BAI1基因敲除打靶载体的快速构建

BAI1(脑血管生成抑制因子1)因其具有抑制血管生成的作用而得名,研究表明肿瘤的发生可能与BAI1的低表达有关.为了进一步探索BAI1的作用机制,运用改良的Red重组系统和低拷贝中间载体,利用50 bp的同源重组序列直接从BAC载体中克隆长片段的小鼠基因组序列;将得到的基因组序列再次通过重组和改造,构建了BAI1基因的完全敲除并带有报告基因的打靶载体,为后续的构建BAI1基因敲除小鼠模型、在动物体内研究基因功能奠定了基础.     

绵羊Myostatin基因敲除载体的构建

根据Myostatin基因突变可导致肌肉量激增而产生"双肌"表型的特点,构建绵羊Myostatin基因置换型敲除栽体.利用LA-PCR技术成功地扩增得到绵羊Myostatin基因同源臂序列,其中同源长臂4.9kb,包括全部的exonl,intronl,exon2及部分启动子和大部分intron2;同源短臂1.1kb,包括部分exon3和31非翻译区序列,将二者连入PloxpⅡ正负筛选敲除骨架载体,利用骨架载体上Neo基因替代Myostatin基因的exon3,从而成功构建专门针对Myostatin第3外显子区域缺失的置换型敲除载体PloxpⅡ-OVIS-MSTN.酶切和测序鉴定证明载体构建正确,为后续获得绵羊Myostatin基因缺失型体细胞株奠定试验基础.     

GPR126条件性基因敲除载体的快速构建

基因敲除小鼠模型是在动物体内研究基因功能的重要和可靠的手段之一,而构建用于同源重组的基因敲除载体是构建基因敲除小鼠模型的关键一步.条件性基因敲除技术将针对靶基因的修饰作用限制在小鼠的特定发育时期或特定类型的组织细胞中,通过加入具有位点特异性的重组系统,该修饰作用在时间和空间上均处于可调控的状态;条件性基因敲除技术既可以避免某些具有重要功能基因的敲除所带来的早期胚胎致死问题,还可用于精确分析某些多效基因在不同组织或不同发育阶段的特定功能差异.通过合理利用改良的Red重组系统,将两个LoxP位点快速准确地插入到了目标位置,实现了GPR126条件性基因敲除载体的快速构建,为后续的构建GPR126基因敲除小鼠模型、在动物体内研究基因的功能奠定了基础.     

一种基于温敏质粒的新型基因敲除方法

基于温敏型质粒而不用线性DNA的方法用于快速敲除沙门氏菌染色体上的目的基因。以伤寒沙门氏菌S.ty2基因组为模板扩增得到的ssaV基因的上下游同源臂,与两端带有FRT位点的卡那霉素抗性基因片段连接到温敏型质粒pHY304,共同构建同源重组载体;然后转化S.ty2,通过筛选得到带有抗性标记的重组菌。通过转入重组酶表达质粒pCP20,去除抗性标记,得到ssaV基因缺失的重组菌,并在 DNA 水平进行了鉴定。建立了一种改进的基于温敏质粒的沙门氏菌的基因敲除方法,此方法也值得在其他革兰氏阴性菌的基因敲除中尝试应用。     

基因敲除技术在微生物中的应用

随着分子生物学技术的发展,基因敲除技术越来越广泛地应用于动植物、微生物领域,成为研究生物基因功能最有力的工具之一。基因敲除技术在改造动植物、微生物基因组、研究发育生物学、鉴定新基因新功能、育种以及医疗领域都有应用价值。针对微生物方面,对实现基因敲除的各种原理方法,RecA系统同源重组法, Red系统同源重组法,基于自杀载体的同源重组法,基于温敏型质粒的同源重组法, CRISPR/Cas系统介导的基因敲除方法进行了总结,比较各自的优缺点,并提供一些成功案例以及各种方法相关的发明专利,以期对了解基因敲除技术的方法与发展提供参考。     

