通过归位内切酶引起的donor质粒胞内线性化可提高TALEN介导的同源重组效率

TALEN是一种常用的细胞基因组修饰工具。然而,目前TALEN技术介导的基因敲入效率较低,对提高TALEN介导基因敲入效率的方法进行了摸索。通过在Donor质粒引入Ⅰ-SceⅠ酶切位点,并将Donor质粒、表达Ⅰ-SceⅠ的质粒及TALEN质粒对共转染,引发Donor质粒细胞内线性化。在以基因PC为靶位点时,经Ⅰ-SceⅠ胞内线性化的donor质粒基因成功定点插入的效率比不经过Ⅰ-SceⅠ胞内线性化的质粒提高300%。在另一个基因BSG的TALEN基因敲入系统中,这一效率提高200%。结果表明,Ⅰ-SceⅠ介导的donor质粒胞内线性化可提高TALEN knock in系统的同源重组效率。     

ZFN,TALEN和CRISPR/Cas9在小鼠Rosa26基因定点整合外源基因的效率比较

哺乳动物黑色素的合成依赖于酪氨酸的氧化作用,而酪氨酸酶(Tyr)是催化酪氨酸氧化反应的关键酶,当外源Tyr基因整合进白毛色小鼠基因组中,会使它获得黑色素合成的能力,表现出与原来不同的毛色表型。为方便、快捷地获得Tyr基因整合的小鼠,构建了一个无启动子的pTyr-2A-DsRed同源重组质粒供体,选择Rosa26的第一个内含子作为外源基因整合的靶位点,设计了切割位点几乎一致的ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9系统。通过流式对比分析C_2C_(12)细胞中红色荧光蛋白DsRed的表达水平,比较了3种基因组编辑工具介导的外源基因定点整合效率,结果发现CRISPR/Cas9的效率最高,在此基础上,利用CRISPR/Cas9将供体整合到小鼠胚胎干细胞中,筛选单细胞克隆进行囊胚腔注射和胚胎移植,获得一只存活的嵌合体小鼠,表现出白毛中夹杂黑毛的表型,表明整合到小鼠Rosa26的Tyr基因可以正常表达。     

干酪乳杆菌同源整合载体的构建与鉴定

构建乳酸菌同源重组载体,以实现外源基因在乳酸菌中的整合型表达。PCR扩增lacZ基因表达盒lacZ-cassette,和upp基因表达盒upp-cassette,SOE-PCR扩增lacZ-P-upp,产物回收后连接到pORI28载体中,构建载体pORZP;根据干酪乳杆菌Lactobacillus casei 393全基因组中lai基因序列设计引物,PCR扩增lai基因两端同源重组臂lai-up和lai-down基因序列,产物经回收后,连接至pORZP载体中,得同源重组载体pORZPlai。双酶切及DNA测序结果证实,成功构建了同源重组载体pORZP-lai,为实现外源基因在乳酸菌中的非抗性、整合型表达奠定了基础。     

同源重组法敲除酵母snoRNA基因的初步探讨

以3个粟酒裂殖酵母核仁小RNA为对象,通过同源重组法构建相应的基因缺失株,并对影响同源重组效率的因素进行分析.结果显示:载体骨架的切除可以显著提高同源重组效率;增加两侧同源片段的长度也能提高同源重组效率;另外,利用粟酒裂殖酵母野生型单倍体菌株进行snoRNA 基因敲除是可行的.     

RecA介导的特异性DNA片段捕获

外显子捕获联合高通量测序技术在检测新的致病基因,特别是罕见的基因变异时,表现出很高的检测效率.但在具体使用过程中,探针易出现非特异性杂交,设计探针时需考虑Tm值均一性、所需初始样品量较大等问题.RecA是原核生物同源重组的中心分子,参与DNA损伤的重组修复.通过在体外模拟RecA蛋白在原核生物体内重组寻找同源序列的途径,用以捕获目标DNA分子,以期提高外显子捕获过程中的探针杂交效率和特异性.根据RecA在体内同源重组中的作用模式,先将基因组染色质片段化,再纯化DNA,设计生物素标记的特异性探针,在RecA蛋白的介导下以捕获基因组中的目的同源片段.结果显示:设计的和目标片段互补的探针高效而特异地捕获了目标DNA片段,ATP和水能够破坏RecA介导形成的三链复合体的稳定性,可以作为很好的杂交后洗脱试剂,而且水直接作为洗脱试剂可以提高洗脱目的 DNA片段的效率和纯度.     

