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    γH2AX、53BP1及RAD51焦点用于分析DNA双链断裂损伤
    王依朝, 樊丽, 王红霞, 杨思路, 崔雅妮, 段奕鋆, 段静静, 任来峰, 苏文
    生物学杂志    2020, 37 (1): 16-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.01.016
    摘要4554)      PDF   
    γH2AX、53BP1及RAD51焦点(foci)是DNA双链断裂(DSBs)损伤修复的评价指标。其中,γH2AX分析应用最为广泛,但最新有研究发现其并不完全与DSBs损伤一致。系统分析了DNA损伤时γH2AX、53BP1及RAD51 foci的动力性变化及其在DSBs损伤评估中的合理应用。结果表明,在电离辐射处理时,γH2AX和53BP1 foci具有高度一致性,均可反映DSBs损伤及修复的动力性变化,而RAD51 foci仅出现在部分损伤细胞中,与其主要参与同源重组修复一致。在喜树碱(CPT)处理时,γH2AX呈现两种染色类型(亮而离散的foci和泛核磷酸化),53BP1 foci仅出现在亮而离散的γH2AX foci阳性细胞且与其高度一致。结果提示,单独γH2AX染色阳性并不能准确代表DSBs损伤,而应结合53BP1 等染色来综合分析DSBs损伤程度;RAD51 foci分析仅能反映部分细胞的DSBs损伤修复(主要是同源重组)情况。
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    UDP-糖生物合成的研究进展
    陈归航, 李 春, 冯旭东
    生物学杂志    2023, 40 (2): 95-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.095
    摘要980)      PDF   
    尿苷二磷酸(UDP)-糖是糖基化修饰利用的一类重要糖供体,从合酶途径、磷酸化酶途径和激酶途径总结UDP-糖的体内合成过程,由于关键酶的缺乏,只有UDP-葡萄糖(UDP-Glc)能从以上3种途径快速合成。通过特定功能酶能够实现UDP-糖之间快速转化,这种转化以UDP-葡萄糖为起始物,以UDP-葡萄糖醛酸(UDP-GlcA)为中间体,在此基础上,概述特定功能酶催化UDP-糖合成的最新进展,探讨脱氢酶、脱羧酶、异构酶和还原酶在UDP-糖转化中的重要作用。最后,剖析UDP-糖合成的现存问题,展望UDP-糖合成的未来研究方向,旨在为更快地挖掘UDP-糖基供体的作用潜能和实现更加高效低成本的糖基化修饰提供新思路。
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    包含ARS/CEN元件的游离质粒在巴斯德毕赤酵母中的稳定性研究
    刘国强, 孙文浩, 张晴业, 周金凯, 白仲虎, 刘秀霞, 杨艳坤
    生物学杂志    2020, 37 (2): 10-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.02.010
    摘要911)      PDF   
    巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是应用最为广泛的外源蛋白表达系统之一。目前使用最多的外源蛋白表达策略是使用整合型质粒;游离型质粒由于其高不稳定性,在毕赤酵母中的应用受到极大的限制。将ARS/CEN等元件连接到pPIC9K载体上,构建能够自主复制的游离型质粒pPIC9K-ARS/CEN,通过传代培养检测质粒丢失的方法探究毕赤酵母在细胞传代培养过程中游离质粒的稳定性。无选择压力情况下,包含ARS/CEN元件的游离质粒在细胞培养10代之前具有极高的稳定性,随后游离质粒开始丢失,到第20代质粒丢失率高达92.94%。该研究结果为构建稳定的游离质粒毕赤酵母表达系统提供了良好的支撑,并提供了切实可行的质粒消除方法,为毕赤酵母运用CRISPR/Cas9系统进行多基因编辑提供了良好的研究基础。
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    神经酰胺从头合成途径关键代谢酶的研究进展
    李玉慧, 陈成
    生物学杂志    2020, 37 (4): 90-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.090
