利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌sopB基因

利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌LT2的(Salmonella enterica serovar typhimurium LT2,S.typhimurium LT2)sopB基因。以pKD4质粒为模板,扩增得到中间带有卡那霉素抗性基因且两端各带有59 bp分别与sopB基因上下游序列同源的同源打靶片段,将其转化至表达Red重组酶的S.typhimurium LT2感受态细胞中;在抗生素压力和λRed重组系统帮助下,同源片段和菌体sopB基因发生同源重组,通过卡那霉素筛选得到带有抗性标记的阳性重组菌;转入重组酶表达质粒pCP20以除去抗性标记,得到保留单一FRT位点的突变菌株;利用PCR技术鉴定重组菌,并通过检测沙门氏菌效应蛋白SopB的分泌以及沙门氏菌感染HeLa细胞后pAKT的激活反应来鉴定sopB基因是否被敲除。构建的ΔsopB突变菌株失去了分泌SopB蛋白的能力,且不能够像野生型菌株那样在感染HeLa细胞的过程中激活pAkt。本研究获得了S.typhimurium LT2的sopB基因缺失突变株,为沙门氏菌感染宿主过程中SopB的功能研究提供工具,同时也为进一步探索其他类型细菌的基因敲除提供了线索。     

一种基于温敏质粒的新型基因敲除方法

基于温敏型质粒而不用线性DNA的方法用于快速敲除沙门氏菌染色体上的目的基因。以伤寒沙门氏菌S.ty2基因组为模板扩增得到的ssaV基因的上下游同源臂,与两端带有FRT位点的卡那霉素抗性基因片段连接到温敏型质粒pHY304,共同构建同源重组载体;然后转化S.ty2,通过筛选得到带有抗性标记的重组菌。通过转入重组酶表达质粒pCP20,去除抗性标记,得到ssaV基因缺失的重组菌,并在 DNA 水平进行了鉴定。建立了一种改进的基于温敏质粒的沙门氏菌的基因敲除方法,此方法也值得在其他革兰氏阴性菌的基因敲除中尝试应用。     

Red/ET重组在基因打靶载体快速构建中的应用

通过合理应用Red/ET重组技术实现基因打靶载体的快速构建。在Red/ET重组介导下,首先从基因组DNA中将靶基因片段亚克隆至打靶质粒载体中,随后将两端带有50 bp同源臂的抗性筛选基因插入并替换靶基因上的目标序列,如此两步操作即可完成一个传统型基因敲除打靶载体的构建;结合Cre-loxP系统,在传统型基因敲除打靶载体的基础上,经过再一轮的Red/ET重组就能够成功实现条件性基因敲除打靶载体的构建。整个实验过程不需要PCR扩增长、短臂序列,也不涉及酶切、连接反应,因此,不仅省时、省力,而且所构建的基因打靶载体序列准确,无突变。此实验方法的建立为加速后基因组时代的基因功能研究提供了一条捷径。     

鼠伤寒沙门菌spvBC基因编辑株的构建

利用λRed重组系统和pBAD原核表达载体构建鼠伤寒沙门菌spvBC质粒毒力基因修饰菌株,为深入探究沙门菌毒力基因spv的功能和致病机制及宿主抗感染免疫提供工具菌。以pKD4为模板,PCR扩增含spvBC同源臂的卡那霉素抗性基因以构建同源打靶片段,再将其电转入含有质粒pKD46的鼠伤寒沙门菌中进行同源重组,随后将质粒pCP20电转导入阳性转化子,消除卡那霉素抗性基因,PCR鉴定敲除株的构建。PCR扩增含酶切位点的spvBC基因片段,扩增产物与原核表达载体pBAD/gⅢ分别双酶切后连接构建pBAD-spvBC重组质粒,PCR筛选阳性菌落并测序鉴定。将构建成功的pBAD-spvBC重组质粒电转导入spvBC敲除株中,Western blot测定不同浓度L-阿拉伯糖诱导SpvB和SpvC蛋白表达情况。PCR结果表明鼠伤寒沙门菌spvBC基因敲除成功;PCR及测序结果表明pBAD-spvBC重组质粒构建成功,Western blot结果表明13 mmol/L L-阿拉伯糖可诱导SpvB和SpvC蛋白正常表达。λRed重组系统可用于沙门菌质粒上大片段基因的敲除,pBAD原核表达载体可用于沙门菌质粒上大片段基因的回补,丰富了细菌质粒的基因修饰和编辑策略。     

