利用CRISPR/Cas9技术构建基因编辑大鼠模型

RNA介导的CRISPR/Cas9基因编辑系统由单链引导RNA(sgRNA)与核酸酶Cas9构成。在细胞内,sgRNA能够按照碱基互补配对的原则引导Cas9与靶点结合,由Cas9切割目标DNA,造成双链DNA断裂(double stranded break, DSB)。在随后的DNA修复过程中,细胞主要进行非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或在有修复模板存在的情况下进行重组修复(homology directed repair, HDR)。如果将CRISPR/Cas9系统以及修复模板通过显微注射的方式导入大鼠的胚胎内,就能借助细胞的修复机制实现大鼠胚胎的基因编辑,由此构建各种基因修饰大鼠模型。本文详细介绍了利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建大鼠模型的具体操作步骤,以期为相关领域的科研人员提供一种大鼠基因修饰模型的构建方法。     

转豇豆胰蛋白酶抑制剂基因抗虫甘蓝植株的获得

利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导,将豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因导入甘蓝(Brassica oleracea var.capitata L.)栽培品种“京丰”和“迎春”,并分别获得了转基因再生植株。对NPTⅡ的ELISA检测表明,标记基因NPTⅡ已在再生植株中得到有效表达。对转化植株进行Southern blot分子杂交实验进一步证明CpTI基因已整合到甘蓝的基因组。实验室内的叶片离体饲虫及盆栽饲虫试验表明,转基因甘蓝对菜青虫具有一定抗性。实验中还观察到,采用愈伤组织分化途径可以获得较高的转化频率,但嵌合体较多;而直接分芽的途径转化率低,但嵌合体较少。     

基因编辑之“新宠”—单碱基基因组编辑系统

近年发展起来的人工核酸酶可通过引起特定位点的DNA双链断裂实现对目的片段的有效编辑。为进一步提高碱基修改的效率和精确度,2016年研究者们利用CRISPR/Cas9识别特定DNA序列的功能,结合胞嘧啶脱氨酶的生化活性发明了将胞嘧啶高效转换为胸腺嘧啶(C>T)的嘧啶单碱基编辑系统(base editor)。这一系统虽然能精准实现嘧啶直接转换,大大提高精确基因编辑效率,但美中不足的是无法对嘌呤进行修改。近期,Nature报道了将细菌中的tRNA腺嘌呤脱氨酶定向进化形成具有催化DNA腺嘌呤底物的脱氨酶,将其与Cas9系统融合发明了具有高效催化腺嘌呤转换为鸟嘌呤的新工具—腺嘌呤单碱基编辑系统(ABEs, adenine base editors)。本文总结了单碱基编辑工具的发展历程和最新研究进展,着重介绍ABEs的研发过程,并对单碱基编辑工具今后的应用方向和研发方向进行展望。     

蜂毒溶血肽基因的定点诱变及其在大肠杆菌中的表达

从蜜蜂毒腺中提取总ＲＮＡ,通过ＲＴ－ＰＣＲ方法扩增得到了蜂毒溶血肽前体蛋白的ｃＤＮＡ,再进一步通过定点诱变在蜂毒溶血肽序列前引入了羟胺裂解位点,构建了与β－半乳糖苷酶部分序列相融合的蜂毒溶血肽诱变蛋白表达载体,序列分析结果表明,成功地引入了目的密码子且与β－半乳糖苷酶部分序列构成正确的读码框,并在大肠杆菌中表达了诱变蛋白,为基因工程生产蜂毒溶血肽提供了新途径。     

