线粒体及其相关疾病的遗传学研究进展（作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 作者：齐科研相蕾陈静宋玉国霍正浩杨泽 【关键词】线粒体DNA 基因突变疾病 线粒体广泛分布于各种真核细胞中，其主要功能是通过呼吸链(电子传递链和氧化磷酸化系统)为细胞活动提供能量，并参与一些重要的代谢通路，维持细胞的钙、铁离子平衡，以及参与其他生命活动的信号传导。 此外，线粒体还与活性氧(reactiveoxygen species，ROS)的产生及细胞凋亡有关［1-3］。组成线粒体的蛋白质有1000多种，除呼吸链复合体蛋白受mtDNA与核基因双重编码，其他蛋白均由核基因编码。mtDNA突变或核基因突变都能引起线粒体功能紊乱［1，4］。早在1963年，Nass等人就发现有遗传物质DNA的存在。1981年，Anderson等发表了人类mtDNA全序列。1988年，Holt和Wallace分别在线粒体脑病和Leber’s遗传性视神经病(LHON)患者的细胞中发现了mtDNA突变，从此开辟了研究mtDNA突变与人类疾病的新领域。随着对mtDNA研究的深入，人们对mtDNA的突变和人类疾病的相关性
日益重视。芬兰的数据显示人群单个点突变(3243A＞G)的比率为1∶6000，然而，英国资料表明mtDNA疾病的患病率或易患比率为1∶3500［5］。动物模型和人类研究证据均证明，mtDNA突变是引起人类多因素疾病，部分遗传性疾病以及衰老的重要原因之一。本文将从以下几个方面对mtDNA突变和相关疾病进行阐述。 1 线粒体DNA的遗传学特征 线粒体DNA是存在于线粒体内而独立于细胞核染色体的较小基因组。与核基因相比，线粒体DNA具有一些显著特征。 1.1 母系遗传 Giles等［6］通过对几个欧洲家系线粒体DNA进行了单核苷酸多态性分析时，发现mtDNA 分子严格按照母系遗传方式进行传递。母系遗传是指只由母亲将其mtDNA分子传递给下一代，然后再通过女儿传给后代。有研究表明［7］，在受精过程中，精子线粒体会被卵子中泛素水解酶特异性识别而降解，这很好地解释为什么父源性mtDNA不能传播给后代。 1.2 异质性和突变负荷 核基因突变所产生的突变体分为纯合子(homozygote，等位基因都发生突变，含量为100％)和杂合子(heterozygote，等位基因中的一个发生突变，突变含量为50%)与核基因不同，线粒体基因突
基因家族分析套路（一）近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）； 一、基本分析内容 ?数据库检索与成员鉴定 ?进化树构建 ?保守domain和motif分析. ?基因结构分析. ?转录组或荧光定量表达分析. 二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了 ?Brachypodiumdb: ?Rice?Genome?Annotation?Project?：. 2）已鉴定的家族成员获取。 ? ? ??如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找： ???a.?NCBI:?nucleotide?and?protein?db.
谢谢你的观赏 2、比对工具。一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下： ?Local?BLAST formatdb–i?db.fas–p?F/T； blastall–p?blastp(orelse)?–i?known.fas–d?db.fas–m?8?–b?2(or?else)?e?1e-5?– o?alignresult.txt. -b:output?two?different?members?in?subject?sequences?(db). ?Hmmer?(hidden?Markov?Model)?search.?Thesame?as?PSI-BLAST?in?function.?It?has?a ?higher?sensitivity,?but?the?speed?islower. Command: 3、过滤。 ?Identity:?至少50%. ?Cover?region:?也要超过50%或者蛋白结构域的长度. ?EST?支持 ??Blast?and?Hmmer同时检测到 4、通过上述操作获得某家族的所有成员 基因家族分析套路（二） 本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的内容。主要是进化树的构建与分析。 谢谢你的观赏
1 引言 生物信息学是生物技术的核心，是在分子生物学和信息科学共同发展的基础上产生的一门交叉学科，包含对生物数据的获取、处理、存储、分发、分析、挖掘等方面的研究内容。生物信息学的研究对于最终改善人类自身生活质量，解决健康问题等也有重大的作用。随着分子生物学的不断发展，人们惊奇地发现DNA 的双螺旋结构中蕴涵着生命的密码，四种核苷酸的排列、变化包含着许多遗传、进化信息。人类基因组计划以来，有关核酸（或蛋白质）序列和结构的数据成指数增长，而面对如此复杂的数据，计算机在此方面的应用必不可少。因此，生物信息学研究的目的就在于，人们通过数学、计算机科学等各种工具，可以阐明和理解大量数据包含的生物学意义。 由于深度测序和基因芯片技术的不断完善和发展，表达谱、转录组、基因组等数据不断增长。到目前为止，已被测序的昆虫基因至少有10个，被报道的转录组数据也有30多个。生物信息学在昆虫学研究中的应用价值随着昆虫学研究的不断深入和昆虫生物数据的大量积累越来越明显。大量医学昆虫、经济昆虫和农业昆虫的基因组在模式昆虫果蝇的基因组测序成功之后也相继被测序。昆虫种类繁多、进化关系复杂、个体发育系统多样对于生物的多样性组成也占有举足轻重的地位。此外，昆虫与人类的日常生活和生产亦有密切的关系。例如，家蚕、蜜蜂等经济类益虫能够为人类提供日常生产资料和生活资源，害虫能给人类带来巨大的损失。对昆虫基因组进行深入研究不仅能为传统昆虫学科的发展提供崭新的机遇，而且对深入了解昆虫的多样性及其生物学特征与本质具有重大意义。 所有生物都可以追溯到共同的祖先，生物的产生和分化就像树一样的生长，分叉，因此以树的形式来表示生物间的进化关系是非常合理的。根据各类生物间的亲缘关系的远近，把生物安置在树状图表上，简明地表示生物的进化历程和亲缘关系的树状结构就是进化树。在进化树上每个叶子结点代表一个物种，每一条边都被赋予一个适当的权值的话，两个物种之间的差异程度就可以用两个叶子结点间的最短距离来表示。 2 生物信息学
