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.     

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.     

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...     

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%。     

groESL启动子提高集胞藻6803外源egfp基因表达效率的研究

利用聚球藻7942中热激蛋白基因groESL的启动子(PgroESL)驱动外源egfp基因在集胞藻6803(Syn-echocystis sp.PCC6803)中的表达,通过蛋白免疫印迹技术研究不同温度条件下该外源基因的表达情况。结果表明,42℃诱导30min后,PgroESL启动子能显著提高转基因藻Pg中外源egfp基因的表达,使外源基因的表达量比正常温度条件下提高3.4倍。研究表明,聚球藻7942中groESL操纵子的启动子区域是一类可以受温度诱导的强启动子,能够显著提高宿主细胞中外源基因的表达效率。     

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.     

葡萄糖浓度对转基因聚球藻表达hTNF-α和光合作用的影响

为了开发海洋药物,把人肿瘤坏死因子-α（hTNF-α）转入海洋单细胞蓝藻聚球藻7002。然而,转基因聚球藻的hTNF-α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-α聚球藻的生长、hTNF-α的表达和光合作用的影响。当葡萄糖浓度为125mmol／L,hTNF-α的表达率达到最高,是不含葡萄糖的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。     

人肿瘤坏死因子-α基因对鱼腥藻7120的光合活性的影响

藻类分子生物学和基因工程的发展已使外源基因能在蓝藻中表达,这就有可能分析外源基因对光合作用的影响。本研究采用两种转化系统所得的转基因蓝藻(Anabaena sp.PCC7120)1(To1)、2(To2)及野生藻(Wo)测定其生长曲线表明,它们的生长速度比较接近,转基因藻略微缓慢,生物量也偏少。用氧电极测定转基因藻的饱和光强与野生藻接近,为480μEm~(-2)s~(-1),最大放氧量为355mol O_2/mg Chl.h.吸收光谱测定结果表明转基因藻与野生藻的色素组成一致,均含有叶绿素a、类胡萝卜素和藻蓝蛋白等,但T02的藻胆蛋白含量高于野生藻。低温荧光发射光谱测定表明,外源基因的导入及表达促进了转基因藻中藻蓝蛋白的合成,改变了光能在两个光系统之间的分配,特别是由藻胆蛋白吸收的光能向光系统Ⅰ的传递受阻,不同的转化系统中所得的转基因藻中表现程度亦有差异。     

ggpS基因过表达对集胞藻PCC 6803甘油葡萄糖苷和甘油合成的影响

为了研究甘油葡萄糖苷磷酸合成酶(GgpS)在集胞藻PCC 803甘油葡萄糖苷和甘油合成中的作用,本研究在前期获得高产甘油葡萄糖苷藻株的基础上分别过量表达来自于集胞藻PCC 6803自身和聚球藻PCC7002的甘油葡萄糖苷磷酸合成酶基因ggpS,并测定了在不同浓度NaCl胁迫时突变藻株的甘油葡萄糖苷和甘油积累量。结果发现获得的突变株甘油葡萄糖苷合成没有提高,但是甘油合成显著增强。此外,当培养基NaCl浓度从600 mmol/L提高到900 mmol/L时,集胞藻PCC 6803自身ggpS过表达藻株的甘油合成进一步提高75%。这些结果显示了GgpS在将碳代谢流导入集胞藻甘油合成途径中的作用。研究成果也为进一步通过基因工程改造提高集胞藻甘油葡萄糖苷和甘油合成效率奠定了基础。     

重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)基因在鱼腥藻中的克隆

为了将rhG-CSF基因在鱼腥藻PCC 7120中克隆,用于制备口服制剂,利用DNA重组技术,在不改变阅读杠的前提下,将hG-CSF基因进行突变,并插入到pUC-19载体上,构建中间载体pUC=G-CSF;将pUC-G-CSF插入到pRL-489的启动子PpsbA的下游,构建穿梭表达载体pRL-G-CSF;通过三亲接合转移方法,将pRL-G-CSF转入丝状体蓝藻鱼腥藻PCC 7120内。本试验得到了有抗生素性的鱼腥藻,并用PCR技术检测到rhG-CSF基因在转基因鱼腥藻中存在。     

细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂Roscovitine对3种蓝藻生长和活性的影响

为了明确蓝藻中丝氨酸/苏氨酸激酶的功能是否与调控细胞的生长分裂相关,以丝状鱼腥藻7120、单细胞集胞藻6803和聚球藻7002为对象,利用OD750光吸收测定和MTT方法研究了不同浓度丝氨酸苏氨酸激酶抑制剂roscovitine对其生长和脱氢酶活性的影响。结果表明:4 h roscovitine处理后对鱼腥藻7120和集胞藻6803生长量影响不大,对聚球藻7002的生长有促进作用。4 h roscovitine的处理对鱼腥藻7120有浓度依赖的显著抑制活性,对集胞藻6803的活性无影响,但是却促进聚球藻7002的活性。药物作用4 d后,7120的生长和活性均显著降低,并有浓度效应;6803的生长量较对照减少,但活性变化不明显;聚球藻7002的生长和活性均未受影响。显微观察结果显示,roscovitine对3种细胞形态没有影响,但药物作用4 d后的7120藻丝体较短。结果表明丝氨酸/苏氨酸抑制剂roscovitine影响丝状藻7120的生长和活性。     

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.     

