优化重叠PCR法进行单链抗体基因扩增和点突变

利用重叠PCR技术扩增单链抗体基因或位点突变是抗体文库构建或稳定表达的关键和难点,国内外文献未见其方法学的系统报道.以不同VH、VL和Linker基因为拼接模板进行重叠PCR,针对影响重叠PCR扩增的拼接类型,引物设计,反应条件等进行优化.结果表明两段重叠连接比三段更容易实现,且扩增效果好;引物的互补序列长度一般应大于15 bp,且在18～24 bp 时扩增效果最好;退火温度在52～60℃,Mg2+浓度在1.5～2.5 mM时对拼接的效果影响较小;直接或间接使用拼接模板均可以实现重叠PCR的扩增.利用优化策略,首次构建了抗除虫菊酯的scFv基因文库并引入抗XAC糖蛋白scFv基因的点突变,为除虫菊酯抗体文库构建和抗XAC重组抗体的稳定表达奠定了基础.     

遗传工程技术公司基因拼接研究的几项重大成就和最新突破

近几年来,随着重组DNA技术或者叫基因拼接技术的发展,提出了许多新的方法来生产有治疗作用的人类蛋白质。这些方法都是基于将编码蛋白质的基因片段拼入细菌的正常DNA内,然后进行无性增殖,以微生物发酵法生产大量的人类蛋白质或其它有用物质。不仅如此,用基因拼接技术,还可对自然界中的天然药物进行鉴定,并将其中有明显用处的那些天然药物以更新更有效的基因拼接方法进行大量生产。     

一种快速获得基因密码子偏爱性改造的方法-SOE-PCR

SOE-PCR采用具有互补末端的引物,使PCR产物形成重叠链,在不需要内切酶消化和连接酶处理的条件下实现DNA片段的拼接,能够高效、快速地实现基因的定点突变。应用SOE-PCR原理成功地实现了对几丁质酶基因chi58的5个位点的突变,构建了几丁质酶基因密码子偏爱性改造突变体-chi58A。实验证明,SOE-PCR具有简捷、快速、高效的优点。扩增过程中未引入其他突变,获得的chi58A突变体基因片段可以用于后续的分子克隆。     

以P型PRSV-VPg为模板多位点突变获得W型PRSV-VPg的研究

以P型脉PRSV-VPg（Papaya Ringspot Virus,VPggene）基因为模板利用高保真酶通过两对引物（突变4个位点）．PCR扩增获得一条276bp和一条141bp的两个小片段．以此为基础,利用长引物延伸和套叠PCR的方法,定点突变剩余5个位点,最后拼接获得形型PRSV—V段基因．结果表明通过上述方案可以成功改造P型PRSV-VPg基因,获得与W型PRSV-VPg同源的目的基因,成功率为100％．该技术可以绕开传统的通过寻找毒源进行RT－PCR方法和人工合成方法获得病毒基因,其技术操作简单,且节约时间和成本,并在人工合成基因、多位点基因定点突变等方面具有很好的借鉴作用和应用价值．     

以P型职PRSV-VPg为模板多位点突变获得W型PRSV-VPg的研究

以P型PRSV-VPg(Papaya Ringspot Virus,VPg gene)基因为模板利用高保真酶通过两对引物(突变4个位点),PCR扩增获得一条276 bp和一条141 bp的两个小片段.以此为基础,利用长引物延伸和套叠PCR的方法,定点突变剩余5个位点,最后拼接获得W型PRSV-VPg基因.结果表明通过上述方案可以成功改造P型PRSV-VPg基因,获得与W型朋PRSV-VPg同源的目的基因,成功率为100%.该技术可以绕开传统的通过寻找毒源进行RT-PCR方法和人工合成方法获得病毒基因,其技术操作简单,且节约时间和成本,并在人工合成基因、多位点基因定点突变等方面具有很好的借鉴作用和应用价值.     