近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）； 一、基本分析内容 数据库检索与成员鉴定 进化树构建 保守domain和motif分析. 基因结构分析. 转录组或荧光定量表达分析. 二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了 Brachypodiumdb Genome Annotation Project ： NCBI基因组数据库：）已鉴定的家族成员获取。 如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找： a. NCBI: nucleotide and protein d b. b. EBI: c. UniProtKB、比对工具。一般使用blast 和hmmer，具体使用命令如下：
Local BLAST formatdb–i –p F/T； blastall–p blastp(orelse) –i –d –m 8 –b 2(or else) e 1 e-5 –o . -b:output two different members in subject sequences (db). Hmmer (hidden Markov Model) search. Thesame as PSI-BLAST in function. It has a higher sensitivity, but the speed islower. Command: 、过滤。 Identity: 至少50%. Cover region: 也要超过50%或者蛋白结构域的长度. domain: 必须要有完整的该蛋白家族的。工具pfamdb 和 NCBI Batch CD- search. 支持 Blast and Hmmer同时检测到 4、通过上述操作获得某家族的所有成员 基因家族分析套路（二） 本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的内容。主要是进化树的构建与分析。 一、构建进化树的基本步骤 １、多序列比对. Muscle program.
兰州交通大学化学与生物工程学院综合能力训练Ⅰ——文献综述 题目: 线粒体疾病的最新研究进展 作者: 朱刚刚 学号: 07730 指导教师: 谢放 完成日期: -7-16 线粒体疾病的最新研究进展
摘要: 本文为了对线粒体疾病研究的最新进展进行论述, 分别从线粒体功能障碍、线粒体疾病、以及相关线粒体疾病的治疗与干预策略三个方面进行了综述。重点从线粒体的功能障碍进行了介绍。 关键词: 线粒体、线粒体tDNA、线粒体疾病。 引言: 线粒体疾病主要是指由于线粒体DNA突变所导致的一类疾病。 有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷相关,如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病,老年性痴呆、帕金森病、 O型糖尿病、心肌病及衰老等,有人统称为线 粒体疾病。线粒体疾病的发生被认为与氧化磷酸化过程相关基因的突变有关。 一、线粒体功能障碍 1 线粒体结构、基因组特征及主要功能 1.1 线粒体结构及基因组特征电镜下的线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭囊状结构, 从外向内依次分为外膜、膜间隙、内膜、基质。不同于经典的”隔舱板”理论, 最新提出的三维重构模型认为: (1)外膜与内质网或细胞骨架连接形成网络; (2)内外膜间随机分布横跨两端, 宽20nm 的接触点; (3)内膜经过界面与嵴膜接口部分相连, 并不直接向内延伸形成嵴膜; (4)嵴膜非”隔舱板”式而是管状或扁平状, 相互间可连接或融合, 呈现不同的形式。执行线粒体功能的生物大分子分布在不同的空间: 外膜上有Bcl-2家族蛋白、膜孔蛋白以及离子通道蛋白; 内膜中有电子传递链(呼吸链)复合物I~IV和复合物V(ATP合成酶); 膜间隙和嵴膜腔分布着细胞色素C、凋亡诱导因子(apoptosis in-ducing factor, AIF)和Procaspase 2、 3、 9及其它酶蛋白; 电压依赖性阴离子通道(VDAC)、 ADP/ATP转换蛋白(ANT)和线粒体膜转运孔 (mitochondrialper-meabletransition pore, MPTP)存在于接触点; 三羧酸循环(TCA cycle)酶系、存储钙离子的致密颗粒及线粒体基因组则包含于基质中。【1】与核基因组(nDNA)不同, mtDNA 结构简单, 仅含16 569 个碱基, 编码2 种rRNA、 22 种tRNA和13种参与呼吸链形成的多肽。一般裸露且不含内含子, 既
