Cre/lox系统介导的位点特异性重组技术及其应用

Ｃｒｅ／ｌｏｘ系统是源于Ｐ１噬菌体的一个ＤＮＡ重组体系,它能导致在特定的ＤＮＡ序列（ｌｏｘＰ位点）处发生定点重组。该系统以将外源基因定点整合到染色体上或将特定ＤＮＡ片段删除;这种定位重组系统在遗传操作中发挥了重要的作用。     

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.     

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水平和蛋白质水平进行了系统的鉴定．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.     

重组酶介导的定点整合及在构建重组CHO细胞中的应用

中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)是生产治疗性重组蛋白最常用的细胞。随机整合(random integration,RI)工艺是目前构建重组CHO细胞株的主要策略,由于CHO细胞基因组缺乏稳定性,为得到产量高、品质好且适应特定工艺的细胞株,通常需要1~2轮高通量筛选,不仅工作量大、耗时长且批次稳定性差。定点整合(site-specific integration,SSI)基因编辑技术将外源基因整合至细胞基因组的特定位点,经一轮筛选得到稳定、高产且适应特定生产工艺的细胞株,从而缩短细胞株构建周期。近年来,不断有将定点整合策略应用于构建重组CHO细胞株的报道。基因编辑技术的发展是实现细胞外源基因定点整合工艺的基础,常用的基因编辑技术包括核酸酶技术、转座子技术和重组酶技术。比较这三种基因编辑技术在构建流程、整合效率和专利等方面的不同特点,重点讨论重组酶介导的定点整合及其在CHO细胞株构建中的应用。     

CRISPR-CAS系统介导的新一代基因靶向修饰技术及其在工业微生物中的应用

Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated(Cas)是一种广泛存在于细菌和古细菌基因组中含有间隔重复序列的基因结构,可由RNA介导为细菌提供一种特异性免疫保护机制,抵御外来病毒、噬菌体的二次侵染。通过对CRISPR/CAS系统Ⅱ进行改造,该系统成为了继锌指核酸酶(ZFNs)和TALE核酸酶(TALENs)以来的另一种能够对基因组进行高效定点修饰的技术,具有灵活、高效、廉价且易于操作等优点。目前CRISPR/Cas技术已经应用于微生物、哺乳动物细胞、果蝇和水稻等多种生物体中,在基因修饰方面也取得了一定的成果。本文从CRISPR/Cas系统的结构、分类、基因组编辑的分子机制,以及在工业微生物中的应用和存在问题、前景等方面进行了综述。     

位点特异性重组系统及其在植物转基因研究中的应用

随着植物转基因研究的不断深入,对基因重组系统提出了新的要求。位点特异性重组系统具有高效、精确等的优点,在植物基因工程领域的应用越来越广泛。对常用的三类位点特异性重组系统的作用机制、优缺点及其应用进展进行了全面的综述,期望为植物转基因研究提供技术参考。对于目前研究较为热点的基因编辑技术CRISPR-Cas系统作了简要概述。     

去除选择标记基因的Cre/lox重组系统在植物中的应用

获得无选择标记基因的转基因植物越来越受到研究者的重视。目前,应用得较广泛的去除选择标记基因的方法有共转化法和位点特异性重组法,其中位点特异性重组系统中Cre/lox重组系统研究最多。以下介绍了Cre/lox位点特异性重组系统的原理、特点及其近几年在植物中的应用,针对本实验室在这一领域的研究情况,重点阐述了Cre/lox系统的应用前景。随着植物反应器研究领域的不断壮大,去除筛选标记基因是植物反应器研究的必然趋势。     

cre／lox P系统介导的基因重组研究进展

由于具有时间,组织和位点特异性,cre重组酶介导的DNA重组已成为基因靶位操作的一个重要工具,概述了cre/loxP系统的作用特点,cre重组酶的结构和重组机制,表达载体构建及重组个体检测等方面的问题,重点介绍了cre/lox P系统在基因重组研究中的应用及近来的发展与成就。     

Establishment of Smad2 conditional gene targeting mice based on the Cre-LoxP system

