高效位点特异性链霉菌ψC31噬菌体整合酶的研究进展

链霉菌ψC31噬菌体整合酶(ψC31-int)属于位点特异性重组酶的解离酶/转化酶系,该家族催化机制由丝氨酸介导,能识别噬菌体附着位点(attP)和宿主基因组上的细菌附着位点(attB),介导同源序列之间的位点特异性重组.实验证实,ψC31-int是一种高效位点特异性整合工具酶,与其他整合策略相比,具有集高效和安全于一体的优点,通过介导位点特异性整合,将外源基因特异地整合到宿主基因组,使目的基因得以持续、高效的表达,并且具有DNA容量方面的优势.随着研究的深入,人们对ψC31-int介导整合作用机制和影响因素有了进一步的认识.通过一系列成功应用ψC31-int进行的基因治疗的动物学实验,为今后如何利用非病毒载体系统进行基因治疗及转基因动物模型的建立提供了一种新的选择.     

噬菌体整合酶介导的位点特异性基因治疗

将治疗基因整合到患染色体上的特定位点并实现稳定的表达是基因治疗的关键,包括病毒载体和转座子系统在内的几种技术已经用于整合,但都存在治疗基因负载力较小及随机整合的应用障碍。来自链霉菌噬菌体中C31、R4及来自乳酸乳球菌噬菌体TP901-1的整合酶,能够识别有限数量的天然基因组序列(假att位点)．从而催化治疗基因位点特异性地整合进入高等真核生物基因组。这种新型的噬菌体整合酶系统在基因负载力及染色体的特异性整合方面具有很大的优越性。迄今为止,这种系统已经成功用于几种基因治疗的研究模型中．将会成为基因治疗的有用工具。     

φC31整合酶系统介导的位点特异性整合研究进展

来源于链霉菌(Streptomyces)噬菌体φC31的整合酶可介导链霉菌附着位点(attB)和噬菌体附着位点(attP)之间的同源重组,这种重组亦可在多种动植物细胞内进行;而且,该整合酶还可介导含attB位点的载体以位点特异性方式整合于多种真核生物基因组内的假attP位点,并使转基因持续高效表达。因此,φC31整合酶在基因修饰、基因治疗及转基因动物研制等方面得到了广泛的应用。文章就近年来φC31整合酶整合规律、提高效率方面的改进及安全性等相关领域的研究进展进行了综述。     

φC31整合酶与生物医学

来源于链霉菌噬菌体φC31的整合酶可通过介导链霉菌attB序列与多种生物内源性特异性序列产生重组反应,将外源基因定点整合到生物基因组中。在基因治疗研究中应用φC31整合酶,可使外源基因长期高水平表达,从而达到较好的治疗效果;且由于外源基因定点整合,故安全隐患较小。此外,φC31整合酶还可以用来生产外源基因定点整合的转基因动物,在基础研究和应用研究领域都有很高的潜在应用价值。     

一种快捷可靠评价链霉菌噬菌体φC31整合酶功能的双荧光报告系统

在NIH3T3细胞中构建了一种链霉菌噬菌体φC31整合酶报告系统.该报告载体同时编码红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白,与编码φC31整合酶的载体共转染可以反映φC31整合酶的活性.细胞中从红色荧光到绿色荧光的变化和百分比的变化可经流式细胞仪检出.随着转染中φC31整合酶表达载体的比例升高,表达绿色荧光的细胞比例上升.φbC31整合酶表达载体和报告系统载体比例在10:1时,可达最高约90%的红绿荧光转变率.这表明该φC31整合酶报告系统提供了一种在细胞中快捷可靠的评价φ31整合酶功能的方法.     

一种快捷可靠评价链霉菌噬菌体ФC31整合酶功能的双荧光报告系统

在NIH3T3细胞中构建了一种链霉菌噬菌体ФC31整合酶报告系统．该报告载体同时编码红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白,与编码ФC31整合酶的载体共转染可以反映ФC31整合酶的活性．细胞中从红色荧光到绿色荧光的变化和百分比的变化可经流式细胞仪检出．随着转染中ФC31整合酶表达载体的比例升高,表达绿色荧光的细胞比例上升．ФC31整合酶表达载体和报告系统载体比例在10∶1时,可达最高约90%的红绿荧光转变率．这表明该ФC31整合酶报告系统提供了一种在细胞中快捷可靠的评价ФC31整合酶功能的方法．     

φC31整合酶与转基因动物研制

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点性特异重组酶.它以单向整合方式进行重组,无须其他辅助因子,且整合效率高、表达稳定,所以近年来越来越多地被用来介导外源基因与宿主基因组的特异性整合,并被应用于哺乳动物的转基因整合技术中,它为攻克转基因动物研制过程中的随机整合、整合效率低、表达水平不高等技术瓶颈提供了新思路.对链霉菌噬茵体φC31整合酶的作用机制和特点优势作了简要的阐述,并对其广阔的应用前景作一展望.     

