长度至少为 1 千碱基 (kb) 且重复序列同一性超过 90% 的 DNA 旁系同源物被归类为低拷贝重复 (LCR) 或片段重复 (SD)。它们占基因组的 6.6%,聚集在特定的基因组位点上。由于这些重复区域之间的序列同源性很高,它们可能在减数分裂期间错位,导致非等位基因同源重组 (NAHR),并导致结构变异,例如缺失、重复、倒位和易位。当此类重排导致临床表型时,它们被归类为基因组疾病。较大基因组片段的多个副本的存在为进化提供了机会。首先,人类谱系中新基因的产生将导致人类特有的特征和适应性。其次,人类群体之间的 LCR 变异可能导致表型变异。因此,与 LCR 相关的重排倾向应该在进化优势的背景下进行解释。
摘要:CRISPR/Cas 最初于 35 年前在大肠杆菌中被发现,是一种防止病毒(或其他外源)DNA 入侵基因组的防御系统,它开创了功能遗传学的新时代,并成为生命科学所有分支领域的一种多功能遗传工具。CRISPR/Cas 以简便快速的方式彻底改变了基因敲除方法,但它在基因敲入和基因修饰方面也非常有效。在海洋生物学和生态学领域,该工具在“暗”基因的功能表征和基因旁系同源物的功能分化记录中发挥了重要作用。尽管它非常强大,但仍存在一些挑战,阻碍了一些重要谱系中功能遗传学的进展。本综述探讨了 CRISPR/Cas 在海洋研究中的应用现状,并评估了迅速扩大这一强大工具的部署以解决无数基础海洋生物学和生物海洋学问题的前景。
Cavin蛋白对于小屋的生物发生和功能至关重要。在这里,我们通过分析两个脊椎动物系统,小鼠和斑马鱼来确定肌肉特异性成分Cavin4的作用。在这两个模型中,cavin4局部定位于t管,而cavin4的丢失导致了异常的t-小管成熟。在具有重复的cavin4旁系同源物的斑马鱼中,cavin4b被证明可以直接与t-pubule - 相关的棒域蛋白Bin1相互作用。cavin4a和cavin4b的丧失导致互连的小口腔在T管中的异常积累,富含Caveolin-3的碎片T型细胞网络以及机械刺激后的Ca 2+响应受损。,我们提出了Cavin4在发育早期重塑T纤维膜中的作用,这是通过将洞穴成分从t-管回收到肌膜的作用。这将产生一个缺乏Caveolae的稳定的T-pubule结构域,这对于T-pule函数至关重要。
葡萄膜黑色素瘤是成人最常见的眼内肿瘤,约占所有黑色素瘤病例的 5%。多达 50% 的葡萄膜黑色素瘤患者会发生转移,并且对大多数常用的抗肿瘤治疗具有耐药性。几乎所有的葡萄膜黑色素瘤都含有 GNAQ 或 GNA11 的激活突变,分别编码 G α q 和 G α 11。这些蛋白质的持续活性会导致多个下游信号通路的失调,包括 PKC、MAPK 和 YAP1/TAZ。虽然 YAP1 信号传导对葡萄膜黑色素瘤增殖的重要性最近已被证实,但对 YAP1 转录辅激活因子 TAZ 的旁系同源物知之甚少;然而,与 YAP1 类似,TAZ 有望成为葡萄膜黑色素瘤的治疗靶点。我们进行了小规模的药物筛选,以发现一种与 YAP1/TAZ 抑制相结合可协同抑制葡萄膜黑色素瘤增殖/存活的化合物。我们发现 YAP1/TAZ 的基因耗竭与 Mcl-1 的结合
南方印迹和北方印迹都是将核酸转移到膜上的分子生物学技术,随后通过杂交程序检测特定的核酸序列。南方印迹用于识别特定的 DNA 序列,例如找出生物体中存在多少个特定基因的拷贝,而北方印迹用于比较不同生物体之间的 mRNA 池。由于 RNAseq、微阵列和 RT-PCR 现在是分析物种间 mRNA 池的常用方法,有时也更灵敏,因此北方印迹现在不太常用。另一方面,南方印迹仍然是一种非常流行的方法,因为与 PCR 相比,它还可用于识别直系同源或旁系同源基因、外来基因的部分插入或基因组内特定基因的拷贝数,因为只需要知道基因的基本序列,而不需要知道特定的引物结合位点。由于如今很少进行北方印迹实验,因此本信息手册将主要关注南方印迹实验。
