心肌分化过程中经典Wnt信号促进Isl1表达北大核心CSCD

ISL1是第二生心区的分子标志,在心血管发育中发挥重要作用.在心脏发育过程中,Isl1的表达具有鲜明的时空特异性.本研究利用P19CL6畸胎瘤干细胞作为心肌分化模型,探讨了Isl1在心肌诱导分化过程中的时间特异性表达及经典Wnt信号通路对其的调控.研究发现,Isl1在心肌分化早期高表达,于诱导第4 d到达高峰,随后快速下调.其表达趋势与经典Wnt通路的激活模式具有时间上的同步性.通过加入Wnt3a蛋白及Li Cl激活经典Wnt通路,能够促进Isl1基因的表达,而Wnt通路抑制分子Frizzled-4/Fc和DKK1能够下调Isl1表达.β-catenin过表达及RNAi实验也获得相似的结果.染色质免疫共沉淀实验证实,Wnt通路效应分子LEF1,在细胞分化第4 d与其在Isl1基因启动子上游-2 300 bp处的结合增强,因而促进了Isl1基因的表达.本研究表明,经典Wnt信号能够通过LEF1/β-catenin与Isl1启动子特异结合,调控Isl1基因在心肌早期分化阶段的表达.     

心肌分化过程中经典Wnt信号促进Isl1表达

ISL1是第二生心区的分子标志,在心血管发育中发挥重要作用.在心脏发育过程中,Isl1的表达具有鲜明的时空特异性.本研究利用P19CL6畸胎瘤干细胞作为心肌分化模型,探讨了Isl1在心肌诱导分化过程中的时间特异性表达及经典Wnt信号通路对其的调控.研究发现,Isl1在心肌分化早期高表达,于诱导第4 d到达高峰,随后快速下调.其表达趋势与经典Wnt通路的激活模式具有时间上的同步性.通过加入Wnt3a蛋白及Li Cl激活经典Wnt通路,能够促进Isl1基因的表达,而Wnt通路抑制分子Frizzled-4/Fc和DKK1能够下调Isl1表达.β-catenin过表达及RNAi实验也获得相似的结果.染色质免疫共沉淀实验证实,Wnt通路效应分子LEF1,在细胞分化第4 d与其在Isl1基因启动子上游-2 300 bp处的结合增强,因而促进了Isl1基因的表达.本研究表明,经典Wnt信号能够通过LEF1/β-catenin与Isl1启动子特异结合,调控Isl1基因在心肌早期分化阶段的表达.     

Islet1基因与心脏发育

心脏发育及心脏疾病干细胞的治疗要求对心脏发育过程中的控制细胞增殖及分化的相关基因的作用机制进行深入了解.Islet1基因(Isl1基因)含有6个外显子和5个内含子,定位于人类5号染色体5q11.2.该基因在基因组内约占12kb,目前所知其最长可读框(ORF)至少由5个外显子组成,编码一个由384个氨基酸组成的转录因子蛋白.最近研究发现,不同的心脏细胞可能源于同一种多能心脏祖细胞—Isl1+细胞,心脏的这一发育模式与血液细胞的形成模式非常相像.另外有研究结果显示,Isl1是与心脏发育密切相关的转录因子之一,其表达随着心脏发育成熟而逐渐下调.虽然针对Isl1基因做了较多的研究工作,但是它表达调控的具体模式及发挥功能的详细作用机制目前仍未完全清楚,本文对最近几年Isl1基因的研究进展作一综述.     

利用CRISPR/Cas9技术构建CreERT2定点敲入Isl1基因小鼠模型及分析

心肌祖细胞增殖和分化是心脏损伤后修复再生的基础,而Isl1被认为是心肌祖细胞的特异性标志。为了研究以及示踪Isl1+心肌祖细胞及其分化后代,该文尝试利用成簇规律间隔短回文重复序列CRISPR/Cas9系统,将Cre ERT2定点插入到小鼠Isl1内源基因启动子之后,建立了Cre ERT2基因敲入小鼠模型。通过与Rosa26-lox P-neo-lox P-lac Z小鼠(Rosa26-lac Z+)交配,获得Isl1-Cre ERT(KI)/Rosa26-lac Z+双杂合小鼠。经过基因型鉴定、组织表达谱测定和X-gal染色、冰冻切片和石蜡切片等方法,确认基因敲入小鼠的Cre ERT2表达在成年小鼠心脏窦房结、心脏神经节、主动脉弓和肺动脉根部,与文献报道的Isl1表达部位相同。该研究建立的模型可为研究心肌祖细胞的增殖和谱系示踪提供重要的模型。     