人类新基因netrin-G 2的初步分析

Netrins是与层粘连蛋白相关的、高度保守的小分子分泌蛋白家族成员,在细胞迁移和轴突导向活动中具有重要的作用,其同源物在多种模式动物中均已发现.Netrins分为2个亚家族:netrins和netrin-Gs;其中的netrin-G亚家族各成员之间具有高度的相似性.目前,在人类中得到确证的只有netrin-G₁,推测在人类中应该还有其它的netrin-G亚家族成员以及编码它的基因.从20周龄人胚中提取脑组织的总RNA,用PCR cDNA文库试剂盒制备脑组织cDNA文库,再用特异性引物进行PCR扩增,得到1条人netrin-G的全长cDNA,命名为人netrin-G₂,用Northern杂交研究其表达,用进化树分析其与netrin家族各成员间的关系;证实人netrin-G₂确实为netrin-G亚家族的1个新成员,该基因位于染色体的9q34,大小为2 428 bp,含有1个1 593 bp的假定开放阅读框,起始密码子为86位的甲硫氨酸,终止密码子为1 678位的TGA,可编码1个大小为530个氨基酸的蛋白质;Northern杂交显示,人netrin-G₂在脑组织中特异性表达,而在其它组织中却很少发现,推测人netrin-G₂可能在中枢神经系统的发育过程中具有重要的作用,可能与刺激性神经冲动的传递以及神经调节有关.     

Gβ类似蛋白-WDR26对细胞增殖的影响

WD40重复序列蛋白是一类结构保守、功能复杂的蛋白．关于此类蛋白和细胞内信号传导途径的研究显示,该家族成员很可能通过调控胞内信号转导而影响细胞基本生命活动．在此前的研究中,我们报道了一个新基因WD40 repeat protein26的克隆．其初步研究结果显示WDR26蛋白与MAPK信号途径的负调控相关．在最近的研究中,我们构建了稳定转染pCMV—WDR26表达载体的HeLa细胞系,结果显示WDR26蛋白在HeLa细胞系中的过度表达,能够促进细胞分裂,加快细胞的倍增速度．因此,WDR26很可能具有通过MAPK信号途径调节细胞增殖的功能．     

植酸酶产生菌的筛选与酶纯化及其性质的研究

对从土壤中分离得到的一株产植酸酶的细菌进行了生理生化鉴定,并对植酸酶进行了分离纯化,该酶反应的最适温度约为55℃,最适pH值为5．8,植酸酶蛋白分子量约为14kD。     

S-扁桃酸脱氢酶基因的克隆及表达

S-扁桃酸脱氢酶能够选择性催化S-扁桃酸生成苯甲酰甲酸。通过PCR扩增获得Pseudomonas p utida NUST的S-扁桃酸脱氢酶全长基因(mdlA),并构建了表达载体pET30a(+)-mdlA,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3)后,经异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导获得表达,SDS-PAGE结果显示表达蛋白为43kDa。所以工程菌细胞具有转化S-扁桃酸生成苯甲酰甲酸能力。     

G_β类似蛋白─WDR26对细胞增殖的影响

WD40重复序列蛋白是一类结构保守、功能复杂的蛋白.关于此类蛋白和细胞内信号传导途径的研究显示,该家族成员很可能通过调控胞内信号转导而影响细胞基本生命活动.在此前的研究中,我们报道了一个新基因WD40repeatprotein26的克隆.其初步研究结果显示WDR26蛋白与MAPK信号途径的负调控相关.在最近的研究中,我们构建了稳定转染pCMV-WDR26表达载体的HeLa细胞系,结果显示WDR26蛋白在HeLa细胞系中的过度表达,能够促进细胞分裂,加快细胞的倍增速度.因此,WDR26很可能具有通过MAPK信号途径调节细胞增殖的功能.     

BAI1基因敲除打靶载体的快速构建

BAI1(脑血管生成抑制因子1)因其具有抑制血管生成的作用而得名,研究表明肿瘤的发生可能与BAI1的低表达有关.为了进一步探索BAI1的作用机制,运用改良的Red重组系统和低拷贝中间载体,利用50 bp的同源重组序列直接从BAC载体中克隆长片段的小鼠基因组序列;将得到的基因组序列再次通过重组和改造,构建了BAI1基因的完全敲除并带有报告基因的打靶载体,为后续的构建BAI1基因敲除小鼠模型、在动物体内研究基因功能奠定了基础.