哺乳动物细胞表达系统及其研究进展

从表达载体、宿主细胞、表达系统的类型及选择等四个方面对哺乳动物细胞系统进行了综述。对相关的研究进展,如高效启动子的发现和改构、新型细胞株的建立及诱导表达调控系统亦作了简要介绍。通过这些阐述,期望能建立一个简洁而清晰的有关该表达系统的框架,对在实验中决定选取何种载体、细胞株或何种表达方式时能够有所提示。     

影响农杆菌介导的植物转基因的因素

农杆菌介导法是植物转基因研究中应用最多的方法,具有转化成本低、效率高、可转移较长基因片段等特点.多种因素影响此遗传转化过程中的转化率,包括外植体类型、植物基因型、外植体的处理、菌株和质粒载体类型、预培养以及培养基成份等方面.     

植物CRISPR/Cas9多基因编辑载体构建和突变分析的操作方法

CRISPR/Cas9基因组编辑技术是植物基因功能研究与作物改良的有效工具.为此,本实验室开发了高效的CRISPR/Cas9植物多基因编辑载体系统.本载体系统包括6个双元载体和12个含有不同U3/U6启动子的sg RNA中间载体,可满足对单子叶和双子叶植物的遗传转化以及不同抗生素筛选的要求,具有简便、高效,可同时对多基因进行编辑的特点.此外,为了能更高效地应用基因组编辑技术,还开发了一站式在线分析工具包CRISPR-GE.为方便研究人员利用CRISPR/Cas9系统进行植物基因组编辑,本文提供了从靶点选择、CRISPR/Cas9多靶点双元载体构建,以及对靶点突变序列的测序分析等详细的操作方法,以及常见的问题解答.     

柞蚕核型多角体病毒(ApNPV)转移载体质粒pAp M2614的组建

自从美国科学家G.Smith等首次建立苜蓿尺蠖核型多角体病毒(AcNPV)转移载体表达系统以来,已被广泛用于外源基因的表达,成为世界上一新的具有巨大潜力的载体表达系统。为了进一步提高表达产量,降低成本,日本科学家前田进建立了家蚕核型多角体病毒(BmNPV)载体表达系统,并获得了高效表达。柞蚕是我国特产,以蛹滞育越冬,保存时间长,个体大,可工厂化生产。因此,组建柞蚕NPV转移载体,进而建立该载体表达系统,是目前利用昆虫活体为宿主进行外源基因表达较理想的昆虫杆状病毒载体表达系统。     

一种高效的单质粒模式四环素诱导表达系统的构建

现有的四环素诱导调控系统基于两个单独的质粒分别表达反式结合蛋白和外源基因.其缺点是在建立转基因定量表达动物模型时,需要制备和维持两个动物品系,再进行杂交才有可能获得双转基因后代,步骤繁琐,难度较大.针对上述缺陷,本研究尝试将反式蛋白rtTA表达框和低背景响应元件Ptight组装到同一个载体上,构建为严谨型单载体模式的诱导表达系统pTRE-Tight-rtTA,并通过两种报告基因的表达对其调控活性进行了研究.含有荧光素酶和绿色荧光蛋白的pTRE-Tight-rtTA-Luc和pTRE-Tight-rtTA-EGFP报告载体分别转染猪肾PK15细胞并经强力霉素处理,均可成功诱导报告基因的定量表达.在等摩尔转染条件下,单载体系统的诱导效率明显高于双载体系统（Dox-1 000 ng,10 倍;Dox-10 000 ng,8 倍）.该诱导型单载体系统的成功构建为外源基因的定量表达提供了新手段,为转基因定量表达动物模型的研究提供了新策略.     