5’端与3’端间同源长度对质粒构建的影响

5’端/3’端间同源长度对分子内同源重组质粒构建的影响还不明确.本研究以与GFO对应的五种反向引物CR1、CR2、CR3、CR4、CR5,分别扩增5’端/3’端间同源长度有10、20、30、40、50 bp的5.9 kb线性质粒pET20b-C2-GH10-C2作为模式DNA,经重组酶Exnase Ⅱ 37℃体外重组30 min,42℃热激诱导转化BL21(DE3)感受态细胞,比较转化率、质粒位置正确率、接口正确率.结果显示,同源长度30 bp DNA重组后转化子正确质粒最多,正确接口转化率3.4个/ng DNA,其次是同源长度20 bp DNA.电泳检测显示DNA重组后产生nick质粒,是转化子的来源,胞内酶修饰nick可产生基因-载体接口异常.     

基于CRISPR/Cas9基因编辑技术构建PD-L1-GFP报告基因HT29细胞株

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和同源重组技术在PD-L1基因的特定位置敲入绿色荧光蛋白(GFP)序列,构建含有PD-L1-GFP报告基因的结肠癌细胞(HT29)稳定细胞株。根据CRISPR-Cas9靶点设计原则,针对PD-L1基因终止密码子设计两对sgRNA,退火形成双链后连接至Lenti-V2空载质粒中,转化培养后提取质粒并测序验证。对于正确的Lenti-V2-sgRNA重组质粒,T7E1酶切验证其基因编辑效率。根据靶点位置设计左同源臂+GFP+右同源臂序列合成Donor片段,双酶切后连接至pUC19,重组载体转化扩增后同样进行质粒提取和测序验证。将验证成功的Lenti-V2-sgRNA和pUC19-donor-GFP共转染HT29细胞,荧光显微镜检测GFP表达情况,菌落PCR及基因测序验证GFP报告基因的靶向插入效果。经酶切和测序鉴定,靶向编辑PD-L1的Cas9载体Lenti-V2-gRNA和含GFP基因的Donor质粒pUC19-donor-GFP构建成功。两个重组质粒转染HT29细胞后,显微观察、多克隆验证、单克隆筛选及鉴定结果显示,GFP成功转入HT29细胞并进行了...     

运动发酵单胞菌RecET重组系统的构建及应用

为了提高外源基因整合到染色体的效率,在已构建的运动发酵单胞菌-大肠杆菌穿梭载体基础上,构建了RecET表达质粒pSUZM3a-RecET.选取乙醇脱氢酶Ⅰ(adhA)基因作为靶基因,四环素抗性基因(Tcr)作为筛选标记基因,检测RecET重组系统在Z.mobilis中进行基因重组的可行性.将两端带有60bp adhA基因同源臂的四环素抗性基因片段电击转化含有RecET重组系统表达质粒的运动发酵单胞菌ZM4,获得adhA基因缺失突变菌株.对突变菌株adhA基因的PCR产物进行测序发现,adhA基因已被置换为四环素抗性基因.上述结果表明:RecET重组系统在运动发酵单胞菌中具有高效、便捷和可操作性,只需60bp同源臂即可完成同源重组.     

含增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因的家蚕同源重组质粒载体的构建

以含家蚕丝心蛋白重链基因同源片段的质粒pG350为出发质粒，插入增强型绿色荧光蛋白（EGFP）基因，构建成以EGFP为报告基因的同源重组质粒载体pMD-Fib-IE-EGFP，通过PCR及酶切鉴定表明EGFP以正确的方式插入到原始质粒中，通过脂质体介导法转染胃癌细胞能发出很强的绿色荧光，表明该质粒能够在真核细胞中表达，为进一步建立完善的家蚕转基因系统平台提供基因材料。     

基因编辑方法研究进展——以大肠杆菌基因敲除方法为例

大肠杆菌是分子生物学的重要研究对象,是生产氨基酸、有机酸和重组蛋白等物质的主要微生物.在分子生物实验中,常常不需要完整的大肠杆菌基因序列,这时如何截取所需要的基因序列就成了值得研究的问题. Red同源重组是大肠杆菌基因敲除的传统方法,主要利用自身的Rec A同源重组系统编码中Rec A和Rec BCD蛋白,介导DNA进行同源重组.几经技术革新,但该系统仍然存在很多不足.基因组编辑三大技术是TALEN、ZFN和CRISPR/Cas,其中的CRISPR/Cas技术更是当今世界上最具发展前景的革命性基因修饰技术.     

