基于IRES序列的多基因共表达载体构建

目的:构建一个IRES序列介导的多基因共表达载体,实现两个目的基因和筛选标记基因共用一个启动子高效表达,提高多基因稳定共表达细胞株的筛选效率。方法:以实验室前期构建的载体pLV-MCS-Puro为骨架,设计并全基因合成双基因克隆表达元件,连接到骨架载体,构建多基因共表达载体pLV-2MCS-Puro,以DsRed2和EGFP荧光蛋白基因验证该载体用于多基因稳定共表达细胞株筛选的效率。结果:成功构建了pLV-2MCS-Puro载体以及DsRed2和EGFP共表达重组质粒pLV-DsRed2-EGFP-Puro。瞬时转染实验证明该载体能介导多基因共表达。抗性筛选获得了MDCK和HeLa两种细胞的多基因稳定共表达细胞池。细胞池涂片荧光显微镜观察和计数表明抗性细胞池DsRed2和EGFP双阳率接近100%。基因组和转录水平PCR及蛋白质免疫印迹实验表明,DsRed2和EGFP稳定整合到抗性细胞基因组,并且两种蛋白质表达水平较为一致。结论:成功构建了多基因共表达载体pLV-2MCS-Puro,实现了两个目的基因和抗性基因串联共表达,并且具有高效的多基因稳定共表达细胞株筛选效率。该载体在研究蛋白质相互作用及工程细胞构建等方面具有一定的应用前景。     

多基因共表达载体的构建策略

于同一载体上同时表达多个外源基因在生物学领域中有广泛的应用价值,尤其在针对疾病发生发展的各个环节设计的联合基因治疗方案中,构建合适的载体获得多个外源基因的高效转移与表达具有重要意义,目前可提供的载体难以满足这一要求,近年来在多顺反子表达载体的构建策略方面有许多新的进展,本文拟对多基因共表达载体的构建策略予以总结和阐述。     

三种禽病毒抗原的串联表达、纯化及活性鉴定

为实现多个基因在同一菌株中均一可溶性表达,简化基因工程亚单位多联多价疫苗中抗原生产的工艺步骤,本研究选用Ⅰ群4型禽腺病毒(FAdV-4) Fiber-2蛋白、鸡传染性法氏囊病病毒(IBDV) VP2蛋白和减蛋综合征病毒(EDSV)Fiber蛋白3种来自不同禽病毒的抗原为研究对象,利用原核表达系统,通过密码子优化、载体启动子改造和基因串联顺序优化,获得单一载体/多重转录单元的共表达重组质粒。将共表达重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,进行3个基因的共表达。纯化后的蛋白进行Western blotting和蛋白活性检测。结果表明,目的基因经过密码子优化、载体启动子改造和基因串联顺序的优化后,获得均一可溶性共表达的3种蛋白,纯化后蛋白纯度大于80%,Western blotting分析和琼脂扩散试验表明串联表达的3种蛋白具有免疫反应性和抗原活性。文中通过目的基因密码子优化、表达载体启动子改造和基因串联等关键技术的突破,首次实现了3种不同禽病毒抗原的高效、均一、可溶性串联表达和纯化,为基因工程亚单位多联多价疫苗的研制奠定了基础。     

共表达PDI1、MDH1和HAC1基因对重组毕赤酵母分泌表达葡糖氧化酶的影响

葡糖氧化酶(GOD)可催化葡萄糖生成过氧化氢和葡萄糖酸,在工业上被广泛应用。在构建的一株整合多拷贝GOD基因且含有HAC1表达单元的重组毕赤酵母G/GMH1的基础上,共表达分子伴侣二硫键异构酶基因PDI1和苹果酸脱氢酶基因MDH1,考察PDI1、MDH1基因与HAC1共表达后对GOD分泌表达的影响。这些基因共表达后对重组菌的生长无明显影响。PDI1和MDH1分别与HAC1共表达后,重组菌G/GMH1-PDI1和G/GMH1-MDH1的胞外GOD产量达到11 731. 9U/g DCW和1 1047. 6U/g DCW,比出发菌提高了17. 3%和10. 4%,前者达到了目前所报道摇瓶培养的最高单位菌体酶活水平。而三基因共表达重组菌G/GMH1-PDI1-MDH1的GOD产量略有下降。在所构建的菌株中,GOD基因的转录水平仅在G/GMH1-PDI1-MDH1中略有提高,与酶产量的提高无直接关系。与出发菌相比,共表达基因的转录水平在新构建的菌中有不同程度的升高,说明这些基因被成功转录。PDI1和MDH1基因转录在G/GMH1-PDI1和G/GMH1-MDH1中分别被上调,可能与GOD产量提高有关。虽然GOD、HAC1、PDI1和MDH1基因在G/GMH1-PDI1-MDH1中均被上调,但并未促进酶产量的提高。     

