具有增强蛋白质表达活性序列ER3的筛选及其功能区域的初步鉴定

目的:利用构建的增强子样序列筛选载体,筛选在大肠杆菌中增强外源蛋白质表达的序列,并利用删除突变体初步鉴定其功能区域。方法:以氯霉素乙酰转移酶(CAT)基因序列与人乳头瘤病毒(HPV)主要衣壳蛋白基因L1的截短序列L11连接作为报告基因,从采集的样品中筛选增强子样序列,通过蛋白质表达来检测其增强活性,并通过构建删除突变体来初步鉴定其功能区域。结果:成功筛选到一条增强子样序列,可使检测载体氯霉素抗体提高11倍,融合蛋白表达水平提高2.26倍,其功能区域主要集中在1~265bp。结论:从收集的样品中成功筛选出一个增强子序列,能提高外源基因在大肠杆菌中的表达。     

以大肠杆菌为底盘细胞构建XylR-Pu线路检测2,4,6-三硝基甲苯

目的:恶臭假单胞菌中的TOL质粒上的XylR-Pu是经典的甲苯代谢通路,在甲苯类化合物存在时,调控蛋白XylR可以特异性的激活Pu启动子,进而启动相应甲苯代谢通路的表达。基于合成生物学的思想,优化设计此通路并导入遗传背景清楚、操作简单的大肠杆菌中构建全细胞生物传感器,用于检测环境污染物2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。方法:以pETDuet-1为载体骨架,构建了XylR-Pu基因线路,并以绿色荧光蛋白GFP为报告分子,GFP的荧光值可以指征结合诱导剂后的XylR蛋白对Pu启动子的诱导强度,并在基因线路中加入四串联终止序列来降低背景值。最后对XylR蛋白的信号识别区进行连续易错PCR,构建随机突变体文库,从中筛选具有更高感应强度、更好灵敏度及特异性的调控蛋白。结果:四串联终止序列可有效降低XylR-Pu通路的背景值,随机突变体文库中筛选出的生物元件eX0-4,对TNT表现出良好的感应强度、灵敏度及特异性。结论:XylR蛋白在大肠杆菌中对硝基甲苯响应不明显,但筛选得到的突变蛋白eX0-4,为后续生物传感器的更深层次地开发提供了优良的元件储备。另外,利用易错PCR构建随机突变体文库从中筛选发挥预定功能的突变蛋白质也可成为挖掘生物元件的一种通用方法。     

斑马鱼反转录病毒插入突变技术的发展及其在基因饱和突变与筛选中的应用

用于大规模基因突变与筛选的主要策略有化学诱变、插入突变、基因诱捕。插入突变是一种通过外源DNA整合的方式来获得突变体,并克隆得到对应突变基因的方法。运用反转录病毒介导的插入突变技术,在脊椎动物斑马鱼中已经获得了许多影响胚胎发育和细胞生长过程的突变体,并找到了对应的基因。基因诱捕技术也被运用于反转录病毒载体的构建。这套系统的建立使斑马鱼成为第一个有可能达到基因饱和突变和筛选的脊椎动物。     

毕赤酵母醇氧化酶2启动子上游调控序列的随机突变研究

巴斯德毕赤酵母是表达外源蛋白的重要宿主之一.醇氧化酶2启动子(PAOX2)与醇氧化酶1启动子(PAOX1)的启动模式相同,但是启动强度不同.为了研究其醇氧化酶启动子PAOX2的上游调控序列,本文利用随机突变的方法对醇氧化酶启动子PAOX2的上游调控序列进行了随机突变,构建了PAOX2上游调控序列突变文库,检测突变体启动...     

重组人淋巴毒素随机点突变组合文库的构建

构建重组人淋巴毒素（rhLT）随机点突变组合文库以进行体外分子进化及结构和功能的研究。应用含随机核苷酸序列的引物,通过Overlap PCR的方法分别对rhLT 的46、106和130位氨基酸进行定点随机突变,获得各单点随机突变体库。通过基因操作将这三个单点随机突变体库拼接并克隆于Pmd_18T载体建立三点组合突变体文库,DNA测序鉴定突变位点的随机性和多样性,原核表达该变异体库,体外测定生物学活性。成功获得rhLT三点随机点突变组合文库,其转化克隆数达到1.5×10⁵,是多样性理论值的4.5倍。50个样品的序列分析显示各个位点的核苷酸和氨基酸序列的突变都呈随机性分布。对原核表达的30个样品进行生物学活性测定,结果70%(21个)的样品无活性、23.3%(7个)的样品活性低于rhLT、6.7%(2个)的样品活性高于rhLT。成功构建了rhLT随机点突变组合文库,该库不仅在一级结构上具有良好的随机性和多样性,而且具有生物学活性的多样性,为应用噬菌体展示等高通量筛选策略对淋巴毒素进行体外分子进化和结构与功能的深入研究打下了基础。     