遗传工程技术公司基因拼接研究的几项重大成就和最新突破

近几年来,随着重组DNA技术或者叫基因拼接技术的发展,提出了许多新的方法来生产有治疗作用的人类蛋白质。这些方法都是基于将编码蛋白质的基因片段拼入细菌的正常DNA内,然后进行无性增殖,以微生物发酵法生产大量的人类蛋白质或其它有用物质。不仅如此,用基因拼接技术,还可对自然界中的天然药物进行鉴定,并将其中有明显用处的那些天然药物以更新更有效的基因拼接方法进行大量生产。     

结核分枝杆菌毒素-抗毒素系统 maz EF6缺失突变株的构建及其表型的初步探讨

为构建结核分枝杆菌毒素‐抗毒素系统 m azEF6缺失突变株,并对其表型进行初步探讨,首先用聚合酶链反应（PCR）分别从H37Rv标准株和PUC‐19K质粒扩增出 mazEF6基因的同源臂及卡那霉素抗性基因kan ;然后应用融合PCR技术将 mazEF6基因的同源臂与 kan基因进行杂交拼接,获得目的融合片段,将该融合片段克隆于pMD‐19T（simple）载体形成自杀质粒pMD‐19T‐ΔmazEF6‐kan ,并将自杀质粒转化至大肠埃希菌DH5α中;最后利用电穿孔技术将自杀质粒电转至H37Rv标准株中,在卡那霉素抗性改良罗氏培养基上筛选H37Rv ΔmazEF6缺失突变株单个菌落,提取阳性菌株全基因组DNA为模板,PCR扩增克隆片段并测序。将所获得的H37Rv ΔmazEF6缺失突变株进行遗传稳定性检测后,对其表型进行初步研究。结果显示,该缺失株在15代内未发生回复性突变;与野生株相比,缺失株生长速度缓慢且细菌形态短小。本研究证实,融合PCR技术便于快速获得结核分枝杆菌缺失突变株;结核分枝杆菌在缺失毒素‐抗毒素系统 m azEF6基因后生存能力下降,这为进一步研究毒素‐抗毒素系统的作用奠定了基础。     

多片段扩增结合Gibson组装法克隆基因定点突变北大核心CSCD

为寻找一种简洁高效的基因定点突变方案,利用Gibson组装技术对重叠延伸PCR法进行简化,并以克隆细胞周期蛋白依赖性激酶4基因单位点与双位点突变为例进行验证。采用与重叠延伸PCR相似的策略扩增含点突变的基因片段,同时采用双酶切制备线性质粒载体,保证质粒载体与基因片段含有一小段重叠序列作为接头。直接将基因片段与线性载体通过Gibson组装法拼接成完整质粒。经转化、筛选与检测,成功得到数个单位点与双位点目标突变体克隆,且阳性率均为100%。由于没有繁琐的多轮PCR扩增和频繁的DNA回收操作,也无需消化原始质粒,该方案避免了很多干扰定点突变的因素,能简便、高效地克隆基因单位点与多位点突变。对比而言,该方案规避了重叠延伸PCR与滚环扩增法的主要缺陷,是一种基因定点突变的良好解决方案。     

利用PCR对PVX外壳蛋白基因进行同义密码子修饰

利用聚合酶链式反应 (PolymeraseChainReaction ,PCR)与限制性内切酶相结合的方法 ,设计 4条含有限制性酶切位点和相应突变的引物。以马铃薯X病毒 (PotatoVirusX ,PVX)外壳蛋白cp基因为模板 ,扩增出相应的片段 ,相应酶切后通过三片段连接构建到克隆载体pBlueKS( / - )上。随机挑选重组子测序表明 ,利用三片段拼接成功地在PVX外壳蛋白基因的不同部位产生了突变。实验结果说明利用三片段接可以大大提高筛选得到突变子的效率 ,从而节省人力、物力和时间。     