摘要:跨被子植物(开花植物)的证据表明转录因子radialis(rad),divaricata(div)和细胞增多菌(CYC)基因在调节花卉对称性和形态学方面起着重要作用。当前的Snapdragon花卉发育途径模型表明CYC基因控制RAD的激活,从而导致DIV的抑制。跨被子植物(开花植物)的研究表明,双侧对称花的模式受CYC样基因的调节。fedia(caprifoliacea)是双侧对称的花,经过两个重复事件,其中包含CYC2和CYC3的两个副本。我们先前已经表明,这些基因的每个基因,FGCYC2A,FGCYC2B,FGCYC3A和FGCYC3B都会影响该物种中的花卉对称性,并下调CYC样基因表达,从而改变了变为辐射样的花朵。使用这些基因敲除,我们将研究四个CYC旁系同源物对Fedia graciliflora中的Fgrad2和FGDIV1基因的下调。
抽象与教条相反,进化上年轻和动态基因可以编码基本功能。我们发现编码最丰富的昆虫转录因子的进化动态ZAD-ZNF基因比古代保守的ZAD-ZNF基因更有可能编码果蝇中的基本功能。我们专注于昵称ZAD-ZNF基因,该基因在进化上年轻,保留在果蝇物种中,并在强烈的阳性选择下进化。但是,我们发现在D. melanogaster中有必要进行幼虫发育。我们表明,昵称编码异染色质 - 定位蛋白(如其旁系同源物奇异果),这也是一种进化动态但必不可少的ZAD-ZNF基因。我们发现D. simulans昵称蛋白仍然可以定位于D. melanogaster异染色质,并挽救了女性的挽救生存能力,而不是男性昵称 - Null D. Melanogaster。我们的发现表明,用于快速变化的异染色质功能的创新通常可以解释昆虫中许多进化动态ZAD-ZNF基因的重要性。
雄性鳞翅目昆虫产生两种不同的精子类型;每次射出的精液既含有真精子(可使卵子受精),也含有无精子(不具备受精能力)。这些精子具有不同的形态、独特的功能和不同的蛋白质组。它们的产生受到严格调控,然而,很少有基因在产生一种或另一种形态时具有特定作用。我们首次对真精子和无精子前体进行了比较转录组学研究,以确定可能参与调节或执行不同分化程序的基因。差异表达基因包括在转录调控、细胞周期和精子形态方面具有潜在作用的基因。我们发现基因重复产生了功能仅限于一种或另一种形态的旁系同源物。然而,系统发育分析还揭示了不同鳞翅目昆虫物种之间重复基因表达模式的进化灵活性。更好地了解鳞翅目昆虫的繁殖对于防治农业中普遍存在的害虫至关重要,另一方面,还可以确保传粉昆虫种群在环境压力下的生育能力和生存。
当前对人类多能性的转录调控的知识是不完整的,缺乏种间保护。对人类胚胎的单细胞转录组学分析以前使我们能够鉴定出富含人层和幼稚的人类胚胎干细胞(HESC)的转录因子,包括锌指蛋白KLF17。在这里,我们表明KLF17与人类胚泡发育中已知的多能相关因素Nanog和Sox2表示同时表达。我们使用启动和幼稚的hESC来研究KLF17的功能,以获得功能丧失分析。我们发现,在启动hESC中KLF17的异位表达足以诱导幼稚的转录组,并且KLF17可以驱动转基因介导的重置以重置为幼稚的多能性。这意味着KLF17在建立幼稚的多能性中的作用。然而,CRISPR-CAS9介导的敲除研究表明,在体外幼稚的多能习得并不需要KLF17。幼稚hESC的转录组分析鉴定了KLF17功能丧失后对代谢和信号通路的微妙影响,并可能与其他KLF旁系同源物进行冗余。总体而言,我们表明KLF17在给定的体外条件下的幼稚多能性是足够但不是必需的。
木薯 (Manihot esculenta Crantz) 是一种富含淀粉的块根作物,养活了全世界热带和亚热带地区超过 10 亿人。然而,这种主食会产生有毒的氰化物,需要经过加工才能安全食用。过量食用加工不充分的木薯,再加上缺乏蛋白质的饮食,会对神经退行性产生影响。由于木薯的杂合性质,通过常规育种降低氰化物含量存在问题;重组通常会破坏克隆繁殖品种的一系列理想性状。为了降低木薯中的氰化物水平,我们使用 CRISPR 介导的诱变技术来破坏细胞色素 P 450 基因 CYP79D1 和 CYP79D2,这两个基因的蛋白质产物可催化氰化物葡萄糖苷生物合成的第一步。敲除这两个基因可消除木薯品种 60444 和西非农民偏爱的品种 TME 419 的叶子和块茎中的氰化物。虽然单独敲除 CYP79D2 可显著减少氰化物,但诱变 CYP79D1 则不会,这表明这些旁系同源物的功能已经出现分化。我们的工作表明,木薯基因组编辑可提高食品安全、降低加工要求并带来环境效益,这些优势可轻松扩展到其他农民偏爱的品种。