几种因素诱导鱼腥藻7120短藻丝体的形成

丝状蓝藻鱼腥藻7120（Anabaena sp.PCC7120）中可成功表达外源基因,但其转化和表达效率不高,改变细胞的生理状态可能会影响外源基因的转化和表达效率。将鱼腥藻7120藻丝体通过几种因素诱导形成短藻丝体（具有25个左右细胞）,并对其光合活性进行了测定。结果表明：红光和高温对鱼腥藻7120短藻丝体较为有效,且红光诱导在48h时,短藻丝体细胞数占总细胞数的比例达到85％;DCMU单独诱导效果不明显,适当浓度的DCMU＋红光诱导时诱导效率略有增加;高温以45℃诱导12h比例最高,约达87％;高温45℃诱导时,对数生长后期的鱼腥藻7120较易形成短藻丝体。光合活性测定结果显示,诱导形成的短藻丝体光合放氧速率比正常营养藻丝体的低,这种具有光合放氧能力的短藻丝体显示出作为表达外源基因受体的可能性。     

启动子Pcpcβ提高鱼腥藻7120中hGM-CSF基因表达效率的研究

利用聚球藻7002中编码藻蓝蛋白基因(cpcβ)的启动子(Pcpcβ),替代穿梭表达载体pDC-GM中的启动子PpsbA,启动外源人粒巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)基因在鱼腥藻7120中的表达。蛋白免疫印迹证实,在含Pcpcβ启动子的cGM藻株中,hGM-CSF基因的表达水平比原先构建的含PpsbA启动子的GM藻株中提高了90%,且该基因的高效表达对宿主细胞的生长未产生明显影响。结果表明,对于在蓝藻中表达hGM-CSF基因而言,Pcpcβ启动子可能是较适宜的强启动子之一。     

启动子Ptac与PsbA在鱼腥藻7120中表达hG-CSF的效率比较

为了比较外源性启动子Ptac与内源性启动子PsbA在鱼腥藻7120中表达外源基因时的效率,构建了分别含Ptac和PsbA两种启动子的穿梭表达载体pRL-PsbA-GCSF、pRL-Tac-GCSF;利用三亲结合转移法转化鱼腥藻7120,利用抗生素筛选,通过质粒提取和PCR方法鉴定,获得了分别由2种启动子驱动表达hG-CSF的转基因蓝藻,转基因藻中目的基因以质粒形式存在;利用半定量RT-PCR方法对2种转基因藻的hG-CSF转录水平进行比较,发现PsbA启动子驱动效率与Ptac启动子没有明显差异;利用ELISA方法比较hG-CSF蛋白表达量,发现PsbA启动的蓝藻中hG-CSF表达量是Ptac诱导条件下表达量的1.17倍。     

hGM-CSF基因穿梭表达载体的构建及其在鱼腥藻7120中的克隆

人粒-巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)作为一种造血生长因子,能够刺激T细胞和巨噬细胞增殖、成熟和分化,具有极其重要的免疫调解功能.本研究运用PCR方法,从质粒pAG-MT-8中克隆该基因,并在其5′端添加有利于在蓝藻细胞中高效表达的SD序列,然后插入到表达载体(pRL-439)强启动子PpsbA的下游,进一步与穿梭表达载体pDC-08相连构建成穿梭表达载体pDC-GM.利用三亲接合转移方法将该穿梭表达载体(pDC-GM)转入丝状鱼腥藻7120,通过相应抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻.以该转基因藻的基因组DNA为模板进行PCR检测,结果表明hGM-CSF基因已转入鱼腥藻7120.这是首次尝试把蓝藻作为制备重组hGM-CSF的新宿主,具有潜在的经济价值和社会效益.     

