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基因重复的研究进展

遗传 2006年第7期28卷 886-892页

作者：彭贵子陈玲玲田大成南京大学生命科学院医药生物技术国家重点实验室南京210093

基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、... 详细信息

基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、保留机制、选择作用、分化途径以及重复基因进化速率等方面的相关研究,揭示了基因重复对生物进化的重要性,以引起大家对该领域的关注。

关键词：基因重复重复基因不等交换逆转录转座全基因组重复

细菌Ⅱ组内含子(GroupⅡ intron)的转移机制

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微生物学报 2009年第6期49卷 703-709页

作者：齐丹孟清东华大学生物科学与技术研究所上海201620

约14年前在真核生物中发现的Ⅱ组内含子不仅具有催化功能,而且是可移动的逆转录元件。近年来研究发现细菌中也有可移动的Ⅱ组内含子,它们能够逆转录归巢进入同源无内含子的等位基因位点或者逆转录转座进入非等位基因位点。本文试图从细... 详细信息

约14年前在真核生物中发现的Ⅱ组内含子不仅具有催化功能,而且是可移动的逆转录元件。近年来研究发现细菌中也有可移动的Ⅱ组内含子,它们能够逆转录归巢进入同源无内含子的等位基因位点或者逆转录转座进入非等位基因位点。本文试图从细菌Ⅱ组内含子编码蛋白的活性功能域的组成与Ⅱ组内含子转移发生途径之间的联系,综述已知细菌Ⅱ组内含子主要的移动机制。同时,依据作者多年来研究海洋蓝细菌Ⅱ组内含子编码蛋白对Ⅱ组内含子剪接机理的结果,探讨了海洋蓝细菌Ⅱ组内含子是否会发生转移以及可能的转移方式,探讨了Ⅱ组内含子在生物基因组中发生转移的生物学意义。

关键词：细菌Ⅱ组内含子逆转录归巢逆转录转座内含子编码蛋白(IEP)

LINE-1编码的逆转录酶在肿瘤形成过程中的作用

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遗传 2017年第5期39卷 368-376页

作者：叶仲杰刘启鹏岑山李晓宇中国医学科学院&北京协和医学院医药生物技术研究所免疫生物学室北京100050

逆转录转座子LINE-1是人类基因组中最大的转座子家族,约有500 000个拷贝,占人类基因组总量的17%,同时它也是人类基因组中唯一具有自主转座能力的转座子。LINE-1编码的逆转录酶是LINE-1转座所必需,近年来的研究表明该酶在包括肿瘤形成等... 详细信息

逆转录转座子LINE-1是人类基因组中最大的转座子家族,约有500 000个拷贝,占人类基因组总量的17%,同时它也是人类基因组中唯一具有自主转座能力的转座子。LINE-1编码的逆转录酶是LINE-1转座所必需,近年来的研究表明该酶在包括肿瘤形成等重要的病理或生理过程中都发挥着重要的作用。抑制该酶的活性可阻滞肿瘤发展的进程、恢复肿瘤细胞的分化状态以及改变肿瘤细胞的转录组谱。本文根据近年来对LINE-1编码的逆转录酶的研究进展,介绍该酶通过对非编码RNA转录组谱的调控在肿瘤形成过程中产生的作用,以期为肿瘤的早期诊断以及抗肿瘤药物的开发提供一些线索。

关键词：长散布元件-1 逆转录酶逆转录转座非编码RNA 转录组谱肿瘤

基因重复驱动的演化：基因组学时代的回顾与展望

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遗传 2024年

作者：沈洁宇苏天晗余大奇谭生军张勇中国科学院动物研究所动物进化与系统学院重点实验室中国科学院大学北京星辰集因科技有限责任公司

基因重复指基因组中一个基因通过多样化的分子机制从一个基因拷贝形成两个或多个重复拷贝的过程，是新基因起源的重要途径之一，对真核生物基因组贡献了约为一半的基因，也推动了物种的适应性演化。在过去50年中，特别是近20年进入组学... 详细信息

