6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m 6A)是真核生物mRNA中最丰富的内部化学修饰，参与了许多转录后的调控过程，包括维持mRNA的稳定性、促进其剪接和翻译。在哺乳动物中，m 6A的动态变化调节动物的生长、发育和代谢。相反，营养和饮食也可以通过调节m 6A甲基化模式来调节基因表达。本文主要专注于m 6A修饰与营养生理和代谢之间的相互作用研究。

下腰疼痛正在成为目前影响人们生活质量的重要因素，其发病的年龄越来越趋于年轻化，每年因下腰痛带来的社会经济损失巨大。椎间盘退变（intervertebral disc degeneration，IDD）是引起下腰疼的重要原因，在多重因素作用下，椎间盘组织出现生物力学和结构的变化，发生纤维环破裂、髓核组织突出，使脊髓和神经根受压，从而引起患者出现下腰疼。微小RNA（Micro-RNA，miRNA）是一类长度为18~24个核苷酸序列的单链非编码小分子RNA，其在真核生物中广泛存在，作为基因表达的重要调控分子之一，已被证明在许多种疾病起始及进展阶段发挥着关键作用，故认为其可能在椎间盘退变中也发挥着重要的作用。目前，临床上针对IDD的治疗手段主要以手术治疗缓解临床症状为主，即使当前手术治疗可以取得良好的疗效，但是手术治疗会给患者带来更大的身体创伤和经济负担。miRNA在椎间盘退变过程中的作用是当前学术界研究的热点之一，研究表明miRNA在退变的椎间盘组织中呈现异常的表达模式，参与IDD的多种病理过程。目前，一些miRNA已被证明与椎间盘退变过程中的多种病理过程有关，包括髓核细胞凋亡和增殖、细胞外基质的降解、细胞自噬、炎症反应及软骨终板的退变等。基因芯片对比研究显示一些miRNA在退变髓核细胞中的表达与正常髓核细胞存在明显差异，这些差异表达的miRNA通过调控其各自的上、下游通路可能参与髓核细胞退变的进程，调控通路多有交叉并行，构建出一个庞大的miRNA调控网。了解miRNA在发病过程中的靶基因和机制，能够在疾病的起源、发展和预后等方面提供重要参考。因此，综述了miRNA在椎间盘退变过程中的重要作用和潜在的临床治疗意义。随着对miRNA研究的深入，通过了解椎间盘退变的分子生物学机制，可以为IDD的诊断和治疗提供新思路，非常有可能成为IDD生物学治疗的新策略。

基因组大尺度遗传操纵是指对基因组大片段DNA的敲除、整合、易位等遗传改造.相较于小规模基因编辑,基因组大尺度遗传操纵可实现更多遗传信息的同步改造,对于探究多基因相互作用等复杂机制的理解有重要意义.同时,基因组大尺度遗传操纵技术可对基因组开展更大规模的设计重构,甚至创建全新的基因组,在复杂功能重塑方面具有重要创新潜力.酵母是一种重要的真核模式生物,因其安全性和易于操作而被广泛应用.本文系统总结了酵母基因组大尺度遗传操纵的工具包,包括重组酶介导的大尺度操纵、核酸酶介导的大尺度操纵、从头合成大片段 DNA 以及其他大尺度操纵工具,介绍了它们的基本工作原理与典型应用案例.最后,对大尺度遗传操纵面临的挑战和发展进行了展望.

