核化线粒体组学与转基因人分析法在人类进化研究中的应用1例

5年前,作者提出转基因人分析法,即以人类染色体DNA与线粒体DNA的重组状况作为研究对象,并将这种研究线粒体DNA与染色体DNA之间相互作用的科学称之为核化线粒体组学.分析当时可利用的尼安特人的线粒体DNA高变区数百个碱基,认为不能排除尼安特人与现代人在基因水平上可能存在亲缘关系.最近,细胞杂志发表了尼安特人的线粒体DNA完全序列,通过利用核化线粒体组学方法 ,使5年前的推论得到了确认,即尼安特人与现代人在基因水平上存在亲缘关系.这一应用实例对分子考古学具有一定的参考价值.     

动物线粒体基因重排

线粒体基因重排是否与重组有关一直存在争议,虽然在天然动物种群中从未明确发现重组的线粒体DNA单倍型,但多数动物却含有线粒体基因重组所需的酶,且在患者和雄性个体的肌肉组织中也常检测到低水平重排的线粒体DNA分子.因此重组对于线粒体DNA复制和修复可能是必须的.随着大规模基因组测序能力不断提高,基因结构比较作为分子系统学分析的工具已在越来越多的领域中得到应用,各分类阶元线粒体基因组结构的阐明已成为一种有效的系统发育信息的来源.线粒体基因重排机理的阐明对于人线粒体DNA相关疾病及动物的系统发育研究具有重要意义.     

线粒体基因突变糖尿病的现状及筛查与诊治的建议

线粒体基因组是细胞内惟一独立于细胞核染色体之外的遗传物质。由于受精卵的线粒体几乎全部来源于卵细胞，线粒体基因突变所致疾病呈母系遗传，即女性患者的子女均可能从母亲一方遗传获得致病基因而患病，而男性患者的子女理论上均不得病。1981年Anderson等发表了人类线粒体DNA（mtDNA）的全序列，从此开辟了研究mtDNA突变与人类疾病的新领域。本文在总结线粒体基因突变相关糖尿病国内研究现状基础上提出在中国人中进行筛查及诊治的初步建议。     

生物芯片及后基因组研究技术

随着人类基因组计划的迅猛发展，人类将完成25种染色体(22种常染色体，2种性染色体和1种线粒体染色体)共计30亿对碱基的序列测定，以及小鼠、果蝇、线虫等模式生物的全基因组序列的测定，人类基因组计划将由此进入后基因组时代，研究的重点将由发现基因转向发现基因的功能，人们将逐步阐明从基因到蛋白再到生命现象这一过程的奥秘。如何大规模研究人类约3．5万条基因的功能，特别是基因相互作     

转基因表达的四环素调控系统

上世纪70年代．Jaenich等将SV40的DNA导入小鼠囊胚，并在子代小鼠组织中检测到了SV40 DNA，证明了外源性基因导入胚胎细胞并实现整合是可能的；80年代，Gordon等又建立了显微注射转基因动物技术。此后，该技术迅速发展，先后出现了多种建立转基因动物的方法，其应用渗透到多个研究领域，成为人们深入了解生物的遗传物质、研究基因功能、建立人类疾病的动物模型以研究疾病的诊断与治疗的一个有力工具。     

有性生殖物种的单亲繁殖

生物科技的进步，如转基因技术与细胞核转移技术，不但改变了生物学与医药学的研究模式，更加深了和革新着我们对人类自身生物学特性的认识。通过定义线粒体DNA为转基因，我们曾提出核化线粒体组学与转基因人的新概念。鉴于有关克隆人的技术安全性与伦理学的争论。探讨了是否存在天然克隆人的可能性及检验这一可能性的相关研究途径；同时还探讨了单亲繁殖在遗传诊断中可能具有的指导作用。     

线粒体DNA突变与珠蛋白生成障碍性贫血相关性的研究进展

线粒体DNA基因突变与疾病发生关系的研究是当前生物医学研究领域的热点。人体内线粒体DNA的缺失或突变可导致氧化磷酸化及能量供应异常。随着对线粒体基因的深入研究,线粒体DNA拷贝数、结构等的改变与人类多种疾病有密切关系。既往珠蛋白生成障碍性贫血的研究主要集中在核基因方面,近年来,线粒体DNA突变可能参与珠蛋白生成障碍性贫血的发生、发展有关的报道逐渐增多,为深入研究其与线粒体DNA基因突变的关系奠定了坚实的理论基础。     