拼接信号序列单碱基变异提高马传染性贫血病毒mRNA拼接效率

分别以马传染性贫血(马传贫)驴强毒(D—A EIAV)RNA和马传贫驴白细胞弱毒疫苗(DLA EIAV)RNA为模板,利用RT—PCR的方法,克隆到马传贫强、弱毒株基因组外显子2及其下游的核苷酸序列。然后将报告基因CAT插入到EIAV内含子2env阅读框架中,构成CAT拼接报告系统。同时在强毒株重组表达质粒的基础上,将其外显子-3上游拼接受体位点的核苷酸序列CAG突变为弱毒株相应位置的核苷酸序列TAG,得到强毒单核苷酸突变株重组表达质粒。用构建的3个重组表达质粒DNA转染驴血白细胞,ELISA检测转染细胞CAT浓度。结果表明：EIAV强毒株重组表达质粒中CAT蛋白表达量最高,EIAV强毒株重组表达质粒次之,EIAV强毒突变株重组表达质粒最低。由于CAT基因被插入于各重组质粒中的EIAV内含子-2里,EIAV外显子-2、3之间的拼接可导致该基因的删除,因而其拼接效率低于EIAVmRNA外显子-2、3之间的拼接效率。实验数据表明,EIAV SA2拼接信号序列单碱基变异提高了SD2-SA2拼接效率;D—AEIAV SA2-SD2拼接效率比DLA EIAV相应位点拼接效率高。     

传染性法氏囊病病毒 VP2/4/3-ChIL-2融合基因DNA疫苗免疫原性研究

应用重叠延伸剪切技术(splicing by overlapping extension,SOE),经3次PCR将传染性法氏囊病病毒(infectiousbursal disease virus,IBDV)多聚蛋白(VP2/4/3)基因和鸡白细胞介素2(Chicken IL-2,ChIL-2)基因进行融合,定向插入真核表达载体pCI的CMV启动子下游,获得重组质粒pCI-VP2/4/3-IL-2和pCI-IL-2-VP2/4/3。将其制备成DNA疫苗,肌肉注射14日龄非免疫鸡,2周后加强免疫,定期测定鸡抗IBDV血清ELISA抗体效价及病毒中和抗体效价。加强免疫后3周用IBDV标准强毒株攻击,连续观察3天后全部扑杀,计算保护率及囊体比,并进行组织病理学检查。结果表明:1)融合基因重组质粒pCI-VP2/4/3-IL-2、pCI-IL-2-VP2/4/3免疫后能明显增强IBDVDNA疫苗对强毒的攻击保护(保护率分别为83.3%、91.6%),显著高于pCI-VP2/4/3单独免疫对照组(58.3%);2)诱导产生的抗IBDV血清ELISA抗体效价明显增高(P<0.05),同时能提高DNA疫苗诱导产生的中和抗体效价(P<0.05);3)能显著促进鸡外周血液T淋巴细胞增殖反应。上述结果提示:IBDV VP2/4/3与ChIL-2基因融合后发挥了相互协同作用,ChIL-2产生了分子免疫佐剂效应;融合基因DNA疫苗能增强IBDV DNA疫苗的免疫原性,促进了机体特异性免疫应答。     

一种新型抗菌肽Cecropin B真核表达载体的构建

通过重叠区扩增法人工设计和合成一种新型抗菌肽Cecropin B基因,按正确的阅读框架定向克隆至巴斯德毕赤酵母的高效表达载体pPIC9K上。经PCR鉴定及序列分析,所转化的大肠杆菌DH5ct菌落中含有插入Cecropin B基因的重组质粒pPIC9K—CB,表明成功构建了新型抗菌肽Cecropin B表达载体pPIC9K—CB。     

PCR-mediated recombination and mutagenesis

Gene Splicing by Overlap Extension (gene SOEing) is a sequence-independent method for site-directed mutagenesis and/or recombination of DNA molecules. It is based on the idea that a PCR product can be engineered by adding or changing sequences at its ends so that the product can itself be used to prime DNA synthesis in a subsequent overlap-extension reaction to create mutant or recombinant molecules. As the engineered genes are created in vitro without reliance on host organisms or restriction sites, gene SOEing provides a powerful and versatile tool for genetic investigation and engineering.     