利用Red重组系统敲除鲍曼不动杆菌asa A基因

目的利用Red重组系统敲除鲍曼不动杆菌ATCC 17978的asaA。方法设计上下游引物中包含asaA的同源序列,并以pKD4质粒为模板,扩增含有卡那霉素抗性基因的DNA片段。将该片段转化于表达重组酶的17978感受态细胞中,在卡那霉素筛选压力下,得到经两次同源双交换的具有卡那霉素基因标记的突变菌株。随后,在重组酶的作用下将抗性基因去除,最终得到无抗性基因标记的突变菌株ΔasaA。结果通过该重组系统,首先将卡那霉素抗性基因的DNA片段替换了基因组中asaA的DNA片段,然后将卡那霉素抗性基因的DNA片段消除,最终获得了asaA缺失的突变体。结论通过Red重组系统为鲍曼不动杆菌中其他基因的缺失突变提供方法与思路。     

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水甲和蛋白质水半进行了系统的鉴定.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.     

基于Red重组系统构建含Flag标签标记UL23基因的重组人巨细胞病毒

利用来源于λ噬菌体的Red系统,将Flag标签及两侧带有FRT位点的卡那霉素抗性基因片段插入原HCMV TowneBAC中UL23基因3 '末端区域,通过卡那抗性筛选带有抗性标记的重组菌株,并通过表达重组酶FLP的质粒pCP20去除卡那霉素抗性基因,得到带有Flag标签标记UL23基因和单一FRT位点的突变BAC.重组后的BAC分子同质粒pcDNA3.1(+)-pUL82共转染HFF细胞后重建重组HCMV.Western blotting检测证实所构建重组病毒能够表达含Flag标签标记的pUL23蛋白.此含有Flag标签标记UL23基因的重组HCMV的成功构建为了进一步研究人巨细胞病毒UL23基因及其产物的功能提供依据.     

利用Red重组系统敲除大肠杆菌 O157:H7的waaL 基因

目的:利用λ噬菌体Red重组系统敲除大肠杆菌O157:H7的waaL基因。方法:以pKD4为模板扩增出与waaL基因上下游同源的、含有卡那霉素抗性基因的PCR产物。然后电击转化到大肠杆菌 O157:H7 中,利用Red重组系统,通过卡那霉素抗性基因两侧的waaL基因序列在体内与waaL基因发生同源重组,置换了 O157:H7 基因组中的waaL基因。并进一步利用卡那霉素抗性基因两侧的FRT位点,通过FLP位点专一性重组将卡那霉素抗性基因敲除。结果:成功构建了敲除waaL基因且不带卡那霉素抗性基因的菌株。     

大肠杆菌O157:H7 sRNA基因E40缺失突变株的构建

目的:利用Red系统构建肠出血性大肠杆菌O157:H7的sRNA基因E40缺失突变株。方法:选取本实验室预测并经过实验验证的sRNA基因,根据NCBI上相应的序列,设计2对引物分别扩增该sRNA基因的上下游分别长464和455bp的同源臂,经PCR扩增,构建到相应的载体,最后以构建好的含上下游同源臂和卡那霉素抗性基因的长约2500bp的线性片段作为打靶片段,在Red重组系统的作用下与sRNA基因E40的上下游同源区域发生同组,从而把sRNA基因从基因组上置换下来,之后利用质粒pCP20将FRT位点间的卡那霉素抗性基因消除。结果与结论:构建了出血性大肠杆菌O157:H7的sRNA基因E40的缺失突变株,为进一步研究sRNA基因在出血性大肠杆菌O157:H7生长及致病过程中所起的功能奠定了良好的基础。     