线粒体自噬 线粒体自噬研究概论 关于线粒体自噬 线粒体自噬(mitophagy)是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程。选择性清除受损伤或功能不完整的线粒体对于整个线粒体网络的功能完整性和细胞生存来说十分关键。 线粒体自噬主要的作用有几个方面： 1.选择性清除功能受损的线粒体 2.选择性调节细胞内线粒体数量 3.通过线粒体影响诸多生理和病理学过程 Fig:The pathways of mitophagy for quality control and clearance of mitochondria Cell Death and Differentiation(2013)20,31–42
线粒体自噬的信号通路 1)Pink/Parkin pathway 2)Bnip3/Nix pathway 3)FUNDC1pathway Fig.Mitophagy pathway:Pink1/Parkin OR Bnip3/Nix Pink1/Parkin pathway：E3泛素连接酶Parkin和蛋白激酶Pink1一起介导了线粒体膜电位下降,引起的线粒体自噬的发生,当线粒体损伤后,线粒体膜电位下降,引起Pink1蛋白在损伤线粒体上的积累,能够吸引Parkin到损伤的线粒体上。Parkin使得线粒体外膜上的很多蛋白发生泛素化,从而能够募集其他一些相关蛋白,介导线粒体自噬的发生。
线粒体自噬 汉恒线粒体自噬研究工具与研究方法 汉恒生物有多种线粒体自噬病毒研究工具可以提供，便于直接感染目的细胞后直观地观察线粒体自噬的变化 一、汉恒线粒体自噬表型研究工具 1）Ad-GFP-LC3腺病毒病毒系统，可高效感染目的细胞，表达GFP-LC3，感染感染后细胞可在荧光显微镜下实时观察自噬的整体水平（由于GFP荧光偏弱，暂停Ad-GFP-LC3销售， 慢病毒单标LV-GFP-LC3荧光正常，正常销售）； 2）Ad-HBmTur-Mito腺病毒系统（红光标记），为汉恒生物自主研发的线粒体特异性定位荧光探针（pHBmTur-Mito）可准确定位标记线粒体，结合汉恒独家推出的双荧光LC3细胞自噬腺病毒的使用，即可准确实时地追踪线粒体自噬的动态过程； 使用方法：Ad-GFP-LC3+Ad-HBmTur-Mito共感染目的细胞，confocal检测双荧光共定位的情况，如果共定位，则存在线粒体自噬！（下图说明：红色标记为线粒体，绿色标记自噬小体，二者有共定位时代表自噬发生） 二、汉恒线粒体自噬通路研究工具 1）Ad-Parkin-EGFP 2）Ad-Bnip3-EGFP+Ad-Nix-EGFP 3）Ad-FUNDC1-EGFP
第十三章线粒体疾病 广义的线粒体病（mitochondrial disease）指以线粒体功能异常为主要病因的一大类疾病。除线粒体基因组缺陷直接导致的疾病外，编码线粒体蛋白的核DNA突变也可引起线粒体病，但这类疾病表现为孟德尔遗传方式。目前发现还有一类线粒体疾病，可能涉及到mtDNA 与nDNA的共同改变，认为是基因组间交流的通讯缺陷。通常所指的线粒体疾病为狭义的概念，即线粒体DNA突变所致的线粒体功能异常。 第一节疾病过程中的线粒体变化 线粒体对外界环境因素的变化很敏感，一些环境因素的影响可直接造成线粒体功能的异常。例如在有害物质渗入（中毒）、病毒入侵（感染）等情况下，线粒体亦可发生肿胀甚至破裂，肿胀后的体积有的比正常体积大3～4倍。如人体原发性肝癌细胞癌变过程中，线粒体嵴的数目逐渐下降而最终成为液泡状线粒体；缺血性损伤时的线粒体也会出现结构变异如凝集、肿胀等；坏血病患者的病变组织中有时也可见2到3个线粒体融合成一个大的线粒体的现象，称为线粒体球；一些细胞病变时，可看到线粒体中累积大量的脂肪或蛋白质，有时可见线粒体基质颗粒大量增加，这些物质的充塞往往影响线粒体功能甚至导致细胞死亡；如线粒体在微波照射下会发生亚微结构的变化，从而导致功能上的改变；氰化物、CO等物质可阻断呼吸链上的电子传递，造成生物氧化中断、细胞死亡；随着年龄的增长，线粒体的氧化磷酸化能力下降等等。在这些情况下，线粒体常作为细胞病变或损伤时最敏感的指标之一，成为分子细胞病理学检查的重要依据。
第二节线粒体疾病的分类 根据不同的角度，线粒体疾病可以有不同的分类。从临床角度，线粒体疾病主要涉及心、脑等组织器官或系统；从病因和病理机制角度，线粒体疾病有生化分类和遗传分类之别。 一、生化分类 根据线粒体所涉及的代谢功能，线粒体疾病可分为以下5种类型：底物转运缺陷、底物利用缺陷、Krebs循环缺陷、电子传导缺陷和氧化磷酸化偶联缺陷（表13-1）。 表13-1 线粒体疾病的生化分类 二、遗传分类 根据缺陷的遗传原因，线粒体疾病分为核DNA（nDNA）缺陷、mtDNA缺陷以及nDNA和mtDNA联合缺陷3种类型（表13-2）。 表13-2 线粒体疾病的遗传分类
兰州交通大学化学与生物工程学院 综合能力训练I 文献综述 题目：线粒体疾病的最新研究进展 作者：朱刚刚
学号：201207730 指导教师：谢放 完成日期：2014-7-16 线粒体疾病的最新研究进展 摘要：本文为了对线粒体疾病研究的最新进展进行论述，分别从线粒体功能障碍、线粒体疾病、以及相关线粒体疾病的治疗与干预策略三个方面进行了综述。重点从线粒体的功能障碍进行了介绍。 关键词：线粒体、线粒体tDNA、线粒体疾病。 引言：线粒体疾病主要是指由于线粒体DNA突变所导致的一类疾病。 有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷相关，如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病，老年性痴呆、帕金森病、O型糖尿病、心肌病及衰老等，有人统称为线粒体疾病。线粒体疾病的发生被认为与氧化磷酸化过程相关基因的突变有关。 一、线粒体功能障碍 1线粒体结构、基因组特征及主要功能 1.1 线粒体结构及基因组特征电镜下的线粒体是由两层单位膜套叠而 成的封闭囊状结构，从外向内依次分为外膜、膜间隙、内膜、基质。不同于经典的“隔舱板”理论，最新提出的三维重构模型认为：(1)外膜与内质网或细胞骨架连接形成网络；⑵内外膜间随机分布横跨两端，宽20nm的接触点；(3)内膜通过界面与嵴膜接口部分相连，并不直接向内延伸形成嵴膜；(4)嵴膜非“隔舱板”式而是管状或扁平状，相互间可连接或融合，呈现不同的形式。执行线粒体功能的生物大分子分布在不同的空间：外膜上有Bcl-2家族蛋白、膜孔蛋白以及离子 通道蛋白；内膜中有电子传递链(呼吸链)复合物l~IV和复合物V(ATP合成酶); 膜间隙和嵴膜腔分布着细胞色素C、凋亡诱导因子(apoptosis in-dueing factor，AIF)和Procaspase 2、3、9及其他酶蛋白；电压依赖性阴离子通道(VDAC)、ADP/ATP 转换蛋白(ANT)和线粒体膜转运孔
