四环素诱导调控表达系统的研究与应用

四环素(Tet)诱导调控表达系统是在大肠杆菌Tn10转座子中特异的Tet抗性操纵子基础上建立起来的一种用于诱导基因表达的调控系统。经过近几年来的发展,衍生出了Tet-on、Tet-off两套调控系统;随着对Tet诱导调控表达系统的改进,其对基因表达调控的严谨性、诱导效率及安全性等方面逐步得到改善,并被广泛应用于基础研究及体内外的实验治疗研究。此外Tet诱导调控系统与其他诱导调控体系及新兴技术的联合应用,为疾病的基因治疗研究提供有力的手段。     

Tet system的调控原理及其在转基因小鼠模型上的应用

基因表达的调控是分子生物学研究的一个重要问题,也是基因治疗和基因功能研究的重要手段。诱导性基因表达系统可以从时间上调控基因的表达,是基因治疗和基因功能研究的重要工具之一。其中,四环素诱导基因表达系统(tetracycline inducible expression system,Tet system)是应用最广泛的一种,它可以在时间和空间上对基因进行严谨和高效地诱导表达。基于该系统获得了不同用途的转基因动物,这些模型动物的建立为研究特定基因的功能及其在疾病发生中的作用打下了实验基础。现就四环素诱导表达系统的原理和在小鼠模型上的研究应用做一综述。     

基于四环素调控系统的病毒载体在基因治疗中的应用

基因治疗已经发展成为处理各种疾病的理想治疗模式.病毒载体是将基因递送到体内或体外的分裂和非分裂细胞的有效工具.病毒载体基因治疗在临床环境成功应用的一个重要问题是严谨和持续地调控基因表达.目前,已经报道的无毒且严谨的调控转基因表达系统中,四环素转录调控系统是在体内和体外研究最好而且高效的调控系统.Tet调控系统已经被编码在慢病毒属、腺病毒属、腺相关病毒属和逆转录病毒属,而且可以有效地对基因进行调控.将主要讨论已经在Tet调控系统调控下递送基因的主要载体系统及其在基因治疗上的应用.     

Tet调控STGC3基因表达CNE2细胞系的建立及其功能初步研究

利用Tet-on调控系统,建立受强力霉素诱导STGC3基因表达的CNE2细胞系,为进一步研究STGC3的功能提供了一个理想的实验平台.先后将调控质粒pTet-on和反应质粒pTRE-STGC3转染入CNE2细胞,并用G418和潮霉素分别进行两轮筛选,运用RT-PCR选择对强力霉素诱导敏感的细胞克隆.用不同浓度强力霉素诱导CNE2/Tet/pTRE-STGC3细胞,RT-PCR检测STGC3的表达,确定强力霉素的最佳诱导浓度.采用此浓度的强力霉素分别诱导CNE2、CNE2/Tet/pTRE、CNE2/Tet/pTRE-STGC3三组细胞,测定细胞的生长曲线、克隆形成率和细胞周期分布.诱导STGC3基因高表达,CNE2细胞增殖速度显著减慢(P<0.05),克隆形成能力显著降低(P<0.01);流式细胞仪检测结果显示,瘤细胞群体中处于G0/G1期细胞数增加,细胞阻滞于G0/G1期.Tet调控STGC3基因表达CNE2细胞系的成功建立,为进一步研究STGC3基因的功能提供一个理想的细胞模型.     

Tet调控CYP2E1基因表达细胞系的代谢能力分析

应用Tet-On基因表达系统,调控CYP2E1基因在NIH 3T3细胞中的表达水平,探讨CYP2E1在化学致癌物二甲基亚硝胺(N-nitrosodimethylamine, NDMA)代谢中的作用．先后将 Tet-on基因表达系统的调控质粒pRevTet-on和反应质粒pRevTRE-2E1转染NIH 3T3细胞,分别用G418和潮霉素筛选,并通过RT-PCR和Western印迹检测,成功获得了3个具有良好诱导性Tet调控的CYP2E1基因表达细胞系（Tet/3T3-2E1）．应用不同浓度强力霉素(doxycycline, Dox)处理Tet/3T3-2E1细胞诱导CYP2E1表达,HPLC分析细胞对CYP2E1特异性药物探针氯唑沙腙的原位代谢能力及MTT法分析CYP2E1介导的NDMA细胞毒性作用．结果显示,Tet/3T3-2E1细胞CYP2E1的表达及其代谢能力有明显的Dox浓度依赖性,而且NDMA对Dox诱导组细胞有明显浓度依赖性细胞毒性作用,其IC₅₀值为12.06 μmol/L,无Dox诱导组未见明显的NDMA细胞毒性作用．该细胞模型的成功建立对于开展与CYP2E1相关的毒物、致癌物代谢研究,筛选抗毒物、抗癌物等具有重要价值．     