Smads is a new gene family in transforming growth factor-β (TGF- β) signaling pathway. Smad2 mutated in multiple human tumors and may be a candidate tumor suppressor gene. Targeted disruption of murine Smad2 gene resulted in embryonic lethality at E6.5. To study the function of Smad2 in vertebrate organgenesis and tumorigenesis, we constructed the Smad2 conditional targeting vector in which two LoxP sequences were placed to flank the sequences encoding the C terminal functional domain of Smad2. The validity of the LoxP sites in the targeting construct was tested in E. coli that express the Cre recombinase constitutively. The vector was electroporated into ES cells and 3 targeted ES cell clones were obtained by Southern blot screening. Targeted ES cells were introduced into C57BL/6J blastocysts by microinjection to generate germ-line chimeras. Genotyping analysis showed that 2 progeny among these chimeras carried the Smad2 conditional targeted allele. The establishment of Smad2 conditional gene targeting mouse has laid a solid foundation for producing the tissue specific Smad2 gene knockout mice.     

Establishment of Smad2 conditional gene targeting mice based on the Cre-LoxP system

Smads is a new gene family in transforming growth factor-β (TGF- β signaling pathway. Smad2 mutated in multiple human tumors and may be a candidate tumor suppressor gene. Targeted disruption of murine Smad2 gene resulted in embryonic lethality at E6.5. To study the function of Smad2 in vertebrate organgenesis and tumorigenesis, we constructed the Smad2 conditional targeting vector in which two LoxP sequences were placed to flank the sequences encoding the C terminal functional domain of Smad2. The validity of the LoxP sites in the targeting construct was tested in E. coli that express the Cre recombinase constitutively. The vector was electropo-rated into ES cells and 3 targeted ES cell clones were obtained by Southern blot screening. Targeted ES cells were introduced into C57BL/6J blastocysts by microinjection to generate germ-line chimeras. Genotyping analysis showed that 2 progeny among these chimeras carried the Smad2 conditional targeted allele. The establishment of Smad2 conditional gene targetin     

昆虫表达系统及其在基因工程抗体中的应用

昆虫表达系统是一类应用广泛的真核表达系统,该系统具有与其他高等真核表达系统相似的翻译后修饰、加工及转移外源蛋白的能力。本文介绍了昆虫表达系统的构建过程,并以基因工程抗体为主讨论了外源蛋白在昆虫表达体系中的表达特征。     

噬菌体抗体库技术在肿瘤抗体药物研究中的进展及应用

目的:综述噬菌体抗体库技术的研究进展,介绍该技术的原理,构建,筛选和应用,为抗肿瘤抗体药物研发提供参考。方法:采用文献综述的方法,筛选近5年来噬菌体抗体库技术试验论文,对噬菌体抗体库技术的原理,构建,筛选和应用进行总结。结果:噬菌体抗体库主要分为免疫抗体库和非免疫抗体库两大类;噬菌体抗体库筛选技术包括亲和筛选、细胞筛选和生物体内筛选三种;噬菌体抗体库技术主要应用于肿瘤标志物的识别和肿瘤诊断,抗肿瘤抗体药物的筛选和制备。结论:噬菌体抗体库技术方便、快速、高效,可以在体外环境下培养,这些特点决定了其在肿瘤标志物的发现和肿瘤抗体药物研发中的广泛应用。目前噬菌体抗体库技术还存在一定缺陷,但技术的不断发展和革新必然使噬菌体抗体库技术成为研制抗体药物的新思路,极大促进了肿瘤抗体药物的研发。     

抗体芯片技术及其在寄生虫研究中的应用

随着蛋白质组学相关技术的深入发展,使病原体入侵与宿主间相互作用的研究越来越深入,蛋白质互作和蛋白质表达模式的高通量、大规模分析成为可能。通过其技术对蛋白质进行系统分析和鉴定,对疾病的发生发展具有很高的参考价值。抗体芯片分析蛋白质以其微型集成化、大规模化和高通量化的优点,广泛被应用于生物医学领域。对抗体芯片技术目前的研究进展及其在寄生虫研究方面的应用进行了阐述。寄生虫具有独特的发育过程,其不同发育阶段表达虫体蛋白及排泄分泌产物具有很大差异,将抗体芯片技术应用于寄生虫蛋白质组学研究,对特异性标识抗原筛选,探索寄生虫生长发育、定植入侵、免疫逃避和免疫抑制等具有重要意义,为寄生虫病的早期诊断及治疗,寻找新的药物靶点等奠定基础。同时,为寄生虫蛋白质组学进一步研究提供新的思路和方法。     