    摘要1312)      PDF   
    神经酰胺是调控细胞分化、增殖、凋亡,调节机体衰老与肿瘤免疫等重大生命活动的重要活性脂质,同时也是糖鞘脂等一系列重要生理鞘脂合成的通用前体。作为鞘脂代谢的中心,神经酰胺在机体内的合成与降解受到严格调控,其合成包括从头合成途径、鞘磷脂酶途径及补救途径。尽管从头合成途径对于神经酰胺在机体内的合成量贡献仅为5%~10%,但近年来对该条途径中关键代谢酶的研究却表明了它们与诸多疾病密切相关,这也说明了该途径在机体生命活动中的复杂性与重要性。旨在系统性地综述神经酰胺从头合成途径关键代谢酶的研究进展,为深入了解该途径以及关键代谢酶的功能提供理论参考,同时也为今后针对该途径的个性化药物开发奠定基础。
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    “十四五”背景下合成生物学产业发展趋势分析
    王浩绮, 高 豪, 信丰学
    生物学杂志    2023, 40 (3): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.001
    摘要562)      PDF   
    合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前,合成生物技术已经广泛应用于天然产物合成、医学、能源、工业等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布,被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨。合成生物学凭借更经济、环境友好等突出特点,将颠覆相当一部分传统行业。梳理我国合成生物学领域行业政策和国内合成生物学产业,并针对合成生物学在生物基化学品、生物制药、农业、食品、医美和化妆品领域的作用进行重点阐述,同时对其未来发展进行展望。
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    内源性类氧化酶Pt@ MXene复合材料(PMCs)纳米酶用于杀菌与伤口愈合
    刘 超, 邵长胜, 郑鑫鑫, 黄 青
    生物学杂志    2022, 39 (2): 11-.   DOI: 10.3969/j.issn. 2095-1736.2022.02.011
    摘要695)      PDF   
    为了开发具有高抗菌活性和生物相容性且对公众健康和安全有较高要求的杀菌材料,成功合成了一种新型纳米酶复合材料,即具有类氧化酶活性的 Pt@ MXene 复合材料 (PMCs),并开展了应用PMCs以高效抑制革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和革兰氏阴性大肠杆菌(Escherichia coli)的研究。抗菌机理研究表明,PMCs既具有类氧化酶及相应电子传递能力,又具有较大的比表面积,且有显著的抑制细菌生长的效果。此外,动物实验表明,该材料表现出优异的伤口愈合能力,并具有良好的生物相容性。研究提出了一种新型纳米酶抗菌复合材料的制备方法,探索了纳米酶灭菌的作用机理,并展示了该材料在抑菌和伤口愈合治疗中良好的应用潜力。
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    天然产物活性分子毛兰素抗肿瘤作用研究进展
    洪 静, 杨方瑶, 蒋立翔, 简甜甜, 王思瑜, 黄新河
    生物学杂志    2022, 39 (6): 89-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2022.06.089
    摘要219)      PDF   
    天然产物是抗癌药物的重要来源,通过对国内外现有研究的整理和分析,对药用植物铁皮石斛和鼓槌石斛中天然产物联苄类小分子毛兰素的抗肿瘤作用及其抗肿瘤分子机制进行综述。介绍石斛类天然产物的药用历史和药理活性,重点对毛兰素的多种药理作用尤其是其抗肿瘤作用进行分析,进一步结合多项体外及体内研究,阐述毛兰素对多种癌细胞株的肿瘤增殖抑制作用,通过对现有研究梳理,聚焦毛兰素通过诱导癌细胞凋亡、自噬,阻滞癌细胞周期,抑制癌细胞迁移侵袭,抑制肿瘤新生血管生成等多种分子机制发挥其肿瘤调控作用,并对JNK、PI3K/AKT、ERK等多条毛兰素相关信号通路及相关因子进行总结;最后,基于毛兰素的研究现状对其在成药研究及临床应用中的前景进行展望。
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    翡翠绿葛仙米生活史特征研究