ISL1在肿瘤发生中的作用

胰岛因子1（Islet1,ISL1）,又称胰岛素增强子结合蛋白1,以多效转录因子的身份在多种组织器官的发育及成熟中发挥作用．ISL1在心、胰腺、神经系统等组织器官的胚胎发育过程中发挥重要作用．Isl1基因敲除可导致小鼠心发育不全,4种胰岛内分泌细胞缺失,以及运动神经元分化、迁移障碍等．ISL1具有促进增殖、抑制凋亡的重要功能．近年的研究表明,ISL1在多种肿瘤发生中存在异常高表达．然而,其在肿瘤发生中的具体作用与机制尚未被阐明,有待进一步探索．     

JBC：介导瘦素影响胰岛素分泌

来自中国农业大学和解放军第306医院的研究人员在小鼠中证实,LIM同源结构域转录因子Isl一1介导瘦素（leptin）影响了胰岛素分泌。     

TAT-MafA融合蛋白诱导小肠细胞系IEC-6表达胰岛素

借助蛋白质转导技术,利用胰岛β细胞转录因子MafA诱导小肠细胞系IEC-6表达胰岛素,为糖尿病的治疗提供新的方法。将TAT基因与MafA基因一起插入p32a（＋）载体中,构建TAT—MafA融合蛋白原核表达载体,转化BL21获得表达菌株,经IPTG诱导和Ni柱亲和层析纯化TAT-MafA融合蛋白,用1μM浓度的该融合蛋白孵育IEC-6细胞12h和24h后,分别进行进胞检测和胰岛素表迭检测。实验结果表明,细胞免疫荧光和Western-blot方法检测到经TAT—MafA融合蛋白作用12h后的IEC-6细胞中有该蛋白,并经细胞免疫荧光和RT—PCR的方法检测出TAT—MafA作用24h后的IEC-6细胞中有胰岛素的表达。因此,TAT—MafA融合蛋白可以高效进入小肠细胞系IEC-6细胞,并且进胞后仍保持MafA原有的生物学活性,能启动胰岛素基因的表达,诱导IEC-6成为胰岛素表达细胞。     

胰岛素样生长因子结合蛋白-7基因的克隆和表达

IGFBP-7是胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)家族中的一员,具有一些抑癌基因的特征。利用重组PCR技术获得了IGFBP-7基因的全长编码区序列,并将其克隆到pcDNA3．1／His—Myc真核表达载体中,得到重组质粒pcDNA3．1／His—Myc—IGFBP-7。将该重组质粒瞬时转染人胚胎肾293T细胞,Westem-blot分析表明,IGFBP-7在293T细胞中获得了表达,为进一步研究IGFBP-7的功能奠定了基础。     

PDX-1基因与糖尿病治疗

胰腺-十二指肠同源框1(pancreatic duodenal homeobox-1,PDX-1),是在胰腺发育中起重要作用的转录因子,它可以调节胰岛素在胰岛β细胞中的表达,并可特异性激活基因的转录。葡萄糖、激素等物质可调节PDX-1基因的表达。Ⅰ型及部分Ⅱ型糖尿病是由于胰腺β细胞凋亡异常增多而使得β细胞数目减少,致使胰岛素分泌不足而引起的,与胰岛素分泌相关的PDX-1基因在治疗糖尿病方面的研究表现出了巨大的潜力。     

PPARγ基因真核表达载体的构建及其在乳腺癌MDA—MB-231细胞中的表达

目的：构建以绿色荧光蛋白（GFP）为报告基因的重组表达质粒pEGFP—C1—PPARγ,观察小鼠PPARγ基因在MDA-MB-231细胞中的表达及定位。方法：采用克隆和亚克隆技术构建小鼠PPARγ基因真核表达载体,脂质体Lip2000介导转染MDA—MB-231细胞,real—time PCR和western—blot验证其mRNA和蛋白的表达,荧光显微镜观察该基因亚细胞定位。结果：酶切和测序结果证实重组质粒含有PPAIh编码区序列且插入方向正确,转染后观察该基因亚细胞定位于胞核,胞质有弥散分布。结论：成功构建了小鼠PPARγ基因真核表达载体,该基因在MDA—MB-231细胞中成功表达,PPARγ基因主要集中表达于胞核。     

