CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的开发与应用

随着能源和环境问题的日益突出,化学品以及燃料的合成方式正逐渐由传统的化学法合成转变为以细菌为基础的生物炼制过程,其中最关键问题是需要开发出合适的基因工程工具用于构建相应的产品生产菌株。成簇的规律间隔短回文重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated proteins,Cas)系统是一种存在于细菌和古细菌中的免疫系统,能够用于抵御病毒和外源质粒的入侵,近年来被开发成为一种高效、便捷、精确的基因编辑工具,显示出巨大的应用潜力。本文立足于CRISPR/Cas系统的原理与最新分类,结合实例综述了CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的建立与优化策略,以及主要的应用方向,并探讨该系统所面临的主要问题并提出了一些可行的解决方案。     

原位杂交研究对虾白斑杆状病毒在虾体内感染过程

应用地高辛标记的对虾白斑杆状病毒（ｗｈｉｔｅ ｓｐｏｔ ｓｙｎｄｒｏｍｅ ｂａｃｕｌｏｖｉｒｕｓ,ＷＳＳＶ）核酸探针,与人工感染后不同时间采集的对虾组织样品进行原位杂交,以动态研究病毒从侵染至对虾以病死亡的过程。将典型感染ＷＳＳＶ的病虾组织投喂健康对虾,结果显示：ＷＳＳＶ道德通过侵染消化道上皮进入虾体内增殖,此后随着细胞裂解、病毒粒子释放,游离的粒子伴随血淋巴循环进而杂其它靶组织,直至对虾发病死亡     

乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响

【目的】研究乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响。【方法】在谷氨酸棒杆菌CGF2中异源表达als SD操纵子构建乙偶姻生产菌株CGT1,考察敲除乙酸生成途径cat和pqo对乙偶姻的影响。然后引入短乳杆菌的NADH氧化酶,在优化的溶氧条件下研究其对乙偶姻产量的影响。【结果】CGT1在摇瓶发酵中可积累6.27 g/L乙偶姻,敲除cat使乙偶姻产量显著提高30.94%,达到8.21 g/L;双敲除cat和pqo没有进一步提高产量。通过优化发酵的溶氧水平,乙偶姻产量达到10.06 g/L。在高溶氧水平下引入NADH氧化酶导致菌株的生长和糖代谢速率提高,但乙偶姻产量略有降低。在分批补料发酵中,重组菌株乙偶姻产量达到40.51 g/L,产率为0.51 g/(L?h)。【结论】在谷氨酸棒杆菌中阻断乙酸合成途径cat能够有效提高乙偶姻产量,NADH氧化酶在高溶氧水平下表达不利于乙偶姻的合成,需要进一步调节表达水平以确定其效果。     

近红外荧光蛋白标记乳腺癌细胞外泌体的构建及鉴定

外泌体(Exosomes)是一种大小为30~100 nm的细胞外膜囊泡,与细胞的生物学功能及细胞间的信号传递有着密切的关系,尤其在癌症的诊断及治疗等领域发挥重要作用。为将外泌体更好地应用于乳腺癌肿瘤传递机制的研究,本文首先通过分子克隆手段将近红外荧光蛋白iRFP682基因和外泌体标记蛋白CD63基因克隆到含腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)末端倒置重复序列(Inverted repeat terminal,ITR)的质粒载体上,构建融合表达近红外荧光蛋白和CD63蛋白的重组真核表达载体。然后再与辅助质粒共转染AAV-293细胞,包装重组腺相关病毒、纯化测量滴度后用于感染乳腺癌细胞,最后通过荧光筛选出稳定表达近红外荧光蛋白的乳腺癌细胞株。通过对乳腺癌稳定株的分离、纯化及鉴定,最终得到一个新型生物标记物：iRFP682标记的乳腺癌细胞来源的外泌体,为后续研究外泌体在乳腺癌肿瘤微环境中的分布及信号传递提供保障。     

异化Fe(Ⅲ)还原酶促反应及调控机制的研究进展

异化Fe(Ⅲ)还原菌不是分类学上的概念,它具有系统发育及环境来源多样性的特点。与其他大多数的电子受体不同,在近中性pH值条件下,Fe(Ⅲ)的溶解度很低,通常以不溶性的Fe(Ⅲ)氧化物的形式存在。目前,对微生物如何获得和还原不溶性Fe(Ⅲ)的机理仍缺乏系统的了解。以希瓦氏菌和地杆菌为例,本文综述了3种异化Fe(Ⅲ)还原的酶促反应机制及其分子调控机理：异化Fe(Ⅲ)还原菌与Fe(Ⅲ)氧化物直接接触机制、电子穿梭体的作用机制、铁载体作用机制,多种膜蛋白特别是多血红素的细胞色素蛋白参与微生物的异化Fe(Ⅲ)还原过程,并形成复杂的调控网络。此外,本文也对异化Fe(Ⅲ)还原酶促反应及其分子调控机理将来的研究方向进行了展望,以期对这一重要的生化过程有更为全面的认识。     