利用哺乳动物细胞表达外源蛋白的研究进展

利用哺乳动物细胞表达外源蛋白已广泛应用于生物产品的制备,哺乳动物细胞是表达具有天然活性蛋白的最佳宿主,且具有易被转染,遗传稳定,产物可分泌表达,并易于纯化和大规模生产等方面的优势。本文对选择载体类型,载体元件（包括启动子,增强子,选择标记等）以及在哺乳动物细胞大规模培养过程中培养环境,细胞凋亡的抑制和控制细胞增殖和基因表达的Tet-switch系统等方面的进展作一综述,以探讨提高该系统表达产量的有效方法,更好地应用于生物制品的生产。     

腺病毒载体及其在基因治疗研究中的应用

腺病毒载体在基因治疗研究中初露锋芒,引起关注,文章就腺病毒基因组的基本结构、腺病毒载体的类型及构建、重组腺病毒在基因治疗研究中的应用及其主要优、缺点等方面进行了较为全面的综述．     

细菌人工染色体的修饰及其转基因应用研究

细菌人工染色体(Bacterial Artificial Chromosome,BAC)是一种新发展起来的DNA载体系统,它具有容量大、遗传特性稳定、易于操作等优点.广泛的应用于基因组文库构建、基因功能分析等方面.随着基因组测序工程的实施与完成,如何对包含完整基因信息的特定细菌人工染色体进行有目的修饰已成为功能基因组学研究的一个重要环节.BAC载体转基因技术可能成为避开基因打靶获得高效表达的转基因生物的另一途径.本文介绍了BAC作为转基因载体的几种修饰方法及其在转基因研究上的应用.     

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.     

浅析纳米载体靶向药物递送系统:误区、壁垒与对策

纳米载体靶向药物递送系统早已受到各国的广泛关注,虽然这一研究方向的论文发表量呈指数增加,却基本没有成药性.本文基于物理化学和生物学原理分析,通过对不同材料和粒径纳米载体扩散系数的实验研究,探讨分子与纳米粒子在水介质中依数性和扩散能力的差异、纳米载体在体内的寻靶过程,从根本上剖析了纳米载体靶向药物递送系统理论中存在的种种误区,揭示了主动靶向修饰的纳米载体并不能够按照载体设计的初衷提高对肿瘤组织的靶向效率的缺陷.证明EPR效应只适用于药物分子与具有足够扩散能力的纳米载体,并提出依靠环境特异性响应的靶向释药、提高纳米载体扩散能力、利用巨噬细胞固有的吞噬作用捕获NPs实现靶向药物递送以及逐级靶向等更具有可行性的靶向递送新策略.     

分泌蛋白特异性基因陷阱的设计与验证

蛋白质分子向细胞外分泌的过程有赖于信号肽的介导.基因陷阱是功能性基因克隆的一种有效方法,经典的基因陷阱以geo作为报告基因,对所克隆的基因类型没有选择性.将绿脓杆菌外毒素、2A序列、IL-2受体穿膜区以及新霉素磷酸转移酶的基因依次融合构建新型报告基因——peo,该报告基因能够特异性地甄别具有信号肽编码序列的基因.为验证peo对信号肽编码序列的特异性甄别作用,以peo为报告基因,构建了3种质粒载体,分别模拟用基因陷阱载体进行筛选时可能出现的3种情况,通过转染HeLa细胞、G418筛选以及碱性磷酸酶检测,证明peo能够有效地区分信号肽和非信号肽编码序列,以peo为报告基因改造的基因陷阱载体可以用于分泌蛋白基因的筛选.     

Cre-LoxP系统在炭疽芽胞杆菌基因敲除中的应用及eag基因的敲除

将Cre-LoxP系统应用于Bacillus anthracis中并成功敲除eag基因．以B.anthracis基因组为模板扩增得到上下游同源臂,联合两端带有LoxP位点的壮观霉素抗性基因片段构建好同源重组载体,转化B．anthracis AP422,通过一系列筛选得到带有抗性标记的重组菌．然后,通过转入Cre重组酶表达质粒,去除抗性标记,得到eag基因缺失的重组菌,并在DNA水平、RNA水平和蛋白质水平进行了系统的鉴定．最终建立了Cre-LoxP系统在B．anthracis中的应用方法,并成功敲除eag基因.     