大家好： 我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN （LINUX）。 在介绍软件之前，我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。进化树也称种系树，英文名叫“Phyligenetic tree”。对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：⑴要对所分析的多序列目标进行排列（To align sequences）。做ALIGNMENT的软件很多，最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW，前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。⑵要构建一个进化树（To reconstrut phyligenetic tree）。构建进化树的算法主要分为两类：独立元素法（discrete character methods）和距离依靠法（distance methods）。所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的（例如：一个序列上可能包含很多的酶切位点，而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的，也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态，当多个序列进行进化树分析时，进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了）。而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。进化树枝条的长度代表着进化距离。独立元素法包括最大简约性法（Maximum Parsimony methods）和最大可能性法（Maximum Likelihood methods）；距离依靠法包括除权配对法（UPGMAM）和邻位相连法（Neighbor-joining）。⑶对进化树进行评估。主要采用Bootstraping法。进化树的构建是一个统计学问题。我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。如果我们采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。模拟的进化树需要一种数学方法来对其进行评估。不同的算法有不同的适用目标。一般来说，最大简约性法适用于符合以下条件的多序列：i 所要比较的序列的碱基差别小，ii 对于序列上的每一个碱基有近似相等的变异率，iii 没有过多的颠换/转换的倾向，iv 所检验的序列的碱基数目较多（大于几千个碱基）；用最大可能性法分析序列则不需以上的诸多条件，但是此种方法计算极其耗时。如果分析的序列较多，有可能要花上几天的时间才能计算完毕。UPGMAM（Unweighted pair group method with arithmetic mean）假设在进化过程中所有核苷酸/氨基酸都有相同的变异率，也就
第31卷第3期济宁医学院学报2008年9月Vol131,No.3J O URNAL OF JIN ING M EDICAL COLLEGE Sep,2008 人类线粒体病的遗传学研究及治疗进展 郭岩1陈磊2高立1综述关晶1审校 (1济宁医学院2济宁医学院附属医院) 线粒体普遍存在于真核细胞的细胞质中,它是细胞物质氧化的主要场所和能量供给中心。线粒体是细胞核外含有遗传信息和表达系统的细胞器,其遗传特点表现为非孟德尔遗传方式,具有半自主性。线粒体病(m itochondr i opa t hy)是指因遗传缺损引起线粒体代谢酶的缺陷,导致AT P合成障碍、能量来源不足而出现的一组多系统疾病,因此,也被称为线粒体细胞病(m itochondr i a lcy topathy)[1,2]。 1线粒体基因组的特点 线粒体基因组是一个环状双DNA,核酸序列和组成比较保守,人类的线粒体基因组由16569bp组成,其外环为重(H)链,内环为轻(L)链,除一段非编码区(D-loop区)外,均为编码区,共编码13个多肽、22个t R NA和2个r RNA[3]。D-loop区是一大小约1000bp的调控区,其包含有重链复制起始点、保守序列节段、轻链启动子、重链启动子及终止结合序列等,几乎所有与m t DNA复制、转录和翻译相关的调控序列都位于该区。 2线粒体病的种类 线粒体病是遗传缺损引起线粒体代谢酶缺陷,使AT P合成障碍、能量来源不足导致的一组异质性病变。m t DNA有很高的突变率[4],当一种突变产生时,细胞同时含有野生型、突变型二种m t DNA时,称为异质性。异质细胞分裂时,突变和野生m t DNA随机分布到子细胞中。经过很多代的传递, m t DNA表型向野生型或突变型m t DNA占优势方向漂变,这一过程称为复制分离。随着突变型比例的增多,细胞获得能量的能力下降直到降低至阈值,即细胞或组织正常功能所必需的最小能量输出,超过这一点,就出现疾病症状[5]。