利用病毒载体在烟草中瞬时表达融合HBsAg基因

利用马铃薯PVX病毒载体构建了外源人工融合乙肝表面抗原HBsAg基因的表达载体,在烟草中利用农杆菌介导进行瞬时表达,以快速鉴定外源基因瞬时表达的状况以及重组蛋白的免疫活性。利用PCR技术从含有人工融合HBsAg基因的表达载体中分别扩增出LP PreS1 PreS2 S、PreS1 PreS2 S、PreS2 S序列,将其分别与PVX病毒载体pgR106连接,构建成PVX-LP、PVX-S1和PVX-S2等3个转化载体,并将此载体导入农杆菌菌株GV3101中用于侵染烟草植株叶片。感染植株经RT-PCR、RNA Dot blotting和HBsAg蛋白的ELISA检测显示,3个人工融合的HBsAg基因均可在植物体内得到转录,翻译成具有活性的蛋白。结果表明,外源融合HB-sAg基因经过植物病毒载体瞬时表达系统可以在植物系统中正常转录和翻译。     

利用合成的基因回路实现细胞水平上尿酸稳态控制的实验研究

目的:利用合成生物学方法构建尿酸介导的基因回路,在细胞水平上研究回路对尿酸稳态的调控作用。方法:以耐辐射异常球菌R1基因组中转录抑制物基因hucR及其结合位点基因hucO为基础,化学合成具有转录抑制功能的基因mUTs及其结合位点的8串联结构hucO8,构建基因回路;转染HeLa细胞,通过检测分泌型碱性磷酸酶(SEAP)的表达量来验证回路的作用原理和对尿酸的感应作用;在此基础上,用优化的黄曲霉菌尿酸氧化酶(Uox)基因smUox替换SEAP基因,转染HeLa细胞,通过检测转染前后培养基中尿酸浓度的变化,验证回路对尿酸的调节作用。结果:分别构建了优化的转录抑制物表达载体pcDNA3.1/V5-mUTs、报告基因表达载体pSEAP-hucO8、优化的黄曲霉菌Uox表达载体phucO8-smUox、pBudCE4.1-smUox,双向共表达载体pBudCE4.1-SEAP-mUTs、pBudCE4.1-mUTs-smUox;单独转染pBudCE4.1-SEAP-mUTs或共转染pSEAP-hucO8和pcDNA3.1/V5-mUTs,通过检测培养基中SEAP的表达量,证明双载体及单载体回路对尿酸的感应作用;用smUox替换SAEP基因后,通过检测转染48 h后培养基中尿酸含量的变化,证明双载体及单载体基因回路均具有一定的尿酸调节能力。结论:在细胞水平上,构建的双载体基因回路(phucO8-smUox、pcDNA3.1/V5-mUTs)和单载体基因回路(pBudCE4.1-mUTs-smUox)均可实现对尿酸的感应及调控作用,在一定范围内通过增加mUTs与hucO8的摩尔比,可以改变回路对尿酸的调控范围及调节程度。     

基于WGCNA发掘缺磷、红光和黄光处理下三角褐指藻岩藻黄素合成关键基因

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法,可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因。本研究采用转录组测序和WGCNA方法,分析了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在缺磷、红光和黄光等非生物胁迫下对岩藻黄素积累的影响。结果表明,与对照组相比,岩藻黄素含量在缺磷和红光处理后显著提高(P<0.05),但是在黄光处理后显著降低(P<0.05)。利用转录组测序得到的10,392个基因构建加权基因共表达网络,为了确保无标度网络,选择β=18(R²>0.8)作为软阈值。通过对岩藻黄素含量进行关联分析,共鉴定了10个共表达模块,其中purple模块与岩藻黄素含量呈正相关(r=0.9,P=1E–200),并确定了9个关键基因,包括5个岩藻黄素合成通路上的基因(DXR、PSY、PDS1、ZEP2、VDL2)和4个转录因子基因(bHLH5、HOX2、CCHH13、HSF1b)。进一步利用qRT...     

顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一,其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用.本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析,从而推断"头对头"基因对共表达的原理.用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响.结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控"头对头"基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

顺式调控元件对“头对头”基因对共表达的影响

转录调控是生物学过程中最关键的环节之一, 其中顺式调控元件在基因表达调控中发挥了极其重要的作用. 本研究通过对公共顺式调控元件的活性和行为进行分析, 从而推断“头对头”基因对共表达的原理. 用网络组分分析法估测顺式调控元件在不同条件下对基因启动子及其活性的影响. 结果揭示了生物系统如何利用这些调控元件调控“头对头”基因对的表达模式和整个转录调控系统.     

