通过同源重组在聚球藻7002中表达小鼠金属硫蛋白-Ⅰ的初步研究

用PCR方法从海洋单细胞蓝藻聚球藻7002（Synecohococcus sp.PCC7002)基因组DNA中扩增得到藻蓝蛋白β亚基基因（cpcβ)的上游序列（Pcpcβ),及编码谷氨酰胺合成酶的glnA基因片段,以Pcpcβ作为启动子,以glnA基因片段作为整合平台,构建含有小鼠金属硫蛋白-Ⅰ（mMT-Ⅰ)cDNA的同源整合表达载体pKGC-MT,通过自然转化法将整合表达载体导入聚球藻7002中,经氨苄青霉素筛选,得到遗传性状稳定的转基因藻,PCR检测证明mTM-Ⅰ基因已整合到蓝藻基因组DNA上;蛋白质印迹表明mMT-Ⅰ已在蓝藻中表达;ELISA结果显示mMT-Ⅰ在蓝藻中的表达量约为800μg/g。     

通过同源重组在聚球藻7002中表达小鼠金属硫蛋白-Ⅰ的初步研究

用PCR方法从海洋单细胞蓝藻聚球藻7002（Synechococcus sp. PCC 7002）基因组DNA中扩增得到藻蓝蛋白β亚基基因（cpcβ）的上游序列（Pcpcβ）,及编码谷氨酰胺合成酶的glnA基因片段．以Pcpcβ作为启动子、以glnA基因片段作为整合平台,构建含有小鼠金属硫蛋白-Ⅰ（mMT-Ⅰ）cDNA的同源整合表达载体pKGC-MT.通过自然转化法将整合表达载体导入聚球藻7002中,经氨苄青霉素筛选,得到遗传性状稳定的转基因藻.PCR检测证明mMT-Ⅰ基因已整合到蓝藻基因组DNA上;蛋白质印迹表明mMT-Ⅰ已在蓝藻中表达;ELISA结果显示mMT-Ⅰ在蓝藻中的表达量约为800 μg/g.     

启动子Pcpcβ提高鱼腥藻7120中hGM-CSF基因表达效率的研究

利用聚球藻7002中编码藻蓝蛋白基因(cpcβ)的启动子(Pcpcβ),替代穿梭表达载体pDC-GM中的启动子PpsbA,启动外源人粒巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)基因在鱼腥藻7120中的表达。蛋白免疫印迹证实,在含Pcpcβ启动子的cGM藻株中,hGM-CSF基因的表达水平比原先构建的含PpsbA启动子的GM藻株中提高了90%,且该基因的高效表达对宿主细胞的生长未产生明显影响。结果表明,对于在蓝藻中表达hGM-CSF基因而言,Pcpcβ启动子可能是较适宜的强启动子之一。     

人表皮生长因子（hEGF）基因在蓝藻中的表达

人表皮生长因子（hEGF)是由53个氨基酸组成的蛋白,在临床上内服与外敷可促进内外表皮细胞的生长。将人工合成的hEGF基因连接到质粒pRL-489上,位于启动子psb下游。验证连接成功后,用三亲接合转移方法将载体pRL-hEGF导入聚球藻Synechococcus sp.PCC7002和鱼腥藻Anabeana sp.PCC7120。由于pRL-hEGF没有能在单细胞蓝藻中自主复制的复制子,通过筛选,hEGF在聚球藻7002中是整合到蓝藻染色体上进行表达的。用PCR扩增的方法在两种转基因藻中均检测到hEGF基因的存在。放射免疫分析证明,hEGF基因在两种转基因藻中均得到了表达。而且,在聚球藻7002中是采用分泌形式将表达产物分泌到培养液中。     

小鼠金属硫蛋白在聚胞藻中的金属诱导表达与纯化

应用蓝藻类金属硫蛋白基因启动子(smt O-P)的金属诱导性,在单细胞的聚胞藻PCC 6803中表达小鼠金属硫蛋白结构基因(mMT-1 cDNA)。在大肠杆菌HB 101中构建含有smt O-P和mMT1 cDNA的穿梭表达载体pKT-MRE,经质粒转移,链霉素筛选,Southern和Western杂交分析鉴定得稳定的转基因工程藻落。同时,做小批量锌诱导表达,并纯化了外源蛋白,5L培养液含鲜藻重5.0g,得到3.5mg mMT-1;转基因藻在高金属浓度下的耐受性测定表明,外源基因的表达提高了蓝藻对金属离子的抗性,约为野生藻的2倍。     