一般情况下,线粒体病患者会有以上的两个至多个病症,其中的一些往往同时发生,以至于我们把它们归类为某综合征[6]。 2.1肌阵挛性癫痫伴肌肉蓬毛样红纤维综合征(M ERR F) 是由于m t DNA8344或8356发生了点突变造成的一种罕见的、杂质性母系遗传病,具有多系统紊乱的症状,包括肌阵挛性癫痫的短暂发作、不能够协调肌肉运动(共济失调)、肌细胞减少(肌病)、轻度痴呆、耳聋、脊髓神经退化等等。患者肌纤维紊乱、粗糙,线粒体形态异常并在骨骼肌细胞中积累,用Gom or iT r ichrom e染色显示为红色,称破碎红纤维。M ER-R F病一般在童年初发,病情可持续若干年[7]。 2.2慢性进行性眼外肌麻痹综合征(K SS) 病因尚未明确,50%有家族史,认为系线粒体肌病的一个亚型;也有人提到自身免疫或脂质代谢异常。20岁前起 技术的进展,期待更敏感、更特异的方法面世,这对于病理状态中细胞凋亡的研究将具有重要意义。 参考文献 [1]李跃林,李丽,邓卓军.实验性脂肪性肝病大鼠肝细胞凋亡与组织 病理的对比研究.河北医药,2004,26:9292 [2]B axa D M,Luo X,Yos h i m ura FK.Gen istei n i nduces apoptos i s i n T l y m pho m a cell s v i a m itochondri al da m age.Nu tr C ancer,2005,51 (1):93 [3]Rob ert W,N i co l e G,E li sabeth G,M anfred W.Tw o2col or,fl uores2 cence2based m i crop late assay f or apoptosis d etecti on.B io T ech2 n i ques,2002,32(3):666 [4]S aafi EL,Konarko w ska B,z h ang S,et a1.U ltrastruct u ral ev i dence t h at apop t os i s is t h e m echan i s m by w h i ch hum an a m yli n evokes deat h i n RINm5F pan creatic i s l et beta-cells.cell B i ol Lnt,2001,25:339 [5]袁兰,陈英玉.用激光扫描共聚焦显微镜原位检测细胞凋亡1新 技术应用,2003,(1):47 [6]王晓翔1细胞凋亡检测方法的研究进展1体育科技2005,26 (3):43 [7]Bai J,C ederb au m A I.Cycl ohexi m i de p rotects H epG2cells fro m se2 rum w it hdra w al i nduced apop tosis by d ecreasi ng p53and phospho2 rylated p53level s.J Phar m acol Exp Ther,2006,319(3):1435 [8]Ravagnan L,Roum i er T,K roe m er G.M it ochondria,the k ill er organ- ell es and t heir w eapons.J CellPhysi o,l2002,192:131 [9]Chaturved i R,S ri vastava RK,H i sats une A,Shankar S,L illehoj EP, K i m KC.Augm entati on of Fas li gand2i ndu ced apoptosis by M UC1 m uci n.Int J Onco,l2005,26(5):1169 [10]Pavlovs ky Z,Vagunda V.Apop t os i s2sel ect ed m et hod s of detecti on of apoptosis and as soci ated regu l atory f act ors on ti ssue secti on s of t um ors.C esk Pat o,l2003,39(1):6 [11]张丽娟1细胞凋亡的检测方法及其在药物流产中的应用1医学 综述,200814(11):1660 [12]Lecoeu rH.Nu clear apop t os i s detecti on by n o w cyt o m etry::i nfl uen ce of endogenou s endonu cl eases.E xp C ellR es,2002,277(1):1 [13]Dobru cki J,Darz ynk i e w i cz Z.Ch ro m ati n condensation and sens i ti vity of DNA i n s i tu t o den aturati on duri ng cell cycl e and apop tos i s-a con f ocalm i croscopy s t udy.M icron,2001,32(7):645 [14]尹琰,寿伟璋.流式细胞术Annex i nV细胞凋亡检测方法探讨.东 南大学学报,2003,22:169 [15]Span L P,Penn i ngs AH,V ier w i nden G,et a.l The dyna m i c proces s of apop t osis anal yzed by fl o w cyto m etry us i ng Annexi nV/p rop i d i um i o- d i d e and am odifi ed i n sit u end abeli ng tec hn iqu e.C yt o m etry,2002, 47(1):24 (收稿日期2008-06-11) # 260 #