    王 卫, 易思富, 田 云
    生物学杂志    2021, 38 (4): 100-.   DOI: 10. 3969 / j. issn. 2095-1736. 2021. 04. 100
    摘要293)      PDF   
    为探讨翡翠绿葛仙米生活史特征,固体培养藻殖段并定期取样制片,在显微镜下观察藻殖段发育过程中的形摘态变要化。结果表明:在发育过程中,以藻殖段为发育起点的生活史主要包括藻殖段、微球体、藻丝体和异径藻体4个阶段。翡翠绿葛仙米主要以藻殖段繁殖和出芽繁殖进行营养增殖。此外,异形胞分化受藻细胞数量促进,且与出芽繁殖的“雏芽”形成和后期群间单连藻丝断裂有关,说明异形胞是葛仙米生长分化调控的关键靶点。在葛仙米制种过程中,需要关注异形胞对葛仙米生长分化调控的靶点效应。
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    猪流行性腹泻病毒变异毒株的分离鉴定及遗传演化分析
    辛忠昊, 郭效珍, 逯晓寒, 焦安琪, 刘丽萍, 于 江, 黄 兵, 孙淑红, 吴家强
    生物学杂志    2022, 39 (3): 12-.   DOI: 10.3969/j.issn. 2095-1736.2022.03.012
    摘要429)      PDF   
    猪流行性腹泻(PED)是由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起猪的一种急性高度接触性肠道传染病。为了解山东地区PEDV的遗传进化趋势,对2020—2021年收集的疑似猪流行性腹泻的临床病料进行RT-PCR检测。随后将处理好的病料上清液接种于Vero细胞进行PEDV病毒分离,并利用间接免疫荧光(IFA)进行验证,成功分离到一株PEDV毒株,命名为QH-202105。将分离株传代培养至第10代,提取RNA后进行扩增并全基因组测序,结合NCBI下载的参考序列对分离株的全基因组和S基因进行核苷酸同源性比对、系统发育树构建分析,结果显示,分离株与美国分离株USA/Colorado/2013核苷酸同源性最高,为99.1%,与CHM2013株同源性最低,为96.5%。经S基因氨基酸序列分析显示,分离株QH-202105在S基因的N端有60多处突变,两处氨基酸插入(包括第59~62位氨基酸的QGVN 4个氨基酸插入,第145位氨基酸N的插入)和两处氨基酸缺失(第115~118氨基酸的缺失,第167~168氨基酸的缺失)。进化树分析结果显示,分离毒株QH-202105为G2基因群,与CH/HNAY/2015和CH/ZJCX-1/2012亲缘关系最近,属同一进化分支。在此基础上,应用PROVEAN对QH-202105的S蛋白突变氨基酸进行功能预测,结果显示,在1361处(G→C)被判定为“Deleterious”,可以推测此处的突变对病毒的侵袭力可能存在间接影响。研究结果可为我国PEDV变异株的流行情况及防控提供参考。
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    CS-MOF纤维对铜绿微囊藻的抑制效果及机理
    董泽樟, 薛舒心, 曹井国
    生物学杂志    2022, 39 (5): 72-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2022.05.072
    摘要183)      PDF   
    针对净水厂除藻问题,选取壳聚糖纤维和金属有机骨架(metal organic framework, MOF)为原材料,制备具有较强抑藻性能的复合材料CS-MOF,研究CS-MOF纤维对铜绿微囊藻生长、细胞结构、光合作用、抗氧化酶活性以及微囊藻毒素的影响。结果表明:CS-MOF纤维能够有效抑制铜绿微囊藻生长,抑制率随投加量的增加而升高,当投加量为0.6 g/L时,第12天的抑藻率可达85.6%。扫描电镜图显示,处理组的藻细胞受损严重,细胞形态发生显著改变。实验过程中,处理组的藻细胞光合系统遭到破坏,藻体中叶绿素a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量均呈下降趋势,对藻胆蛋白的抑制率明显高于叶绿素a和类胡萝卜素的抑制率。CS-MOF纤维能够破坏藻细胞的抗氧化酶系统,通过抑制SOD活性,使藻细胞受到更严重的损伤。此外,CS-MOF纤维通过抑制藻类生长和吸附藻毒素,可有效降低总藻毒素含量。
