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关键词： 精子发生   基因   遗传学  

摘要： 精子发生是一个生理过程,在这个过程中,原始生殖细胞经历了一系列复杂和系统的变化,最终分化成高度特异的细胞类型——精子。随着分子生物学和分子遗传学的发展,最近的研究从分子水平揭示了精子发生的机制,发现一些基因或基因家族在精子发生中起着至关重要的作用,它们的改变或缺失将导致精子发生受阻,生殖能力显著下降。本文综述了相关领域的研究进展。

关键词： 害螨组成   系统发育信号   种群遗传   中心-边缘假说   截形叶螨   二斑叶螨   红叶螨   生物入侵  

摘要： 了解害虫的发生规律和发生原因是建立害虫综合防控体系的基础。叶螨是一类重要的农业害螨,该类群中约100多种在世界各地为害严重。由于全球变化、抗药性以及种植制度等问题,叶螨的危害日趋严重。由于其个体微小,难以鉴定,叶螨在我国的发生格局以及造成当前发生格局的原因尚不清楚。为此,本研究通过长期的野外调查(2013-2017),并结合实验室2008-2012的调查结果,基本明确了我国叶螨的发生格局;通过线粒体和核基因DNA序列重建了叶螨系统发育关系,利用系统发育比较的方法分析了害螨发生与其进化历史之间的关系;并基于线粒体标记和微:卫星标记,通过种群遗传学的方法分析了三种主要害螨(截形叶螨、红叶螨和二斑叶螨红色型)的遗传分化和种群历史。获得了以下主要结论:1)经过2008-2017的长期野外调查,我们发现叶螨属害螨发生最为严重,其中最常见的为截形叶螨Tetranychus truncatus(48.5%),其次是红叶螨***(21.2%)、神泽氏叶螨***(12.5%)、二斑叶螨红色型 ***(red)(5.7%)和二斑叶螨绿色型***(green)(4.5%)。截型叶螨是我国北方地区主要的螨类害虫,神泽氏叶螨是长江中下游地区的优势种,而红叶螨是西南地区的重要种。其他发生较为严重的害螨包括山楂叶螨Amphitetranychus viennensis(6.8%)和柑橘全爪螨Panonychus citri(3.8%)。这一发生格局与之前报道的发生情况有明显不同。二斑叶螨(绿色和红色)一直被认为是最严重的螨类害虫。我们推测玉米种植面积的增加可能是导致害螨优势种由其它螨类演替为截型叶螨的原因之一。进一步研究优势物种变化的机制将有助于制定科学的害螨防治策略。2)系统发育信号(phylogenetic signal)常用来检测物种性状与其进化历史之间的相关关系。在本研究中,我们把系统发育信号作为害虫发生的一个预测因子。