埃博拉病毒蛋白研究进展

埃博拉病毒蛋白GP和VP30是病毒重要的转录因子。从分子生物学和免疫学的角度介绍埃博拉病毒蛋白 ,着重介绍GP和VP30蛋白的结构及其在病毒转录过程中的作用机制 ,并对其在基因载体上的应用作出展望。     

大肠杆菌中外源基因的表达调节

大肠杆菌已经被广泛地应用于表达各种外源基因,但基因的表达受到多种因素的调节,而且不同的外源基因在大肠杆菌中的表达效率也有很大差异。本文从转录水平调节、翻译水平调节、培养条件调节等方面综述了大肠杆菌中外源基因的表达调节,以便认识其规律,有助于使用有效的方法提高外源基因在大肠杆菌中的表达效率。     

Chromosomal integration of heterologous DNA in Escherichia coli with precise removal of markers and replicons used during construction

A set of vectors which facilitates the sequential integration of new functions into the Escherichia coli chromosome by homologous recombination has been developed. These vectors are based on plasmids described by Posfai et al. (J. Bacteriol. 179:4426-4428, 1997) which contain conditional replicons (pSC101 or R6K), a choice of three selectable markers (ampicillin, chloramphenicol, or kanamycin), and a single FRT site. The modified vectors contain two FRT sites which bracket a modified multiple cloning region for DNA insertion. After integration, a helper plasmid expressing the flippase (FLP) recombinase allows precise in vivo excision of the replicon and the marker used for selection. Sites are also available for temporary insertion of additional functions which can be subsequently deleted with the replicon. Only the DNA inserted into the multiple cloning sites (passenger genes and homologous fragment for targeting) and a single FRT site (68 bp) remain in the chromosome after excision. The utility of these vectors was demonstrated by integrating Zymomonas mobilis genes encoding the ethanol pathway behind the native chromosomal adhE gene in strains of E. coli K-12 and E. coli B. With these vectors, a single antibiotic selection system can be used repeatedly for the successive improvement of E. coli strains with precise deletion of extraneous genes used during construction.     

犬2型腺病毒E3区表达载体的构建

利用构建的犬2型腺病毒E3区缺失质粒pBE3L分别构建了含有和不含外源性启动子的绿色荧光蛋白（GFP）基因和在犬病病毒糖蛋白（Rgp）基因的重组表达质粒pBE3LGFP、pBE3LCGFP、pBE3LRgp和pBE3LCPgp,并分别对DK细胞进行了转染实验,以检测其表达,结果显示,pBE3LCGFP质粒在转染DK细胞后,于36h即可观察到荧光,72～96h无明显差别,传3代后仍可见表达荧光的细胞,pBE3LCRgp质粒转染DK细胞后,于48～96h用间接免疫荧光染色可检测到糖蛋白的表达,而pBE3LGFP和pBE3Rgp质粒转染DK细胞后经检测均无表达,表明构建的E3区缺失性载体不能利用E3区自身的启动子进行目的基因的表达,但利用外源性的启动子可使外源基因获得良好表达。     

Antigen expression from the ribosomal DNA repeat unit of Giardia intestinalis.

The amitochondrial human intestinal parasite Giardia intestinalis is regarded to be the most ancient living example of single-celled eukaryotes and should display primitive features of pre-metazoan gene regulation. Characterization of E. coli clones which express Giardia antigens from plasmid vectors has revealed that an antigen is encoded by the rDNA repeat unit from the strand complementary to that encoding the rRNAs. The open reading frame (ORF) originates in the spacer region between the small (SS) and large (LS) subunit rRNA genes and terminates within the LS rRNA gene. The promoter region of this ORF has characteristics of both RNA polymerase (pol) II and pol III regulatory sequences, suggestive of gene regulation before these different promoter types evolved. The rDNA repeat unit is located on multiple chromosomal sites which are different in each isolate, although the electrophoretic karyotypes appear very stable in Giardia from both human and animal sources.     

A family of yeast expression vectors containing the phage f1 intergenic region

The construction and characterization of a family of yeast expression vectors is described. They have the following features: plasmid replication and selection (ApR) in Escherichia coli, packaging of single-stranded (ss) DNA upon infection of E. coli with a filamentous helper phage, replication in Saccharomyces cerevisiae based on the 2 mu plasmid origin of replication (ori), selection in yeast by complementation of LEU2 (pVT-L series, size 6.3 kb) or URA3 gene (pVT-U series, size 6.9 kb) and seven unique restriction sites for cloning within an 'expression cassette' which includes the promoter and 3' sequence of the ADH1 gene. The multiple cloning site as well as the ori and intergenic region of the phage f1 have been cloned in two orientations for convenient gene cloning and ssDNA strand selection. As a result any of these eight vectors can be chosen for cloning, expressing genes in yeast, sequencing and mutagenesis without the need for recloning into specialized vectors.