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    机器学习助力酶定向进化
    蒋迎迎, 曲戈, 孙周通
    生物学杂志    2020, 37 (4): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.001
    摘要1286)      PDF   
    酶定向进化技术在生物催化、生物医药、生物技术等领域扮演重要角色。得益于计算速度的大幅提升以及海量数据集的出现,当前人工智能技术发展如火如荼。近年来机器学习等人工智能方法也被应用于蛋白质工程,在复杂酶结构预测、稳定性/选择性/可溶性、指导酶设计等问题中表现出独特的优势,为酶分子设计提供了新的可能。综述了当前机器学习算法及描述符助力酶设计改造方面的应用与进展。
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    泛素连接酶UBE4B的研究进展
    陆瑶, 赵博, 武正华
    生物学杂志    2020, 37 (5): 90-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.05.090
    摘要557)      PDF   
    泛素化是一类重要的蛋白质翻译后修饰,参与了体内多种生命活动。UBE4B作为泛素连接酶U-box家族的一员,含有一种约70个氨基酸组成的特征性U-box结构域,负责底物识别和结合。UBE4B还具有一种特殊的E4活性,可以在E1、E2和E3存在的情况下继续对泛素链进行延长。UBE4B参与了胚胎发育、神经元保护等一系列重要生命过程,它还可降解多种具有重要生理功能的底物,如p53、EGFR、FEZ1及Ataxin-3等,与癌症、神经退行性疾病、肥胖等疾病的发生发展有关。因此研究UBE4B参与的底物调控对于疾病治疗和新药开发有重大意义。从UBE4B的结构特征、生理功能、相关疾病与底物功能等方面,对近20年的研究进展进行了综述及展望,为后续深入研究UBE4B对生命活动的影响提供理论基础。
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    促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路调控铁死亡
    韩 靖, 赵国平
    生物学杂志    2023, 40 (3): 6-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.006
    摘要537)      PDF   
    为探究促凋亡蛋白Bak/Bax对erastin诱导铁死亡的调控机制,以野生型(WT)、Bak/Bax双敲除(Bak/Bax-DKO)、Bax敲除(Bax-KO)和Bak敲除(Bak-KO)的小鼠成纤维细胞(MEFs)为实验对象,利用CCK-8和流式细胞术检测细胞存活率和活性氧(ROS)的生成量,利用试剂盒测定GSH/GSSG水平,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和蛋白质免疫印迹(Western Blot)检测相关基因和蛋白的表达水平。结果显示:与野生型细胞相比,敲除Bak和Bax显著抑制erastin诱导的铁死亡,RT-qPCR和Western Blot检测发现,相比WT细胞,Bak/Bax-DKO细胞中核因子NF-E2相关因子2(Nrf2)和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)蛋白、GPX4 mRNA表达水平明显升高。进一步研究发现:与Bak/Bax双敲除类似,敲除Bax也显著抑制erastin诱导的铁死亡,促进GPX4的蛋白表达水平;而敲除Bak对erastin诱导的铁死亡及GPX4的蛋白表达水平无明显影响。结果表明,促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路抑制erastin诱导的铁死亡,且Bax在其中起主导作用。
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    植物高光效研究进展
    肖璞, 刘虎虎, 王翀, 陈永忠, 田云
    生物学杂志    2020, 37 (2): 88-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.02.088
    摘要862)      PDF   