线粒体DNA与人类肿瘤相关性的研究进展

线粒体普遍存在于除哺乳动物成熟红细胞以外的所有真核细胞中。细胞生命活动所需能量80％是由线粒体提供的，所以它是细胞进行生物氧化和能量转换的主要场所；同时线粒体也是细胞核外唯一具有基因组，且能不依赖于核DNA(moclear DNA nDNA)进行复制、转录和翻译的细胞器。有研究证实线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)突变与人类     

核外基因——mtDNA及其表达体系

生物的遗传物质不是只构成一个信息系统，而是几个信息系统。例如，在动物特别是多细胞动物中，一般有两个遗传信息系统指导它的整个生命活动，即核染色体DNA(nDNA)和线粒体DNA(m-tDNA)；而在真核植物细胞里，一般有三个遗传信息系统，即nDNA、mt-DNA和叶绿体DNA(cpDNA)。很多人把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或称核外基因及其表达体系。     

突变的大肠癌线粒体DNA转染NIH3T3及LST细胞的研究

日的了解大肠癌细胞株（SW480，LOVO，HT29）线粒体DNA的突变，克隆突变的大肠癌线粒体DNA（mtDNA）基因，构建pcDNA3．1（＋）-mtDNA真核表达重组体，并导人NIH3T3及LST细胞。以探讨线粒体基因突变与肿瘤发生的关系。方法提取大肠癌细胞株（SW480，LOVO,HT29）mtDNA，扩增D-LOOP区，产物用DNA自动测序法进行序列分析。利用DNA重组技术将其定向插人真核表达质粒pcDNA3．1（＋）。并用脂质体法导人NIH3T3及LST细胞。用MitoCapture Mitochondrial Apoptosis Detection Kit试剂盒染色后用流式细胞仪及荧光显微镜检测转染细胞的凋亡情况。扩增并测序分析转染细胞的D-LOOP区突变特点。结果检测出大肠癌细胞株SW480、LOVO和HT29细胞mtDNAD-LOOP分别有10、9和8个突变位点。转染前后，各组间细胞凋亡无明显变化。转染细胞的核基因组可扩增出目的基因及Neo基因。4株NIH3T3转染细胞mtDNA D-环区分别检测到9、11、8和4个突变点，并相应有3、4、3和2个多态性变化。结论转染突变的大肠癌细胞mtDNA后转染细胞的mtDNA均可发生多处的突变位点；通过转染后突变的外源性的mtDNA可以整合到核基因组内；突变的mtDNA转染LST细胞及NIH3T3细胞后。不影响转染细胞的凋亡改变；mtDNA的突变可能通过影响体细胞mtDNA的突变和通过外源性mtDNA在核内的整合从而影响癌基因或抑癌基因的表达异常，从而参与肿瘤的发生发展。     

Transgenic mice with overexpression of human scavenger receptor A on endothelial cells

Objectives To establish a new transgenic mouse model for determining the function and role of human scavenger receptor A (SR- A) in atherosclerosis in vivo. Methods Human scavenger receptor minigene- driven mouse tie- 1 promoter was constructed and confirmed by endonuclease digestion and sequence analysis. Transgenic mice were generated via the microinjection method. PCR and Southern blot were used t o screen the positive transgenic mice. RT- PCR and immunohistochemical analysis were used to detect the level and location of human SR- AⅠ expression in transgenic mice. The activity of human SR- AⅠ was determined by morphologi c observation of aortic endothelial cells of transgenic mice under transmission electron microscopy. Results The electrophoresis assay showed the expected 4 fragments of 0. 9 kb, 1. 1 kb, 1. 2 kb and 4. 2 kb in the SmaⅠ digest and 2 fragments of 0. 8 kb and 6 . 7 kb in BglⅡ digest of plasmids pTie- 1/hSR- A. The fragment sequence of tie - 1 p romoter and human SR- A cDNA in plasmids pTie- 1/hSR- A was correct and no A TG b efore the translation initiation sites of human SR- A was found by sequence ana lysis. 561 injected and surviving embryos with the purified human SR- A minigen e were implanted into the oviducts of 19 ICR pseudopregnant mice. Among the 54 surviving pups from 13 foster mothers, 7 were identified by PCR and Sou thern blot analysis. The results of RT- PCR and immunohistochemical analysis sh owed human SR- A was specifically expressed on vascular endothelial cells of the aorta and renal artery, as well as hepatic sinusoidal endothelial cells in tran sgenic mice. Transmmion electron microscope (TEM) of aorta of transgenic mice s howed that a large number of vesicles, multivesicle bodies and swollen mitochond ria filled the plasma of endothelial cells. Conclusions A transgenic mouse model with overexpression of human SR- A in endothelial cells was successfully established. The transgene was integrated and transmitted int o the chromosome of transgenic mice. Tie- 1 promoter controlled the transgene t o express in endothelial cells in mice. Pinocytic activity of aortic endothelia l cells in transgenic mice was higher than that of C57BL/6J mice. Our studies w ill provide a new transgenic model for investigation of atherosclerosis and func tions of human SR- A.     