Cre-LoxP系统在炭疽芽胞杆菌基因敲除中的应用及eag基因的敲除

将Cre-LoxP系统应用于Bacillus anthracis中并成功敲除eag基因.以B.anthracis基因组为模板扩增得到上下游同源臂,联合两端带有LoxP位点的壮观霉素抗性基因片段构建好同源重组载体,转化B.anthracis AP422,通过一系列筛选得到带有抗性标记的重组菌.然后,通过转入Cre重组酶表达质粒,去除抗性标记,得到eag基因缺失的重组菌,并在DNA水平、RNA水甲和蛋白质水半进行了系统的鉴定.最终建立了Cre-LoxP系统在B.anthracis中的应用方法,并成功敲除eag基因.     

丙酸杆菌基因敲除体系的构建及其应用

目的 丙酸杆菌基因敲除体系的构建及其验证.方法 利用PCR技术扩增丙酸杆菌hemE基因上、下游约500 bp左右片段,构建由上下游同源臂及hygB抗性基因组成的打靶质粒pPK705-arms-hygB.将打靶质粒转入丙酸杆菌感受态细胞,利用同源重组技术定向敲除hemE基因,并通过连续传代培养,消除外源质粒.最后,利用PCR技术验证丙酸杆菌染色体和打靶质粒发生同源重组.结果 成功敲除了丙酸杆菌hemE基因.结论 打靶质粒pPK705-arms-hygB能够与宿主基因组DNA发生重组,对稳定地改善其整个代谢途径的研究奠定了方法学基础.     

利用启动子缺陷型打靶载体敲除五指山小型猪GGTA1基因

目的:获得α-1,3-半乳糖基转移酶(GGTA1)基因敲除的五指山小型猪胎儿,为异种器官移植研究提供基础平台。方法:以新霉素磷酸转移酶基因(neo)为筛选标记基因构建启动子缺陷型打靶载体,打靶载体线性化后用电转染法将其导入胎儿成纤维细胞中,转染后的细胞经G418筛选后,用PCR法检测药物抗性的细胞克隆,对阳性细胞进行核移植构建重构胚胎及胚胎移植。结果:转染后,经筛选共得到176个具有G418抗性的细胞克隆,经PCR检测,其中2个细胞克隆发生了同源重组;以其中1个GGTA1+/-细胞克隆为供体细胞进行核移植,将重构胚移植到2头自然发情的受体母猪中,1头受体妊娠;第37 d将代孕母猪处死,获得2个胎儿,经PCR和Southern印迹鉴定,均为GGTA1单等位基因敲除胎儿。结论:构建了五指山小型猪GGTA1基因部分外显子4区域敲除的启动子缺陷型打靶载体,获得了GGTA1单等位基因敲除的胎儿,为培育GGTA1基因敲除的五指山小型猪奠定了基础。     

Red/ET重组在基因打靶载体快速构建中的应用

通过合理应用Red/ET重组技术实现基因打靶载体的快速构建。在Red/ET重组介导下,首先从基因组DNA中将靶基因片段亚克隆至打靶质粒载体中,随后将两端带有50 bp同源臂的抗性筛选基因插入并替换靶基因上的目标序列,如此两步操作即可完成一个传统型基因敲除打靶载体的构建;结合Cre-loxP系统,在传统型基因敲除打靶载体的基础上,经过再一轮的Red/ET重组就能够成功实现条件性基因敲除打靶载体的构建。整个实验过程不需要PCR扩增长、短臂序列,也不涉及酶切、连接反应,因此,不仅省时、省力,而且所构建的基因打靶载体序列准确,无突变。此实验方法的建立为加速后基因组时代的基因功能研究提供了一条捷径。     

Red重组系统在痢疾杆菌基因敲除中的应用研究

利用λ噬菌体的Red系统在细菌中进行基因敲除的技术,最近发展较快,但多在大肠杆菌中进行。以alkA、wcaJ、yphF和dam 4个基因为例,分别在大肠杆菌和痢疾杆菌中利用Red系统进行基因敲除。对于大肠杆菌,除dam基因外,其余3个基因均能被有效敲除,而在痢疾杆菌中只能敲除一个alkA基因。结果表明,为使该系统能有效地应用于痢疾杆菌和其它细菌,还需对该系统进行改进。     