基因重复指基因组中一个基因通过多样化的分子机制从一个基因拷贝形成两个或多个重复拷贝的过程，是新基因起源的重要途径之一，对真核生物基因组贡献了约为一半的基因，也推动了物种的适应性演化。在过去50年中，特别是近20年进入组学时代以来，演化遗传学领域对于重复基因的产生机制、演化历程与演化动力展开了广泛而深入的讨论。一方面，重复基因的序列相似性带来的功能冗余使机体具有更强的稳健性；另一方面，重复基因的功能分歧带来了新功能与可演化性的提升。本文全面介绍了上述基因重复的机制、重复基因的命运及演化模型，最后展望了三代测序技术、基因编辑等各种高通量技术将进一步推动重复基因在遗传-发育-演化网络中角色的解析。

关键词：基因重复全基因组重复逆转录转座功能冗余新功能化亚功能化

β核转运蛋白家族的进化、表达和调控模式分析

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β核转运蛋白家族的进化、表达和调控模式分析

作者：全宇厦门大学

学位级别：硕士

β核转运蛋白家族是真核细胞中广泛存在的一类蛋白质,在生物大分子核质转运这一细胞过程中扮演着关键角色。由于β核转运蛋白家族各成员间序列组成及结构上的差异,其所携带的底物及工作机制也有所不同。目前国际上对该家族的研究尚浅,... 详细信息

β核转运蛋白家族是真核细胞中广泛存在的一类蛋白质,在生物大分子核质转运这一细胞过程中扮演着关键角色。由于β核转运蛋白家族各成员间序列组成及结构上的差异,其所携带的底物及工作机制也有所不同。目前国际上对该家族的研究尚浅,对其家族的形成及功能演化也尚未明晰。在本研究中,我们利用系统发育分析,表达谱芯片分析,转录因子调控位点预测等方法,对酿酒酵母,秀丽隐杆线虫,黑腹果蝇,斑马鱼,爪蟾,原鸡,小鼠和人类基因组中β核转运蛋白家族成员开展了进化、表达和基因调控模式分析。在酵母的14个家族成员中,8个成员（KAP95,KAP114,KAP120,KAP123,CSE1,MSN5,CRM1和LOS1）直接与它们在人类中的同源蛋白对应,2个成员（KAP122和SXM1）在进化过程中丢失,剩下的4个成员（PSE1,NMD5,MTR10和KAP104）在不同的机制下发生了基因重复。β核转运蛋白虽普遍存在于各物种中,但在不同类型的组织和细胞中却不是均匀表达的。在酵母和小鼠中某些β核转运蛋白家族成员的基因表达水平同时受到细胞周期和发育水平的调控。进一步对该家族基因启动子结合元件的虚拟分析说明了SP1,NRF-2,HEN-1,RREB-1和NF-Y等转录因子调控着大部分β核转运蛋白成员基因的表达。这些发现揭示了β核转运蛋白家族进化过程中的功能分化是与该蛋白家族多样的基因表达和调控模式密切相关的。

关键词：核转运蛋白基因重复逆转录转座

Group Ⅱ intron编码的成熟酶对intron剪接的影响

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Group Ⅱ intron编码的成熟酶对intron剪接的影响

作者：周海燕东华大学

学位级别：硕士

GroupⅡintron是催化RNA，可以通过两步连续的转酯反应从前体mRNA中自剪接，连接两侧exon，释放出典型的套索状intron。典型的groupⅡintron二级结构由六个茎环结构域组成(结构域Ⅰ～Ⅵ)，其中结构域Ⅳ环区包含一个开放阅读框架(open re... 详细信息

