引起牛分枝杆菌的基因组减小;牛分枝杆菌与肺结核分枝杆菌H37Rv间存在着2437个单核苷酸多态性(SNPs),与肺结核分枝杆菌CDC1551间存在着2423个单核苷酸多态性(SNPs),牛分支杆菌与肺结核分枝杆菌在编码细胞壁和分泌蛋白上变异程度也是巨大的.研究结果揭示了牛分支杆菌与肺结核分枝杆菌的遗传关系,为研究分支杆菌疫苗和诊断试剂提供理论依据,对牛肺结核病的防治有着非常重要的意义.
关键词： 牛分支杆菌 肺结核分支杆菌 比较基因组学 单核苷酸多态性(SNPs) -
云南鼠疫耶尔森菌基因分型研究
目的通过对来自云南省鼠疫自然疫源地155株鼠疫菌进行基因分型,了解鼠疫菌的进化规律.方法根据22个差异区段(different regions,DFR)设计引物,PCR扩增鼠疫菌的每个DFR.结果滇西山地闽广沿海居民区黄胸鼠鼠疫自然疫源地137株鼠疫菌的基因型均为9型.滇西山地齐氏姬鼠大绒鼠鼠疫自然疫源地18株鼠疫菌,有10株菌为7型,8株菌为9型.结论滇西山地齐氏姬鼠大绒鼠鼠疫自然疫源地鼠疫菌的基因型为7型和9型,而滇闽广沿海居民区黄胸鼠鼠疫自然疫源地鼠疫菌的基因型主要为9型.两疫源地鼠疫菌在遗传关系上有亲缘性,后者可能由前者进化而来.
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基因组学、蛋白质组学、抗原组学与疫苗的发展
疫苗免疫是机体抵御微生物和寄生虫感染的有效措施,然而还有许多病原体缺乏有效的疫苗,疫苗研究任重而道远.随着许多病原体基因组测序的完成,利用基因组学筛选疫苗抗原显示了强大的优势.同时由于近年来比较基因组学、蛋白质组学、抗原组学等的发展,病原体毒力相关蛋白、分泌性蛋白和膜表面结合蛋白基因可以被分离出来,从而可以更加准确地分析候选抗原,极大地提高了疫苗抗原分析的效率.总之,利用基因组和蛋白质组进行疫苗抗原筛选是疫苗研究的革命,将极大地推动疫苗的研究和开发.
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克罗恩病CNTNAP3基因拷贝数变异及其意义
DNA拷贝数变异是人类疾病的重要致病因素,可能参与了炎症性肠病(IBD)的发病机制和病理过程.目的:探讨CNTNAP3基因在克罗恩病(CD)中的拷贝数变异情况及其意义.方法:纳入2009年7月-2010年12月上海交通大学医学院附属仁济医院收治的活动期CD患者101例,同期80例健康体检者作为正常对照.采集CD患者外周血或肠黏膜标本,以比较基因组杂交芯片(aCGH, n=8)和荧光定量PCR(n=93)筛选、验证CNTNAP3基因拷贝数变异,ELISA法(n=55)检测CNTNAP3编码蛋白表达.结果:aCGH检测显示初发CD患者染色体9p13区域(含CNTNAP3基因)存在大片段拷贝数扩增;荧光定量PCR验证并确认CD组外周血CNTNAP3基因拷贝数显著高于正常对照组,非激素治疗组差异更为明显(208 616.4±126 984.7和233 453.3±113 520.8对161 750.2±53 940.3, P<0.05和P<0.01).在各项CD临床参数中,仅吸烟史与CNTNAP3基因拷贝数扩增显著相关(P<0.05),但拷贝数明显扩增者的血浆CNTNAP3水平与正常对照组无明显差异(P>0.05),与简化CD内镜评分无相关性(P>0.05).结论:CNTNAP3基因拷贝数扩增可能参与了中国CD人群的发病,激素治疗和吸烟可能是影响该基因拷贝数变异的因素;血浆CNTNAP3水平不能用于区分CD患者与健康人.本研究结论有待进一步验证.