胆固醇酯转移蛋白转基因家兔制作及生物学特性分析

摘要: 目的 制作肝脏特异性高表达人胆固醇酯转移蛋白（CETP）转基因家兔并对其生物学特性分析进行分析。方法 利用显微注射方法制作CETP转基因家兔,利用Western Blot、Real-time PCR和CETP活性鉴定试剂盒鉴定模型家兔中人CETP转基因的表达和活性。结果 PCR检验结果显示我们成功获得CETP转基因家兔,转基因主要在肝脏特异性表达,其血浆CETP活性相对于非转基因家兔明显升高。结论 本研究首次成功建立了高表达人CETP的转基因家兔,为研究CETP功能和其参与心血管疾病的机制提供了良好模型。     

Establishment of transgenic mouse lineages containing copies of an integrated pSPORT1 plasmid

Themutationtestsystemoftransgenicmicehasbecomeoneofthecentersofintensivestudyinthefieldsofgeneticsandgcnotoxicsinrecentyears.ItnotonlyallowstheinductionofDNAdamage,repair,nlutagcncsisandcarcinogenesistobestudiedinoneanlnlalsystenl;butalsoprovidesanefficientanimalmodelforconlparativcstudiesofgenemutationsinvariousorgansandtissuesforthefirsttime.Thelanlhdaphagevector--based-/transgenlcmousellncagcs,suchasBigBI..(y?..dM.,.M....{qjh...beensuccessfullyappliedtothestudyofgenenlutatlonsI)]a)I~oan…     

MTA1转基因小鼠的构建及鉴定

目的将人的MTA1外源基因整合到C57BL/6J小鼠中,构建稳定高表达MTA1的小鼠模型。方法通过RT-PCR方法克隆人的MTA1编码序列,将MTA1插入真核表达载体pcDNA3.1构建pcDNA3.1-MTA1载体,回收片段后利用显微注射技术将目的基因片段注入到受精卵的雄原核中,使用MTA1特异性的引物经PCR鉴定出基因型阳性的转基因小鼠,再利用Western-blot及免疫组化方法检测MTA1在转基因小鼠全身级织表达情况。结果成功构建了MTA1转基因注射片段。在320枚显微注射受精卵中挑选出300枚存活卵移植到10只ICR小鼠假孕受体的输卵管中,10只ICR小鼠均怀孕,移植成功率为100%,共生出子代鼠80只,经PCR检测其中共有9只整合了MTA1基因,整合率为11.25%。经PCR鉴定MTA1整合阳性的F1代小鼠,再经Western-blot和免疫组化分析检测MTA1表达水平在脑、肺、肝、肠等组织中表达明显增高,肾、骨骼肌表达无差异。结论成功构建了脑、肝、肺、结肠高表达MTA1的转基因小鼠,为进一步MTA1研究奠定了良好的研究模型。     

SCARB2蛋白提高人肠道病毒71型对转基因小鼠的感染力

目的 细胞实验证实人清道夫受体B2（hSCARB2）是人类EV71的受体,本研究拟通过建立人SCARB2转基因小鼠,建立感染能力更高的小鼠模型.方法 构建CMV启动子的SCARB2转基因表达载体,通过显微注射法建立C57BL/6J背景的人SCARB2转基因小鼠,PCR筛选阳性首建鼠.通过Western Blot和免疫组化检测目的 蛋白在各组织中的表达.EV71感染转基因小鼠后,通过实时荧光定量PCR和免疫组化检测目的 蛋白表达对病毒感染的促进效果.结果 人SCARB2蛋白主要在转基因小鼠的骨骼肌和脑组织中表达,与野生型小鼠相比,转基因小鼠组织中的病毒载量显著提高4到5倍.结论 人SCARB2的体内表达可促进EV71对转基因小鼠的感染,该蛋白在体内具有EV71受体功能.     