人肿瘤坏死因子α基因穿梭表达载体的构建和在鱼腥藻7120中的表达

报道了人肿瘤坏死因子α(hTNFα)基因穿梭表达载体的构建及其在丝状体蓝藻鱼腥藻 712 0中的表达和鉴定结果 .将质粒pRL rhTNF上hTNFα的cDNA连于pRL 43 9质粒上的PpsbA启动子下游 ,得到中间载体pRL TC .进一步与穿梭质粒pDC 8重组 ,得到可在大肠杆菌和蓝藻中均可表达的穿梭表达载体pDC TNF .pRL rhTNF ,pRL TC和pDC TNF三者在大肠杆菌中的表达量分别为 11.8% ,16 9%和 15 .0 % .通过三亲接合转移将pDC TNF引入鱼腥藻 712 0中并获稳定遗传的转基因株 .从转基因的鱼腥藻 712 0中检测到pDC TNF质粒的存在 ,且在和TNFα的cDNA探针进行的Southern杂交中呈阳性反应 .抽提转基因藻的蛋白样品进行检测 ,在Western印迹中和TNFα单克隆抗体呈阳性反应 .采用TNF对L92 9细胞的细胞毒性方法 ,证明转基因藻粗提液中 ,TNF确有细胞毒活性 .     

ＴＮＦ—α基因在鱼腥藻７１２０中的表达及其产物的亲和层纯化

用转入ＴＮＦ－α基因并稳定有达了４年多的丝状体蓝藻－鱼腥藻７１２０（Anabaena sp.PCC7120),研究比较了在培养液中氨源（NaNO3)和碳源（NaAc)对转基因灌生长和ＴＮＦ－α基因的不同影响,氨源能稳定外源蛋白的表达,而碳源则影响细胞壁的合成。通过比较不同的破碎细胞的方法,发现超声破碎得到的可溶性总蛋白含量和ＴＮＦ－α含量均要比冻融法高出１倍左右,经过细胸破碎、硫酸铵分级沉淀、常压离子交换液相色析后,除去杂蛋白及大量容易堵柱的糖类等物质,最后通过亲和柱层析,分离出了纯的目标蛋白－重组肿瘤坏死因子（ＴＮＦ－α）。经凝胶电泳鉴定为单一的谱带,分子量为１７kD。     

转hTNF-α基因鱼腥藻7120的培养及外源基因的表达调控

讨论了转hTNF-α基因鱼腥藻7120外源基因的调控和重组质粒的稳定性问题,并探索了鱼腥藻高效培养的方法和获得大量外源基因产物的途径。     

转hTNF-α基因在鱼腥藻中表达产物的提取及其初步纯化

研究了转hTNF-α基因鱼腥藻7120(Anabaenasp.PCC 7120)中表达产物的最佳提取条件,并研究目标蛋白hTNF-α对温度耐受度和硫酸铵盐析的条件,对总蛋白和目标蛋白进行了检测。结果表明,hTNF-α的最佳溶出条件为:0.05 mol/L、pH7.5Tris-HCl缓冲液,NaCl的浓度为0.2 mol/L;当温度为55℃时,处理30min,其hTNF-α提取量下降不明显,回收率达到92.08%,可除去约40%的杂蛋白;先用饱和度为30%的硫酸铵沉淀杂蛋白,再用60%的硫酸铵沉淀目标蛋白,又可除去部分杂蛋白。     

转基因鱼腥藻7120适宜生长条件的初步研究

以前的研究报导了将人肿瘤坏死因子基因(TNF-α)成功转入鱼腥藻7120中,这项研究在实验室小规模范围内探讨了其转TNF-α基因鱼腥藻7120的适宜生长条件。结果表明,转基因鱼腥藻7120最适生长温度在25～30℃,最适pH7.0～7.5。不同光照强度下的净光合放氧速率测定结果表明,转基因鱼腥藻7120与野生型具有一致的光饱和点和光补偿点,且适合在10～700μE.m-2.s-1下生长。外加有机碳源(4g/L葡萄糖)一定程度上可以增加转基因鱼腥藻7120生长速度。对不同藻龄转基因鱼腥藻7120中TNF-α的累积量的检测发现:生长8d左右时转基因鱼腥藻7120中TNF-α累积量达到最大值。这将为产业化生产、适时收获转基因蓝藻提供理论指导,同时讨论了葡萄糖对转基因鱼腥藻7120代谢的调节。     

