敲除LTA4H基因的PK-15细胞系构建及其对口蹄疫病毒复制的影响

【目的】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建白三烯A4水解酶(leukotriene A4 hydrolase, LTA4H)基因缺失的猪肾细胞系(porcine kidney-15, PK-15),探究LTA4H对口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus, FMDV)复制的影响,为开展LTA4H功能研究及调控病毒复制机制研究提供理论依据。【方法】设计2条针对猪LTA4H基因的引导RNA (small guide RNA, sgRNA),分别构建至载体pX459-puro-MCS中;将CRISPR重组质粒转染PK-15细胞,用嘌呤霉素(puromycin)抗生素筛选,并通过有限稀释法筛选单克隆细胞,之后通过Western blotting和测序检测LTA4H基因的敲除,获得LTA4H基因功能缺失细胞系。使用Western blotting、RT-qPCR及病毒滴度测定等方法检测敲除LTA4H基因后对FMDV复制及相关蛋白的表达情况。【结果】获得的单克隆敲除细胞系与野生型细胞相比,能够显著抑制FMDV复制。【结论】本研究成功构建了LTA4H基因敲除的PK-15细胞系,证明LTA4H对FMDV的复制具有促进作用,研究结果为后续LTA4H功能研究提供理论依据。     

利用CRISPR/Cas9技术构建VPS34基因敲除的A549/293T细胞系

该研究利用CRISPR/Cas9策略构建敲除VPS34基因的A549/293T细胞系,并初步将其用于自噬功能研究。应用在线工具设计了针对VPS34基因的3条sgRNA,并克隆至pX459载体。将重组质粒转染A549/293T细胞,嘌呤霉素初步筛选,通过PCR后测序和Western blot技术检测发现, sgRNA-1的敲除效果最好。将转染sgRNA-1的两种细胞单克隆化, PCR测序发现,存在碱基缺失, Western blot结果显示,对应的单克隆也未检测到VPS34蛋白,可见成功获得了VPS34敲除的A549/293T细胞系。由于VPS34参与自噬起始,实验结果显示, VPS34敲除后, LC3-I向LC3-II转化显著被抑制,自噬底物P62大量累积。结果表明,该方法成功获得稳定敲除VPS34基因的A549/293T细胞系,且细胞中的自噬被显著抑制。同时,敲除VPS34能够降低人肺癌A549细胞的生长速率。该实验利用CRISPR/Cas9系统首次获得稳定敲除VPS34基因的哺乳动物细胞A549/293T细胞系,为后续自噬功能研究提供有力工具。     

应用CRISPR/Cas9系统构建MTHFD1基因敲除的HEK-293细胞系

目的:利用成簇的、规律间隔的短回文重复序列/Cas9核酸酶(CRISPR/Cas9)基因编辑技术构建亚甲基四氢叶酸脱氢酶1(methylenetetrahydrofolate dehydrogenase 1, MTHFD1))基因敲除人胚肾(HEK-293)稳定细胞系。方法:利用在线软件筛选出评分最高的3条针对MTHFD1基因的单向导RNA (sg RNA),然后合成sg RNA序列并将其插入到含有GFP标签的质粒中;重组质粒转染HEK-293细胞后通过流式细胞仪分选出已被转入sg RNA的单细胞,通过测序确认单克隆细胞系中MTHFD1的DNA序列突变状态;最后应用实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(real-time quantitative Polymerase Chain Reaction, RT-q PCR)和蛋白质印迹(Western blot)方法检测单克隆细胞中MTHFD1的m RNA和蛋白表达水平。结果:重组载体中含有正确的sg RNA序列;测序结果显示该细胞系中MTHFD1基因发生了单个碱基插入突变和6个碱基的缺失突变;RT-qPCR结果显示单克隆细胞系中MTHFD1在m RNA水平显著降低;Western blot检测成功构建MTHFD1蛋白缺失的HEK-293细胞。结论:本研究利用CRISPR/Cas9技术成功构建的MTHFD1敲除HEK-293细胞系。     