在大量的样本采集和数据整理的基础上,通过重建叶螨在不同尺度上的系统发育树,我们检测了叶螨发生量是否存在显著的系统发育信号。结果显示,在区域(中国)和全球尺度上,害螨的发生量都有显著的系统发育信号。害螨的发生在系统发育树上并不随机分布,发生量较大的物种多集中在特定支系上。此外,我们发现害螨的发生量与其生态位宽度呈显著的正相关关系。运用系统发育独立比较的方法去除系统发育信号的影响后,这种相关关系显著减弱。这些结果表明,害螨的发生量与系统发育关系有显著的相关关系,系统发育信号能够作为预测因子预评估害螨的暴发风险。我们建议在其他生物学信息缺乏的情况下,可以考虑把系统发育信号纳入害虫风险评估体系中。3)截形叶螨是我国发生最为严重的叶螨,然而不同地区截形叶螨出现的比例并不相同。造成这种现象的原因并不清楚。中心-边缘假说(CPH)是生物地理学中一个重要的假设,它认为种群遗传多样性,基因流和种群丰度(或出现频率)在物种的分布中心最高,而在地理分布的边缘附近减少。在本研究中,我们使用当前气候数据(生态因素)、末次盛冰期的历史气候数据(历史因素)和距离分布中心的地理距离(地理因素)来定义物种的中心-边缘。我们利用种群遗传数据和相对发生量对三种CPH假说进行了相关性检验。结果显示,三种假设在不同程度上都与害螨的发生和种群遗传结构相关。种群的相对发生量、遗传多样性和基因流从地理中心到分布边缘逐渐减少,种群遗传分化逐渐增加。此外,高的遗传多样性、害螨发生量和较高的基因流通常发生在当前或者历史上气候适宜的区域。然而,单个CPH的定义都不能很好地解释种群遗传和发生格局。种群的相对发生量和生态因子相关性更高,和地理和历史因素关系较弱。生态因素和地理因素能够较好的解释微卫星的遗传多样性,而线粒体遗传多样性只与历史因素有显著的相关性。总体而言,本研究发现截形叶螨的发生量和种群遗传结构不仅与地理因素相关,更重要的是,生态因素和历史动态对害螨的分布、发生和种群遗传结构有重要的影响。4)近年来红色型二斑叶螨(也叫朱砂叶螨)的发生频率很低。该螨是否经历了快速的种群衰退尚不清楚。本研究通过16个微卫星位点和线粒体COI标记研究了该螨五个不同地理种群的遗传多样性和遗传结构,并检测了其所有种群的瓶颈效应。我们发现五个地理种群有且只有一个单倍型,并且所有种群的微卫星遗传多样性均较低(有效等位基因Ne=1.443±0.055;期望杂合度He=0.234±0.025)。该螨的遗传多样性甚至低于入侵性的绿色型二斑叶螨种群。我们也没有在红色型二斑叶螨种群中检测到显著的瓶颈效应。综合这些结果,我们怀疑红色型二斑叶螨可能并不是我国的本地叶螨,该螨的发生量可能一直不高,并没有经历迅速衰退的过程。至于一直被认为是优势种的“朱砂叶螨”可能只是体