一九八四年基因工程研究在我国取得十项主要成果

一年来,我国基因工程研究在已有的基础上,科研工作者学习国外先进技术与本国实际密切结合,用自己辛勤的劳动于1984年取得一些重要进展,主要有十个方面。 一、中国科学院上海细胞研究所科研工作者采用基因工程技术使人胰岛素原基因在细菌中实现了高效表达,表达率达30—40％,一升“工程菌”培养液可获40毫克这     

人前胰岛素原基因裸质粒DNA肌肉注射可显著降低链脲佐菌素诱发糖尿病小鼠的血糖水平

通过基因治疗的方法补充胰岛素已用于实验性治疗胰岛素依赖型糖尿病(IDDM)。本研究构建了含有重组人前胰岛素原基因的棵质粒DNA载体(pCMV—IN),将其肌肉注射入链脲佐菌素(STZ)诱发的糖尿病C57小鼠体内,并辅以电穿孔方法,以获得在体胰岛素转基因治疗。该质粒载体表达的胰岛素mRNA,可通过RT—PCR方法在转基因局部的骨骼肌组织中检测到。在接受pCMV—IN注射的糖尿病小鼠中,血浆胰岛素水平显著升高,达到了未注射STZ的正常对照小鼠的水平,且胰岛素的表达可持续至少35d。pCMV—IN质粒注射转基因治疗显著降低了糖尿病小鼠在第7至35d的血糖水平,其下降幅度约6mmol／L;转基因治疗也显著降低了严重糖尿病小鼠的死亡率,其第6周时的死亡率由100％降为37％。结果表明,直接肌肉注射含人前胰岛素原基因裸质粒可获得胰岛素的有效表达,显著降低糖尿病小鼠的血糖水平并降低严重糖尿病小鼠的死亡率。裸质粒注射胰岛素转基因治疗有望成为IDDM的一种有效治疗手段。     

禁食与胰岛素处理对鳜血糖和leptin-A基因表达的影响

为研究硬骨鱼类leptin基因表达与血糖之间的关系, 研究在禁食与胰岛素处理后, 检测鳜血糖和肝脏、肠道和脂肪组织leptin-A基因表达水平。在禁食实验中, 鳜被禁食10d, 并分别于禁食后0、4h、2d、6d和10d取样。禁食后6d鳜血糖开始降低, 禁食后10d鳜血糖显著降低。同时, 禁食后6d鳜肝脏leptin-A基因mRNA表达水平显著升高, 禁食后4h鳜肠道和脂肪组织leptin-A基因mRNA表达水平均显著升高。在胰岛素处理实验中, 分别于注射后12h和36h取样。腹腔注射胰岛素后12h, 鳜血糖显著降低, 而鳜肝脏、肠道和脂肪组织leptin-A基因mRNA表达水平无明显变化。腹腔注射insulin后36h, 鳜肠道leptin-A基因mRNA表达水平显著升高。研究结果表明, 长期禁食或胰岛素处理均能够降低鳜血糖水平, 且影响消化器官和脂肪储存器官leptin-A基因表达。     

禁食与胰岛素处理对鳜血糖和leptin-A基因表达的影响（英文）

为研究硬骨鱼类leptin基因表达与血糖之间的关系,研究在禁食与胰岛素处理后,检测鳜血糖和肝脏、肠道和脂肪组织leptin-A基因表达水平。在禁食实验中,鳜被禁食10d,并分别于禁食后0、4h、2d、6d和10d取样。禁食后6d鳜血糖开始降低,禁食后10d鳜血糖显著降低。同时,禁食后6d鳜肝脏leptin-A基因mRNA表达水平显著升高,禁食后4h鳜肠道和脂肪组织leptin-A基因mRNA表达水平均显著升高。在胰岛素处理实验中,分别于注射后12h和36h取样。腹腔注射胰岛素后12h,鳜血糖显著降低,而鳜肝脏、肠道和脂肪组织leptin-A基因mRNA表达水平无明显变化。腹腔注射insulin后36h,鳜肠道leptin-A基因mRNA表达水平显著升高。研究结果表明,长期禁食或胰岛素处理均能够降低鳜血糖水平,且影响消化器官和脂肪储存器官leptin-A基因表达。     

