快速构建CRISPR/Cas9基因组靶向编辑系统

CRISPR/Cas9核酸酶作为一种新的基因组靶向编辑技术,已成功应用于多种动植物基因组修饰研究. CRISPR/Cas9作用后的阳性细胞筛选和富集是该技术的关键之一. 本研究以鸡EAV-HP（endogenous avian retrovirus-HP）基因和MSTN（myostatin）基因为例,从靶位点的选择、表达载体构建、双基因报告载体构建和核酸酶活性验证4个方面,系统研究了CRISPR/Cas9核酸酶技术平台. 结果表明,利用寡聚核苷酸直接退火方法,构建表达载体和报告载体的阳性率分别高达100%和89.5%. 报告载体的PuroR（puromycin resistant gene）和eGFP（enhanced green fluorescent protein）基因的成功表达表明,构建的CRISPR/Cas9系统能有效切割靶序列,并用于后续阳性克隆的筛选和富集. 本方法摒弃了传统分子克隆的PCR扩增和酶切处理目标基因的方法,而是利用寡聚核苷酸直接退火获得含有黏性末端的目标DNA,简化了载体构建过程,低成本且快速获得CRISPR/Cas9基因组靶向编辑系统.     

CRISPR/Cas9介导的外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组

本研究旨在通过CRISPR/Cas9介导外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组。首先设计特异性引物并扩增鸡内源性病毒(EAV-HP)左右同源臂和增强型绿色荧光蛋白(eGFP)基因表达盒,然后通过重叠延伸PCR技术将两个同源臂DNA连接至eGFP表达盒两侧,获得全长DNA片段LER,并克隆至pMD19-T载体,获得携带eGFP基因的供体载体pMDT-LER。随后在HEK293T细胞中验证供体载体pMDT-LER能成功表达eGFP后,将EAV-HP打靶载体和供体载体共转染至DF-1细胞,观察绿色荧光阳性细胞,提取细胞基因组,PCR检测外源基因eGFP成功整合至鸡基因组EAV-HP位点。最后,将转基因细胞DF-1传至第7代,用PCR和Western blotting检测eGFP在转基因细胞中稳定表达。文中初步验证外源基因eGFP能整合至鸡EAV-HP位点并稳定表达,为转基因鸡的研究提供新整合位点。     

甲基转移酶METTL21C影响鸡骨骼肌细胞成肌的发育

本研究旨在探究甲基转移酶METTL21C在家禽骨骼肌发育分化过程中的作用。采用实时荧光定量PCR (quantitative Real-time PCR, qPCR)检测METTL21C基因在鸡不同组织中的表达情况,绘制其组织表达谱;选取3个时间点,检测其在骨骼肌组织中的表达情况。通过酶消化法从鸡骨骼肌组织中分离得到原代细胞;将METTL21C超表达载体转染至原代鸡骨骼肌细胞,通过qPCR和Western blotting检测Pax7、MyoD、Myf5、MyoG等基因的表达水平。结果显示,METTL21C在心肌和骨骼肌组织中的表达量显著高于其他组织,在胚胎期和幼龄期骨骼肌中的表达呈上升趋势;超表达METTL21C后,成肌相关基因Pax7、MyoD、Myf5、MyoG的表达量显著升高。本研究初步发现甲基转移酶METTL21C具有促进家禽骨骼肌发育分化的作用,为骨骼肌发育的分子机理的研究及相关医学研究提供数据支持。     

略阳乌鸡内源性逆转录病毒鉴定及表达分析

内源性禽白血病病毒等以多种逆转录病毒基因组稳定存在鸡染色体中,其致病性低或无致病性,但是内源性病毒的基因表达降低了鸡抵抗外源病毒感染的能力。本研究以略阳乌鸡为研究对象,利用多重PCR鉴定鸡基因组中禽内源性病毒EAV-HP和禽白血病病毒E亚群(ALV-E),分析ALV-E的env基因表达情况。结果表明,30只略阳乌鸡的基因组中均携带EAV-HP病毒序列,其中28只携带ALV-E序列。通过MEGA和NETWORK软件对ALV-E的gp85基因分析表明,略阳乌鸡与江苏绿壳蛋鸡聚在同一分支,两者同源性高达99.1%。此研究也为后续略阳乌鸡遗传背景分析和选育抗病毒感染优良品种提供基础数据。     

锌指核酸酶在基因组定向修饰中的应用

同源重组和逆转录病毒介导转基因法是目前基因组修饰中常用的两种主要方法.由于这些传统方法效率低,特异性差等缺点,制约了其在研究中的应用.锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN）是一种人工合成酶,含有锌指蛋白DNA结合域和非特异性核酸酶FokI结构域. ZFN在对基因组的靶向修饰时,表现出高度特异性和高效性. 最新研究结果显示,锌指核酸酶在哺乳动物细胞和斑马鱼基因组靶向敲除的效率高达20%.这一技术的出现,将给基因组靶向修饰的研究和应用领域带来革命,特别是在基因治疗人类疾病方面有巨大的潜力和广阔的前景.     