高表达人源Her2乳腺癌小鼠模型的建立及鉴定

目的 构建并鉴定高表达人源Her2乳腺癌转基因小鼠模型.方法 构建pMD18T-MMTV-huHER2-EGFP转基因构件,通过原核显微注射方法将线性化、纯化后的外源质粒pMD18T-MMTV-huHER2-EGFP注射入C57BL/6J小鼠受精卵中,胚胎移植至同期发情的假孕受体母鼠输卵管内,获得子代小鼠.采用PCR鉴定子代小鼠尾部组织基因组DNA,用蛋白质免疫印迹法检测乳腺组织Her2蛋白的表达,通过组织病理学切片观察转基因小鼠乳腺组织的病理学变化.结果 经PCR方法检测得到转基因阳性小鼠.蛋白质免疫印迹结果显示,与野生型小鼠相比,F2代阳性小鼠的乳腺组织中Her2蛋白高表达.病理组织切片表明25周龄阳性小鼠的乳腺组织已经出现明显的癌变倾向.结论 高表达人源Her2乳腺癌小鼠模型成功建立并能稳定遗传,可自发形成乳腺癌,其生物学特性和病理学改变与人乳腺癌相近,可作为研究乳腺癌发生发展的动物模型.     

人载脂蛋白C3基因转基因小鼠的建立及血脂变化分析

目的制备系统性表达人载脂蛋白C3(APOC3)基因的转基因小鼠,建立高血脂小鼠模型。方法将人APOC3基因插入系统性表达启动子下游,构建转基因表达载体,通过显微注射法建立人APOC3转基因C57BL/6J小鼠。并利用特异引物PCR法鉴定转基因小鼠的基因型,Western blot检测基因表达水平,血生化分析检测不同月龄转基因小鼠与同龄野生型小鼠的血脂指标,脂肪染色观察肝脏脂肪水平。结果建立了高表达人APOC3基因的转基因小鼠品系;转入的人APOC3基因在血液、肝脏、小肠、肌肉、心脏、肾脏、脾脏中均有明显表达;不同月龄转基因小鼠的血浆甘油三酯水平明显高于同龄野生型小鼠;转基因小鼠的肝脏脂肪含量高于野生型小鼠。结论系统性表达人APOC3基因的转基因小鼠表现高脂血症表型,可以作为高血脂以及高血脂相关的心血管病的工具动物。     

高原低氧适应与低氧实体瘤

寒武纪生命大爆发是一次由于环境氧浓度改变而导致的重大生命演化事件。对氧气的利用是高等生命赖以生存的本能,并因此进化出了复杂的调节系统来应对环境中氧气浓度的变化。低氧是高原环境的典型特点之一,通过高原低氧环境的长期自然选择,生活在高原地区的许多物种都演化出了独特的低氧适应机制。高原低氧环境中各种生物通过自然选择而实现的低氧适应过程与各种人类实体瘤中的肿瘤细胞低氧适应性状高度相似,本文从高原生物和实体瘤细胞的低氧适应性进化两个方面进行总结与讨论,以期通过对高原低氧适应性进化的分子机制进行深入解析,为低氧适应新基因的筛选和低氧实体瘤发生发展的分子机制解析提供新的研究策略。     

Application of Gleason analogous grading system and flow cytometry DNA analysis in a novel knock-in mouse prostate cancer model

Objective

A new knock‐in mouse adenocarcinoma prostate model (KIMAP) was established, which showed a close to human kinetics of tumour development. This study used a new mouse histological grading system similar to the human Gleason grading system and flow cytometry DNA analysis to measure and compare the new KIMAP model with human CaP and transgenic mouse adenocarcinoma prostate (TGMAP) model.

Methods

According to heterogeneity of the clinical standard for prostate cancer diagnosis, a close to human mouse standard for histological grading and scoring system, Gleason analogous grading system, was established in this study. Sixty KIMAP and 48 TGMAP prostate cancer samples were measured and compared with human CaP. Flow cytometry DNA analysis was performed on malignant prostate tissues obtained from both TGMAP and KIMAP models.

Results

Mice with CaP from KIMAP (n = 60) and TGMAP (n = 48) models showed a different distribution of histological scores (p = 0.000). KIMAP mice showed higher percentage (53.3%) of compound histological score rate than TGMAP (25%), but closer to the human clinical average (50%), which showed significant correlation with age (p = 0.001), while TGMAP mice showed unbalanced and random score distribution in all age groups. Flow cytometry analyses showed that most tumour tissues in KIMAP were diploid, analogous to the human condition, while all the TGMAP mice showed aneuploid tumours.

Conclusions

Results of this study further show that KIMAP, a new generation of murine prostate cancer model, could be used as a supplementary model in addition to the currently widely used transgenic models.