CRISPR/Cas9介导的RPSA基因敲除细胞系的建立及其应用

【目的】利用CRISPR/Cas9技术建立RPSA基因缺失的乳仓鼠肾细胞(baby hamster kidney cells,BHK21)细胞系,为开展RPSA调控病毒复制机制研究提供工具;同时,初步探究RPSA对塞内卡病毒复制的影响。【方法】根据GenBank中仓鼠的RPSA基因序列找到产生不同转录本的共同外显子段,设计并合成4对引导RNA(sgRNA),分别构建至PX330载体中;经过筛选选择打靶活性较高的PX330-RPSA-sgRNA2质粒用于后续敲除细胞系构建。将PX330-RPSA-sgRNA2质粒转染BHK21细胞后,通过有限稀释法筛选单克隆细胞,通过Westernblot及序列测定检测RPSA基因的敲除。通过Westernblot及qPCR分析比较塞内卡病毒在野生型及RPSA基因敲除BHK21细胞中的复制差异。【结果】Western blot检测及序列测序证实了RPSA基因敲除单克隆细胞构建成功。进一步研究发现,塞内卡病毒在RPSA基因敲除细胞中的复制水平明显低于其在野生型BHK21细胞中复制的水平。【结论】成功构建了RPSA基因敲除的BHK21细胞系,首次表明RPSA对塞内卡病毒的复制具有重要作用,为进一步开展RPSA在细胞内调控病毒复制机制研究奠定基础。     

利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除anxa6基因的Caco-2细胞株

【目的】利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除anxa6基因的Caco-2细胞株,为研究大肠杆菌O157:H7效应蛋白Esp F与宿主膜联蛋白A6 (ANXA6)相互作用及其致病机制奠定基础。【方法】根据CRISPR/Cas9靶向原理设计并合成3个特异性识别anxa6基因的向导RNA (single guide RNA,sgRNA),基于Lenti CRISPRv2载体构建Lenti CRISPRv2-sg RNA重组质粒,转入293T细胞中,制备sgRNA-Cas9慢病毒,将慢病毒感染Caco-2细胞,经嘌呤霉素筛选阳性细胞,有限稀释法分离培养单克隆细胞,提取单克隆细胞基因组DNA,并对敲除位点附近的DNA片段进行PCR扩增,测序并进行脱靶效应评估;免疫印记法检测ANXA6蛋白表达情况,细胞计数试剂盒8 (cell counting kit 8,CCK8)试剂盒检测细胞增殖能力,免疫荧光法检测细胞紧密连接分布情况。【结果】Western blotting及序列测序表明anxa6基因敲除单克隆细胞构建成功;脱靶效应评估结果显示预测的10个脱靶位点均无脱靶现象;基因敲除对细胞增殖能力...     

基于CRISPR/Cas9系统筛选猪流行性腹泻病毒复制相关基因及其验证

【背景】成簇规律间隔的短回文重复序列相关蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein,CRISPR/Cas9)已被广泛证实是高效、强大的第三代基因编辑工具,在发现功能基因等领域取得了重要进展,但至今尚无利用该方法挖掘猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)宿主基因的报道。【目的】利用CRISPR/Cas9系统在全基因组范围内筛选PEDV复制相关基因,并进行候选基因的初步验证,为培育抗PEDV种猪提供科学参考。【方法】通过CRISPR/Cas9技术构建人肝癌细胞系(Huh-7)全基因组敲除文库,利用PEDV感染Huh-7文库细胞,随后经过高通量测序筛选影响PEDV复制的关键宿主因子,结合基因干扰和检测病毒效价等相关试验对影响PEDV复制的候选基因进行初步验证。【结果】构建了CRISPR/Cas9系统在全基因组范围内筛选PEDV复制相关基因的方法,将富集程度排名靠前的整合素α11(integrin α11,ITGA11)、哺乳动物复制蛋白A2(replication protein A2,RPA2)、驱动蛋白家族成员2A(kinesin family member 2A,KIF2A)、诱导髓系白血病细胞分化蛋白1(induced myeloid leukemia cell differentiation protein 1,MCL1)、多聚ADP核糖化酶1[poly(ADP-ribose)polymerase 1,PARP1]和囊泡单胺转运蛋白(vesicular monoamine transporter,SLC18A1)基因进行了验证;采用siRNA对上述基因分别进行干扰后,结果与对照组相比,干扰ITGA11可显著降低PEDV猪源靶向细胞IPEC-J2中PEDV-NmRNA、蛋白表达水平及子代病毒滴度。【结论】基于CRISPR/Cas9系统的全基因组敲除文库可作为挖掘PEDV复制相关功能基因的有效工具,ITGA11基因可作为一种制备抗PEDV猪种潜在的靶基因。     