生物反应器培养转基因鱼腥藻的研究

在反应器中研究了转人TNF-α基因鱼腥藻7120(Anabaena sp．PCC7120,pDC-TNF)的培养。结果表明气升式反应器适合于转基因鱼腥藻的培养。气升式反应器中通气量和光照是主要的影响因素,观察到1L罐中最适通气量为60～75L／h,最适光照强度为1200lx,此时在25℃混养,光照时间／黑暗时间为12h／12h,15d生物量干重大于3g／L,TNF表达水平约占总可溶蛋白的22％,达到了摇瓶培养水平。实验发现添加维生素B1 300μg／L、B12 200μg／L和生物素4μg／L时,生产周期为12d,缩短20％,表达水平相同。培养过程通入含有5％CO2的空气,能促进生长,缩短生产周期,但收获生物量不受影响。从添加维生素和通入CO2的培养结果证明反应器中培养时,光照是限制性因素,当反应器系统一定时,最终生物量有一个最大值,如需进一步提高产量,必须设法改变光照系统。     

植物生长调节剂对转基因鱼腥藻7120生长与外源基因表达的影响

适宜浓度的IBA、6-BA、赤霉酸和氯化胆碱均促进转基因鱼腥藻7120生长,提高其生物量,不影响外源基因表达,但从总体上讲高浓度植物生长调节剂则抑制藻细胞生长,降低外源基因表达水平.这些植物生长调节剂混合施用促进转基因鱼腥藻生长效果不如单一因子好,外源基因表达水平也略有下降.     

转TNF-α基因鱼腥藻7120质粒稳定性研究

为了实现转基因鱼腥藻培养生产TMF的目的,讲究了转基因鱼腥藻的稳定性。影印法证实转TNF-α。基因鱼腥藻7120能保持质粒分配稳定性。比较无选择压力下连续传代的转丛因鱼醒藻7120在不同培养基中的生长和外源基因表达,证实没有发生质粒部分缺失,但转基因鱼腥藻在无选择压力下会降低重组质粒拷贝数。在培养过程中,种子培养越含有的新霉素可以保持生产过程质粒稳定,这可以大火减少新霉素用量。     

小鼠金属硫蛋白-I在鱼腥藻7120中的融合表达及其纯化(英文)

为了提高小鼠金属硫蛋白-I(mMT-I)在鱼腥藻7120(Anabaena sp.PCC 7120)中的表达量、便于表达产物的分离纯化,构建了新的穿梭融合表达载体pKG-MT。通过pKG-MT,mMT-I cDNA在tac启动子的调控下,以与谷胱甘肽转硫酶(GST)C-末端相融合(GST-MT)的形式在鱼藻中表达。SDS-PAGE结果显示在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导下GST-MT在鱼腥藻中表达。经谷胱甘肽亲合层析,从转基因藻中分离、纯化得到GST-MT,利用GSTC-末端的凝血酶酶切位点,用凝血酶对GST-MT进行柱上酶切,经Sephadex G50除去凝血酶得到mMT-I。SDS-PAGE表明纯化得到所要的目标产物;ELISA测定结果显示从每克转基因藻(鲜重)中可纯化得到0.9 mg mMT-I;原子吸收测定表明纯化得到的mMT-I的镉离子结合能力接近于天然MT。     

鱼腥藻7120遗传转化的研究进展

鱼腥藻7120作为模式生物被广泛用于光合、固氮、进化、代谢等基本生命现象的研究。近几年, 对其基因工程的研究使人们看到它在医药、环保、能源等方面的应用潜力, 但表达效率低是其发展的瓶颈。为了提高其表达效率, 研究者从鱼腥藻7120的载体(包括启动子、复制子、选择标记基因等)的改进、目的基因的优化(密码子和SD序列)、宿主的改善、转化方法的改变等方面进行了大量探索, 除了用于功能基因的研究, 已经有几十个外源基因在鱼腥藻7120中表达。除了研究载体, 诱变鱼腥藻7120形成有利于外源基因表达的突变体和摸索转基因蓝藻最佳生长条件和表达条件, 可能是新的发展方向。     

Complete genomic sequence of the filamentous nitrogen-fixing cyanobacterium Anabaena sp. strain PCC 7120.