抗体固定化方法研究进展

在免疫分析和生物芯片中,抗原-抗体特异性结合被广泛应用,其中抗体的固定化是研发高效诊断和分离工具的关键环节。生物分子工程、材料化学与交联剂化学的进步极大地促进了抗体固定化技术的发展。 抗体可以通过物理吸附、共价偶联和亲和相互作用固定到不同类型的固相表面。 抗体固定化的目标是以一种正确的空间取向将抗体固定到固相表面,在完全保留抗体构象和活性的同时最大化抗原的结合能力,这对固相化抗体的分析性能至关重要。 对固定抗体到固相载体表面的各种最新方法进行了阐述,包括物理吸附法,通过羧基、氨基、巯基、糖基和点击化学的共价结合法以及基于生物亲和作用的固定法,并对固定化抗体的表征方法进行了归纳,最后对抗体固定化方法的发展方向进行了展望。     

Reversed DNA strand cleavage specificity in initiation of Cre-LoxP recombination induced by the His289Ala active-site substitution

During the first steps of site-specific recombination, Cre protein cleaves and religates a specific homologous pair of LoxP strands to form a Holliday junction (HJ) intermediate. The HJ is resolved into recombination products through exchange of the second homologous strand pair. CreH289A, containing a His to Ala substitution in the conserved R-H-R catalytic motif, has a 150-fold reduced recombination rate and accumulates HJs. However, to produce these HJs, CreH289A exchanges the opposite set of strands compared to wild-type Cre (CreWT). To investigate how CreH289A and CreWT impose strand exchange order, we characterized their reactivities and strand cleavage preferences toward LoxP duplex and HJ substrates containing 8bp spacer substitutions. Remarkably, CreH289A had different and often opposite strand exchange preferences compared to CreWT with nearly all substrates. CreH289N was much less perturbed, implying that overall recombination rate and strand exchange depend more on His289 hydrogen bonding capability than on its acid/base properties. LoxP substitutions immediately 5' (S1 nucleotide) or 3' (S1' nucleotide) of the scissile phosphate had large effects on substrate utilization and strand exchange order. S1' substitutions, designed to alter base-unstacking events concomitant with Cre-induced LoxP bending, caused HJ accumulation and dramatically inverted the cleavage preferences. That pre-formed HJs were resolved via either strand in vitro suggests that inhibition of the "conformational switch" isomerization required to trigger the second strand exchange accounts for the observed HJ accumulation. Rather than reflecting CreWT behavior, CreH289A accumulates HJs of opposite polarity through a combination of its unique cleavage specificity and an HJ isomerization defect. The overall implication is that cleavage specificity is mediated by sequence-dependent DNA deformations that influence the scissile phosphate positioning and reactivity. A role of His289 may be to selectively stabilize the "activated" phosphate conformation in order to promote cleavage.     

治疗性单抗与抗体产业关键技术

抗体技术历经动物血清多克隆抗体、杂交瘤单克隆抗体,以及重组基因工程抗体等不同发展时期,尤其是后者使得治疗性抗体的生产进入产业化阶段.在已上市的抗体药物中,人源化抗体、全人源抗体由于免疫原性小,临床药效好,目前已经成为抗体药物的主流.随着抗体药物在癌症、免疫调节等治疗领域的广泛应用.抗体产业已经成为国际制药行业的主要组成部分.我国的抗体产业由于品种不足、技术落后,尚处于起步阶段,其行业发展受限于诸多技术瓶颈,如:工程细胞系构建与筛选、大规模培养工艺开发,单抗的纯化与质控等,上述产业化关键技术的突破可加快我国抗体产业的发展进程.