GroupⅡintron是催化RNA，可以通过两步连续的转酯反应从前体mRNA中自剪接，连接两侧exon，释放出典型的套索状intron。典型的groupⅡintron二级结构由六个茎环结构域组成(结构域Ⅰ～Ⅵ)，其中结构域Ⅳ环区包含一个开放阅读框架(open reading flame，ORF)，编码多功能蛋白质，该蛋白质一般具有反转录酶、成熟酶和核酸内切酶三种活性。本论文研究海洋蓝细菌Trichodesmium erythraeum基因组中groupⅡintron编码的反转录酶样(RTL)蛋白对groupⅡintron自剪接的作用。***的核糖核酸还原酶(RIR)基因中包含3个groupⅡintron，其中第一个groupⅡintron(以下简称intron I1)和第三个groupⅡintron(以下简称intron I3)都包含一个ORF，该ORF可能编码对intron自剪接和移动有重要作用的RTL蛋白。将I1编码序列(删除其中的ORF)插入pDrive质粒载体，构建pDR-1D表达载体。将RTL编码序列插入pAR3质粒载体，构建pAR-RTL2表达载体。因为pAR3和pDrive彼此相容，通过电转化将两种表达载体pAR-RTL2和pDR-1D导入Escherichia coli，筛选得到双质粒菌株，诱导表达，提取总RNA，RT-PCR，琼脂糖凝胶电泳分析鉴定PCR产物，DNA检测显示两条带，一条对应于前体RNA，另一条对应于剪接RNA。首次证明在***中，RIR基因的intron I1编码的RTL蛋白能够帮助intron I1进行自剪接。将突变的RTL编码序列插入pAR3质粒的P启动子后，构建表达载体pAR-RTLm，与表达载体pDR-1D共同转化Escherichia coli细胞，诱导表达，提取总RNA，RT-PCR，DNA检测显示只有一条前体条带，说明突变的RTL不能帮助intron I1进行自剪接。另外，将构建含有groupⅡintron的表达载体pDNl～4(***的DNA聚合酶Ⅲβ亚基基因dnaN包含4个groupⅡintron dnaN-1，-2，-3，-4，它们都不编码RTL蛋白质)与pAR-RTL2表达载体共同转化Escherichia coli细胞，诱导表达，提取总RNA，RT-PCR，DNA检测显示一条前体条带，也说明了RTL蛋白不能帮助非同源性的intron进行自剪接。实验证明：在Escherichia coli中，RIR基因的intron I1是在intron自身编码的RTL蛋白的辅助下进行自剪接的，而非宿主体内的蛋白质。RTL蛋白能专一性的帮助编码它的groupⅡintron进行自剪接，而不能帮助非同源性的groupⅡintron进行自剪接。

关键词： group II intron ribozyme RNA剪接逆转录归巢逆转录转座进化

逆转座子L1在海马成体神经发生中的作用机制研究

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逆转座子L1在海马成体神经发生中的作用机制研究

作者：潘悦电子科技大学

学位级别：硕士

海马成体神经发生(Adult Hippocampal Neurogenesis,AHN)能参与重塑海马微神经环路的结构与功能,并具有修复神经退行性疾病的潜力。但是,AHN的调节因素、调控机制、修复潜力仍需大量探索。现有研究表明具有逆转录转座能力的长散在重复序... 详细信息