人工核酸酶介导的基因靶向修饰技术

基因组靶向修饰技术是基因组改造和基因研究的重要手段,而人工核酸酶介导的基因修饰技术很大程度上提高了基因组靶向修饰的有效性、高效性和特异性,其主要工作原理是造成特异性的DNA双链断裂(DSB)诱导细胞内DNA修复,从而造成自发突变或引入人为变化,完成基因的敲入或者敲除.人工核酸酶基因修饰技术,包括了锌指核酸酶(ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)技术以及CRISPR-Cas系统,它们的分子作用机制、系统构建以及效用有一定的不同.对3种基因修饰技术的原理、研究进展和应用进行系统的阐述.通过利用人工基因修饰技术,能够精确、高效地对特定的基因实现编辑和修饰,以期在基因工程领域得到广泛的应用.     

禾本科同源染色体对趋同进化的比较基因组学

多个禾本科物种全基因组测序的相继完成为禾本科植物基因组物理和遗传结构进化历史的研究提供了前所未有的良好机遇。以五个禾本科物种为研究对象,利用基因同源共线性方法对其基因组进行了比对分析,获得了物种的同源信息,并根据同源信息结合基因组同源结构分析,确定了物种基因组内和基因组间的同源染色体片段。比较分析同源染色体对上重复DNA片段之间的分子距离,初步揭示了禾本科植物同源染色体对间趋同进化规律,研究结果有助于理解染色体结构受非正常遗传重组影响的进化机制。     

人RIP2基因启动子绿色荧光蛋白表达载体的构建与鉴定

目的:构建人RIP2基因启动子的绿色荧光蛋白表达载体。方法:根据特定限制性内切酶位点,以人基因组DNA为模板,PCR扩增含人RIP2基因启动子不同长度2段序列,构建含人RIP2基因启动子驱动的绿色荧光蛋白载体pEGFP-C2-RIP2(750 bp)wt、pEGFP-C2-RIP2(941 bp)wt,用VspⅠ和NheⅠ双酶切鉴定重组质粒,进行DNA序列分析,重组质粒经阳离子聚合物JetPeiTM介导转染HEK293细胞48 h后观察。结果:酶切鉴定和序列测定证实目的基因已插入重组质粒;细胞转染结果表明,重组质粒转染HEK293细胞均能表达绿色荧光,其中构建的pEGFP-C2-RIP2(750 bp)wt重组质粒绿色荧光表达强于pEGFP-C2-RIP2(941 bp)wt。结论:成功构建2段不同长度的人RIP2基因启动子绿色荧光蛋白表达载体。     

基于染色体的重组工程系统的改进

重组工程是指通过重组酶催化DNA之间的同源重组,实现DNA克隆和修饰的一种基因工程技术.本研究从重组酶基因整合至大肠杆菌DH10B所获得的基于染色体的重组工程系统菌株LS-GR出发,利用菌株自身的重组工程系统和双链断裂修复功能,敲除了编码5’->3’单链DNA外切酶的recJ基因和编码3’->5’DNA外切核酸酶的sbcB基因,获得重组效率得以提高的菌株LS2002和LS2004.单链寡核苷酸修复和双链断裂修复实验表明所得菌株较LS-GR的重组效率有明显提高,对需要重组效率高的重组工程实验具有重要的应用价值.     

人NOD8基因启动子绿色荧光蛋白表达载体的构建与鉴定

目的:构建人NOD8基因启动子的绿色荧光蛋白表达载体.方法:用特定的限制性内切酶位点,以人基因组DNA为模板,PCR扩增含有人NOD8基因启动子不同长度2段序列,并进行酶切以切除启动子的pEGFP-C2作框架结构,插入表达载体pEGFP-C2中,构建含有人NOD8基因启动子驱动的绿色荧光蛋白载体pEGFP-C2-NOD8(520 bp)、pEGFP-C2-NOD8(760 bp),用Vsp Ⅰ和Nhe Ⅰ双酶切和PCR鉴定重组质粒,再将重组质粒进行DNA序列分析.构建的重组质粒经脂质体(lipofectamine)TM2000介导转染HEK293、K562和HeLa细胞,转染48 h后在倒置荧光显微镜下观察.结果:pEGFP-C2-NOD8(520 bp)、pEGFP-C2-NOD8(760 bp)分别经酶切鉴定和序列测定证实目的基因已插入重组质粒;细胞转染结果表明,构建的2段重组质粒转染HEK293、K562及HeLa细胞均能表达绿色荧光,其中构建的pEGFP-C2-NOD8(760 bp)重组质粒绿色荧光表达强于pEGFP-C2-NOD8(520 bp).结论:成功构建2段不同长度的人NOD8基因启动子绿色荧光蛋白表达载体.     

