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中药资源创新方法研究
中药资源是中药产业发展的基础,中药资源研究方法正逐步形成以计算机科学、分子生物学和生物信息学等为主要研究手段的多学科交叉体系.借助3S技术(RS,GIS,GPS)建立中药资源多级遥感监测体系和中药资源产地适宜性数值区划,可有效加强中药资源普查和动态监控,为资源可持续利用和国家相关部门决策提供科学依据和支撑.通过筛选适合中药鉴定的DNA条形码序列,建立中药DNA条形码鉴定数据库,是对传统中药鉴定方法的有力补充和革命性突破,对推动中药鉴定数字化、标准化、国际化具有重要意义.利用功能基因组学对药用植物次生代谢产物合成及调控进行研究,对于新药的发现、药用植物的栽培生产、优良种质资源的培育和保护等具有重要价值.本文针对以上研究方向进行了中药资源研究方法体系创新的阐述.
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药用植物有效成分生物合成途径解析及其应用
药用植物有效成分是中药发挥药效的物质基础,随着分子生物学技术和生物工程技术的快速发展,多学科、多领域方法和技术的联合应用加快了活性成分生物合成的研究,为中药资源的深入挖掘和可持续利用提供了新技术和新策略.依托药用植物的生物合成途径解析,通过药用植物代谢工程改良、合成生物学与发酵工程等手段生产有效成分对缓解中药资源的压力具有非常重要的意义.其中,功能基因的筛选、克隆及研究是进行遗传资源挖掘和可持续利用的基础.文章将从药用植物功能基因研究方法、技术以及应用方面总结目前国内外药用植物功能基因研究思路和进展.
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现代生物技术在人参属药用植物研究中的应用
该文对DNA条形码等分子鉴定技术、一代和二代测序技术、基因克降等现代牛物技术在人参属药用植物的物种鉴定、转录组分析、次生代谢产物合成途径及关键酶功能鉴定研究中的应用进行综述.现代牛物技术为人参属药用植物在分子水平的研究提供保证,揭示了人参属药用植物转录组及功能基因等遗传信息,加速了人参属药用植物基因组图谱绘制,为阐明人参属植物中重要次生代谢产物——人参皂苷合成的分子机制、实现体外合成重要天然产物以及对未来新药物的研发奠定基础.
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兰科石斛属植物分子生物学研究进展
随着分子生物学技术的进步,石斛属植物在分子方面的研究快速发展,不仅为石斛属植物的快速鉴别提供了新途径,较全面的揭示了其种群的遗传多样性和亲缘关系,更为揭示石斛属植物生长发育、代谢调控机制奠定了重要的分子基础.鉴于此,该文从分子鉴定、遗传多样性、功能基因等方面对近年来石斛属植物分子生物学方面的研究现状进行综述,以期为该领域的进一步研究及石斛属植物的有效保护、开发和利用提供理论依据.
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药用植物功能基因克隆新方法——成分差异表型克隆法
针对目前大多数药用植物遗传背景薄弱,有效成分复杂,一般克隆方法难以获得有效成分生物合成相关功能基因的困境,笔者提出并实践了"成分差异表型克隆法",介绍了其概念、原理及方法,通过实例验证了该方法的可行性.指出该方法尤其在有效成分次生代谢途径不明确、相关功能基因背景信息未知的情况下,进行功能基因克隆具有比较突出的优势.为中药功能基因克隆研究探索了新的研究思路和方法,将为深入开展药用植物基因工程、道地药材形成机制等研究奠定基础.
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红花黄酮类成分累积量与功能基因表达水平的关联分析
记录并计算红花开花1~7d的平均产量,采用HPLC检测红花中羟基红花黄色素A(HYSA)、槲皮素、柚皮素和山柰酚的含量,使用Real-time PCR检测chs,chi的相对表达量,并进行相关性分析.红花平均产量、HYSA和柚皮素的含量及基因表达量之间呈现相似的变化趋势.平均产量于开花第3天达到大值,与HYSA含量存在较高正相关性(r=0.756,P<0.05),与chi的相对表达量存在极高正相关性(r=0.892,P<0.01);柚皮素含量与chs的相对表达量存在较高正相关性(r=0.766,P <0.05).该研究为红花中黄酮类成分合成及调控机制研究提供理论依据,为研究红花品质差异形成的分子机制奠定基础.
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论基因组学技术在中医药学中的应用
2001年2月12日,英、美、法、日、德、中等国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱初步分析结果[1]:(1)全部人类基因组约为2.91 Gbp,39000多个基因.(2)功能基因:定位了26 000多个功能基因,其中42%的基因功能尚不清楚.这些功能基因对研究疾病和新药筛选均具有重要意义.(3)基因数量不超过40 000个,是线虫或果蝇的2倍,其中人有而鼠没有的基因仅300个.(4)人与人之间99.99%的基因密码是相同的,变异仅为万分之一,说明人类不同"种属"之间并没有本质上的区别.(5)致病基因:发现140万个单核苷酸多态性,并进行精确定位,初步确定30多种致病基因.随着研究不断深入,将可能确定遗传病、肿瘤、心血管病、糖尿病等严重危害人类健康的致病基因,并寻找出个体化的防治方法和药物.