用单性结实基因2A11-iaaM转化罗汉果的研究

为了实现罗汉果生产中免除人工授粉和果实无籽化,该研究利用pBI121-Gus构建果实特异启动子2A11与生长素合成相关基因iaaM的嵌合基因(2A11-iaaM)过量表达载体,以罗汉果雌株叶盘为材料,采用农杆菌介导法建立罗汉果高效遗传转化体系,转化和创制单性结实罗汉果种质,通过基因特异引物对的PCR扩增,初步检测出转基因阳性植株,将之移栽大田,观察转基因植株的单性结实性的表现。结果表明:构建罗汉果单性结实性相关的pBAI-Gus植物双元表达载体获得成功;建立了农杆菌介导的罗汉果叶盘遗传转化优化体系,即农杆菌菌液OD_(600)值为0.3～0.5,侵染10 min,最优选择培养基为MS+TDZ 0.7 mg·L~(-1)+IBA 0.5 mg·L~(-1)+Kan 5 mg·L~(-1)+Cef 300 mg·L~(-1);经PCR鉴定共获得4株转基因阳性雌株;将阳性植株扩繁后移栽田间,经田间调查发现,24株阳性扩繁植株中有5株正常开花,占总植株数的20.8%,且其子房未经人工授粉发育成幼果,表现单性结实性。在载体构建和农杆菌介导的罗汉果遗传转化体系优化的基础上,将外源单性结实相关嵌合基因整合进罗汉果基因组并得到表达,为后续研究单性结实罗汉果的遗传生理,创制转基因罗汉果单性结实新种质,以及克服其产业化中需要人工授粉和无籽化提供了理论和应用基础。     

CaXMT和TCS1突变体基因串联共表达及体外酶活检测分析

咖啡碱和可可碱是茶叶生物碱的主要组分,且咖啡碱是茶叶重要的滋味物质,随着咖啡碱在食品和药物领域的应用愈发广泛,咖啡碱的生物合成成为新的研究热点.目前市场上的咖啡碱主要靠化学合成,为了探索其生物合成途径,该研究将咖啡黄嘌呤核苷甲基转移酶(coffee xanthosine methyltransferase,CaXMT)基因和茶树咖啡碱合成酶(tea caffeine synthase,TCS1)基因的4个突变体分别串联至同一大肠杆菌表达载体pMAL-c5X,诱导融合蛋白共表达,并进行SDS-PAGE凝胶电泳分析.结果表明:目的蛋白成功表达后,应用超声破碎法制备含有目的蛋白的粗酶液,添加底物黄嘌呤核苷(xanthosine,XR)和甲基供体S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM)进行体外酶促反应,将反应产物进行高效液相色谱检测.检测结果显示,pMAL-CaXMT-TM2/3/4的体外酶促反应产物仅有可可碱生成,均未见咖啡碱生成.该研究结果为构建生物合成咖啡碱和可可碱的串联共表达载体奠定了基础,也为进一步研究生物合成咖啡碱和可可碱提供了新思路.     

人FKBP52的基因克隆、表达及活性研究

为获得具有生物学活性的hFKBP52,来筛选新型的促神经再生药物.采用半巢式、桥联PCR及亲和层析方法,从人胎脑cDNA文库中成功扩增出hFKBP52基因,在pET28a（+）中实现了高效、可溶性的融合表达,表达量约30%.重组的蛋白质经亲和纯化至电泳纯,纯化后的hFKBP52显示出肽基脯氨基顺反异构酶活性.表明原核表达的hFKBP52具有类似于其天然蛋白质的生物学活性.     

鲑鱼生长激素基因分泌型表达质粒的构建

生长激素(GH)是动物垂体前叶分泌的一种多肽类激素.应用分子重组及PCR等技术,构建了一种鲑鱼生长激素基因分泌型表达质粒pOsGH153,使编码鲑鱼生长激素成熟肽的序列克隆在大肠杆菌分泌型表达载体PIN-Ⅲ-ompA内,直接位于编码大肠杆菌外膜蛋白A信号肽序列的下游,在Lpp-Lac杂合启动子控制下,经IPTG诱导,分子量约23 000的鲑鱼生长激素在大肠杆菌中获得高效表达,该产物具有天然鲑鱼生长激素的免疫活性,直接分泌到细胞周质,而信号肽被自动剪除.     