ΦC31位点特异性整合酶DNA结合功能域的鉴定

DNA结合功能域的确定是阐明位点特异性重组酶整合机制的关键,而对酶DNA结合功能域进行突变研究是提高酶整合效率和整合特异性的重要方法.为了鉴定ΦC31位点特异性整合酶的DNA结合功能域,依据对ΦC31整合酶序列的生物信息学分析结果,利用PCR和克隆技术在pET22b原核表达载体上构建ΦC31整合酶重组截短突变体表达质粒,将获得的表达质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)菌株扩大培养并用IPTG诱导融合蛋白的表达,经镍柱纯化获得了纯度达90%以上的重组蛋白,分子量也与预期大小一致,Western印迹确定了重组蛋白的特异性.凝胶迁移滞后实验显示野生型以及截短突变体蛋白ΦC311-528、ΦC311-472、ΦC311-413能与细菌附着位点DNAattB和噬菌体附着位点DNAattP结合的条带,而截短突变体ΦC311-353、ΦC311-279、ΦC311-120观察不到相应的结合条带.6个截短突变体质粒在体内重组活性蓝白斑实验中均表现为蓝斑,显示出皆丧失体内重组活性.研究证实,ΦC31整合酶半胱氨酸富集域(第353～413位氨基酸)具有DNA结合的功能,而C末端缬氨酸富集区(第528～613位氨基酸)也与其重组活性相关.这为进一步了解ΦC31整合酶的结构与功能,最终引导其结构进化,提高其特异性和整合效率奠定了基础.     

噬菌体整合酶--基因转移的工具酶

噬茵体整合酶是整合位点序列特异性的酶类。由于这一特性,它可用于向染色体定位特异性地导入目的基因,在遗传工程、基因治疗、转基因动物等领域极具应用前景。本文综述噬茵体整合酶的发现与分类、结构与功能及其应用前景。     

位点特异性重组技术研究进展

位点特异性重组技术是现代生命科学中研究基因敲除与靶向整合的工具。它的应用实现了外源基因可预测、可重复的高效表达;对于利用模型动物进行基因分析更是具有划时代的意义;在转基因植物中的运用价值同样不可忽视。     

酿酒酵母位点特异性DNA切离及定点整合的研究

酿酒酵母２μ环的ＦＬＰ－ＦＲＴ位点特异性重组系统由ＦＬＰ重组酶和ＦＲＴ重组位点所组成。将ＦＬＰ基因置于受半乳糖调控的酵母ＧＡＬ１０启动子控制下,在半乳糖诱导下实现了酿酒酵母染色体上两个顺向排列ＦＲＴ位点之间ＤＮＡ序列的切离;并将一个含有ＦＲＴ重组位点的环状质粒整合到酿酒酵母染色体上预先设置的一个ＦＲＴ重组位点上,实现了染色体定点整合。这个由ＦＬＰ重组酶催化的位点特异性重组过程具有重组效率高和重组位     

噬菌体及其酶用于治病

噬菌体通常指的是细菌病毒 ,形体微小 ,似蝌蚪状 ,能通过细菌滤过器 ,具有裂解细菌的特定功能。如能利用其感染细菌的机制来控制病原菌的危害 ,将为战胜疾病提供新型的有力武器。凡是有细菌存在的地方 ,不论是致病者或是非致病者 ,都有可能找到它们的自然天敌———噬菌体。基于此 ,对噬菌体及其酶功能的研究近来非常活跃 ,并取得了新的进展。●曾报道利用肺炎链球菌噬菌体产生的水解酶即酰胺酶有效地杀灭肺炎链球菌 ,不影响体内正常菌群 (生物工程学报 ,2 0 0 2 ,18(5 ) :6 0 0 )。因此 ,有望研制酰胺酶制剂用于治病。●已从一种杀伤力很强…     

位点特异性重组系统的机理和应用

位点特异性重组酶识别特定的位点形成联会复合体, 并发生DNA链的切割与交换, 实现靶位点之间的整合、切离或倒位. 这一过程由位于重组酶催化活性中心的酪氨酸或丝氨酸向DNA磷酸骨架发起攻击, 形成共价中间体, 不需要高能量辅助因子的参与. 由于位点特异性重组系统具有高效精确的优点, 在基因工程领域得到了广泛的应用. 本文从识别位点的性质、重组酶的组成与结构及催化反应的特点三方面对位点特异性重组的机理进行了全面的阐述, 并对当前重组酶的应用研究之现状、热点及存在的问题作了深入剖析, 并讨论了未来的发展趋势.     