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有关"组"(-ome)和"组学"(-omits)的几个名词
自人类基因组计划(Human Genome Project)实施并进入功能基因组学研究以来,有关"组"和"组学"的研究迅猛发展,各种相关的"组"和"组学"名词大量涌现,迄今已有数十个之多.一般来说,"组"的基本涵义是集合、总合或总和之意,其名词的后缀为-ome.
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美伐他汀生物合成基因簇的研究进展
美伐他汀作为第1个被发现的他汀类药物[1],在该类药物的研究开发上占有极其重要的地位.对美伐他汀产生菌的研究可以有效地提高美伐他汀的产量.随着生物技术的发展,采用分子育种技术进行菌株改良,与传统育种方法相比,不仅町提高美伐他汀的产量,更有利于通过对药物合成功能基因的研究,实现由高通量向高内涵筛选的过渡.
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基因功能的抑制
随着人类基因组测序工作的完成,人类基因组109碱基序列中具有功能的基因约3万个,其功能基因的序列已经明了,这些基因功能的研究正在轰轰烈烈的进行中.生物体内编码基因要执行其功能,需要经历DNA的复制、转录和翻译,即基因表达的过程.因而,要了解基因的功能,可以采用转基因、诱导突变观察基因缺失型的表现,进而推测它的功能;或是从基因的DNA、RNA或蛋白水平进行干预,抑制其表达,观察基因抑制后表型变化,研究其功能.转基因和诱导特异的基因突变效率低,相对而言,随着生物技术的发展,后一种方案就简单多了,因此生命科学研究中,出现了多种在DNA、RNA和蛋白水平上抑制某个或某些特定基因发挥功能的方法,而且这些方法也越来越多地应用于基因过度表达的疾病的治疗中.
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纳米基因载体在生物医学领域中的研究进展
近年来,随着人类基因组计划的进展及对功能基因的不断探索,基因治疗的研究受到越来越多人的关注,由于其展现出良好的应用前景,纳米生物医学技术在多数发达国家已经被列入优先科研计划[1]。在基因治疗的过程中,如何将所需的功能基因更为有效、安全的导入受体细胞尤为重要。目前常用的基因转染载体有病毒型和非病毒型两种。病毒型载体的转运能力较强,但其携带基因的大小及数量有限、靶向特异性差,且可诱发机体产生免疫反应[2],甚至存在较为严重的生物安全隐患[3],因此应用受到了较多的限制;非病毒型载体虽然无免疫原性,较为安全,但是其在体内存在不稳定性、转染效率低的缺点尤为突出。由此可见,目前安全、低毒、靶向及转染效率等问题迫切需要解决。
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肿瘤基因识别与肿瘤蛋白标志物的统一
1990年,随着大规模人类基因组计划(the human genome project)的实施,生命科学研究在21世纪初进入了全新的功能基因组学研究时代,即分离和鉴定在细胞中所有表达的蛋白质,并对其功能进行深入的研究,以回答临床和基础医学研究中众多的生物学问题.于是,以蛋白质组学(proteomics)、转录本组学(transcriptomics)和生物信息学(bioinformatics)相结合的研究便成为当前生命科学研究前沿的热点.
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乙型肝炎病毒X蛋白激活基因1的克隆化与序列分析
目的:利用分子生物学技术,研究乙型肝炎病毒(HBV)X蛋白(HBxAg)的反式激活作用,克隆HBxAg反式激活作用的靶基因,为进一步探索HBxAg的反式激活作用,以及反式激活作用的靶基因,阐明HBV感染引起慢性肝炎、肝细胞癌(HCC)发生发展的分子生物学机制,为探索新型预防和治疗技术、寻求新型途径奠定理论基础.方法:利用聚合酶链反应(PCR)技术,扩增HBxAg的编码基因,构建表达载体pcDNA3.1(-)-X,转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,与转染空白载体的HepG2细胞对照组分别提取总mRNA,并进行抑制性消减杂交(SSH)分析.对于获得的差异表达基因片段序列的同源性基因进行搜索,确认为与已知的功能基因无同源性之后,利用表达序列标签(EST)序列的搜索和比对,进行电子拼接,完成新基因序列的确定.然后自HepG2细胞提取总mRNA,应用生物信息学技术确定的新基因的序列设计特异性引物,进行逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)技术的扩增,获得阳性克隆之后,进行鉴定并对克隆的基因及其编码产物的序列进行分析.结果:PCR技术扩增获得的HBxAg基因序列,经过限制性酶切鉴定和序列测定证实无误.转染HepG2细胞并提取足量的mRNA,利用SSH技术进行分析,获得的基因片段序列分析结果表明,其中之一为新型基因片段序列,与GenBank中注册的已知功能基因序列没有同源性.通过对EST数据库中注册的基因片段序列同源性的搜索和比对,电子拼接成功,根据基因起始密码子的Kozak规则和终止密码子下游保守的多聚腺苷酸信号序列,确定新型基因序列.从HepG2细胞提取总mRNA,以RT-PCR技术,扩增获得该新基因的全基因序列,并测序证实,命名为XTP1,在GenBank中注册,注册号为AF488828.结论:利用分子生物学技术与生物信息学技术相结合,发现并鉴定、克隆了HBxAg的反式激活作用的新基因XTP1,并为进一步研究HBxAg的反式激活作用的分子生物学机制和探索新型治疗技术奠定了基础.