干扰NSUN2通过调控细胞周期蛋白表达抑制黑素瘤细胞增殖

为探讨太阳结构域家族蛋白酶2(NOP2/Sun RNA methyltransferase 2, Nsun2)RNA甲基化酶在黑素瘤细胞中的生物学功能,本研究以小鼠黑素瘤B16细胞为对象,构建靶向干扰Nsun2基因的shRNA慢病毒干扰载体,包装病毒后感染B16细胞。与对照组相比,干扰组细胞中Nsun2的敲低效率达到80%。EdU染色结果表明,干扰Nsun2显著抑制B16细胞DNA合成能力。转录物组测序技术系统分析干扰组与对照组细胞基因表达水平,共筛选获得1 062个差异表达基因(DEGs),其中678个表达上调,384个表达下调。DEGs主要富集在染色体、着丝粒区、蛋白质结合等GO条目。KEGG分析表明,DEGs显著富集在细胞周期、DNA复制、细胞衰老等通路。荧光定量PCR和转录物组测序结果均发现,Cdk2、Ccna2、Cdc25b等促进细胞分裂的相关基因显著下调,而Gadd45g和Gadd45a等阻滞细胞增殖的基因显著上调。本研究表明,NSUN2通过调控细胞周期和DNA复制等生物学过程,影响黑素瘤细胞增殖,为黑素瘤发生和发展的分子机制研究提供参考。     

具有ACE抑制活性的霞水母酶解肽制备条件优化

目的:采用胰蛋白酶制备霞水母ACE抑制肽,并以响应面法优化酶解肽制备工艺,通过超滤分离获得具有ACE抑制作用的酶解肽活性部位。方法:单因素实验以ACE抑制率为指标,考察温度、酶解时间、pH、加酶量,进一步通过响应面法优化酶解工艺,以不同截留分子量的纤维膜进行分离。结果:胰蛋白酶水解霞水母制备ACE抑制肽的最佳工艺条件为:酶解温度:49.6℃,加酶量为0.69%,pH为7.8,酶解时间2.0h,酶解产物的平均ACE抑制率为56.79%,与预测值57.20%的相对误差为0.41%,经过超滤分离获得分子量1k Da的酶解产物,ACE抑制活性最高,其IC50为66.58μg/ml。结论:确定霞水母酶解肽的制备工艺,其中分子量1kDa的部分为主要效应物质基础。     

基于SSA修复机制和特异性核酸酶活性检测的双荧光报告载体系统的开发及应用

报告载体系统因构建快捷、改造简单、操作容易、经济有效,并且能通过介导筛选核酸酶阳性细胞富集基因组修饰的阳性细胞克隆,而成为特异性核酸酶活性检测的重要手段。基于非同源末端连接(Non-homologous end joining,NHEJ)修复机制的报告系统在引入DNA双链断裂(Double strand breaks,DSBs)后,经过优化最高也只有2/3的概率实现报告基因的修复;而单链退火(Single strand annealing,SSA)修复机制在引入DSBs后,理论上可以实现报告基因100%的修复,具有更高的灵敏度,有利于活性较低的特异性核酸酶活性的检测,为基因组修饰研究中特异性核酸酶活性的检测提供了有效的手段。本研究设计并构建了3套基于SSA修复机制的双荧光报告载体系统,并应用mRFP-eGFP系统检测了3对ZFNs的有效活性,其活性检测结果分别为8.9%、9.3%和5.0%,该研究为核酸酶活性的检测提供了有效的手段。     

数字化模板技术在复杂踝关节骨折手术治疗中的应用

目的:探讨数字化模板技术辅助手术治疗复杂踝关节骨折的临床疗效。方法:选择2013年6月至2015年6月在我院接受治疗的踝关节骨折患者60例,随机分为术前数字化模板设计组(实验组)和传统内固定组(对照组)。实验组在术前行CT薄层扫描,建立踝关节数字三维模型,应用3D打印机打印出骨折模型,制定个性化的手术方案并实施手术;对照组采用传统切开复位手术治疗。分别记录两组患者的手术时间、术中出血量、住院时间、Burwell-Charnley X线复位评分及Olerud-Molander功能评分。结果:实验组患者的手术时间、术中出血量及住院时间均少于对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。实验组术后复位优良率(96.7%)高于对照组(93.3%),差异具有统计学意义(P0.05)。实验组术后踝关节功能评分高于对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。结论:应用数字化骨科技术治疗踝关节复杂骨折的临床效果显著,可缩短手术时间,减少手术并发症,值得临床推广应用。