以核多角体病毒为载体在家蚕中生产外源蛋白

以家蚕核多角体病毒(BmNPV)为载体,在家蚕幼虫或家蚕培养细胞系中表达的外源基因越来越多,其表达的产物已涉及到医用药物、医疗诊断、疫苗生产、生物防治等诸多领域,文章就BmNPV的特性及其基因组构造,多角体蛋白基因的特性,重组BmNPV的构建及其在家蚕幼虫体内和细胞系中的表达,BmNPV-家蚕表达系统的外源蛋白生产效率及其应用等各个方面作了全面、系统的综述.     

Highly efficient integration of foreign DNA into the genome of the green sulfur bacterium,Chlorobium vibrioforme by homologous recombination

Highly efficient and reproducible transformation ofChlorobium vibrioforme with plasmid DNA has been achieved by electroporation. Specific parameters have been optimized for the electrotransformation procedure. The method was developed using a construct containing a full copy of thepscC gene encoding the cytochromec ₅₅₁ subunit of the photosynthetic reaction center complex and theaadA gene encoding streptomycin resistance as selectable marker. Southern blotting analysis showed that the tested colonies were true transformants with the plasmid integrated into the genome by single homologous recombination. No transformants were obtained using the vector without thepscC gene showing that this vector does not replicate inC. vibrioforme. Thus transformation is possible only by homologous recombination. When using constructs designed to inactivate thepscC gene by insertion no transformants were obtained, indicating that the gene is indispensable for growth. The vector pVS2 carrying genes for erythromycin and chloramphenicol resistance was shown to replicate inC. vibrioforme. The two transformations shown here, provide an important genetical tool in the further analysis of structure and function of the photosynthetic apparatus in green sulfur bacteria.     

Expression of Bacillar Glutamyl Endopeptidase Genes in Bacillus subtilis by a New Mobilizable Single-Replicon Vector pLF

The pLF1311 natural plasmid from Lactobacillus fermentum 1311 was used to construct a single-replicon vector suitable for rapid cloning in a wide range of gram-positive hosts and Escherichia coli. The new vector is capable of conjugative mobilization from E. coli to various hosts by conjugal transfer. The final vector (3.4 kb) showed a high segregational and structural stability and a high copy number. Glutamyl endopeptidase genes from Bacillus licheniformis (gseBL) and B. intermedius (gseBI) were cloned in both pLF9 and pLF14 vectors and introduced to B. subtilis. The yield of enzymes in the pLF-derived producers was 6- to 30-fold more than in the natural producers and reached 100–150 mg/L of mature protease.     

马尾松HDR基因克隆及其对旱与盐胁迫的响应

干旱和土地盐渍化是制约林业可持续发展的重要因素,植物在遭受生物或非生物胁迫时,会在叶片释放萜类等挥发性物质。1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是MEP途径的末端活性酶,具有提供前体萜类物质和主要限速作用。为探究马尾松HDR基因是否参与干旱和盐胁迫条件下的胁迫响应,该研究克隆了马尾松HDR基因开放阅读框,并初步分析了其生物信息、组织特异性表达水平和初步功能。结果表明:(1)PmHDR基因编码区长度为1 458 bp,编码485个氨基酸,其编码蛋白包含LytB/IspH基因超家族的核心序列和PLN02821多功能结构域,属于HDR家族。(2)PmHDR密码子使用偏好性较弱,偏好使用A/U结尾的密码子,烟草、拟南芥与酿酒酵母更适合作为其异源表达受体。(3)qRT-PCR结果显示,PmHDR基因在马尾松老叶中表达量最高,其次为幼叶、幼茎和老茎,在根中表达量最低。(4)构建基因表达载体pBI121-PmHDR并转化拟南芥,转基因拟南芥对干旱和盐胁迫表现出更强的抗逆性。以上研究结果表明PmHDR参与了植物干旱和盐胁迫的响应和调节,并为马尾松抗逆育种提供了一定的理论支持。