细胞周期因子Geminin对CRISPR/Cas9编辑效率的影响

[目的]旨在探究细胞周期因子Geminin对Cas9在细胞基因组中的编辑效率是否有影响。[方法]将Geminin的前40个氨基酸序列对应的cDNA序列克隆到含靶向COSMC基因的sgRNA的pX459质粒pX459-COSMC-Cas9(wtCas9)上得到能在Cas9蛋白N端融合表达Geminin片段的pX459-COSMC-Geminin-Cas9质粒(Geminin-Cas9)。在人胚胎肾细胞HEK293T或人结肠癌细胞HT29细胞中同时表达wtCas9和Geminin-Cas9蛋白质,检测并比较细胞中Cas9的表达水平和Cas9编辑COSMC基因的效率。[结果]Western Blotting检测发现相比wtCas9质粒,转染Geminin-Cas9质粒的细胞中Cas9表达水平更低,Geminin-Cas9载体对COSMC基因的编辑效率在编辑前期也相对较低,但随着编辑时间的延长,两者的编辑效率趋于一致。[结论]细胞周期因子Geminin的存在能降低Cas9在细胞中的总体表达水平,在编辑前期会在一定程度上降低Cas9的编辑效率,而延长编辑时间又能消除这一影响。     

基于CRISPR/Cas9系统构建裸鼹鼠HIF-1α基因敲除质粒及其功能验证

目的 利用簇状规则间隔回文重复序列(CRISPR)/Cas9基因编辑系统构建质粒并敲除裸鼹鼠皮肤成纤维(NMR skin fibroblasts, NSF)细胞HIF-1α基因,为研究裸鼹鼠的耐低氧机制及缺氧相关疾病的发生发展机制提供体外细胞模型。方法 针对裸鼹鼠HIF-1α基因的1～4号外显子区域设计4对sgRNA序列,并成功构建表达质粒。筛选得到最优sgRNA后,转染HEK-293T细胞收集上清液测定病毒滴度。前期用pLenti-Cas9(blast)病毒感染NSF细胞,后用制备的HIF-1α-sgRNA病毒感染表达Cas9蛋白的NSF细胞。经药筛后观察荧光表达,同时提取细胞gDNA和蛋白。通过T7E1酶和Western Blot检测NSF细胞中HIF-1α基因变化及蛋白表达情况。结果Sanger测序显示,所设计的sgRNA成功插入到pX459和pKLV2-U6-sgRNA2载体上,序列验证正确,重组质粒构建成功;T7E1酶切实验成功切除3条带,sgRNA的打靶效率为54%,Western Blot结果表明,经药筛后的裸鼹鼠NSF细胞HIF-1α基因敲除成功,蛋白水平显著降低(P=...     

RIG-I敲除293T细胞系的建立及其对B型流感病毒复制的影响

CRISPR/Cas9基因编辑技术是通过人工设计的单向导RNA(Single-guide RNA,sgRNA)指导Cas9蛋白对目的基因靶位点进行特异性的识别、结合和切割后,通过细胞的非同源末端连接或同源末端重组修复机制来完成对基因组的敲除与敲入的编辑技术。RIG-I是机体的一种模式识别受体,能够识别胞质中的含5′-三磷酸基团的RNA,并通过与下游信号分子MAVS相互作用,激活IRF3/7和NF-κB,从而启动I型干扰素和炎性因子的表达。已有研究表明,B型流感病毒(IBV)在感染早期能够上调RIG-I的表达水平。为了探索RIG-I是否为B型流感病毒激活抗病毒天然免疫信号通路的主要受体及其对IBV复制的影响,本研究利用CRISPR-Cas9技术对293T细胞中的RIG-I基因进行了敲除,经嘌呤霉素压力筛选到了一株稳定敲除RIG-I基因的293T(RIG-I-/-293T)细胞系。Western blotting检测发现,IBV或仙台病毒感染后该细胞系中RIG-I不再表达,说明该敲除细胞系构建成功。IBV感染RIG-I-/-293T细胞后,干扰素、炎性因子及干扰素刺激基因的转录水平与野生型293T细胞相比明显下降,并且在RIG-I-/-293T细胞中检测不到p65和IRF3磷酸化,表明IBV感染早期细胞因子的表达主要依赖于RIG-I信号通路的激活。IBV在野生型及RIG-I-/-293T细胞中的多步生长曲线表明,RIG-I可抑制IBV的复制。以上结果表明,RIG-I敲除的293T细胞系构建成功,RIG-I是IBV激活下游抗病毒天然免疫信号通路的主要受体之一,且对IBV的复制具有负调控作用,该研究为探索IBV的感染机制奠定了基础。     