转TNF-α基因鱼腥藻7120质粒稳定性研究

为了实现转基因鱼腥藻培养生产TMF的目的,讲究了转基因鱼腥藻的稳定性。影印法证实转TNF-α。基因鱼腥藻7120能保持质粒分配稳定性。比较无选择压力下连续传代的转丛因鱼醒藻7120在不同培养基中的生长和外源基因表达,证实没有发生质粒部分缺失,但转基因鱼腥藻在无选择压力下会降低重组质粒拷贝数。在培养过程中,种子培养越含有的新霉素可以保持生产过程质粒稳定,这可以大火减少新霉素用量。     

人肝金属硫蛋白-I_A基因在鱼腥藻中的克隆与表达

将人工合成的人肝金属硫蛋白（ｍｅｔａｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ,简称ＭＴ）－ＩＡ基因插入至中间载体ｐＲＬ－４３９上强启动子ｐｓｂＡ后,再将其与穿梭载体ｐＫＴ－２１０相连,得到大肠杆菌－蓝藻穿梭表达载体ｐＫＴ－ＭＴ,用三亲接合转移法将ｐＫＴ－ＭＴ转入丝状体蓝藻－鱼腥藻７１２０,经链霉素筛选,得到了稳定的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻．纯化单藻落,液体扩大培养．从鱼腥藻中提取的质粒经Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹分析,确定人肝ＭＴ－ＩＡ基因已转入鱼腥藻７１２０中,Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹分析表明,金属硫蛋白在转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻中得到了表达．经原子吸收光谱法测定表达量约为７００μｇＭＴ／ｇ鲜藻,重金属耐受性实验表明,得到了能耐受重金属－镉的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻,它将在清除水域中重金属污染和医药研究方面发挥重要作用．     

鱼腥藻7120遗传转化的研究进展

鱼腥藻7120作为模式生物被广泛用于光合、固氮、进化、代谢等基本生命现象的研究。近几年, 对其基因工程的研究使人们看到它在医药、环保、能源等方面的应用潜力, 但表达效率低是其发展的瓶颈。为了提高其表达效率, 研究者从鱼腥藻7120的载体(包括启动子、复制子、选择标记基因等)的改进、目的基因的优化(密码子和SD序列)、宿主的改善、转化方法的改变等方面进行了大量探索, 除了用于功能基因的研究, 已经有几十个外源基因在鱼腥藻7120中表达。除了研究载体, 诱变鱼腥藻7120形成有利于外源基因表达的突变体和摸索转基因蓝藻最佳生长条件和表达条件, 可能是新的发展方向。     

苏云金芽胞杆菌杀蚊基因在鱼腥藻中克隆和表达的初步研究

将苏云金芽胞杆菌以色列亚种的杀蚊晶体蛋白基因cry11A亚克隆到大肠杆菌－蓝藻的穿梭质粒载体pRL25C,然后用三亲本杂交的方法将重组质粒转移到一种具有固氮能力且可被蚊幼虫吞食的鱼腥藻（Anabaena）PCC7120中。Southernblot及Westernblot分析表明cry11A基因在鱼腥藻PCC7120中得以克隆和表达,但生物测定未能检测到转基因鱼腥藻对库蚊（Culex）的毒性,可能是因为带有苏云金芽胞杆菌自身启动子的Cry11A基因在鱼腥藻PCC7120中表达量不够高的缘故。     

Expression of Mouse MT-cDNA in Filamentous Cyanobacterium to Enhance Its Metal- resistance

The cMT-like promoter (stat O-P) was used for the expression of mMT- Ⅰ cDNA in cyanobacterium, Anabaena sp. PCC 7120, to enhance its metal-binding ability and specificity. Shuttle vector pKT-MRE was constructed and replicated in E. coli HB101, and triparental conjugate transfer was applied for transforming cyanobacterial cells. Sm-screening, Southern and Western blotting analysis were used for the identification of the transgenic cyanobacterium clones. Transgenic cyanobacterial metal-absorption ability, heavy metal-resistance and photosynthesis measurements in the medium containing heavy metal ion indicated that the expression of foreign mMT- I enhanced the cyanobactefial heavy metal-resistance to 1.5 times in the transgenic Anabaena sp. PCC 7120.     

Construction of shuttle, expression vector of human tumor necrosis factor alpha (hTNF-α) gene and its expression in a cyanobacterium, Anabaena sp. PCC 7120

The construction of the shuttle, expression vector of human tumor necrosis factor alpha (hTNF-α) gene and its expression in a cyanobacteriumAnabaena sp. PCC 7120 was reported. The 700-bp hTNF cDNA fragments have been recovered from plasmid pRL-rhTNF, then inserted downstream of the promoter PpsbA in the plasmid pRL439. The resultant intermediary plasmid pRL-TC has further been combined with the shuttle vector pDC-8 to get the shuttle, expression vector pDGTNF. The expression of the rhTNF gene inEscherichia coli has been analyzed by SDS-PAGE and thin-layer scanning, and the results show that the expressed TNF protein with these two vectors is 16.9 percent (pRL-TC) and 15.0 percent (pDC-TNF) of the total proteins in the cells, respectively, while the expression level of TNF gene in plasmid pRL-rhTNF is only 11.8 percent. Combined with the participation of the conjugal and helper plasmids, pDC-TNF has been introduced intoAnabaena sp PCC 7120 by triparental conjugative transfer, and the stable transgenic strains have been obtained. The existence of the introduced plasmid pDC-TNF in recombinant cyanobacterial cells has been demonstrated by the results of the agarose electrophoresis with the extracted plasmid samples and Southern blotting with α-³²P labeled hTNF cDNA probes, while the expression of the hTNF gene inAnabaena sp. PCC 7120 has been confirmed by the results of Western blotting with extracted protein samples and human TNF-alpha monoclonal antibodies. The cytotoxicity assays using the mouse cancer cell line L929 proved the cytotoxicity of the TNF in the crude extracts from the transgenic c~anobacteriumAnabaena sp. PCC 7120. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 39280016).