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肝癌组织中螺杆菌16S rRNA基因的检测
目的:探讨螺杆菌感染是否与人类肝癌的发生相关.方法:选取经病理诊断的肝癌组织38例,肝硬化15例,慢性肝炎12例,肝良性肿瘤15例,采用聚合酶链反应(PCR)扩增螺杆菌16Sr RNA检测螺杆菌,扩增产物经Southern杂交证实,并对部分标本的PCR产物进行测序及同源比较.阳性者再扩增幽门螺杆菌(Hpylori)的特异基因(26Ku蛋白)和相关功能基因(cagA,vacA,glmM,rps4)来验证是否为该菌.结果:52.6%(20/38)的肝癌组织中发现螺杆菌存在,而非肝癌组无一例阳性(P<0.01).所有PCR产物用Southern杂交得到证实.10例测序及同源比较显示,肝癌组织中的螺杆菌16SrRNA序列与Hpylori的16S rRNA序列有99-100%的同源性.阳性标本中26ku基因大部分亦阳性(14/20),但仅3例扩增出cagA基因,4例扩增出glmM基因,一直未扩增出vacA基因和rps4基因.结论:肝癌组织中存在螺杆菌感染,他与肝癌的发生可能存在某种联系.
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心肌缺血再灌注对血管内皮祖细胞功能基因的影响
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遗传咨询与产前诊断
基因研究是生命科学的核心,自从1865年孟德尔提出颗粒遗传学说以来,在这138年间,人们一直在努力寻找基因、认识基因、分离基因、操作基因和开发基因,为人类的健康事业服务.回顾这一百多年生命科学发展的历程,在基因的研究中核心的研究对象是人,即定位和克隆决定人体各种性状的基因、与人类疾病相关的致病基因以及能够用于疾病治疗与预防的功能基因.
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凋亡素基因对人喉癌细胞Hep-2的抑制效应研究
鸡贫血病病毒(chicken anemia virus,CAV)主要以诱导细胞凋亡方式破坏宿主细胞,VP3基因被认为是CAV的主要功能基因,其具有细胞核定位信号域和DNA结合域,能够以非p53依赖性途径特异性诱导肿瘤细胞凋亡,而对正常细胞无作用,且其凋亡诱导作用不受Bcl-2的抑制,相反Bcl-2还能增强其功能[1].
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功能基因筛选方法的研究进展
功能基因的筛选研究可为深入了解疾病的发生和发展过程,药物作用机制,建立新的疾病诊断、预防、治疗策略奠定基础,因而正在成为当今药物及药物靶点发现的重要途径.该领域的迅速发展很大程度上借助于技术方法的不断提高和发展.本文对功能基因筛选研究策略及主要技术方法,如表达谱分析法、高通量细胞筛选技术、反义核酸技术、转基因/基因敲除技术等的研究进展及应用进行了综述.
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西洋参cDNA文库构建及表达序列标签(EST)分析
为研究西洋参根的基因表达谱和挖掘其功能基因, 采用表达序列标签(EST)技术首次建立了四年生西洋参根的EST文库.通过BLAST与Gene Ontology分析获得与人参皂苷生物合成相关、编码P450和糖基转移酶等的基因序列11个, 与生长素调节生长发育相关、 编码生长素响应因子4和生长素调节蛋白等的基因6个, 与水分胁迫相关、编码蛋白dehydrin和DC2.15 like蛋白等的基因7个, 与编码抗氧化酶如peroxidase和catalase相关的基因6个.另外, 从西洋参根的EST文库获得抗病基因12个, 分别编码转录因子WRKY家族蛋白和ribonuclease蛋白家族, 62个EST是其他物种尚未报道的新基因.可见, EST技术作为功能基因组研究的重要手段可在西洋参功能基因的开发与研究中发挥重要作用, 这些基因的发现为进一步克隆基因全长、研究基因功能、 改良西洋参品质、阐明西洋参生长缓慢的分子机制等方面奠定了基础.
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金银花苯丙氨酸解氨酶(LJPAL1)抗体制备及酶联免疫吸附分析
本文基于已有工作基础,选择与金银花活性成分积累密切相关的苯丙氨酸解氨酶基因LJPAL1构建原核表达载体,并在大肠杆菌中进行诱导表达;利用3个抗原位点分别合成多肽抗原,并制备多克隆抗体Anti-LJT-1、Anti-LJT-2和Anti-LJT-3;利用蛋白质印迹法筛选抗体Anti-LJT-2,初步建立了间接法ELISA.本研究结果为进一步开展金银花化学质量快速评价试剂盒研究奠定基础.