小鼠金属硫蛋白-Ⅰ在鱼腥藻7120中的融合表达及其纯化

为了提高小鼠金属硫蛋白-Ⅰ(mMT-Ⅰ)在鱼腥藻7120(Anabaena sp.PCC 7120)中的表达量、便于表达产物的分离纯化,构建了新的穿梭融合表达载体pKG-MT.通过pKG-MT,mMT-Ⅰ cDNA在tac启动子的调控下,以与谷胱甘肽转硫酶(GST)C-末端相融合(GST-MT)的形式在鱼藻中表达.SDS-PAGE结果显示在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导下GST-MT在鱼腥藻中表达.经谷胱甘肽亲合层析,从转基因藻中分离、纯化得到GST-MT.利用GSTC-末端的凝血酶酶切位点,用凝血酶对GST-MT进行柱上酶切,经Sephadex GS0除去凝血酶得到mMT-Ⅰ.SDS-PAGE表明纯化得到所要的目标产物;ELISA测定结果显示从每克转基因藻(鲜重)中可纯化得到0.9 mg mMT-Ⅰ;原子吸收测定表明纯化得到的mMT-Ⅰ的镉离子结合能力接近于天然MT.     

转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长潜力分析

以野生聚球藻7002为对照,从室温吸收光谱、光合放氧速率、生长动力学参数以及气升式光生物反应器中的生长特性阐述了转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长优势和培养潜力.结果表明:转MT聚球藻室温可见光光谱吸收峰比野生藻略高;最大净光合速率和饱和光强比野生藻高,呼吸速率和补偿光强比野生藻低;转MT聚球藻摇瓶培养的最大细胞浓度为野生藻的1.74倍,具有较高的细胞生长速率;气升式光生物反应器有利于转MT基因聚球藻生长潜力的发挥.     

葡萄糖浓度对转基因聚球藻表达hTNF-a和光合作用的影响

为了开发海洋药物,把人肿瘤坏死因子-a(hTNF-a)转入海洋单细胞蓝藻聚球藻7002.然而,转基因聚球藻的hTNF-a表达率很低,仅为可溶性蛋白的0.08%,这不利于进一步纯化.不同浓度的葡萄糖对转TNF-a聚球藻的生长、hTNF-a的表达和光合作用的影响.当葡萄糖浓度为125mmol/L,hTNF-a的表达率达到最高,是不合葡萄糖的6.57.此外,当葡萄糖浓度为75mmol/L时,藻细胞的净光合作用速率达到最大,是光自养藻细胞的1.69倍.在各种葡萄糖浓度下,藻细胞对葡萄糖的吸收都不明显.     

在鱼腥藻7120中建立反义glnA系统

应用反义技术对鱼腥藻7120切的内源glnA基因的表达进行调控,首次获得了人工反义系统的蓝藻品系。先从编码谷酰胺合成酶（GS）的基因glnA中取得部分结构基因片段,与表达质粒载体pRL-439及穿梭质粒载体pDC－8相连接。通过酶切鉴定筛选出反向克隆的穿梭表达质粒pDC－AM,然后应用三亲接合转移法把它转入鱼腥藻对7120.通过新霉素筛选,酶谱鉴定,斑点杂交,质粒的交叉转化以及内源glnA基因表达的GS活性分析,GS相关的胞外泌氨分析及所获藻株的形态学变化,证明已在鱼腥藻7120中建立了人工反义glnA基因的品系。     

转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长潜力分析

以野生聚球藻7002为对照, 从室温吸收光谱、光合放氧速率、生长动力学参数以及气升式光生物反应器中的生长特性阐述了转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002的生长优势和培养潜力。结果表明: 转MT聚球藻室温可见光光谱吸收峰比野生藻略高; 最大净光合速率和饱和光强比野生藻高, 呼吸速率和补偿光强比野生藻低; 转MT聚球藻摇瓶培养的最大细胞浓度为野生藻的1.74倍, 具有较高的细胞生长速率; 气升式光生物反应器有利于转MT基因聚球藻生长潜力的发挥。     