I C M Y K —] 430 ·综述． 线粒体自噬在血管性认知障碍中的 研究进展＊ 刘山＊解丽＊张强A董艳红＊畴 【关键词】线粒休自噬血管性认知障碍慢性脑低灌 注脑缺血再灌注损伤 血管性认知障碍(vascular cognitive impairment,VCI)指 由脑血管病的危险因素（高血压病、糖尿病、高脂血症和高 同型半胱氨酸血症等）、显性脑血管病（脑梗死和脑出血等） 及非显性脑血管病（白质疏松和弥漫性脑缺血等）引起的一 组从轻度认知损害到痴呆的综合征。线粒体是缺血后神经 细胞死亡的关键靶区，机体可通过自噬控制线粒体数最，其 功能紊乱是慢性脑低灌注(chronic cerebral hypoperfusion, CCH)、脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury, CIR)所致VCI的主要机制。通过阐述线粒体自噬机 制及其在CCH、CIR所致VCI中的作用，有利千寻找药物作 用靶点，早期干预VCI的发生发展，提升患者生存质掀。 1线粒体自噬 线粒体自噬指损伤线粒体利用自噬机制选择性清除 受损的蛋白质和细胞器，控制线粒体质最与数最，在营养 不良或外界刺激时维持细胞稳态四线粒体自噬可以通过 相关分子通路介导和影响线粒体动力学平衡发生。 1.1线粒体自噬相关分子通路 1.1.1 PINKl/Parkin分子通路同源性磷酸酶张力蛋白诱导 激酶1(phosphatase and tensin homologinduced putative kinasel, PINKl)是一种丝氨酸／苏氨酸激酶。各种原因使得线粒体 功能紊乱时，线粒体膜电位降低，膜上的PINKl聚集，将 Parkin蛋白从细胞质募集到线粒体，其具有E3泛索连接 酶活性，将标记的泛索化底物通过微管相关蛋白1轻链 doi: 10.3969/j.issn.1002-0152.2020.07.012 女河北省中医药管理局科研计划项目（编号：2019158)；河北省 卫生厅科研基金项目青年科技课题（编号：20160459) ＊ 河北医科大学研究生学院（石家庄050000) A 华北理工大学 米河北省人民医院神经内三科 。通信作者(E-mail:d_yanhongniu@https://www.doczj.com/doc/456727517.html,) | C hin? 2020 LC3相互作用区域在自噬体上募集LC3，最终导致线粒体 与自噬体结合发生自噬性降解[2]。 1.1.2 HIF -la/BNIP3/Beclinl信号通路低氧诱导因子－l (hypoxia inducible factor-I, HIF -1)是由HIF-la亚基和 HIF-lb亚基组成的异二聚体，而HIF-la在调节氧稳态中 起着关键作用。BNIP3是Bcl-2蛋白家族成员，主要表达于 线粒体和内质网。Beclinl是磷脂酰肌醇3，是细胞自噬过 程中最重要的正性调节因子。缺血缺氧时，HIF-la表达上 调，BNIP3蛋白表达上调，BNIP3和Beclinl竞争Bcl-2结 合位点，释放Beclinl，参与线粒体自噬的激活，降解受损 的线粒体，对抗各种凋亡因子[3]。 1.1.3 PI3K-Akt-mTOR通路PI3K,即磷酸肌醇激酶3; Akt,即蛋白激酶B;mTOR,哺乳动物雷帕霉索靶蛋白 (mammalian Target Of Rapamycin)，是雷帕霉素的作用靶 点。LV等[4]的研究表明，缺血／低氧条件下，线粒体能量代 谢障碍，在某种程度上通过阻断PI3K/AKT/mTOR信号通 路，增强线粒体自噬，清除受损的线粒体，保护线粒体的正 常生理功能。 1.2线粒体动力学变化线粒体通过线粒体融合、分裂蛋白 精确调控，在融合和分裂形态中不断变换维持平衡。线粒 体融合蛋自主要有视神经萎缩蛋自1(Opa l)、线粒体融合 蛋自Mfnl和Mfn2。Opal或Mfnl/2缺乏的细胞可导致线 粒体碎片聚集及线粒体自噬[5--6]。D rp l(DLPl, Dymple)主要 调控线粒体分裂，其具有G TP酶活性。D rp l的下调及敲除 可抑制线粒体自噬而导致功能紊乱的线粒体聚集［7]。如果 线粒体裂变和融合失衡，则会引发线粒体膜电位改变，进 而激活线粒体自噬，导致神经元死亡。 2线粒体自噬与血管性认知障碍 在所有认知障碍性疾病中，VCI是目前唯一一个可干 预的认知障碍性疾病。干预VCI的早期阶段，延缓疾病的 发生发展，对千提升患者及其家庭的生活质最至关重要。 从临床研究来讲，CCH、CIR都是与脑血管病有关的病因， 二者均可导致VCI。CCH指长期脑血流降低导致血流动力 学性脑缺血。既往研究表明，CCH可通过诱导血管损伤，血 脑屏障系统功能失调，神经递质紊乱等因素最终导致认知 障碍[8]。CIR损伤是指脑缺血一定时间恢复血液供应后，其 功能不但未能恢复，反而出现了更加严重的脑机能障碍。 已有国内外研究表明CIR损伤可能通过能量代谢障碍、突 触损伤、炎症反应等引起认知障碍[9］。从基础研究层面来 讲，目前VCI动物模型采用两种方法较多：CD永久结扎双 侧颈总动脉的CCH模塑；＠反复结扎再灌注双侧颈总动脉 的CIR模型。在分子机制上，VCI发病涉及自噬、氧化应激、