人胰岛素原基因B10位定点突变对增强胰外表达效率的实验研究

目的构建在肝细胞内增强表达成熟人胰岛素的生理调控性人胰岛素原基因重组质粒。方法利用PCR定点突变技术在B-C及C-A连接处已两点突变的人胰岛素原基因上进行B10位突变,并在其上游连接肝细胞特异的3倍体葡萄糖反映元件(GLRE3)和胰岛素样生长因子结合蛋白-1启动子(IGFBP-1P)。经酶切后将含有调控元件的3点突变人胰岛素原基因(GLRE3-IGFBP-1P-3mINS)插入逆转录病毒载体(pLXSN),脂质体介导转染大鼠肝癌细胞CBRH7919后检测成熟胰岛素表达情况及与含有调控元件的2点突变人胰岛素原基因(GLRE3-IGFBP-1P-3mINS)表达体的表达差异。结果人胰岛素原基因的B10位组氨酸编码序列CAC突变为门冬氨酸编码序列GAC。构建了含调控元件的B10位门冬氨酸人胰岛素原基因逆转录病毒载体质粒(pLXSN-GLRE3-IGFBP-1P-3mINS),酶切、PCR及测序鉴定各段基因碱基序列及连接方向正确。pLXSN-GLRE3-IGFBP-1P-3mINS经脂质体包裹转染大鼠肝癌细胞,细胞外液含5.0、25.0mmol/L的葡萄糖浓度下胰岛素含量分别为5.03±0.72、43.90±2.30mU/L。未进行B10位突变的重组体转染组在同样葡萄糖浓度下胰岛素含量分别为<2.00、2.10±0.23mU/L。结论成功构建了含调控元件的B10位门冬氨酸人胰岛素原基因逆转录病毒载体重组质粒,该重组体已整合入鼠肝癌细胞基因组,其表达效率显著提高并受葡萄糖生理性调控。     

神经元限制性沉默因子对人胰岛素基因转录调控作用的研究

为了研究神经元限制性沉默因子(NRSF)调控神经元及胰岛细胞中神经特异性基因的表达,进一步寻找胰岛细胞中可能存在的其他NRSF调控基因.先用生物信息学手段对相关基因进行了分析.筛选及序列比对发现,人胰岛素核心启动子区有一段与NRSE相似的序列,提示,它可能受NRSF调控.构建了含NRSF基因的慢病毒载体,将其稳定转染于INS-1细胞.构建了3种荧光素酶报告载体:含有人胰岛素启动子-荧光素酶(hInsP-LUC)的慢病毒载体,pGL3-Basic载体和含有2拷贝NRSE样基序-荧光素酶(NRSE-LUC)的报告载体.利用稳定转染及瞬时转染实验观察NRSF对报告载体中荧光素酶活性的影响.利用电泳迁移率变动分析实验观察NRSE样基序与NRSF蛋白的结合情况,并通过竞争结合实验、引入特异性抗体实验证实探针与蛋白质结合的特异性.RT-PCR检测证实,感染空病毒的INS-1细胞不表达NRSF,感染含目的基因慢病毒的INS-1细胞能表达NRSF.将含有hInsP-LUC的慢病毒载体稳定转染于上述2种细胞,荧光素酶活性分析结果显示,NRSF的过表达能明显降低胰岛素启动子的活性.瞬时转染hInsP-LUC报告系统于上述2种细胞,结果也显示NRSF能明显抑制胰岛素启动子-荧光素酶的活性.将含有NRSE-LUC的报告载体瞬时转染于上述2种细胞,结果表明过表达NRSF的INS-1细胞组的荧光素酶相对值比对照组有明显下降.电泳迁移率变动分析实验进一步证实,此NRSE样序列可以与NRSF蛋白特异结合,这种特异结合可以被标准的NRSE序列所竞争.结果表明,人胰岛素启动子中含有NRSE样序列,该序列通过与NRSF蛋白结合从而抑制人胰岛素启动子的转录活性.这一研究工作有助于进一步了解NRSF在胰岛细胞中的调控作用.     