一种利用λRed重组技术在杀鱼爱德华氏菌基因组添加标签的方法

在杀鱼爱德华氏菌病原学研究中,在动物中制备杀鱼爱德华氏菌蛋白抗体耗时长,且获得的多克隆或多肽抗体在宿主细胞中特异性差,背景信号强。为解决这一问题,对在大肠杆菌(Escherichia coli)和沙门氏菌(Salmonella)中建立起来的λRed基因编辑方法进行调整和优化,建立了在杀鱼爱德华氏菌(Edwardsiella piscicida)基因组基因上添加HA标签序列的方法,为使用标签抗体研究杀鱼爱德华氏菌基因功能提供便利。λRed重组系统利用同源线性DNA片段与基因组DNA进行重组。即以质粒pSU315为模板,在引物上引入目的基因的特异性序列,扩增FRT序列和抗生素抗性基因;以获得的PCR产物转化携带pKD46的杀鱼爱德华氏菌,在pKD46表达的λ噬菌体的3个重组蛋白(Exo、Beta和Gam)作用下, PCR产物与杀鱼爱德华氏菌基因组发生同源重组,获得引入了抗生素抗性的靶基因缺失或靶基因携带标签序列的菌株;接着利用pKD46的温敏型特性,消除引入的pKD46;最后向杀鱼爱德华氏菌引入文章构建的表达Flp重组酶的质粒pKD46-flp,在FLP作用下,两个FRT位点之间发生重组,...     

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.     

肠出血性大肠杆菌Ⅲ型分泌系统ATP水解酶escN基因突变株的构建

目的:利用λ噬菌体的Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌O157∶H7的Ⅲ型分泌系统ATP水解酶Esc N,构建大肠杆菌esc N基因缺失突变株。方法:以O157∶H7为模板,PCR扩增目的基因两侧的同源臂序列,分别酶切连接于p UC19-kan质粒上,PCR获得中间嵌合卡那霉素抗性基因(带有FRT位点)的同源线性片段,利用质粒p KD46和p CP20介导的重组技术敲除esc N基因,并去除抗性标记;PCR及测序验证目的基因缺失后,测定缺失株及野生菌株的生长曲线。结果:敲除了肠出血性大肠杆菌O157∶H7的esc N基因,突变株与野生株的生长曲线相近。结论:构建了Ⅲ型分泌系统缺陷菌株,为进一步研究Ⅲ型分泌系统因子在肠出血性大肠杆菌致病过程中的作用奠定了基础。     

肠出血性大肠杆菌O157∶H7前噬菌体CP-933Y缺失突变株的构建

目的:利用Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌O157∶H7前噬菌体片段CP-933Y,进而构建CP-933Y缺失突变株。方法:以肠出血性大肠杆菌O157∶H7菌株为模板,加入酶切位点PCR扩增前噬菌体CP-933Y上、下游各600 bp的同源臂序列;酶切后分别连接到p UC19-kan质粒的卡那霉素(包含FRT位点)抗性基因两侧,构建中间是卡那霉素抗性基因标记含有目的基因上、下游同源序列的线性片段;导入含有p KD46质粒的O157∶H7菌株中,利用Red编码的同源重组酶使该片段与目的基因上、下游发生同源重组,卡那霉素抗性基因置换菌株中CP-933Y前噬菌体片段,最后导入p CP20质粒去除卡那霉素抗性标记基因。结果:经PCR及测序验证,O157∶H7菌株中前噬菌体片段CP-933Y被敲除,敲除株与野生株具有相似的生长曲线。结论:构建了大肠杆菌O157∶H7前噬菌体CP-933Y缺失株,为进一步研究前噬菌体CP-933Y的功能奠定了基础。     