【转载】分子进化树构建及数据分析的简介+oldfish的批评意见 分子进化树构建及数据分析的简介 mediocrebeing, rodger, lylover1[1], klaus, oldfish, yzwpf 一、引言 开始动笔写这篇短文之前，我问自己，为什么要写这样的文章？写这样的文章有实际的意义吗？我希望能够解决什么样的问题？带着这样的疑惑，我随手在丁香园（DXY）上以关键字“进化分析求助”进行了搜索，居然有289篇相关的帖子（2006年9月12日）。而以关键字“进化分析”和“进化”为关键字搜索，分别找到2,733和7,724篇相关的帖子。考虑到有些帖子的内容与分子进化无关，这里我保守的估计，大约有3,000~4,000篇帖子的内容，是关于分子进化的。粗略地归纳一下，我大致将提出的问题分为下述的几类： 1．涉及基本概念。例如，“分子进化与生物进化是不是一个概念”，“关于微卫星进化模型有没有什么新的进展”以及“关于Kruglyak的模型有没有改进的出现”，等等。2．关于构建进化树的方法的选择。例如，“用boostrap NJ得到XX图，请问该怎样理解？能否应用于文章？用boostrap test中的ME法得到的是XXX树，请问与上个树比，哪个更好”，等等。 3．关于软件的选择。例如，“想做一个进化树，不知道什么软件能更好的使用且可以说明问题，并且有没有说明如何做”，“拿到了16sr RNA数据，打算做一个系统进化树分析，可是原来没有做过这方面的工作啊，都要什么软件”，“请问各位高手用clustalx做出来的进化树与phylip做的有什么区别”，“请问有做过进化树分析的朋友，能不能提供一下，做树的时候参数的设置，以及代表的意思。还有各个分支等数值的意思，说明的问题等”，等等。 4．蛋白家族的分类问题。例如，“搜集所有的关于一个特定domain的序列，共141条，做的进化树不知具体怎么分析”，等等。 5．新基因功能的推断。例如，“根据一个新基因A氨基酸序列构建的系统发生树，这个进化树能否说明这个新基因A和B同源，属于同一基因家族”，等等。 6．计算基因分化的年代。例如，“想在基因组水平比较两个或三个比较接近物种之间的进化年代的远近，具体推算出他们之间的分歧时间”，“如何估计病毒进化中变异所需时间”，等等。 7．进化树的编辑。例如生成的进化树图片，如何进行后续的编辑，比如希望在图片上标注某些特定的内容，等等。 由于相关的帖子太多，作者在这里对无法阅读全部的相关内容而致以歉意。同时，作者归纳的这七个问题也并不完全代表所有的提问。对于问题1所涉及到的基本的概念，作者推荐读者可参考由Masatoshi Nei与Sudhir Kumar所撰写的《分子进化与系统发育》（Molecular Evolution and Phylogenetics）一书，以及相关的分子进化方面的最新文献。对于问题7，作者之一lylover一般使用Powerpoint进行编辑，而Photoshop、Illustrator及Windows自带的画图工具等都可以使用。
基因家族分析套路（一） 近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）； 一、基本分析内容 ?数据库检索与成员鉴定 ?进化树构建 ?保守domain和motif分析. ?基因结构分析. ?转录组或荧光定量表达分析. 二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了 ?Brachypodiumdb:https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/ ?TAIR:https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/ ?Rice Genome Annotation Project ：https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/. ?Phytozome:https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/ ?Ensemble:https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/genome_browser/index.html ?NCBI基因组数据库：https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/assembly/?term= 2）已鉴定的家族成员获取。
如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找： a. NCBI: nucleotide and protein d b. b. EBI: http://www.ebi.a https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/. c. UniProtKB:https://www.doczj.com/doc/456727517.html,/uniprot/ 2、比对工具。一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下： ?Local BLAST formatdb–i db.fas–p F/T； blastall–p blastp(orelse) –i known.fas–d db.fas–m 8 –b 2(or else) e 1e-5 –o alignresult .txt. -b:output two different members in subject sequences (db). ?Hmmer (hidden Markov Model) search. Thesame as PSI-BLAST in function. It h as a higher sensitivity, but the speed islower. Command: hmmbuild--informatafaknown.hmmalignknown.fa; hmmsearchknown.hmmdb.fas>align.out. 3、过滤。 ?Identity: 至少50%. ?Cover region: 也要超过50%或者蛋白结构域的长度.