hGM-CSF基因穿梭表达载体的构建及其在鱼腥藻7120中的克隆

人粒-巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)作为一种造血生长因子,能够刺激T细胞和巨噬细胞增殖、成熟和分化,具有极其重要的免疫调解功能.本研究运用PCR方法,从质粒pAG-MT-8中克隆该基因,并在其5′端添加有利于在蓝藻细胞中高效表达的SD序列,然后插入到表达载体(pRL-439)强启动子PpsbA的下游,进一步与穿梭表达载体pDC-08相连构建成穿梭表达载体pDC-GM.利用三亲接合转移方法将该穿梭表达载体(pDC-GM)转入丝状鱼腥藻7120,通过相应抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻.以该转基因藻的基因组DNA为模板进行PCR检测,结果表明hGM-CSF基因已转入鱼腥藻7120.这是首次尝试把蓝藻作为制备重组hGM-CSF的新宿主,具有潜在的经济价值和社会效益.     

迟缓爱德华氏菌Eta1-L-Gapdh融合蛋白在蓝藻中的表达

在蓝藻中表达迟缓爱德华氏菌Eta1-L-Gapdh融合蛋白。提取迟缓爱德华氏菌基因组DNA为模板,用PCR技术分别扩增两个已知具有较强免疫原性的基因eta1和gapdh,再采用重叠延伸PCR将这两个基因融合,获得目的融合基因eta1-L-gapdh。将目的基因连接到表达载体pRL489的两个Bam H I酶切位点之间构建表达载体,用质粒提取、PCR、酶切、测序等手段对表达载体进行验证。验证正确的表达载体通过三亲接合转化野生鱼腥藻PCC7120,用新霉素抗性筛选出转基因藻落,通过质粒提取和PCR验证转基因藻。用RT-PCR和Western-blot分别从转录水平和翻译水平对转基因藻中融合基因的表达进行了检测。结果表明,含目的基因的表达载体构建成功,目的基因在蓝藻中转录并表达蛋白,该蛋白在蓝藻中的表达量为2.46%。     

基于同源双交换的聚球藻PCC 7942基因组大片段无标记删除

在蓝藻合成生物学中,对大片段进行无标记删除可以加快基因组简化的进程.研究以聚球藻PCC 7942为材料,基于同源重组技术对基因组中大于10 kb的3个非必需区域进行无标记删除.构建带有两侧同源片段的不可在聚球藻复制的质粒,利用接合转移将其导入藻细胞获得同源单交换株,再借助于条件致死基因sacB筛选第二步交换的克隆,获得...     

新型聚球藻噬藻体Yong-L2-223的分离及基因组分析

【目的】噬藻体(cyanophages)是特异性侵染蓝藻(cyanobacteria)的病毒，广泛分布于各类水体中，在调节蓝藻种群动态和密度、推动生物地球水生生态系统循环中起着重要作用。本研究的目的在于分离、鉴定噬藻体。【方法】本研究以海洋聚球藻(Synechococcus sp.) PCC 7002为指示宿主，从淡水水样中分离培养一株新型噬藻体Yong-L2-223，对其进行了宿主范围实验、全基因组测序、基因功能注释和系统进化分析。【结果】针对31株供试蓝藻的宿主范围实验，结果除指示藻PCC 7002 [属于聚球藻目(Synechococcales)]外，Yong-L2-223能够感染2株淡水蓝藻，分别是来源于滇池的绿色微囊藻(Microcystis viridis) FACHB-1342 [属于色球藻目(Chroococcales)]和水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)FACHB-1209[属于念珠藻目(Nostocales)]。既可在高盐条件下感染海洋蓝藻，又可在低盐条件下感染淡水蓝藻，Yong-L2-223具有广盐性。透射电镜观察表明，Yong-L2...     

甜味蛋白thaumatin基因转入烟草的研究

利用基因工程技术 ,将分别克隆在两个不同载体上的甜味蛋白 thaum atin c DNA基因片段连接成一个完整的 c DNA基因 ,并将该基因克隆进 p BI12 1,构建成表达载体 p BI12 1- tha.通过冻融法导入农杆菌 ,农杆菌介导叶盘法转入烟草 ,经过组培 ,得到转基因的植株 .提取转基因烟草总 DNA,经 PCR,PCR- Southern和 Southern杂交证实 ,甜味蛋白基因已整合到烟草基因组中 .RT- PCR结果证明 ,thaumatin基因已在转基因烟草中转录成 m RNA,但SDS- PAGE和甜味尝试都表明 thaumatin基因在转基因烟草中没有表达出甜味蛋白     