关键词： 乙肝   HBx   WDR5   表观遗传学   组蛋白甲基化修饰   肝癌  

摘要： 肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)是临床上常见的恶性肿瘤之一,中国肝癌的新增病例和死亡人数均居世界首位。在我国,乙型肝炎病毒(HBV)感染是首要原因,并且超过80%肝癌病例是由慢性乙肝感染(慢乙肝)所导致。目前我们对乙肝病毒的致病机制还不完全清楚,慢乙肝以及慢乙肝所致肝癌仍是我国面临的公共卫生挑战。一方面,HBV病毒特异性感染肝细胞,在肝细胞中完成病毒自身复制等生命过程。HBV病毒的共价闭合环状双链DNA(covalent closed circle DNA,ccc DNA)在宿主细胞中会与组蛋白缠绕,形成微小染色质。ccc DNA微小染色质是HBV病毒自身转录复制的模板,但是目前抗HBV药物:核苷类似物(nucleoside analogue,NA)和α-干扰素(interferon-alpha,IFN-α)难以清除或有效抑制ccc DNA微小染色质的转录。目前我们对介导ccc DNA微小染色质的形成、维持和表观调控的分子机制了解有限,对HBV ccc DNA微小染色质表观调控机制的更深入研究十分必要和紧迫。另一方面,HBV病毒基因组也会整合进入宿主肝细胞基因组,会通过各种机制诱导肝细胞转录调控和表观遗传学调控紊乱,从而促进肝癌的发生发展。表观遗传学调控紊乱在肿瘤中广泛存在、并且发挥重要功能。但是,目前我们对乙肝所致肝癌的表观遗传学研究还不够透彻。表观遗传学是指在不改变DNA序列的前提下,基因的表达发生可遗传的调控机制。主要包括DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、核小体定位、染色质的空间构象等内容。其核心功能就是控制DNA遗传密码根据外界信号指令进行时空有序的开放表达与关闭沉默。在诸多表观遗传调控机制中,核小体组蛋白的翻译后修饰以其重要性和多样性引起国内外学者的广泛研究。其中,组蛋白H3第4位赖氨酸三甲基化(H3K4me3)是基因活化表达的关键标志,主要富集在基因的启动子以及增强子上。既往检测H3K4me3修饰的主要方法为染色质免疫共沉淀(Ch IP)技术,但是该技术要求起始细胞量较大,对于一些临床珍稀标本,如肝穿刺标本,此检测难以开展。用于检测低细胞起始量的表观新技术亟待开发。我们既往的研究发现HBV可以在全基因组水平上调宿主细胞H3K4me3修饰,从而促进了相应基因的表达开放。也有类似研究发现,HBV ccc DNA微小染色质也富集了H3K4me3修饰,对HBV病毒自身的转录复制至关重要。这些研究提示H3K4me3表观修饰可能在乙肝病毒的生命过程及其致病过程中发挥重要作用,但是具体机制有待深入研究。WDR5是催化H3K4me3的表观修饰酶复合体中的关键蛋白,其在多种肿瘤中报道高表达,发挥促癌基因作用。但是在慢乙肝所致肝癌中的表达情况不清。有鉴于此,本文的第一部分探讨了HBV上调H3K4me3修饰的详细分子机制,阐述了H3K4me3修饰对宿主细胞肿瘤发生以及HBV自身复制转录的重要性,找到了潜在的治疗靶点和临床应用。而本文的第二部分则着重从方法学角度出发,构建了从低细胞起始量的样本中检测组蛋白修饰的染色质免疫切割测序(sc Ch IC-seq)技术以及检测单细胞核小体定位以及染色质可接近性的scMNase-seq技术。研究内容和主要结果如下:第一部分HBx上调WDR5对乙肝和肝癌的调控作用和机制研究一、慢乙肝所致HCC中WDR5的表达升高***感染的肝癌组织中WDR5蛋白表达水平显著高于癌旁和正常组织;***5在95例HBV阳性的肝癌患者中高表达与术后生存时间呈负相关;***5在95例HBV阳性的肝癌患者中表达水平与HBx表达水平呈正相关。二、WDR5可促进HCC增殖和转移1.体外实验证实WDR5促进肝癌细胞增殖能力;2.体外实验证实WDR5促进肝癌细胞转移能力;3.裸鼠实验证实WDR5促进肝癌细胞体内成瘤能力。三、WDR5可促进HBV ccc DNA的转录***5可促进ccc DNA转录;***5可促进乙肝复制。四、HBV通过泛素化修饰上调WDR5蛋白***可上调WDR5蛋白水平而不是其m RNA水平;***可延长WDR5蛋白半衰期;***可抑制WDR5蛋白泛素化修饰。五、HBx在WDR5蛋白泛素化调控中发挥作用***可以延长WDR5蛋白半衰期;***直接调控WDR5蛋白泛素化修饰;***可体内体外上调WDR5蛋白水平。六、HBx竞争性结合泛素酶DDB1,拮抗了DDB1对WDR5的泛素化降解***1是WDR5蛋白泛素化修饰的催化酶;***与DDB1的结合对稳定WDR5蛋白至关重要;***与DDB1的结合上调WDR5蛋白水平;***与DDB1的结合可以抑制DDB1对WDR5蛋白的泛素化调控;***与DDB1竞争性结合。七、HBx通过