两种病毒侵染中国对虾后细胞超微病理学变化与免疫标记

应用电子显微技术研究人工感染的中国对虾病毒病原及其宿主细胞超微病理学变化。结果显示病虾体内存在球状与杆状两种病毒病原,有时在同一病虾组织的同一细胞中可见两种病毒同时侵染现象,该现象提示存在复合感染的可能。利用胶体金免疫标记技术对感染病虾细胞质中出现的球状病毒作定位标记,初步结果表明已分离提纯的球状病毒与感染病虾细胞质中观察到的病毒粒子性质基本相同。病毒侵染后,细胞内主要的细胞器如线粒体、内质网、核糖体均发生了显著变化;侵染后期,可见溶酶体及多种膜性结构大量增生、细胞核被一些微管样结构包裹等特殊变化的发生。     

对虾白斑综合征杆状病毒同源性比较的研究

比较我国沿海不同海域对虾白斑综合征杆状病毒三个分离株：即唐海分离株（渤海湾）、宁波分离株（东海）,深圳分离株（南海）的同源性。三个WSSV分离株基因组的限制笥内切酶（Sac Ⅰ,HindⅢ,PstⅠ）酶切多态（RFLP）以及病毒结构蛋白图谱完全一致,证实造成我国从南对北对虾爆发性流行病的对虾白斑杆状病毒为同一种病毒。利用高保真Taq酶,分别以报道的日本对虾杆状病毒（RV－PJ－PRDV）,斑节对虾白斑综合征杆状病毒（WSBV－PmNOBⅢ）基因组核酸片段特异性引物进行PCR扩增,结果均能从中国一杆状病毒（WSSV）基因组中扩增得到相应大小的PCR产物,扩增产物序列分析表明中国对虾白斑杆状病毒（WSSV）与斑节对虾白斑综合征杆状病毒（WSBV－PmNOBⅢ）,日本对虾相状RV-PJ=PRDV)同源率分别为100％与97％,其结果为证实亚洲及太平洋地区对虾白斑综合征杆状病毒为同一种病毒或同一种病毒的不同株系提供了依据。     

对虾白斑综合征杆状病毒同源性比较的研究

比较我国沿海不同海域对虾白斑综合征杆状病毒三个分离株即唐海分离株（渤海湾）,宁波分离株（东海）,深圳分离株（南海）的同源性。三个WSSV分离株基因组的限制性内切酶(Sac I,Hind III,Pst I)酶切多态（RFLP）以及病毒结构蛋白图谱完全一致,证实造成我国从南至北对虾爆发性流行病的对虾白斑杆状病毒为同一种病毒。利用高保真Taq酶,分别以报道的日本对虾杆状病毒（RV-PJ＝PRDV）,斑节对虾白斑综合征杆状病毒（WSBV＝PmNOBIII）基因组核酸片段特异性引物进行PCR扩增,结果均能从中国对虾白斑杆状病毒（WSSV）基因组中扩增得到相应大小的PCR产物,扩增产物序列分析表明中国对虾白斑杆状病毒（WSSV）与斑节对虾白斑综合征杆状病毒（WSBV＝PmNOBIII）,日本对虾杆状病毒（RV－PJ＝PRDV）同源率分别为100％与97％,其结果为证实亚洲及太平洋地区对虾白斑综合征杆状病毒为同一种病毒或同一种病毒的不同株系提供了证据。     

男性不育症和Galntl5基因突变位点的相关性

目的:探讨男性不育症患者Galntl55基因的一个突变位点与男性不育症的关系及意义。方法:运用聚合酶链反应(PCR)结合琼脂糖凝胶电泳和基因序列分析等方法,对119例原发性男性不育症患者以及135名已生育的正常男性进行Galntl5基因筛查。结果:与精子形成相关的关键基因GALNTL5中1个突变位点G323A和男性不育症存在一定相关性。因此Galntl5基因蛋白质编码序列区G323A可能是特发性少精症无精症的诱发因素之一。临床上对原发性不孕不育患者进行GALNTL5基因突变筛查是十分必要。