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物中分布广泛、含量丰富且作用关键的一类RNA修饰.东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae专性侵染成年蜜蜂导致微孢子病,给养蜂业造成很大损失.本研究对东方蜜蜂微孢子虫的甲基转移酶样蛋白 5(Methyltransferase-like protein 5,Mettl5)基因 NcMettl5 进行克隆,通过生物信息学预测 NcMettl5 蛋白的理化性质和分子特性,并通过RT-qPCR检测NcMettl5在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程的相对表达量,以期丰富NcMettl5的信息,并为探究东方蜜蜂微孢子侵染中NcMettl5的功能及调控机制提供基础.结果表明,扩增出约 600 bp的目的片段,与GenBank数据库收录的预测出的NcMettl5序列一致;NcMettl5 的分子量约为 22.64 kDa,分子式为 C1039H1645N269O284S6,理论等电点是9.37,脂溶系数是98.98,不稳定系数为13.96;包含196个氨基酸和20个磷酸化位点;平均亲水系数为-0.230,不含典型的跨膜结构域和信号肽,可同时定位于细胞骨架、细胞质和细胞核、细胞核、线粒体和过氧化物酶体;NcMettl5 含有 1 个超家族结构域:AdoMet_MTases superfamily;东方蜜蜂微孢子虫、家蚕微孢子虫Nosema bombycis CQ1 和颗粒病微孢子虫Nosema granulosis的Mettl5均含有 7 个相同的保守基序,序列一致性较高,且进化距离较近;NcMettl5 在东方蜜蜂微孢子虫接种后 1-4 d的意大利蜜蜂工蜂中肠内均有表达;相较于接种后 1 d(1 day post inoculation,1 dpi),NcMettl5 的表达量在 2 dpi和 3 dpi下调但差异不显著(P＞0.05),在 4 dpi显著下调(P＜0.05).研究结果表明成功克隆到东方蜜蜂微孢子虫的 NcMettl5 基因,明确了 NcMettl5 蛋白的分子特性,并揭示NcMettl5 可能为亲水性蛋白、非跨膜蛋白和胞内蛋白,Nosema 属的东方蜜蜂微孢子虫、家蚕微孢子虫和颗粒病微孢子虫的Mettl5 蛋白具有较高的保守性,NcMettl5 在东方蜜蜂微孢子虫增殖周期内真实表达且总体呈持续下降的表达趋势.

增强子是真核生物基因组中一类特殊的转录调控元件,真核生物的基因组中分布着大量增强子元件.增强子可通过形成染色质环结构与靶基因的启动子相互作用,从而与启动子共同调控靶基因的转录.大量研究表明,遗传变异、表观修饰改变及转录因子异常均会直接或间接导致增强子功能失调或基因组增强子重塑,并与恶性肿瘤的发生和恶性进展密切相关.近年来高通量测序技术和数据库的快速发展有力推进了增强子研究的深度和广度.本文对增强子的结构特征、调控模式,及其在肿瘤发生和发展过程中调控异常的形成机制、增强子鉴定的主要技术手段和常用数据库等进行了简要的介绍和概括.

[目的]DNA甲基化是基因修饰的一种重要方式,主要可以形成5-甲基胞嘧啶(5mC)和6-甲基腺嘌呤(6mA)等.目前关于5mC的研究比较多,而关于6mA在真核生物中的研究则较少.沃尔巴克氏体Wolbachia是昆虫中最常见的共生菌之一,可通过多种方式操纵宿主生殖,其中最常见的就是引起精卵细胞质不亲和(cytoplasmic incompatibility,CI),即感染Wolbachia的雄性与未感染的雌性宿主交配后,胚胎致死,但其机制还不清楚.本研究拟从6mA甲基化的角度,探讨Wolbachia影响果蝇生殖的分子机制.[方法]以模式生物黑腹果蝇Drosophila melanogaster为材料,通过实时荧光定量PCR方法,检测Wolbachia感染对果蝇精巢、卵巢以及3个交配组[TT(对照,父母本都未感染),TW(父本未感染,母本感染,胚胎感染,可发育)和WT(CI,致死)]早期胚胎中DNA 6mA去甲基化酶基因DMAD的表达变化.[结果]Wolbachia感染可显著上调1日龄果蝇精巢中DMAD的表达水平,而对卵巢中DMAD的表达没有显著影响.在产卵后0.5h(中囊胚过渡前)的胚胎中,CI胚胎的DMAD表达水平极显著高于可正常发育的胚胎(TT和TW);在3h的胚胎(中囊胚过渡期)中,TW和CI胚胎中DMAD的表达量都极显著高于对照组;在6h的胚胎(中囊胚过渡后)中,CI胚胎中DMAD的表达量相对最低.[结论]Wolbachia感染可能通过干扰宿主果蝇精巢中6mA甲基化水平对精子产生修饰,导致其与正常未感染的卵子受精后胚胎致死.