关键词： 戊型肝炎病毒   嵌合病毒   人兽共患传染病   流行病学调查   反向遗传学   感染性克隆   重组亚单位疫苗  

摘要： 戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)是引起戊型肝炎的病原体,它所引起的感染严重危害人类和动物的健康。近年来,越来越多的研究表明,HEV是一种人兽共患病原体,除了感染人类外,也可以感染多种动物。其中,猪感染HEV呈现亚临床感染,其带毒率远高于人群。研究发现,HEV基因3型和4型在人群和猪群中可能存在跨种传播。同时,由于目前仍无体外持续支持HEV复制的传代细胞系,严重影响了HEV相关研究的进展。因此,调查HEV在猪群中的感染情况,建立拯救HEV活病毒或类似病毒物质的技术平台,对HEV感染机制、致病机理的研究及控制和净化戊型肝炎这一人兽共患疾病具有重要的意义。本研究首先采用ELISA法对长春地区8个猪场进行血清流行病学调查,对采集的1008份猪血清样本进行检测,发现该地区猪群HEV IgG抗体阳性率高达63.89%3.33%;2月龄猪HEV IgG阳性率为58.79%,显著低于5月龄猪的抗体阳性率88.39%(P<0.05)。采用RT-PCR法对6家猪场的313份新鲜猪粪便样品进行HEV病原学检测,结果6个猪场均检出HEV RNA,检出率为4.4%0.9%。其中41份为HEV RNA阳性,总检出率为13.1%。进一步核苷酸序列测定与分析发现9份样品扩增出3型HEV的序列,毒株间核苷酸同源性在91.4%9.7%之间,氨基酸同源性在96.6%00%之间;32份阳性样本扩增出4型HEV的序列,毒株核苷酸同源性在84.8%7.7%之间,氨基酸同源性在95.7%9.1%之间。该研究揭示了长春地区猪群HEV的感染现状及基因型别,首次报道了该地区基因3型HEV的感染。为进一步了解该地区3型HEV的流行及进化信息,采用RT-PCR法扩增获得了HEV CCST-517和CCJD-517毒株的完整基因组序列。分析表明,两株HEV病毒基因组大小分别为7248 nt和7319 nt,二者具有典型的HEV基因组结构,包含5′和3′非翻译区(Noncoding region,NCR)及ORF1、ORF2、ORF3三个开放阅读框。遗传进化分析表明,长春分离株与1、2、3及4型HEV代表株的同源性分别在73.4%3.7%,73.2%,80.40.4%,75.1%5.7%之间,其中与日本人源3型HE-JA10株及美国人源3型HEV-US2株的同源性最高,分别为90.4%和89.5%,三者处于同一进化分支,同属HEV 3a亚型,这是国内首次鉴定出的完整基因组的3a亚型HEV毒株。进一步重组分析显示,长春分离株基因组4500nt500nt区域存在基因型内的重组现象,重组位点分别位于4675nt与5075nt,表明长春分离株的ORF1/ORF2/ORF3衔接区在进化过程中可能来源于日本HE-JA10株与美国HEV-US2株的部分片段。该发现将为进一步揭示国内HEV流行现状、病毒进化及跨种传播机制等方面提供依据。利用HEV长春分离株全长基因组构建了基于T7启动子的原核感染性克隆HEV-N7Z,同时在此基础上构建了以甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus,HAV)5’NCR替代HEV 5’NCR的嵌合感染性克隆HAV-HEV-N7Z和基于CMV启动子的真核感染性克隆HEV-VR1012,并将上述构建的感染性克隆分别与T7 RNA聚合酶表达质粒PCI-DE3共转染(HEV-N7Z/PCI-DE3、HAV-HEV-N7Z/PCI-DE3)和单独转染(HEV-VR1012)人胚肺二倍体2BS细胞、293T细胞、L-O2细胞及HepG2细胞,连续盲传3代,观察细胞病变及病毒的拯救情况。结果显示,HEV-N7Z/PCI-DE3质粒共转染L-O2细胞组及其细胞裂解物在L-O2和2BS细胞盲传3代后均产生疑似CPE病变,经RT-PCR、ELISA、Western Blot检测拯救病毒均呈阳性,电镜观察可见直径约30 nm的完整病毒粒子;HAV-HEV-N7Z/PCI-DE3共转染组,只有2BS细胞初代转染组出现疑似CPE现象,RT-PCR、Western Blot、ELISA检测均显示阳性,但电镜下未观察到完整病毒粒子;HEV-VR1012真核转染组除了初代转染的293T及HepG2细胞RT-PCR检测阳性外,其他各项检测均为阴性,也未见明显CPE现象,电镜观察未发现完整病毒颗粒。上述结果表明HEV-N7Z/PCI-DE3原核启动子病毒拯救系统可以有效拯救出HEV,且对HEV的拯救效率明显优于基于CMV启动子的真核病毒拯救系统,该结果为进一步研究HEV致病机理、感染机制及遗传变异奠定基础。为有效地防控和净化HEV的猪群感染,本研究在HEV重组亚单位疫苗方面进行了初步探索。截取CCJD-517株ORF2区第43917位氨基酸编码基因序列,经PCR扩增、克隆至p

