红霉素大环内酯合成通路在大肠杆菌中的重建

研究在大肠杆菌中重建了红霉素大环内酯(6-脱氧-红霉内酯B,6dEB)合成通路。先将参与6dEB合成所必需的基因分别克隆于多基因串联共表达载体中,获得单基因重组质粒;再利用载体中XbaⅠ/SpeⅠ互为同尾酶的特性实现相关基因的串联组合,获得多基因重组质粒pBJ130和pBJ144。将多基因重组质粒共转化BAP1,获得含6dEB合成通路的工程菌株BAP1(pBJ130/pBJ144),SDS-PAGE检测结果显示通路中各基因均有明显的表达;进行低温发酵,产物粗提后质谱检测到6dEB,其产量约10 mg/L。表明成功实现了6dEB合成通路在大肠杆菌中的重建,为红霉素大环内酯的改造和修饰提供了平台,也为红霉素合成通路在大肠杆菌中的完整重建以及聚酮类抗生素的组合性生物合成提供了参考。     

基于荧光强度快速判断蛋白可溶性方法的建立

目的:建立一种通过观察荧光强度,快速、直观地判断蛋白可溶性的方法。方法:选择抗辐射蛋白CBL502-AA及其突变体CBL502-ΔAA′作为目的蛋白,增强型绿色荧光蛋白作为报告分子,分别构建融合蛋白表达载体;通过SDS-PAGE和荧光观察两种手段检测和比较融合蛋白的可溶性。结果:荧光观察融合蛋白的可溶性与SDS-PAGE检测结果一致。结论:建立了一种基于荧光强度,快速、简单、直观的比较蛋白可溶性的方法。     

利用CRISPR/Cas9技术构建CTCF蛋白降解细胞系

CTCF是脊椎动物关键的绝缘子蛋白,在细胞生命过程中发挥重要作用,敲除CTCF基因会导致小鼠胚胎死亡。为进一步探讨CTCF的功能,本文利用CRISPR/Cas9介导的同源重组,在内源性CTCF表达框上游敲入一个有丝分裂期降解结构域(Mitosis-special degradation domain, MD),该结构域可以带动CTCF融合蛋白在M期降解。作为对照,将MD结构域的第42位的精氨酸突变为丙氨酸,形成无降解活性的MD^*,可使MD^*-CTCF融合蛋白始终稳定存在。将嘌呤霉素与融合蛋白同时表达,即可利用抗生素筛选,高效地筛选到纯合克隆。利用蛋白印迹技术和免疫荧光检测3种细胞在不同细胞周期的CTCF蛋白变化情况,发现MD-CTCF细胞系CTCF蛋白含量约为野生型细胞的10%,MD^*-CTCF细胞系的CTCF含量与野生型没有显著差别;通过流式细胞术观测降解CTCF对细胞的影响,发现MD-CTCF细胞系G1期明显延长。总之,利用CRISPR/Cas9技术在CTCF表达框上游高效地插入MD,首个CTCF特异性降解的人类细胞系获得成功构建。     

全基因组染色质相互作用Hi-C文库制备的优化及其质量控制

Hi-C(highest-throughput chromosome conformation capture)技术是近年出现的一种研究染色质相互作用的关键技术。该技术步骤多、耗时长,涉及的试剂耗材繁杂,目前常规流程还有较多可以改进优化的步骤。本研究以GM12878细胞为材料,通过优化常规Hi-C实验中的交联、酶切、限制性内切酶的失活、末端生物素标记、原位连接等关键步骤,建立了稳健的Hi-C流程,制备了相应的Hi-C文库。文库经初步的Sanger测序等质量控制以后,两个生物学重复文库进行了高通量测序。测序结果利用生物信息学处理发现：原始测序数据中可比对率和配对率分别达到90%和72%左右。此外,去除自连片段(self-circular ligation)和dangling-ends片段以后,可获得超过96%的有效相互作用对,其中染色体内相互作用数据达到60%。进一步的染色体相互作用热图分析可见清晰拓扑学相关结构域TADs(topologically associated domains),与已发表的文献报道一致。而两次生物学重复之间的相关性分析则表明bin coverage和all bin pairs的相关性都极强。上述结果表明通过对常规Hi-C流程关键步骤的优化,本研究建立了高效、稳健、可靠的Hi-C流程,对Hi-C技术的进一步使用与推广具有重要的参考价值。     

单染色体靶向富集方法的建立

靶向富集技术具有良好的均一性、特异性和灵敏性,只需较低的测序覆盖度即可满足后续的分析。该技术被广泛应用于特定位点重测序和染色体构象等研究。为了靶向富集测序文库中特定的染色体DNA片段,本研究以21号染色体为例,采用人胚肝二倍体细胞CCC-HEL-1建立了一种单染色体靶向富集方法。具体步骤如下：（1）首先将人正常核型二倍体细胞同步化到G2/M 期,制备染色体悬液;然后流式分选出21号单染色体。（2）采用多重退火环形扩增技术（MALBAC）对21号染色体DNA进行扩增;用扩增的DNA产物构建文库。（3）利用体外转录合成、生物素标记的RNA探针与文库进行液相杂交,捕获并验证捕获效率。荧光定量PCR检测结果证明,特定的21号染色体呈上百倍的富集,而靶标文库则富集了近60 倍。结果提示,特异单染色体靶向富集方法成功建立。该法不仅可实现任一单染色体的靶向富集,用于单条染色体功能组学研究,而且还可能用于查找特定疾病相关的染色体异常（如DNA突变、异位、重复及倒置等）,具有一定的实用意义。