类鼻疽伯克霍尔德菌bopA基因敲除株的构建及生物学特征

【【背景】类鼻疽杆菌是一种能够引起人类疾病甚至死亡的胞内寄生菌,Ⅲ型分泌系统在该菌入侵上皮细胞、逃避宿主免疫以及毒力因子的分泌过程中发挥重要作用,其中bopA基因为TTSS-3基因编码的重要效应蛋白,在类鼻疽杆菌的免疫逃逸中发挥重要作用。【目的】构建类鼻疽杆菌bopA基因敲除菌株,并对其生物学特征进行初步研究。【方法】构建pK18mobSacB-ΔbopA自杀质粒,通过大肠杆菌S17-1λpair以接合的方式转入类鼻疽杆菌,利用同源重组敲除了bopA基因,并用蔗糖平板筛选出菌株,最后在细胞和动物水平检测敲除菌株的表型变化。【结果】构建了bopA敲除的类鼻疽菌株,并通过细胞和动物实验证实敲除bopA基因后,细菌的细胞侵袭和胞内存活以及体内定殖能力都显著降低。【结论】利用同源重组成功构建类鼻疽bopA基因敲除株,为深入研究该基因的作用靶点奠定了实验基础。     

酿酒酵母SNF4基因敲除缺失菌株的构建

构建一株酿酒酵母SNF4基因缺失菌株并研究其对乙醇产量的影响。扩增带有SNF4基因上下游同源序列和Kanr筛选标记的SNF4基因敲除组件,转化到酿酒酵母YS2获得阳性克隆子,然后将质粒pSH65转到阳性克隆子中,半乳糖诱导pSH65表达Cre酶切除Kanr筛选标记,获得SNF4等位基因完全缺失菌株YS2-△SNF4。发酵实验结果表明,缺失菌株YS2-△SNF4乙醇产量较出发菌株提高了7.57％。利用Cre-LoxP系统,成功构建了SNF4等位基因完全缺失菌株并提高乙醇产生量。     

基因敲除小鼠技术的研究进展

基因敲除小鼠技术的建立和发展使得人们为研究基因的功能和寻找新的治疗人类疾病的靶点提供了强有力的支持。基因打靶和基因捕获是两种通过胚胎干细胞(Embryonicstemcell,ESC)构建基因敲除小鼠的技术。基因打靶通过同源重组替换内源基因从而敲除目的基因,而基因捕获则有启动子捕获和polyA捕获两种方法对目的基因进行敲除。近年来,有许多新的基因敲除技术不断被开发出来,包括Cre/loxP系统、CRISP/Cas9系统以及最新的ZFN技术和TAILEN技术,都有望取代传统基因敲除手段。文中简要阐述了如今新出现的几种基因敲除小鼠技术。     

基因打靶技术的原理及操作

基因打靶是近几年发展起来的一种通过同源重组定点改变小鼠基因组特定位点的技术,其诞生是分子生物学与实验胚胎学方法相结合的产物,它的出现又导致了体内研究与体外研究、分子生物学与临床病理学的有机结合,为研究基因的体内功能和疾病的致病机理提供了一种有力的实验手段。本文以基因打靶的实验过程为主线,介绍该技术的原理、操作、进展和应用。     

高致病性2型猪链球菌plcR基因敲除株的构建及其相关生物学特性的研究

【目的】构建高致病性2型猪链球菌05ZYH33菌株plcR基因敲除株,通过比较突变株与野生株生物学特性的差异,研究plcR基因在2型猪链球菌致病过程中的作用。【方法】利用同源重组技术敲除plcR基因,多重交叉PCR及RT-PCR鉴定并测序验证。比较野生株与突变株基本生物学特性的差异,小鼠攻毒实验分析plcR基因缺失对细菌毒力的影响。【结果】经RT-PCR证实05SSU0241与05SSU0242共转录,通过多重交叉PCR及RT-PCR证实成功构建plcR基因缺失突变株,基本生物学特性显示突变株的生长速率、菌落形态、溶血活性均无显著改变,小鼠致病性试验结果显示,野生株攻毒的小鼠死亡率为70%,突变株攻毒的小鼠死亡率为40%,毒力较野生株显著降低。【结论】plcR基因作为2型猪链球菌有毒株基因组中特有的外源基因,在细菌致病过程中具有重要作用。     

