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第一届生物工程系青年论坛

基因岛的精确定位和相关基因岛的结构分析

宋磊 张雪洪

 

【摘要】

    基因岛是基因水平转移的产物之一,是研究生物进化的非常好的材料,并且其具有各种各样的生物学功能,如治病性,异源物质降解,抗生素抗性,离子摄取,分泌活性等。某些基因岛可以达到自由地从基因组中环出重新整合回基因组的动态平衡,这样的基因岛被定义为活动基因岛。所以我们可以通过精确定位基因岛,进而证明其活动性并最终试图将其转移到合适的宿主中,从而完成大片段的基因转移和构建有特定生物学功能的工程菌。

    现有的应用生物信息学确定基因岛的方法主要可以分成三种类型:第一种类型是考虑基因岛同核基因组序列组成上的差异,如基因岛具有异常的GC含量和二核苷酸偏向性等;第二种类型是通过比较基因组学的方法来确定基因岛;第三种方法是将多个因素综合考虑的方法,其代表是Islander和IslandViewer。

    我们将基因岛的三种显著特点有机结合,即特有的结构特点中选取于基因岛活动性相关的重要基因即整合酶,转座酶或重组酶的存在,比较基因组学的特点即基因岛只在某个菌株中存在而与其相近的菌株中不存在,水平基因转移的特点即异常的GC含量,二核苷酸偏向性和基因密度等,对基因岛进行了精确定位。

    我们首先将该方法成功用于铜绿假单胞菌,通过基因岛功能分析,发现了多个新基因岛及新功能,如分泌活性和汞离子摄取相关,并鉴定了活动的基因岛。该方法具有很好的适用性,同时对大肠杆菌和沙门氏菌的基因岛进行精确定位,并分析基因岛的边界类型和内部整合酶的类型,以及两者之间的相互关系。这为研究假单胞菌的遗传进化和基因岛的定向转移打下了基础。

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最新发布时间:2018-11-15