人胰岛素突变体GIRR的分离纯化及性质研究

构建人胰岛素原突变体GIRR(A2 1Asn→Gly,B1 7Leu→Ile ,B31Arg ,B32Arg)基因的原核融合表达载体并进行表达和纯化 ,进一步对其性质进行研究。将人胰岛素原突变体基因重组到pTXB1融合表达载体上 ,在E .coliBL2 1 (DE3)中得到高效表达。表达产物经几丁质亲和柱层析分离以及胰蛋白酶和羧肽酶B的酶促转化等步骤 ,得到纯的人胰岛素突变体GIRR ,其纯度经HPLC鉴定达到 95 % ,氨基酸组成和设计相符 ,其受体结合活性是猪胰岛素的 1 0 5 % ,生物活性为 2 6.8IU/mg。其血浆半衰期为 2 0分钟 ,比标准猪胰岛素提高 3倍多。结果提示本突变体具有更长的半衰期 ,为长效胰岛素的制备提供了新的思路。     

胰岛素对3T3-L1脂肪细胞中极低密度脂蛋白受体基因表达的影响

体外培养3T3-L1细胞分化模型,研究不同浓度胰岛素及慢性胰岛素刺激对3T3-L1脂肪细胞中极低密度脂蛋白受体（VLDLR）基因表达的影响.在不同浓度胰岛素及胰岛素慢性刺激的干预下,用半定量RT-PCR检测细胞VLDLR mRNA水平的变化.微量化GOD-PAP法检测培养基中残存的葡萄糖.在细胞诱导分化过程中,胰岛素浓度的增高促进VLDLR的表达;胰岛素慢性刺激下,VLDLR表达因浓度差异呈现不同变化.研究结果表明,胰岛素的浓度及慢性刺激对3T3-L1脂肪细胞的成熟和VLDLR基因的表达有显著作用,而胰岛素抵抗明显减低成熟脂肪细胞VLDLR的表达.     

胰岛素受体基因InR调控褐飞虱海藻糖代谢研究

在昆虫中已发现成熟的典型胰岛素信号通路,但是其调控海藻糖代谢途径的机制还未清晰。为探讨胰岛素受体基因在褐飞虱海藻糖代谢平衡及其发育的调控作用,本文采用RNAi技术抑制胰岛素受体(InR)基因的表达,测定处理后海藻糖、糖原和葡萄糖含量及海藻糖酶活变化,并检测InR、类胰岛素多肽(Ilp)、海藻糖代谢途径中关键基因的表达。研究结果表明dsRNA注射后能够显著抑制Ilp和InR基因的表达;InR1低表达后72 h能够显著抑制3种糖类物质的含量;InR表达抑制后72 h可溶性海藻糖酶活性上升,而膜结合型海藻糖酶活性下降;当InR表达受抑制后3个海藻糖酶和2个海藻糖合成酶基因的表达都显著下降。这些结果说明InR能够影响海藻糖等糖类物质的平衡。从而为将来通过调控昆虫血糖平衡来控制害虫提供理论依据。     

人胰岛素基因在乳酸菌中的表达及其对非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的作用

为实现人胰岛素基因在乳酸菌中的表达及探索其用作口服疫苗治疗Ⅰ型糖尿病(T1DM)的可行性,首先将人胰岛素基因密码子替换为乳酸菌偏爱密码子,同时在A,B链序列间加入连接短肽序列,经引物退火拼接合成人胰岛素基因。克隆至乳酸菌表达载体中后,利用电击转化法实现了带信号肽SPUsp45的人胰岛素基因在乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)MG1363和干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)ATCC27092中的表达。Western blot检测显示重组胰岛素位于细胞壁上,当菌体生长到OD600为0.4时达到最大表达量。用含有表达重组人胰岛素的Lactobacillus caseiATCC27092/pSW501菌体饲喂非肥胖糖尿病(NOD)小鼠,发现可刺激小鼠产生特异性抗体,同时使与免疫耐受相关的细胞因子IL-4水平明显升高(38.583±2.083pg/mL,P<0.05),提示其对NOD小鼠产生免疫耐受有一定的作用,为研制乳酸菌口服疫苗防治T1DM的可行性进行了有益的探索。