关键词： R Medicine (General)  

摘要： Post-translational histone modifications lead to large coordinated and dynamic changes to the chromatin in a spatial and temporally specific manner. These highly synchronised epigenetic changes control gene transcription and are critical for various cellular functions including cell cycle progression, DNA repair, and telomere maintenance. The role of epigenetics in neurodevelopment is wide-ranging therefore it is highly unsurprising that epigenetic modifiers have been implicated in neurodevelopmental disorders (NDDs). I used an in vivo and in vitro approach to understand the role of histone modifier Ehmt1 in development and disorder. In this thesis I describe a distinct behavioural phenotype in a forebrain specific Ehmt1 haploinsufficient mouse model, Ehmt1D6cre/+ (Chapters 2 & 3). These behavioural findings were then related to the role of Ehmt1 in adult hippocampal neurogenesis, in vivo (Chapter 4) and in vitro (Chapter 5). Finally using publically available RNA-seq data, enrichment analyses were used to determine the effect of Ehmt1 reduction on key phenotypes associated with memory and learning, as well as identifying genes associated with neurodevelopmental disorders (Chapter 6). In summary, this thesis aims to draw connections between Ehmt1’s function in the forebrain, particularly the hippocampus, and the deficits seen in cognition and executive functioning in a number of associated neurodevelopmental disorders. Using interesting results from data mining, along with findings from behavioural and cellular analyses; identification of potential downstream targets for further research of disease pathogenesis could be possible.

关键词： Horticulture  

摘要： Camellia L., the most speciose member of the diverse tea family Theaceae, has a long and complex horticultural history. Extensive cultivation and hybridization have produced thousands of varieties of Camellia including commercially important crops such as cultivated tea and Camellia oilseed, as well as iconic ornamentals. Cytogenetics of Camellia and related genera is complicated: chromosome number and ploidy can vary widely between species and interspecific and interploidy hybridization occurs. However, specific information on cytogenetics of many species, cultivars, and modern hybrids is lacking. The objectives of this study were to compile a consolidated literature review on the cytogenetics of Camellia and related genera and to determine chromosome numbers, ploidy, and genome sizes of specific accessions of selected species, cultivars, and interspecific and interploid hybrids. A review of the existing literature on Theaceae cytogenetics is presented as a consolidated reference covering 362 taxa. Genome sizes were determined with flow cytometry using propidium iodide as a fluorochrome and Pisum sativum ‘Ctirad' and Magnolia virginiana ‘Jim Wilson’ as internal standards. Chromosome numbers of selected taxa were determined using traditional cytology and were used to calibrate genome sizes with ploidy level. Our results confirmed a base chromosome number of x = 15 in the Theeae including Camellia, x = 17 in the Stewartiae, and x = 18 in the Gordoniae. Surveyed camellias ranged from 2n = 2x = 30 to 2n = 8x = 120, including diploids, triploids, tetraploids, pentaploids, hexaploids, and octoploids. Previously uncharacterized taxa including Camellia azalea, C. amplexicaulis , C. chrysanthoides, C. cordifolia, C. cucphuongensis, C. flava, C. nanyongensis, and C. trichoclada were found to be diploid. Ploidy was also newly determined for Schima argentea, S. khasiana, S. remotiserrata and S. sinensis (all diploids); both diploid and triploid Stewartia ovata were found; and