一株受四环素及其衍生物诱导表达的Tet-on鼻咽癌细胞系

Ｔｅｔ－ｏｎ基因表达系统是新近发展的一种真核生物体外表达系统．该系统利用四环素及其衍生物对所感兴趣基因进行诱导表达．这种诱导表达具有严密、高效、可控性强、表达泄露小等优点．对于研究一些致死基因及毒性强的基因在细胞或体内的表达提供了极好的工具．利用Ｔｅｔ－ｏｎ基因表达系统,构建了一株鼻咽癌细胞系,该细胞系的建立为进一步研究一些鼻咽癌发病相关基因,如ＥＢ病毒潜伏膜蛋白基因、瘤基因、抑瘤基因等与鼻咽癌的相关性,提供了理想的细胞模型．     

可诱导型CRISPRi系统的构建及其初步应用

[目的]构建可诱导型CRISPRi系统以特异性地抑制靶基因的表达。[方法]采用PCR技术将人ZNF10基因的KRAB结构域编码序列分别克隆至d Cas9蛋白编码基因的5’端(KRAB-d Cas9)与3’端(d Cas9-KRAB)。设计并构建靶向荧光素酶报告基因起始密码子附近序列的4种gRNA表达载体,其表达受到含有Tet O调控元件的H1启动子调控。分析共表达d Cas9蛋白和gRNA对共转染的荧光素酶报告基因表达水平的影响。在此基础上,设计并构建靶向人KLHL21基因转录起始位点附近区域的3种gRNA表达载体,将其与KRAB-d Cas9融合表达载体分别共转染HEK293T细胞,24h后收集细胞并采用荧光实时定量PCR与蛋白质印迹技术分析KLHL21基因表达水平的变化。[结果]CRISPRi系统有效地抑制HEK293T细胞中荧光素酶报告基因与内源性的KLHL21基因的表达。共表达TetR抑制蛋白可阻断CRISPRi对荧光素酶报告基因表达的抑制作用,在细胞培养基中加入1μg/ml盐酸四环素可解除这种抑制作用。[结论]成功构建了可诱导型CRISPRi系统,可有效抑制真核细胞基因的表达。     

鼻咽癌相关新基因NPCEDRG表达对CNE2细胞生长的影响

为研究鼻咽癌相关新基因NPCEDRG的功能,探讨其对鼻咽癌细胞生长特性的影响,利用Tet-on调控系统,建立受强力霉素(deoxycycline,Dox)诱导NPCEDRG基因表达的CNE2细胞系.运用RT-PCR选择背景表达低、诱导活性高的细胞克隆,以不同浓度Dox诱导CNE2/Tet/TRE-NPCEDRG细胞,确定Dox的最佳诱导浓度.借助形态学观察、细胞生长曲线、软琼脂克隆形成试验和流式细胞仪分析等方法,对Dox诱导NPCEDRG高表达后CNE2细胞的生物学行为进行了检测.结果显示,NPCEDRG高表达后CNE2细胞增殖速度显著减慢(P<0.05),克隆形成能力显著降低(P<0.01),瘤细胞群体中处于G0/G1期细胞数增加,S期细胞数减少,细胞阻滞于G0/G1期.Tet调控NPCEDRG基因表达CNE2细胞系成功建立,恢复NPCEDRG表达能部分逆转CNE2的恶性表型,证明NPCEDRG是一个鼻咽癌相关的抑瘤基因.     

cDNA-AFLP技术及其在基因表达研究中的应用

cDNAAFLP是一种新的研究基因表达的技术,具有重复性好、稳定、可靠的特点,可对生物体转录组进行全面、系统的分析。简单介绍了cDNAAFLP的基本原理和技术特点,并对其在构建转录连锁图、与EST序列的互相转化、基因表达特性研究及分离特异表达基因等方面的应用进行了概述。     

毕赤酵母表达系统优化策略概述

毕赤酵母(Pichia pastor)表达系统是近年发展起来的一种高效表达外源蛋白的系统,利用该系统表达外源基因具有良好的应用前景。尽管毕赤酵母表达系统具有比较完备的基因表达调控机制和对真核基因表达产物的加工修饰能力,但由于基因本身及表达系统等诸多因素,仍然存在外源蛋白表达产量很低甚至不表达的情况。针对毕赤酵母表达系统这一因素,对表达载体的优化,毕赤酵母菌株优化及发酵条件优化进行了综述,以期为外源基因在毕赤酵母中的高效表达提供理论基础。     