The nucleotide sequence of the entire genome of a filamentous cyanobacterium, Anabaena sp. strain PCC 7120, was determined. The genome of Anabaena consisted of a single chromosome (6,413,771 bp) and six plasmids, designated pCC7120alpha (408,101 bp), pCC7120beta (186,614 bp), pCC7120gamma (101,965 bp), pCC7120delta (55,414 bp), pCC7120epsilon (40,340 bp), and pCC7120zeta (5,584 bp). The chromosome bears 5368 potential protein-encoding genes, four sets of rRNA genes, 48 tRNA genes representing 42 tRNA species, and 4 genes for small structural RNAs. The predicted products of 45% of the potential protein-encoding genes showed sequence similarity to known and predicted proteins of known function, and 27% to translated products of hypothetical genes. The remaining 28% lacked significant similarity to genes for known and predicted proteins in the public DNA databases. More than 60 genes involved in various processes of heterocyst formation and nitrogen fixation were assigned to the chromosome based on their similarity to the reported genes. One hundred and ninety-five genes coding for components of two-component signal transduction systems, nearly 2.5 times as many as those in Synechocystis sp. PCC 6803, were identified on the chromosome. Only 37% of the Anabaena genes showed significant sequence similarity to those of Synechocystis, indicating a high degree of divergence of the gene information between the two cyanobacterial strains.     

Regulation of CO on heterocyst differentiation and nitrate uptake in the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120

AIMS: The aim of the present investigation was to study the effects of different inorganic carbon and nitrogen sources on nitrate uptake and heterocyst differentiation in the culture of cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120. METHODS AND RESULTS: Anabaena was cultivated in media BG11 containing combined nitrogen and supplementary NaHCO3 or CO2. Cell growth, heterocyst differentiation, nitrate reductase (NR, EC 1.7.7.2), glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH, EC 1.1.1.49) and NO uptake were analysed. The cells cultivated in BG11(0) medium with aeration were taken as reference. Experimental results showed that the differentiation frequency of heterocysts when the cells were cultivated with elevated CO2 was higher than that of the cells grown with air or bicarbonate. Heterocysts appeared unexpectedly when CO2 was introduced into the medium containing nitrate. However, no heterocysts emerged when CO2 was added to medium containing NH or urea, or when NaHCO3 was supplied to the medium with nitrate. Both nitrate uptake rate and nitrate reduction enzyme activity were depressed by the supplement of CO2 to the culture. The activity of G6PDH was enhanced with the increase in heterocyst differentiation frequency. CONCLUSION: CO2 might compete with NO for energy and electrons in the uptake process and CO2 appears favoured. This led to a high intracellular C/N ratio and a relative N limitation. So the process of heterocyst differentiation was activated to supplement nitrogen uptake. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This study provided an attractive possibility to form more heterocysts by rapid growth of Anabaena cells cultivated in the medium containing nitrate in order to increase nitrogen fixation and hydrogen production.     

环境因子对转基因鱼腥藻培养的影响

摇瓶中对转TNF-α基因鱼腥藻7120（Anabaenasp.PCC7120,pDC-TNF)混合培养条件进行了研究,在含蔗糖9g/L,NaNO32.25g/L的BG-11培养基混合培养时,得到最适培养条件接种量5%,光照强度为1000Lux,光/暗周期（光照时间/黑暗时间）12h/12h,温度25-30℃,自然初始pH值,100mL摇瓶装液量40mL,转基因鱼腥藻15d生物量可达到3g/L以上,可溶性蛋白含量接近30%,TNF表达水平大于22%,与自养相比,生物量增加82.06%,表达水平提高38.79%,证明混合营养型培养是转rhTNF-α基因鱼腥藻7120实现高密度,高表达培养的途径。     

碳氮源对转基因鱼腥藻Anabaena sp.PCC7120培养的影响

对碳源、氮源种类和用量对转rhTNF-α基因鱼腥藻7120（Anabaena sp.PCC7120）培养的影响进行了研究,发现最适碳源为蔗糖,最适氮源为NaNO3,最佳用量分别为9g/L和2．25g/L,此时生物量远高于自养方式,达2．52g/L,比相同条件下在BG－11培养基培养高71．66％,ATNF－α表达量为16％－22％,生物活性为10^5U/mg。