关键词： 肺动脉高压   第二代测序   骨形态发生蛋白9   遗传学  

摘要： 背景 特发性肺动脉高压(IPAH)是一种罕见但致命的疾病,其发病与遗传关系密切的。目前已有10余种基因被认为是IPAH有关的易感基因,且能解释超过80%的家族性肺动脉高压(FPAH),但对IPAH患者,仅有20-30%可以在已知的易感基因上检测到突变。在IPAH的遗传学领域,尚有大量的潜在致病基因有待挖掘。目的 本研究旨在发掘特发性肺动脉高压相关的新致病基因。方法 这是一项两阶段的病例对照研究。在第一阶段,我们从两个肺动脉高压中心入选了共251例IPAH患者作为发现队列,进行第二代测序。以Novo-Zhonghua项目的1884例正常人群的外显子组信息为对照,采用外显子组基因负荷分析的方法筛选易感基因。在第二阶段,我们重新纳入了一个完全独立的包含80例IPAH患者的验证队列,进行全外显子组测序后,以公共数据库GnomeAD东亚人群(8624例)的外显子组信息为对照,以相同的流程筛选易感基因,对第一阶段所得结果进行验证。研究总共纳入331例IPAH病例和10,508例对照。而后,对发现的易感基因的临床影响加以验证,并对突变位点进行功能评估以分析基因突变对蛋白质生物合成和功能的影响。结果(1)编码人骨形态发生蛋白9(BMP9)的基因在发现队列中显示与IPAH的强关联性,显著性达到了外显子组级(优势比,18.8;P=1.9x10),被认为可能是新的IPAH致病相关基因。这一关联性在独立验证队列中获得了验证(P=1.0×10)。(2)在两组队列的联合统计中,6.7%的患者携带BMP9罕见有害变异,远高于正常人群对照(0.30%),比值比=21.1,95%可信区间(11.7-37.6),原始显著性为2.7×10,Bonferr校正后显著性为3.74×10。BMP9突变被认为和IPAH患病有强相关性。仅次于BMPR2.(3)携带BMP9突变的IPAH患者,平均血浆BMP9水平显著低于没有BMP9突变的患者(中位数12.1pg/ml,四分位数区间8.6-21.8pg/mlvs.中位数19.8pg/ml,四分位数区间15.2pg/mL-43.4pg/mL,P=0.002)。且两者均低于正常人群。(4)体外表达实验证明,多数BMP9的罕见有害错义突变导致肺动脉内皮细胞中BMP9分泌减少,尤其是成熟期BMP。少数无义突变可以减少BMP9的表达。个别特殊的错义突变可能导致BMP转录后加工的障碍(5)BMP9变异蛋白激活ACVRL1通道的能力减弱,在TNFα介导的肺动脉内皮细胞凋亡过程中难于发挥正常的保护作用。结论 BMP9的罕见有害变异与IPAH的发病呈强相关性,BMP9突变携带者体内循环活性BMP9减少,BMP9突变可以影响BMP9的合成、分泌、转录后加工以及对ACVRL1通道的活化能力。综上,我们认为BMP9可能是IPAH新的致病基因。

关键词： 二甲双胍   胰岛素抵抗   表观遗传学修饰   宫内生长受限   追赶生长  

摘要： 胎儿宫内生长受限(IUGR)多由母体在妊娠时期营养供应不足引起。由于去除了阻碍生长的不利因素,IUGR胎儿在出生后可发生追赶生长(CUG),使患儿的体重、身高达到该年龄的正常范围。CUG可促发胰岛素抵抗(IR),参与成年后的代谢综合征。CUG患儿发生的IR与其基因组的表观遗传学修饰密切相关,为此类疾病的防治提供了重要的依据。近期的研究发现,胰岛素增敏剂二甲双胍可干预CUG小鼠的IR,减少成年期代谢综合征的发生。本文对IUGR及CUG的发生机制、可能发生表观遗传学修饰的主要位点、以及二甲双胍对本类患者的药理作用等作一综述。

关键词： 糖尿病肾病   miRNA   表观遗传学  

摘要： 终末期肾病的主要原因之一是糖尿病肾病(DN),尽管出现了不同的治疗方法,但遗传和表观遗传因素在其进展过程中仍起重要作用.表观遗传学研究的范畴,是不涉及基因组序列的、可以遗传的基因表达的变化.非编码RNA,特别是miRNAs,通过转录后机制控制基因的表达,二者存在一个反馈环.本综述的目的是阐明小RNA表达和表观遗传修饰之间的相互作用,特别关注其对DN发展和进展的影响.