    光合作用是植物生长发育的基础,培育对光能具有高效利用能力的植物品种,对于提升植物的生产水平将起到重要的作用。高光效植物是具有高光能利用效率的植物,绿色植物在进行光合作用时,首先通过叶片上的捕光天线系统捕获太阳能,并在光系统复合体中心将其转化为电能;其次,电子进一步在光合膜的各个蛋白复合体和电子传递体上进行传导,将能量储存在ATP和NAD(P)H中。最终,光能在植物体内转化为化学能并以有机物的形式储存。围绕如何提高植物光能利用效率,综述了目前植物高光效研究的3个重点方向:一是在植物光合作用中提高光能的吸收、加快电子的传递与能量转化;二是减少光能的损失;三是提高碳同化效率。同时,提出目前研究主要存在的不足,包括特定条件下对植物进行的单一研究、缺少对植物群体光合性能研究以及缺少“源-库”关系的研究等问题。在此基础上,结合全基因组关联分析、新兴的合成生物技术以及叶际微生物研究的成果,对未来发展进行展望,以期对植物高光效的研究提供指导,并为提高我国作物产量提供理论支撑。
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    基于多组学的T-ALL差异基因筛选及分析
    李建伟, 岳欣蕾, 胡和智
    生物学杂志    2022, 39 (3): 46-.   DOI: 10.3969/j.issn. 2095-1736.2022.03.046
    摘要321)      PDF   
    采用生物信息学方法分析急性T淋巴细胞白血病(t-cell acute lymphoblastic leukemia,T-ALL)患者转录组和表观遗传组的差异基因,以期筛选出该病的关键基因并探索其发病机制。从GEO与SRA数据库中下载T-ALL的RNA-seq、CTCF ChIP-seq、DNA甲基化数据,分别运用DESeq2、edgeR生物信息学分析软件筛选RNA-seq和ChIP-seq数据的差异基因,运用CHAMP软件筛选DNA甲基化数据的差异基因。从RNA-seq数据、ChIP-seq数据和DNA甲基化数据中分别筛选出5887个、5315个和2196个差异基因,3组数据取交集后得到119个差异基因。构建基因相似性融合网络,筛选出基因间相互作用强且多的48个关键基因。对关键基因进行GO和KEGG通路的功能富集分析,并使用STRING数据库构建蛋白互作网络,借助Cytoscape软件筛选出8个核心基因(CTLA4、CD7、GPR29、CD5、CD247、IL2RB、FASLG和CD274)。经检索CGC与CTD数据库,均表明这8个核心基因有成为T-ALL生物标志物的潜力,为深入探索T-ALL的发病机制及研发相关靶向药物提供帮助。
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    低温胁迫下斑马鱼胚胎成纤维细胞(ZF4)应激颗粒的探究
    程鹏丽, 胡瑞芹, 李根芳, 陈良标
    生物学杂志    2020, 37 (4): 40-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.040
    摘要317)      PDF   
    为了探究低温胁迫下斑马鱼胚胎成纤维细胞(ZF4)应激颗粒的形成及其解聚情况,首先选取18 ℃、13 ℃和10 ℃作为低温胁迫温度,并且分别通过不同时间的低温处理;然后利用TIAL1、G3BP1(应激颗粒的标记物)分别进行细胞免疫荧光实验和RT-qPCR实验探究应激颗粒的形成和解聚;最后选取应激恢复的温度和时间,探究应激颗粒的解聚情况。结果表明,不同温度的低温胁迫,应激颗粒形成的时间不同;低温处理时间不同,应激颗粒的大小也不同。实验发现在18 ℃低温处理24 h,13 ℃低温处理4 h以及10 ℃低温处理1 h,ZF4细胞应激颗粒形成明显。说明随着胁迫温度的降低,应激颗粒形成速度也在加快。应激颗粒的形成表现为应激颗粒数量的增多和直径的变大。当ZF4细胞在13 ℃低温处理4 h,再将温度恢复到最适生长温度(28 ℃)时,发现应激颗粒会在十几分钟迅速解聚。应激颗粒的解聚表现为应激颗粒的快速溶解消散。首次发现鱼类细胞在低温下形成应激颗粒,主要成分与哺乳动物细胞类似,表明应激颗粒是动物细胞应对低温刺激的普遍反应机制。
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    转运RNA中1-methyguanosine修饰核苷研究进展
    张涛, 刘雪, 陈鹏
    生物学杂志    2020, 37 (4): 85-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.085