大肠杆菌Zn2+敏感突变株构建及其功能验证

【背景】Zn²⁺在细胞解毒及许多生理过程中发挥着关键作用,Zn²⁺转运蛋白已逐渐引起人们的重视。在大肠杆菌中,zntA和zitB是2个外排Zn²⁺的关键基因。【目的】构建大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株,并对其功能进行验证。【方法】以Escherichia coli DH5α为出发菌株,利用λ Red重组系统,通过携带卡那霉素抗性基因的同源重组片段敲除zntA基因。在单基因敲除菌株基础上,利用携带庆大霉素抗性基因的同源重组片段敲除zitB基因,获得一株敲除了zntA和zitB的双基因敲除菌株KZAB04。通过功能互补实验检测基因敲除菌株及对照菌株对不同浓度Zn²⁺的敏感程度。【结果】基因敲除菌株KZAB04比出发菌株E.coli DH5α具有更高的Zn²⁺敏感性。【结论】大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株构建成功。该菌株的构建为zntA和zitB基因功能的研究提供了必要条件,同时也为其他Zn²⁺转运蛋白基因的功能鉴定与分析奠定了基础。     

构建基于CRISPR/Cas9技术敲除ALOX5的质粒

旨在利用CRISPR/Cas9技术构建敲除花生四烯5-脂氧合酶基因(Arachidonate 5-lipoxygenase gene,ALOX5)的重组质粒。设计合成3对靶向敲除ALOX5第六外显子的sgRNA,将其分别插入到CRISPR/Cas9质粒骨架pX458载体中,转化感受态大肠杆菌DH5α后挑取克隆,通过测序评估重组质粒是否构建成功。将构建好的重组质粒转染293T细胞,在荧光显微镜下观察转染效果,挑取转染成功的细胞,用试剂盒提取转染细胞基因组DNA,PCR扩增含敲除位点的DNA片段,用测序技术获得核苷酸序列,用DNAStar软件分析转染细胞中ALOX5基因敲除情况。测序结果表明2对双链sgRNA寡核苷酸已插入质粒,且序列正确,靶向ALOX5基因的重组质粒pX458-sgRNAs-ALOX5构建成功。其在293T细胞中的转染效率约为50%,用一代测序法未检测到sgRNAs的切割效果。初步表明利用CRISPR/Cas9技术成功构建靶向ALOX5基因的重组质粒pX458-sgRNAs-ALOX5。     

NPAS2基因敲除的HepG2细胞系构建及其对肝癌细胞凋亡的影响

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建生物节律基因NPAS2敲除的HepG2肝癌细胞系,并初步探讨NPAS2基因敲除对肝癌细胞凋亡的影响。方法:利用sgRNA在线设计工具,针对NPAS2设计两条sgRNA;利用PX459质粒构建分别含有两条sgRNA的敲除载体PX459-sgRNA1;PX459-sgRNA2;利用T7核酸内切酶I检测两条sgRNA活性;将活性较高的打靶载体瞬时转染HepG2细胞,经过药物筛选,克隆化培养及基因测序后得到NPAS2敲除的HepG2肝癌细胞系;利用Western blot检测NPAS2蛋白的表达和凋亡相关蛋白Caspase3的活化;利用流式细胞仪检测敲除细胞系的凋亡水平。结果:成功构建了针对NPAS2的打靶载体;并筛选得到了活性较高的打靶载体;经过药物筛选和克隆化培养得到的NPAS2敲除肝癌细胞系未检测到NPAS2蛋白的表达;进一步发现NPAS2敲除的肝癌细胞Caspase3明显活化,凋亡水平显著升高。结论:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功构建了NPAS2基因敲除的HepG2肝癌细胞系,并发现NPAS2敲除可以促进肝癌细胞凋亡,为进一步研究生物节律基因NPAS2及其它相关基因在肝癌发生发展中的作用机制提供了有力的工具。     