Development of an asporogenic Bacillus licheniformis for the production of keratinase

AIMS: Bacillus licheniformis PWD-1 is a keratin-degrading, spore-forming bacterium isolated from a poultry waste digester. A sporulation-deficient mutant of B. licheniformis PWD-1, named B. licheniformis WBG, was developed and characterized. METHODS AND RESULTS: The mutation was generated using the splicing by overlap extension PCR method (Gene SOEing) to create 256 bp deletion in the spoIIAC gene, which encodes an essential sporulation-specific sigma factor. In vivo gene replacement was accomplished with the use of a temperature-sensitive plasmid that is able to integrate and excise the nucleotide fragment 256 bp from the B. licheniformis chromosome. PCR analysis and DNA sequencing confirmed the spoIIAC gene deletion. Heat-treatment assays and electron microscopy verified the absence of spores. CONCLUSIONS: This asporogenic strain is able to express normal levels of keratinase when compared with its wild-type host. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: In this study, a method of constructing a stable sporulation-defective strain was developed. It can be potentially useful as a tool to generate asporogenic strains of Bacillus that retain their industrial capabilities for production of exoproteases and other exozymes.     

Total chemical synthesis,assembly of human torque teno virus genome

Torque teno virus(TTV)is a nonenveloped virus containing a single-stranded,circular DNA genome of approximately 3.8kb.We completely synthesized the 3808 nucleotides of the TTV(SANBAN isolate)genome,which contains a hairpin structure and a GC-rich region.More than 100 overlapping oligonucleotides were chemically synthesized and assembled by polymerise chain assembly reaction(PCA),and the synthesis was completed with splicing by overlap extension(SOEing).This study establishes the methodological basis of the chemical synthesis of a viral genome for use as a live attenuated vaccine or gene therapy vector.     

抗菌肽Cecropin B-人溶菌酶融合蛋白表达载体的构建

目的是构建抗菌肽B(Cecropin B)和人溶菌酶(hLyso)的融合蛋白表达载体。从pUC118～hLyso上卸下人溶菌酶基因后,通过重叠区扩增法人工合成抗菌肽B基因,并将其融合到人溶菌酶基因的5’端。将抗菌肽B基因和人溶菌酶基因按正确的阅读框架定向克隆至大肠杆菌高效表达载体pET32a,终止子位于人溶菌酶基因的3’端。PCR鉴定及序列分析表明,所转化的BL21(DE3)菌落中含有插入Cecropin B-hLyso基因的重组质粒pET32a-CB-hLyso。     

海蚕新型抗菌肽Perinerin在毕赤酵母中的表达及活性测定

摘要：利用巴斯德毕赤酵母表达系统,对海蚕抗菌肽 Perinerin 进行分泌性表达,并进行活性检测。首先通过 SOE 法（Gene splicing by over lap extension）设计三对互补引物来合成完整的Perinerin 的基因,将该基因片断插入到含有AOX1启动子和α分泌信号肽序列载体pPICZαA中,构建了重组表达质粒 pPICZαA-PEN ,转化Pichia pastoris GS115 宿主菌,利用甲醇来诱导外源基因在阳性菌株中的表达,表达产物经 Tricine-SDS-PAGE 电泳验证。生物学活性检测证实重组蛋白对部分革兰阳性及革兰阴性细菌有明显抑制作用,尤其对绿脓杆菌有强烈的抑制作用。     

X-连锁迟发性脊椎骨骺发育不良基因剪接受体突变对mRNA加工的影响

X-连锁迟发性脊椎骨骺发育不良（spondyloepiphyseal dysplasia tarda, SEDL）是一种少见的由SEDL基因突变引起的骨软骨发育障碍性疾病,病变主要累及腰椎和近端承重大关节。为研究SEDL基因剪接受体突变(IVS2 -2A→C)对mRNA加工的影响,从该突变所致SEDL患者,以及健康对照者外周血中提取总RNA,逆转录合成cDNA, 以此为模板进行聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）,对PCR扩增产物采用双向直接测序和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyacrylamide gel electrophoresis, PAGE)方法进行分析。测序结果发现IVS2-2A→C突变患者的一种cDNA外显子2与外显子4直接拼接,显示外显子3全部丢失;另一种cDNA外显子1与外显子4拼接,显示外显子2和外显子3均缺失;在健康对照者也发现了外显子2缺失的cDNA。PAGE发现患者和对照者都存在两种RT-PCR产物,长度分别为567bp、425bp以及679bp、537bp,证实了测序结果。这说明SEDL基因第二内含子剪接受体突变（IVS2-2A→C）导致其外显子3在mRNA加工过程中全部丢失,由于SEDL基因的翻译起始位点位于外显子3,它的缺失可能使生成的mRNA不能被翻译,从而引起SEDL发生;外显子2位于5′ UTR,它的缺失提示SEDL基因存在选择性剪接,正常人也存在缺失外显子2的cDNA,说明这种选择性剪接对临床表型的影响似乎并不大,它对基因表达水平和表达调控是否有影响还需要进一步研究。     