ΦC31整合酶与转基因动物研制

链霉菌噬菌体 C31整合酶是一种位点性特异重组酶。它以单向整合方式进行重组,无须其他辅助因子,且整合效率高、表达稳定,所以近年来越来越多地被用来介导外源基因与宿主基因组的特异性整合,并被应用于哺乳动物的转基因整合技术中,它为攻克转基因动物研制过程中的随机整合、整合效率低、表达水平不高等技术瓶颈提供了新思路。本文将对链霉菌噬菌体 C31整合酶的作用机制和特点优势作简要的阐述,并对其广阔的应用前景作一展望。     

卵母细胞特异表达φC31整合酶载体pZP3-INT的构建及其在小鼠卵母细胞中的表达

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点特异性重组酶(Site-specific recombinase,SSR),可介导链霉菌噬菌体attP位点(Phage attachment site)和链霉菌基因组attB位点(Bacterial attachment site)间的单向重组.为探讨它能否应用于卵母细胞特定基因的重组,文章采用卵巢针刺取卵法采集生发泡(GV)期小鼠卵母细胞,将卵透明带糖蛋白3(ZP3)启动子驱动φC31整合酶表达载体pZP3-INT和检测φC31整合酶位点特异性重组功能的重组质粒载体pBCPB+,通过显微注射导入到小鼠卵母细胞中.培养48 h后,RT-PCR检测φC31整合酶mRNA表达以及PCR检测pBCPB+载体发生重组的情况.结果表明:载体pzP3-INT在卵母细胞中表达φC31整合酶mRNA;并且pBCPB+载体发生了位点特异性重组,提示φC31整合酶在卵母细胞中可以介导位点特异性重组反应.     

ΦC31整合酶介导猪基因组定点修饰的探讨

高效与特异的基因组定点修饰是基因工程动物研究的前沿与难点.链霉菌噬菌体ΦC31整合酶能介导含attB位点的外源基因定点整合于多种真核生物基因组的假attP位点,可维持外源基因的正常结构及高效表达.本文探讨ΦC31整合酶介导外源基因在猪基因组内定点整合的分子基础.构建含attB位点的报告载体pEGFP-N1-attB,与ΦC31整合酶表达载体pCMV-INT共转染猪肾PK15细胞,G418筛选获得单克隆细胞系.实时荧光定量PCR筛选出单拷贝整合的转基因细胞系.TAIL-PCR鉴定出1个猪基因组假attP位点,位于猪1号染色体,watson链,坐标114220087-114220126,命名为pig-attP-1.测序结果显示,pEGFP-N1-attB在attB位点处断开插入到pig-attP-1.用荧光计测定细胞培养基上清EGFP含量发现,该转基因细胞系EGFP的表达水平是本底的50倍(13500 AU vs.280 AU),表明pig-attP-1是利于外源基因高效表达的"友好位点".该研究不仅为实现外源基因在猪基因组内的定点整合提供了新策略,也为创制基因工程猪、建立动物生物反应器等研究注入了新思路.     

MS2噬菌体衣壳蛋白与包装位点结合特异性及其生物学应用进展

MS2噬菌体为正义单链RNA噬菌体,基因组含有3569个核苷酸,编码成熟酶蛋白、衣壳蛋白、复制酶蛋白和裂解蛋白。MS2噬菌体复制酶编码基因5'端一个由19个碱基组成的茎环结构(又称包装位点)是衣壳蛋白二聚体与RNA相互作用的部位,二者相互作用形成的复合物是启动噬菌体自我包装的信号。MS2噬菌体衣壳蛋白与包装位点结合的特异性已被应用于RNA病毒核酸检测的标准物质、校准品和质控品的研究,实时动态监测活细胞内RNA的运动,以及RNA体内递送载体的研究等领域。     

位点特异性重组技术在分子生物学中的应用

位点特异性重组技术系统通过对ＤＮＡ进行准确切割和重新连接,能够导致ＤＮＡ发生包括切离、倒位或相互易位等形式的重排,从而使得在染色体水平对真核生物基因组进行遗传改造,以及对转基因动物和植物中转基因的表达进行有效的控制成为可能。来自大肠杆菌Ｐ１噬菌体的Ｃ...     

噬菌体裂解酶研究进展

噬菌体裂解酶是双链DNA噬菌体所特有的细胞壁水解酶。研究表明,所有噬菌体裂解酶在结构上具有相似性,即含有2个结构域：比较保守的N端催化区和差异较大的C端特异性结合区。裂解酶的高亲和性与种属特异的细胞壁糖基有关,而后常常是细菌存活的必要成分。所以,细菌难以产生对裂解酶的抗性。本简要综述噬茵体裂解酶的研究进展。     

链霉菌无痕敲除方法研究进展

链霉菌是革兰氏阳性放线菌,能产生大量具有重要价值的天然代谢产物.随着基因测序技术、分子生物学和合成生物学的不断发展,人类对链霉菌家族有了更深的了解,从分子水平对其基因组进行改造的手段也越来越多.通过对链霉菌基因组合理、高效的精简,将提高链霉菌代谢产物的产量和质量,降低底物原料的消耗量.无痕敲除就是开展此项研究工作的重要手段.文章综述了近年来在链霉菌中广泛使用的分子操作方法并重点对链霉菌无痕敲除方法进行了总结.