嗜热链球菌CRISPR-Cas系统的检测

【目的】CRISPR-Cas系统为嗜热链球菌抵抗噬菌体等外源基因元件提供获得性免疫,分析NCBI中已公开发表全基因组序列的9株嗜热链球菌所含CRISPR-Cas系统的数目和类型,对实验室相应菌株的CRISPR-Cas系统进行检测。【方法】利用生物信息学方法对NCBI中9株已测序嗜热链球菌所含CRISPR-Cas系统进行分析,根据其Cas基因序列设计引物,对实验室嗜热链球菌菌株的Cas基因进行扩增、测序,分析实验室6株嗜热链球菌的CRISPR-Cas系统情况。【结果】9株标准菌株均含不同数目的CRISPR-Cas系统,其类型主要为Ⅱ-A型、Ⅲ-A型和Ⅰ-E型,各类型的标志Cas基因高度保守。6株供试菌中,S4仅含Cas9基因,其它5株均含有Cas9基因、Cas10基因和Cas9*基因,79和KLDS3.0207还含有Cas3基因。【结论】可根据标准菌株高度保守的Cas基因设计引物,预测未知嗜热链球菌所含CRISPRCas系统的数目和类型。S4仅含1个Ⅱ-A型CRISPR-Cas系统,其它5株均含有2个Ⅱ-A型CRISPR-Cas系统和1个Ⅲ-A型CRISPR-Cas系统,此外,79和KLDS3.0207均含有1个Ⅰ-E型CRISPR-Cas系统。     

hsc70-4基因促进家蚕核型多角体病毒复制增殖

【目的】热休克应答(heatshockresponse,HSR)是机体细胞应对环境压力的一种重要防御策略,鉴定热休克蛋白在杆状病毒侵染宿主过程中的功能,并揭示其作用的分子机制,为探明宿主与病毒相互作用的分子基础提供理论依据。【方法】通过分子克隆技术对Bmhsc70-4基因进行克隆,并利用BioEdit及GeneDoc对其进行多序列比对分析;分别通过真核表达和基于CRISPR/Cas9的基因编辑系统对Bmhsc70-4基因进行过表达和敲除;利用荧光定量PCR技术检测相应基因的表达量;通过对Caspase-9和Caspase-3/7活性的检测确定Bmhsc70-4基因对细胞凋亡的影响;通过免疫荧光验证BmHSC70-4和BmIAP的共定位情况,并进一步通过免疫共沉淀验证它们的相互作用。【结果】Bmhsc70-4基因开放阅读框为1950bp,编码649个氨基酸,在昆虫间具有较高的保守性;BmNPV能够诱导Bmhsc70-4基因上调表达,过表达Bmhsc70-4基因能够促进BmNPV的增殖,敲除Bmhsc70-4基因能够抑制BmNPV的增殖,表明Bmhsc70-4基因的表达利于BmNPV的增殖;Bmhsc70-4基因具有抑制家蚕细胞凋亡的功能;荧光共定位显示BmHSC70-4和BmIAP共定位于细胞质中,免疫共沉淀结果表明两者可以相互作用;BmNPV侵染过程中Bmhsc70-4基因能够促进Bmiap基因的表达。【结论】Bmhsc70-4基因具有抑制家蚕细胞凋亡的功能,在BmNPV侵染家蚕细胞过程中,能够与BmIAP相互作用,并促进BmNPV复制增殖。     

茎瘤固氮根瘤菌环二鸟苷酸代谢相关基因的功能鉴定

【目的】考察茎瘤固氮根瘤菌ORS571中c-di-GMP合成酶AZC-2412的编码基因缺失的突变表型,初步探究其功能机理。【方法】本实验构建基于cre-loxp重组酶系统的根瘤菌基因敲除系统,以及采用三亲接合技术构建突变株。测定野生型和突变株的生长速率、趋化能力、胞外多糖产量、生物膜形成等表型。【结果】突变株与野生型生长速率几乎相同。与野生型相比突变株由于细胞内c-di-GMP水平降低,胞外多糖、生物膜产量等均有所下降。【结论】实验表明,环二鸟苷酸合成酶AZC-2412缺失,使得c-di-GMP水平降低,对胞外多糖生成、细菌的运动能力、生物膜的形成、细胞絮凝、与植物的互作等均有调控作用。     

枯草芽胞杆菌异戊二烯酶ComQ的生物信息学分析及对生物膜形态的影响

[目的]枯草芽胞杆菌ComQ是一种类异戊二烯生物合成酶.利用生物信息学预测分析了ComQ的生物学特性,对comQ基因进行过表达和敲除,构建突变菌,孔板发酵培养验证生物膜形态变化.[方法]运用NCBI (National Center for Biotechnology Information)网站里的Protein数据...