海马成体神经发生(Adult Hippocampal Neurogenesis,AHN)能参与重塑海马微神经环路的结构与功能,并具有修复神经退行性疾病的潜力。但是,AHN的调节因素、调控机制、修复潜力仍需大量探索。现有研究表明具有逆转录转座能力的长散在重复序列-1(Long Interspersed Nuclear Elements-1,L1)在人脑神经元基因组中的插入位点和拷贝数存在极大的差异,这可能是产生神经元基因组镶嵌性的物质与结构基础之一,并进而导致神经元形态与功能的多样性。同时,体外神经分化实验表明过表达L1可能影响神经源性细胞的基因表达和增殖分化等生物学过程。但是,内源性L1在体内调控神经发生的模式和生理功能并不清楚。为了探究在体L1表达与AHN之间的关系,本课题首先确认了AHN过程中L1的时程表达特征。免疫组化结果显示,随着小鼠年龄的增加,L1在放射状胶质细胞中的表达水平逐渐增加,但在未成熟和成熟神经元中的表达却逐渐降低。同时,其对应的放射状胶质细胞、神经前体细胞、未成熟和成熟神经元的数量均逐渐下降。接着,使用逆转录酶抑制剂Lamivudine抑制成年小鼠海马区L1逆转录活性。结果表明Lamivudine能有效降低L1的表达水平,并且能降低放射状胶质细胞、未成熟和成熟神经元的数量,仅有神经前体细胞的数目显著增加。这提示干预L1介导的逆转座活性可能抑制神经前体细胞向神经元分化的过程。不过,Lamivudine还可能抑制细胞中其它逆转录转座子的活性。为了进一步探明L1在AHN中的调控作用,本课题进一步利用CRISPR/Cas Rx技术,构建了靶向海马区神经干细胞的L1敲减小鼠(L1 KD小鼠)及其对照小鼠(Lac Z KD小鼠)。结果显示敲减海马区放射状胶质细胞中L1表达后,神经前体细胞的数量明显增加,未成熟神经元的数量却显著降低。最后,对两组小鼠进行了多种海马依赖性行为学分析,结果显示L1KD小鼠的空间学习记忆能力和长期记忆能力没有明显改变。但是,强迫性Y迷宫和情景恐惧记忆实验结果表明L1 KD小鼠的短期记忆能力明显好于对照Lac Z KD小鼠。综上所述,L1能参与AHN过程中神经前体细胞的存活、分化与成熟等细胞命运决定过程,并且其敲减后能提升小鼠的短期记忆能力。本研究揭示了L1在海马神经元早期发育过程中的重要作用,有助于理解成体神经发生重塑大脑功能的生物学过程,同时为基因组暗物质的功能研究提供了概念案例。

关键词：海马成体神经发生 L1 逆转录转座细胞命运决定神经前体细胞

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Alu家族与人类疾病

国外医学（遗传学分册） 2001年第3期24卷 142-147页

作者：吕冰洁李钰傅松滨哈尔滨医科大学医学遗传学研究室黑龙江哈尔滨150086

Alu序列是灵长类基因组内的特有的含量丰富的中度重复序列 ,由 30 0 bp的短序列所组成 ,在单倍体基因组中有30万～ 5 0万份拷贝 ,其间隔平均为 5 kb。到目前为止 ,对于 Alu序列的功能了解的还不多 ,据推测可能与基因转录的调节 ,hn-RNA... 详细信息

Alu序列是灵长类基因组内的特有的含量丰富的中度重复序列 ,由 30 0 bp的短序列所组成 ,在单倍体基因组中有30万～ 5 0万份拷贝 ,其间隔平均为 5 kb。到目前为止 ,对于 Alu序列的功能了解的还不多 ,据推测可能与基因转录的调节 ,hn-RNA的加工以及 DNA复制的启动有关。目前已发现众多的疾病与 Alu序列在基因组内的插入和不等同源重组有关。

关键词： Alu序列逆转录转座不等同源重组 L1序列 SINEs SRP

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长散在核元件LINE1与细胞衰老

解放军医学院学报 2013年第12期34卷 1297-1300页

作者：李英男王昌正吴本俨解放军总院南楼消化科北京100853

DNA损伤是细胞衰老的共同通路,在DNA损伤过程中,长散在核元件LINE1发挥着重要的作用。LINE1一方面通过逆转录转座使遗传信息能够在胞质和胞核之间传递,使生物得以不断进化,另一方面转座过程中造成的DNA损伤,随时间累积可引起基因改变,... 详细信息

DNA损伤是细胞衰老的共同通路,在DNA损伤过程中,长散在核元件LINE1发挥着重要的作用。LINE1一方面通过逆转录转座使遗传信息能够在胞质和胞核之间传递,使生物得以不断进化,另一方面转座过程中造成的DNA损伤,随时间累积可引起基因改变,造成细胞衰老及各种遗传性疾病。

关键词：长散在核元件1 衰老逆转录转座开放阅读框1 开放阅读框2