血小板生成素基因在NIH/3T3细胞中的表达与调控

应用 Tet- On基因表达系统 ,调控血小板生成素 (TPO)基因在 NIH/3T3细胞中的表达时间与水平 .籍脂质体介导的基因转移方法 ,p Tet- On质粒转染 NIH/3T3细胞株 ,得到稳定细胞株NIH/3T3- Tet- On.p TRE/TPO与 p TK- Hyg质粒共转染 NIH/3T3- Tet- On细胞株 ,得到双稳定细胞株 NIH/3T3- Tet- On- TPO.在培养基中加入或不加强力霉素 ,RT- PCR、Western印迹及 ELISA法检测培养上清 TPO表达 .结果表明 ,当培养基中不加强力霉素时 ,TPO无明显表达 (0 .1 μg/L) ;当培养基中加入 2 mg/L强力霉素时 ,TPO表达明显增高 (1 0 .8μg/L) .TPO表达水平与强力霉素浓度有关 ,随强力霉素浓度增高 ,TPO表达增加 .TPO表达水平还与强力霉素作用时间有关 ,加入强力霉素 6 h后 ,TPO表达明显增加 (1 .2μg/L) ,随培养时间延长 ,TPO表达增加 ,2 4 h达到峰值(1 0 .8μg/L) ,而且这种诱导作用是可逆的 .为进一步进行 TPO基因表达调控的体内研究奠定基础 ,有望为 TPO基因治疗提供一条可控的安全途径     

Tet-On调控HSVtk表达的重组腺相关病毒载体的构建和感染活性的检测

构建含有Tet基因调节系统及自杀基因HSVtk的重组腺相关病毒载体pAAV TRE HSVtk Tet_On ,并使用PCR技术和限制性内切酶消化进行鉴定。用构建好的重组质粒分别与辅助质粒pAAV_RC、pHelper以磷酸钙共沉淀法转染HEK2 93细胞,进行病毒包装后得到了AAV TRE HSVtk Tet_On重组腺相关病毒,以氯化铯密度梯度离心对包装好的病毒进行纯化。用纯化后的重组腺相关病毒感染乳腺癌细胞株MCF_7后,斑点杂交检测结果显示,HSVtk基因整合进入MCF_7细胞基因组中。有感染活性的重组腺相关病毒能将目的基因转移到宿主细胞中,在Dox诱导下,GCV对AAV感染的MCF_7细胞具有明显的杀伤作用。     

Tet 调控的脑相对特异性新基因 LRRC4表达细胞系的构建

LRRC4是一个在脑相对特异性表达的富亮氨酸重复超家族新成员,在神经胶质瘤表达明显下调或缺失且具有抑制脑胶质瘤细胞生长的潜能. 利用 Tet-on 基因表达系统,经过两轮转染,先后将调控质粒 pTet-on 和表达质粒 pTRE-2hyg-LRRC4 转染 U251 细胞系,分别用 G418 和潮霉素 Hygromycin 进行两次筛选. 在第一轮挑取的 80 个克隆中,利用 pTRE-2hyg-luciferase 报告基因进行最佳的低背景高表达的 pTet-on 细胞克隆筛选,在通过量效关系和动力学检测筛选的最佳克隆基础上,再进行 pTRE-2hyg-LRRC4 的转染,并通过 RT-PCR 和 RNA 印迹检测,成功获得了两个具有良好诱导性 Tet 调控的 LRRC4 双稳定表达细胞系,为进一步阐明 LRRC4 在脑胶质瘤发生发展中的作用,提供有利的研究基础和理想的实验平台.     

过表达Runx2促进C2C12细胞成骨分化

利用Tet-on(Tetracycline-on)基因表达系统,通过强力霉素(doxycycline,DOX)诱导Runx2基因在C2C12细胞中的表达,探究Runx2促成骨分化功能,为其分子机制的研究提供一个理想的实验平台.先后将调控质粒pTet-on和反应质粒pTRE-Flag-Runx2转染入C2C12细胞,并用G418和潮霉素分别进行2轮筛选,运用实时荧光定量PCR选择对强力霉素诱导敏感的细胞克隆.用不同浓度DOX诱导C2C12/Tet/pTRE-Flag-Runx2细胞,蛋白免疫印迹检测Runx2的表达,确定DOX的最佳诱导浓度与时间,并检测C2C12细胞的成骨分化能力.结果表明,诱导细胞最佳DOX浓度为10μg/ml;最佳诱导时间为12h;诱导后Runx2基因高表达,C2C12细胞向成骨方向分化(P0.05).成功建立Tet调控Runx2基因表达C2C12细胞系,为进一步研究Runx2基因功能分子机制提供理想的细胞模型.