基因突变引起的线粒体疾病：最新研究进展和所面临的挑战 线粒体病是所有遗传性疾病中最常见也是最复杂的疾病。尽管在过去的几年关于线粒体的研究进展有显著的进展，由线粒体基因和细胞核基因共同参与的线粒体病仍面临独特的挑战。对线粒体病的深入了解，在提高了诊断率的同时也发现了一些新的阻止严重的线粒体疾病的遗传方法。这些进步还有其他的进步对患者的治疗产生了很大的影响，但是仍然还有相当大的挑战，尤其在一些治疗性领域，哪些显现临床症状的患者合并有线粒体功能障碍和不同组织器官受损在很多线粒体病患者中都有发现。本综述挑选了线粒体病的一些最新进展，并且对其中重要的进展领域着重讨论。 线粒体疾病是人类遗传病中的一个重要组成部分，在这我们定义哪些遗传缺损引起线粒体氧化磷酸化反应主要缺陷的病变，氧化磷酸化反应是细胞ATP的主要来源。线粒体的电子传递链是人类生命必须的，由四个亚基组成的复合体（CI到CIV）和两个电子传递载体（辅酶Q和细胞色素C）组成。这个系统产生一个跨膜质子梯度被蛋白复合物成为复合物V（FoF1ATP合酶）利用合成ATP.ATP是细胞能量的重要来源。自由移动的呼吸复合体和流动的载体共同存在于线粒体内膜上形成一个大的结构称为呼吸链。 氧化磷酸化酶蛋白在线粒体基因和核基因组遗传物质的双重控制下。环形的线粒体基因组（mtDNA）有16569个碱基对组成，在所有的细胞中呈现多重拷贝。MTDNA仅仅编码37个基因产物，其中有13个多肽链式氧化磷酸化亚基的结构，还有22个转运RNAs（tRNA)和两个核糖体RNAs（rRNA)参与他们的合成反应。剩下的线粒体蛋白质包括大多数的氧化磷酸化亚基，装配元件，氧化磷酸化复合体的辅助因子，它们参与mtDNA的损伤修复和表达，细胞器内的蛋白体，和细胞核编码的线粒体动力学，在细胞质中合成，然后运输到线粒体中。 线粒体病的临床特点和患病率 线粒体疾病的巨大挑战之一是病人的临床症状有显著性差异，涉及不同的器官和系统。线粒体疾病可能出现在生命的各个时期。病人在童年发病往往有严重和累积性疾病由于隐性遗传核基因突变(3)。临床症状包括Leigh综合症和Alpers综合症,伴有明显的中枢神经系统受损。然而,有些病人可能会出现心脏、骨骼肌或其他器官的受累表现力遗传异质性。在成人发病患者中,以mtDNA突变为主,孟德尔疾常染色体显性遗传病是由于重要的基因产物突变引起的，如mtDNA复制结构原件(如DNA聚合酶γ(POLG)和解旋酶(PEO1)],通常也引起严重的常染色体隐性疾病在儿童时期,也可能在以后的生活中显现。和儿时临床症状一样的,有普遍认可临床表型在成人线粒体疾病中，包括进行性眼外肌麻痹,亚急性失明与leber遗传性视神经病变(LHON),MELAS(线粒体脑病、乳酸酸中毒和卒中样发作),MERRF(肌阵挛癫痫伴蓬毛样红纤维)。然而,许多患者不是很符合确定的临床综合症,这也许是因为特殊的原因有那些常见的m.3243 A >G的突变(4),在近三分之一的成年线粒体疾病患者中出，经常拖延病人诊断。 关于线粒体疾病的另一个关键目标是了解组织特异性与特定的线粒体基因型的关系。一个好的这方面的例子就是常见的仅仅涉及视神经方面初选LHON突变的患者(5)。据推测,视网膜神经节细胞对这些复杂突变特别敏感,但是有趣的是,同样的突变引起的LHON在其他一些患者中也会引起严重肌张力障碍无明显的眼部受累(6)。这也是例证，观察到表型差异在mt-氨酰基tRNA突变的患者中，尤其是普遍存在的酶突变的患者(见下文)。然而这种选择性的脆弱性,但并不是线粒体疾病唯一的,也见于许多神经系统疾病。这方面的进步缓慢,因为人类线粒体疾病建模困难。目前,修改线粒体基因组在一个特殊的方法是困难的(见下文),和许多不同的动物模型核遗传缺陷不能呈现人类的表型(7、8)。显然,mtDNA 的异质性无法解释显著的组织差异在这些疾病中,但有趣的地方是, 线粒体转录物也隐藏实质的异质性在正常个体(9);目前知之甚少关于可能导致这样的RNA异质性, 但是另一种方面氧化磷酸化构成成分可以变化在不同个体、组织或细胞的内部。