敲除L-periaxin基因的大鼠RSC96细胞系的建立

轴周蛋白(Periaxin)是外周神经系统非致密性髓鞘中特异表达的蛋白,编码Periaxin的基因经由选择性剪接产生两种蛋白异构体L-periaxin和S-periaxin,对髓鞘形成的初始化有重要作用。至今在Periaxin基因上已发现有18种不同的位点突变导致外周脱髓鞘神经疾病腓骨肌萎缩症4F亚型(CMT4F)的发生。利用转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)靶向基因敲除技术对大鼠RSC96细胞的periaxin基因进行敲除,根据TALENs设计原则,确定L-periaxin基因的敲除靶点在其编码NLS结构域部分,设计相应的TALEN左臂与右臂的识别序列,构建含上述识别序列的L-periaxin基因敲除载体TALEN-L和TALEN-R,并将其转入RSC96细胞,经嘌呤霉素药物筛选,获得L-periaxin基因敲除细胞株,经测序确认大鼠RSC96细胞中的基因组中L-periaxin基因区段已被敲除,成功构建了L-periaxin基因敲除细胞模型。计算L-periaxin基因敲除载体的突变率为21.6%。Western blotting实验证明,在RSC96细胞中只能检测到S-periaxin蛋白的表达。通过流式细胞术及MTT实验检测基因敲除细胞的细胞周期和生长速度,发现敲除L-periaxin基因的细胞生长速度缓慢,G1期细胞增多,S期细胞减少。     

Construction of a fusion flagellin complex and evaluation of the protective immunity of it in red snapper (Lutjanus sanguineus)

Aims: The main aims of this study were to construct a bivalent subunit vaccine containing flagellin flaA gene and flagellin flaB gene from Vibrio alginolyticus strain HY9901 and to explore the potential application of the fusion protein FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB as a vaccine candidate for red snapper (Lutjanus sanguineus). Methods and Results: Flagellin gene flaA and flaB of V. alginolyticus were linked by gene SOEing (gene splicing by overlap extension) technology. The expression of the fusion gene flaA‐(G₄S)₃‐flaB in Escherichia coli BL21(DE3) was confirmed by SDS‐PAGE. Western blot analysis showed that the fusion protein FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB, which was purified by affinity chromatography on Ni‐NTA resin, had positive reaction with mouse anti‐FlaA serum and mouse anti‐FlaB serum, respectively. The immunoprotection of FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB as a bivalent subunit vaccine was investigated in red snapper model by enzyme‐linked immunosorbent assay (ELISA) and challenge test. Red snapper vaccinated with FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB produced specific antibodies and were highly resistant to infection by virulent V. alginolyticus. Conclusions: The fusion gene flaA‐(G₄S)₃‐flaB from V. alginolyticus strain HY9901 was cloned by gene SOEing and was expressed in E. coli. This fusion protein FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB is a good protective antigen of V. alginolyticus and should be considered as an effective vaccine candidate against infection by V. alginolyticus in red snapper. Significance and Impact of the Study: Two flagellin genes, flaA and flaB, which are independent in structure and function, were first linked together by gene SOEing technology. The finding that red snapper did adequately respond to the fusion protein FlaA‐(G₄S)₃‐FlaB injection made it a promising candidate for vaccine treatment. To develop effective vaccine candidates against V. alginolyticus, more attention should be given to these immunogenic flagellins.