解毒酶基因在蓝藻中的克隆与表达

用抗性库蚊酯酶基因B1的cDNA片段插入质粒pRL-439中的强启动子之后,再与穿梭表达载体pDC-8相连构建成大肠杆菌蓝藻穿梭表达载体pDC-B1,然后通过三亲接合转移法将pDC-B1转入蓝藻Synechococcus sp. PCC7942中,经新霉素筛选获遗传稳定的转基因藻株;纯化单藻落在液体中扩大培养,提取蓝藻质粒,Southern杂交确证B1cDNA已转入受体细胞;用酯酶的特异性底物β-乙酸萘酯(β-NA)检测B1的表达,转基因藻对β-NA的降解明显高于野生藻,证明酯酶B1基因在转基因藻中得到表达。     

雨生红球藻基因组文库的构建及鉴定

本研究以雨生红球藻34-1n为材料,提取其基因组DNA,利用限制性内切酶Sau3AⅠ对基因组DNA进行酶解,回收6~8kb的基因组DNA片段,并浓缩至200ng/μL。该片段与经BamH Ⅰ酶切和去磷酸化处理后的pUC18载体连接,然后电击转化到受体菌Escherichia.coli DH5α中,获得雨生红球藻34-1n的基因组文库。该文库的平均插入片段长度约为6.5kb,获得6×105个克隆数。通过PCR筛选,由雨生红球藻基因组文库中获得含bkt1序列的单克隆菌,与β-胡萝卜素氧化酶序列(GenBank:DQ086233.1)进行比对,结果表明bkt1基因组序列含有6个外显子。本研究为进一步鉴定雨生红球藻相关基因提供了一个文库平台。     

光质对工程聚球藻7002生长及psbA启动子的调控

工程聚球藻的psbA基因及其所用载体的启动子Ppsb A均受光质调控,利用该机制可通过光质调控提高聚球藻的光合效率及其外源基因表达率。以转vp28基因聚球藻7002为实验材料,通过优化光强、温度及pH,解除光限制因素并提高光能利用率。通过改变白光、红光及蓝光的比例,调控光质组成及单色光的光强,检测细胞生长、外源基因的表达及psb A基因的转录。研究结果表明:高比例蓝光下,vp28基因的表达率达到2.4%,是纯白光下的3倍,重组蛋白VP28的积累量提高至2倍。高比例红光抑制了psb AII、psb AIII基因及外源基因的表达,但促使生物量在3 d内突破1.5 g/L。本研究为蓝藻的生物制药和工程蓝藻代谢产物的产业化提供了理论基础。     

T7 RNA聚合酶基因表达系统在鱼腥藻7120中构建及hG-CSF的表达

外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。     

人肝金属硫蛋白突变体β基因通过同源重组在蓝藻中的克隆与表达

将人肝金属硫蛋白（ＭＴ）突变体β基因插入到中间载体ｐＲＬ－４３９上的强启动子ＰｐｓｂＡ 下游,利用载体ｐＲＬ－β上的ＰｐｓｂＡ 和β基因与ｐｈａｓｍ ｉｄ ｐＴＺ１８－８上整合平台ＰｓｂＢ,构建整合表达载体ｐＴＺ－β．整合平台ＰｓｂＢ与集胞藻（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓｓｐ．ＰＣＣ６８０３）染色体ＤＮＡ 上ｐｓｂＢ基因下游片段为同源序列．为了发生单交换同源重组,将外源基因β插入到整合平台ＰｓｂＢ下游的克隆位点．利用自然转化方法将表达载体ｐＴＺ－β整合到Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｔｓｐ．ＰＣＣ６８０３的染色体上．经氨苄青霉素筛选得到遗传性状稳定的转基因蓝藻．Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇ 证明β基因已整合到Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ ｓｐ．ＰＣＣ６８０３的染色体上;Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇ 表明β基因已在蓝藻中表达．ＥＬＩＳＡ 测定在Ｚｎ２＋ 浓度为１５０ μｍ ｌ／Ｌ时表达量最高,为５９０ μｇ／ｇ 鲜藻;原子吸收表明转β基因的藻对Ｚｎ２＋ 的富集能力约为野生型的２倍．