肠出血性大肠杆菌O157∶H7 z1445基因缺失株的构建

目的:利用Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌(EHEC)O157∶H7的z1445基因,构建大肠杆菌z1445基因缺失突变株。方法:以O157∶H7为模板,PCR扩增目的基因两侧的同源臂序列,分别经酶切后连接到p UC19-kan质粒的卡那霉素抗性基因kan两侧,PCR获得中间嵌合kan基因(带有FRT位点)的同源线性片段,利用质粒p KD46敲除z1445基因,利用质粒p CP20去除抗性标记基因;PCR鉴定及测序验证目的基因缺失后,测定缺失株及野生株的生长曲线。结果:敲除了z1445基因,突变株与野生株的生长曲线接近。结论:构建了z1445基因缺陷型菌株,为进一步分析z1445基因在O157∶H7与宿主的相互作用中发挥的作用提供了材料。     

利用Red系统快速改构含鼠β-酪蛋白基因的细菌人工染色体

采用Red系统介导的同源重组方法对含有鼠β-酪蛋白基因的RPCI23-440C1BAC进行快速改构。首先通过PCR方法,获得两端带有鼠β-酪蛋白基因同源序列的tPAm-Zeo同源重组片段,然后将此同源重组片段电击转化至已含有编码Red重组酶质粒的RPCI23-440C1BAC菌中,在λRed重组系统的帮助下,通过同源重组片段两端与RPCI23-440C1中β-酪蛋白同源的序列在菌体内与β-酪蛋白基因发生同源重组,将其置换。最后利用Zeocin抗性基因两侧的FRT位点,通过FLP位点专一性重组将抗性基因剔除。经Southern blot和序列分析鉴定表明,获得了重组正确且无编码两种重组酶质粒的tPAm-RPCI23-440C1BAC克隆。     

基于λ-Red重组酶系统的Ⅳa2基因缺失及重组腺病毒的包装

本研究用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法缺失腺病毒基因组上Ⅳa2基因的大部分编码序列(1104 bp),并获得一种Ⅳa2基因缺失的重组腺病毒。首先构建PCR打靶的含有卡那霉素抗性表达盒的模板质粒pAK,再以pAK为模板扩增出两端含39 bp同源臂的线性DNA片段;将pFG140质粒及线性DNA片段依次转化到宿主菌BW25113/pIJ790中,通过λ-Red重组酶介导的同源重组获得了缺失Ⅳa2基因的腺病毒基因组质粒pFG140-ΔⅣa2(1104)。酶切及DNA测序结果显示,用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法在pFG140上精确地缺失了预计的Ⅳa2基因3’端的1104bp片段。用PCR方法扩增获得Ⅳa2基因全长ORF,插入表达载体pAAV2neo中,构建成Ⅳa2基因表达质粒pAAV2neo-Ⅳa2。将pFG140-ΔⅣa2(1104)与pAAV2neo-Ⅳa2共转染HEK293细胞,成功地获得了重组腺病毒Ad5ΔⅣa2(1104)。Western Blot的结果表明,Ad5ΔⅣa2(1104)病毒感染的HEK293细胞检测不到Ⅳa2蛋白的表达。本研究建立了一种对腺病毒基因组直接进行缺失操作的λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法,并获得了一种IVa2基因大部分缺失的重组腺病毒。     

利用Red重组系统对大肠杆菌ClpP基因的敲除

利用含有质粒pKD4 6的菌株BW2 5 113,在阿拉伯糖诱导后 ,表达λ噬菌体的 3个重组蛋白 ,宿主菌就具有了同源重组的能力 .设计的引物 5′端有 5 0bp的拟敲除基因的同源臂 ,3′端为扩增引物 ,以pKD3为模板 ,扩增两侧含FRT位点的氯霉素抗性基因 ,将此线性片段电转入具重组功能的感受态细胞 ,利用氯霉素平板就可以筛选到阳性转化体 .再利用表达Flp重组酶的质粒pCP2 0 ,可将FRT位点之间的氯霉素抗性基因删除 .利用该重组系统 ,构建了ClpP蛋白酶缺失的大肠杆菌工程菌株 ,可望在减少外源蛋白的降解方面发挥一定的作用 .     