    摘要415)      PDF   
    tRNA中存在着大量转录后修饰,这些修饰的存在对tRNA的结构和功能有很大影响。截至目前为止,已经发现了至少108种tRNA转录后修饰,其中碱基或核糖的甲基化最为常见。有研究证明,鸟嘌呤第一位N原子甲基化形成1-methyguanosine(m1G),m1G修饰对提高tRNA的结构稳定性,诱导tRNA的正确折叠,以及降低翻译中的错误起关键作用。总结目前已知的m1G修饰在tRNA中的合成位点及作用,比较合成不同位点m1G修饰的酶的不同结构和生化特性,着重介绍不同的酶和底物tRNA的特异性结合介导m1G形成背后的分子机制。为m1G核苷修饰及其相关蛋白的功能研究提供一定的参考价值,希望对后续相关研究提供一定启发。
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    紫花苜蓿(Medicago sativa L.)耐盐碱研究进展
    刘铎, 白爽, 杨庆山, 齐学斌, 梁志杰, 郭魏, 李平
    生物学杂志    2021, 38 (1): 98-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.098
    摘要405)      PDF   
    综述国内外有关盐碱胁迫对紫花苜蓿影响的研究,分析盐碱胁迫对紫花苜蓿种子萌发、生长发育、光合作用、渗透调节、抗氧化调节、离子平衡调节等各个方面的影响。阐述紫花苜蓿响应盐碱胁迫机制,同时进一步阐述通过外源物质和菌根途径提高紫花苜蓿耐盐碱机理及其可行性,旨在为盐碱地种植紫花苜蓿,实现盐碱地生态修复和发展紫花苜蓿人工草地提供理论支持与实践指导。
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    CRISPR/Cas9技术敲除hbae1.1基因对斑马鱼血红蛋白生成的影响
    孟 琳, 陈良标
    生物学杂志    2021, 38 (5): 12-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.05.012
    摘要479)      PDF   
    利用CRISPR/Cas9技术敲除hbae1.1基因,获得缺失hbae1.1基因的纯合突变体,并研究缺失hbae1.1基因对斑马鱼血红蛋白生成的影响。根据斑马鱼hbae1.1基因设计敲除靶点,并制备相应gRNA,将gRNA与Cas9蛋白以一定比例混合后通过显微注射注入斑马鱼受精卵一细胞期的动物极。通过T7E1核酸内切酶酶切、测序和序列比对后检测到成功敲除了hbae1.1基因,并通过与WT交配和内交,成功获得F2代纯合突变体。将hbae1.1基因缺失的纯合突变体与野生型斑马鱼WT所产受精卵一起进行固蓝(o-Diansidine)染色,结果显示,与对照组WT相比,突变体的血红蛋白含量明显减少。研究表明,hbae1.1基因的缺失会对斑马鱼血红蛋白的生成造成一定影响。同时hbae1.1基因的研究为了解鱼类血红蛋白的发生发育提供一定基础。
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    苯丙氨酸解氨酶基因密码子偏好性与进化分析
    李秋娥, 秦 余, 郑乔木, 谭国栋, 廖 海, 周嘉裕
    生物学杂志    2022, 39 (3): 36-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2022.03.036
    摘要280)      PDF   
    利用Codon W与EMBOSS等程序,分析42种不同植物来源的PAL基因序列密码子偏好性及可能形成机制,旨在为植物PAL基因的表达提高提供理论指导。RSCU结果显示,相比其他植物单子叶植物的密码子偏好性较高,CUC是其最优密码子。单子叶等植物偏好以G/C编码,双子叶植物偏好以A/T编码。ENc-plot结果表明,双子叶植物的偏好性主要受自然选择的影响,而单子叶植物的偏好性受到突变与自然选择的双重影响。聚类分析表明,基于CDS序列的聚类比基于RSCU聚类更适合作为植物系统发育分析。绝大多数单子叶植物适合在大肠杆菌中表达,而双子叶植物的PAL基因适合在酵母中表达;拟南芥相比烟草更适合作为所有42种植物PAL基因的遗传转化宿主。研究结果可为植物PAL基因的遗传进化研究与功能验证等奠定理论基础。
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