一种酿酒酵母同源重组载体的筛选

将携有mTn-3xHA／LacZ转座子的酿酒酵母文库质粒pHSS6转化大肠杆菌DH5α,挑取单菌落并提取其质粒．将纯化质粒分别用Not Ⅰ酶切后,转化尿嘧啶缺陷型(ura^-)酿酒酵母菌株INVScl,使其同源重组到酿酒酵母基因组中,于SC／ura^-平板上筛选．取长有单菌落酵母的平板进一步筛选重组后上游有强启动子酿酒酵母文库质粒,用近300个质粒转化酵母菌株INVScl,最终得到2株前端有强启动子的酿酒酵母质粒,这2个质粒可作为酿酒酵母同源重组载体广泛应用．     

小鼠Bpi条件基因打靶载体的构建和鉴定

目的构建小鼠Bpi条件基因打靶载体,为建立Bpi条件基因打靶小鼠模型和深入研究Bpi基因功能奠定基础。方法采用Cre/LoxP系统,选择小鼠Bpi基因第2、3外显子作为条件性敲除的目的片段,并在其两侧插入LoxP位点;运用LA-PCR技术,以129品系小鼠ES细胞基因组DNA为模板分步扩增包括Bpi第2、3外显子(中间同源臂)和上游同源臂在内的3.1 kb基因片段以及下游同源臂4.9 kb基因片段;构建pBSKⅡ-5SLoxP和ploxPFRTNeo-3L重组质粒,将前者酶切产物(3.1 kb)与酶切后的ploxPFRTNeo-3L质粒相连获得Bpi条件基因打靶载体。结果经多个限制性内切酶酶切鉴定和测序证实,构建的pBSKⅡ-5SLoxP、ploxPFRTNeo-3L重组质粒和Bpi条件基因打靶载体结构正确,与设计相符。结论成功构建了小鼠Bpi条件基因打靶载体。     

AcMNPV p95基因一段339 bp序列在病毒复制中的作用

杆状病毒苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)的p95基因编码的P95蛋白是病毒核衣壳的组成部分,也是虫体经口感染相关因子PIF(Per os Infectivity Factor)复合体的组成部分.前期研究表明,完整的P95蛋白对病毒的复制是非必需的,其中一段450bp的序列可以部分弥补p95基因的作用.本研究将p95基因一段339bp的片段(Core339,AcMNPV基因组位置:69 576~69 914bp)以正反两个方向分别插入到p95基因敲除的AcMNPV基因组中多角体位点的polyA之后,构建了两株重组病毒vP95K/EGFP/339+和vP95K/EGFP/339-.该两株病毒能在Sf9细胞中正常复制,复制水平与p95基因正常的AcEGFP相当,但复制速度较慢.重组病毒感染细胞的Western blot分析未检测到P95蛋白的表达.这一结果表明P95蛋白的缺失对病毒在细胞中的复制没有显著影响,但核心片段Core339对于病毒复制具有关键作用.     

HBD的N端融合蛋白的跨膜转导作用

研究人源性穿膜肽HBD的N端融合蛋白的跨膜转导作用。通过DNA重组技术将HBD融合在EGFP蛋白的氨基端(N端),构建重组质粒pET28b-HBD-EGFP-Histag,经IPTG诱导表达和Ni 2+-NTA纯化,获得重组蛋白HBD-EGFP。通过激光共聚焦显微镜定性观察及流式细胞仪定量检测发现,融合在EGFP氨基端的HBD跨膜转导效率比融合在EGFP羧基端(C端)的HBD转导效率提高了约10倍。实验结果表明,N端融合的HBD-EGFP对于外源蛋白具有跨膜运输效果,且比C端融合的HBD具有更高的跨膜转导效率。该结果可为HBD在抗癌药物递送方面的有效应用提供理论依据。     

甘蓝抗病基因同源序列分离的初步研究

根据已分离植物抗病基因N(烟草)、RPS2(拟南芥)和L6(亚麻)的保守区域设计简并引物,从抗TuMV甘蓝材料84075第1链cDNA中扩增出1个与植物抗病基因同源的序列,经克隆测序结果表明,该基因片段与许多NBS类抗病基因同源,Southem杂交分析表明甘蓝抗病基因同源序列在基因组中以多基因家族的形式存在.