基因敲除技术及其在研究线粒体动力学与胰岛素抵抗关系中的应用进展

线粒体动力学即线粒体融合和分裂保持动态平衡的过程,该过程由融合/分裂相关蛋白精确调控完成,对于线粒体代谢、质量和功能有着重要的生理意义,而这些蛋白发生异常可引发线粒体动力学失衡,进而引起线粒体功能障碍并引发各种疾病状态。文中围绕基因敲除技术,详细阐述了编码融合/分裂相关蛋白的基因敲除鼠在胰岛素抵抗研究工作中的作用及应用进展,以期为今后研究线粒体动力学失衡致胰岛素抵抗的信号转导机制奠定基础。     

基因敲除技术及其在微生物代谢工程方面的应用

应用基因工程技术对微生物细胞内的代谢通量进行重新设计,是获得高产高效的工业菌株的重要手段之一。基因敲除是20世纪80年代发展起来的一项重要的分子生物学技术,利用基因敲除技术可阻断细胞的代谢旁路。或通过引入突变位点改变目的产物的产量或质量而达到调节代谢流,优化代谢途径的目的。简单介绍了基因敲除技术的操作过程,重点讨论基因敲除技术的敲除策略及在微生物代谢工程方面的应用,并展望了相关技术在诸多领域的发展趋势。     

鸡白痢沙门氏菌生物被膜形成相关基因rpoE的鉴定

【目的】通过鸡白痢沙门氏菌基因表达和缺失株生物特性的测定,鉴定其生物被膜形成的相关σ因子。【方法】利用结晶紫染色定量法测定沙门氏菌生物被膜形成能力;通过触酶试验测定rpo S活性,确定rpo S基因依赖性和非依赖性生物被膜形成株;利用建立的荧光定量PCR方法比较rpo S基因非依赖株在指数期和生物被膜形成期6个σ因子的基因表达差异;运用Red同源重组系统构建所鉴定σ因子基因缺失株,并测定野生株和基因缺失株对于环境应激的抵抗力差异。【结果】鸡白痢沙门氏菌S6702能够形成生物被膜,触酶试验阴性,确定S6702为rpo S基因非依赖性生物被膜形成株;荧光定量PCR检测显示,培养4-24 h后S6702中rpo E基因表达量最高;与野生株相比,Δrpo S缺失株保留了生物被膜形成能力,而Δrpo E缺失株不能形成生物被膜。rpo S和rpo E基因缺失株对于环境应激的抵抗力均显著降低。【结论】在rpo S基因非依赖性生物被膜形成株中,rpo E基因为参与生物被膜形成调控的σ因子之一,这一发现可用于进一步研究沙门氏菌生物被膜形成的调控机制。     

Chondrodysplasia of gene knockout mice for aggrecan and link protein

The proteoglycan aggregate of the cartilage is composed of aggrecan, link protein, and hyaluronan and forms a unique gel-like moiety that provides resistance to compression in joints and a foundational cartilage structure critical for growth plate formation. Aggrecan, a large chondroitin sulfate proteoglycan, is one of the major structural macromolecules in cartilage and binds both hyaluronan and link protein through its N-terminal domain G1. Link protein, a small glycoprotein, is homologous to the G1 domain of aggrecan. Mouse cartilage matrix deficiency (cmd) is caused by a functional null mutation of the aggrecan gene and is characterized by perinatal lethal dwarfism and craniofacial abnormalities. Link protein knockout mice show chondrodysplasia similar to but milder than cmd mice, suggesting a supporting role of link protein for the aggregate structure. Analysis of these mice revealed that the proteoglycan aggregate plays an important role in cartilage development and maintenance of cartilage tissue and may provide a clue to the identification of human genetic disorders caused by mutations in these genes. Published in 2003.