利用Red重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌Ⅵ型分泌系统相关基因

【背景】沙门氏菌是一种重要的人畜共患病原菌,可引起广泛的胃肠炎以及伤寒、副伤寒,其致病机制一直未被阐明。基因敲除技术在研究沙门氏菌致病性方面发挥了重要作用,然而目前的敲除技术仍存在费时、成功率低的问题。研究发现鼠伤寒沙门氏菌含有Ⅵ型分泌系统,其组成成分之一溶血素共调节蛋白(Hemolysin-coregulated protein,Hcp)可能在其致病过程中发挥了重要作用。【目的】拟通过对3个编码Hcp蛋白的基因进行敲除,在鼠伤寒沙门氏菌中建立一套方便快捷的重组系统,从而用于沙门氏菌致病性的研究。【方法】以pKD4为模板,扩增两端带有目的基因同源序列的卡那霉素抗性基因片段,将片段导入含重组酶系统的目的菌,重组后再导入质粒pCP20消除抗性基因片段,达到无痕敲除的效果。【结果】对3个单独的hcp基因及其组合进行了敲除,得到了所需的基因缺失株,并总结出了一些实验过程中可能遇到的问题的解决方案。【结论】Red重组系统可用于鼠伤寒沙门菌的基因敲除,通过优化同源片段的长度、PCR模板浓度、L-阿拉伯糖加入时间、实验过程中的温度等实验条件,提高Red重组系统在沙门氏菌中的重组效率。此方法简单、快速,重组效率高,值得推广。     

一种以PCR产物直接构建同源重组杆状病毒的方法

发展了一种在不构建载体的前提下, 以PCR产物直接构建同源重组杆状病毒的方法. 这种方法建立在λ噬菌体Red重组系统能介导36 bp以上的同源片段产生同源重组的基础之上. 以棉铃虫单粒包埋型核多角体病毒(HaSNPV)为例, 详细地介绍了以氯霉素抗性基因(CmR)置换HaSNPV基因组中orf135的快速重组过程. 人工合成一对长60 bp左右的引物, 其中40 bp与HaSNPV orf135的头部和尾部序列同源, 另20 bp分别为氯霉素抗性基因的尾部和头部序列. 以含有CmR的质粒pKD3为模板, 利用这对引物PCR合成两侧各有40 bp orf135同源臂的CmR基因, 将此线性片段转化含有HaSNPV人工染色体(Bacmid)且能表达λ噬菌体Red重组酶的菌株中, 获得了缺失orf135并对氯霉素具有抗性的重组转化子. 由于整个过程无需构建载体, 重组过程在大肠杆菌中完成, 使得构建同源重组杆状病毒的过程大大缩短. 这种方法将广泛适用于其他具有较大基因组的病毒的基因置换和基因缺失.     

弗氏志贺菌 M90T 株毒力相关膜蛋白复合物组成基因缺失突变体的构建

目的：构建弗氏志贺菌M90T株毒力相关膜蛋白复合物组成蛋白基因的缺失突变株。方法：分别扩增目的基因的上、下游同源臂和卡那霉素抗性基因片段,利用重叠延伸PCR技术将这3个片段融合为打靶片段,电击转化M90T／pKD46感受态细胞,在bRed重组系统的作用下,通过同源重组将目的基因置换为卡那霉素抗性基因,之后在辅助质粒pCP20的作用下切除FRT位点之间的卡那霉素抗性基因,得到基因缺失突变体。结果与结论：分别构建了M90T株毒力相关膜蛋白复合物4个组成蛋白Apy、DnaK、CIpB、YdgA的基因缺失突变体,为进一步研究各基因的功能提供了突变体。