m6A是真核生物mRNA中重要的转录后修饰,METTL3作为m6A甲基转移酶复合物中的重要组分,在细胞重编程、胚胎干细胞和诱导多能干细胞的干性维持、胚胎发育等过程中发挥重要作用.为了揭示猪METTL3的表达模式,对不同物种ME TTL3蛋白序列进行了比对,用RT-PCR检测了METTL3基因在不同猪组织和细胞中的表达情况,并确认了METTL3的细胞核定位.为了研究MET TL3对猪干细胞多能基因表达的调控作用,克隆了猪METTL3编码区序列,设计了METTL3干扰片段,并构建了相应的过表达和沉默载体.发现干扰METTL3的表达后,猪多能干细胞出现类似naive状态的细胞克隆,ANOG、OCT4和LIN28A表达水平显著升高.在猪多能干细胞培养基中添加m6A甲基化抑制剂环亮氨酸培养细胞48 h后,试验结果与干扰METTL3表达的结果一致.本研究为优化猪多能干细胞的培养体系提供了新的方向和依据.

三维基因组学是以研究真核生物核内基因组空间构象,及其对不同基因转录调控的生物学效应为主要研究内容的一个新的学科方向;也是后基因组学时代研究的一个热门领域.它的研究重点是空间构象与基因转录调控间的关系.通过三维基因组学技术,科学家将能对基因组的折叠和空间构象、转录调控机制、复杂生物学性状、信号传导通路和基因组的运行机制等一系列重要问题进行更深入的探讨和研究,为系统解读生命百科全书和精准生物学的实施奠定坚实基础.本文综述了目前三维基因组学研究领域中的主要技术、研究现状、科研进展、存在问题、未来及与精准生物学的关系等内容.以期能较系统地展示三维基因组学取得的一系列成果,解读从三维空间构象信息到不同基因功能研究的路径,精准决定在转录调控网络中不同基因表达的时空特异性的可能模式.

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为最简单的真核模式生物被广泛应用于生命科学的各项研究中.目前,大多数天然产物的主要生产途径是从原材料中直接提取,该方法效率较低,同时消耗了大量的生物资源,已逐渐被新兴的合成生物学方法所取代.其中通过改造酿酒酵母自身的代谢途径并加入异源代谢途径生产目标天然产物已成为一种高效的资源获取途径.通过对外源基因启动子的优化及改造,调控外源基因在宿主中的表达水平,从而协调宿主自身代谢途径,定向合成目的代谢产物是酵母合成生物学和代谢工程的研究热点.从构建酿酒酵母合成天然产物过程中启动子结构、类型及优化表达的方法进行了综述,为相关研究者利用酿酒酵母作为底盘细胞进行合成生物学的研究提供参考.

细胞周期蛋白依赖性激酶1 (cyclin-dependent kinase 1,Cdk1)是真核生物细胞周期调控的核心,也是维持基因组稳定性的重要激酶,其活性受到严格调控.CDK抑制蛋白(cyc1in-dependent kinase inhibitor,CKI)是调节其活性的一类关键负调控因子,CKI功能失活导致细胞不受控制地增殖,促进癌症的发生发展.酿酒酵母作为细胞周期研究的重要模式生物,在揭示CDK活性调控机制中发挥着重要作用.酿酒酵母中已发现的Cdk1抑制蛋白CKI包括Far1、Sic1以及最近鉴定的Cip1蛋白.这三个CKI蛋白在不同细胞时期中,通过抑制Cdk1活性调控细胞周期的进程.此外,CKI还在应对环境胁迫,保持基因组稳定性中发挥重要作用.本文对酿酒酵母Cdk1抑制蛋白CKI的研究进展,尤其是CKI在细胞周期运转及胁迫应答中的作用做出综述,以期为细胞周期及癌症的基础研究提供模式依据.