家蝇伴侣蛋白TCP-1基因的序列分析、克隆及诱导表达

旨在对EST筛选得到的家蝇伴侣蛋白TCP-1(MD-TCPⅠ)基因进行序列分析,克隆其cDNA序列并在大肠杆菌中诱导表达。采用EST测序技术从已构建的家蝇幼虫cDNA质粒文库中筛选到MD-TCPⅠ基因,对其进行序列测定和分析。以该基因的cDNA文库质粒为模板,通过PCR的方法进行扩增,以pET-28a(+)为载体构建重组质粒,再转化到表达宿主大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导表达。表达产物通过SDS-PAGE进行鉴定。结果显示,MD-TCPⅠ基因ORF全长753 bp,编码250个氨基酸,理论分子量27.07 kD;等电点5.92,该序列编码的蛋白属于热休克蛋白60家族的TCP。构建了正确基因序列MD-TCPⅠ重组表达质粒,重组蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达。     

随机突变文库构建与筛选研究进展

定向进化是一个循环过程,在构建多样化基因序列和筛选功能基因变体之间交替进行.该技术目前已被广泛应用于DNA序列、基因功能和蛋白质结构的优化和分析.定向进化包括随机基因文库的生成、基因在合适宿主中的表达和突变文库的筛选.构建基因文库的关键是库容量和突变多样性,而筛选变体的关键是高灵敏度和高通量.文中讨论了定向进化技术的最...     

家蝇变应原Tropomyosin基因的克隆、序列分析及诱导表达

对家蝇变应原原肌球蛋白(Tropomyosin)基因进行同源克隆,序列分析;构建原核表达载体并在大肠杆菌中表达。从家蝇幼虫cDNA文库中筛选获得Tropomyosin基因。以该基因的cDNA文库质粒为模板,进行PCR扩增,获得家蝇Tropomyosin完整编码序列。运用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、信号肽、二级结构、三级结构、抗原表位和亚细胞定位等方面进行预测和分析。构建pEASY-E1-Tropomyosin重组质粒,转化到大肠杆菌OrigamiB(DE3)中进行诱导表达。Tropomyosin基因ORF全长828 bp,编码275个氨基酸,理论分子量31.6 kD;等电点为4.65,具有Tropomyosin家族的蛋白保守结构域。成功构建重组原核表达pEASY-E1-Tropomyosin并诱导表达重组蛋白。     

途径工程及Tn5转座子介导突变提高大肠杆菌丙酮酸生产

为了开发丙酮酸高产菌株,以大肠杆菌MG1655为出发菌株,通过基因敲除阻断副产物途径构建了产丙酮酸大肠杆菌工程菌KLPP。进一步利用p UT Mini-Tn5载体进行转座子随机突变,构建了含有7 197个单克隆的突变体文库。使用基于丙酮酸的二硝基苯肼显色法,建立了96孔板-酶标仪快速筛选方法,经过两轮的筛选,成功筛选到了6个突变体菌株,比KLPP丙酮酸产量提高了38%、31%、19%、28%、44%和14%。利用全基因组重测序确定了其转座子插入的位置,进而确定了可能影响丙酮酸产量的基因位点,为后续菌株改造工作奠定了基础。     

噬菌体展示HIV-1 Tat38-61碱性区51和55位随机突变体文库的构建

为了构建噬菌体展示Tat38-61(51N/55N) 碱性区突变体文库,进一步研究HIV-1 Tat38-61表位的分子进化筛选,采用含随机核苷酸序列的引物,通过Overlap PCR的方法获得51和55位氨基酸随机突变的全长Tat编码序列,再以此为模板PCR扩增出两端含有Xba I识别序列的Tat38-61突变体片段HIV-1 Tat38-61(51N/55N),克隆至噬菌体展示载体pCANTAB5S上,转化大肠杆菌TG1,经M13K07辅助噬菌体拯救,构建噬菌体展示Tat38-61(51N/55N) 碱性区突变体文库。结果显示文库的库容量为5.0×106,滴度为2.65×1012 TU/mL,阳性克隆率为56.50％;序列分析显示文库中51、55位核苷酸与氨基酸均呈随机性分布,达到了对文库进行分子进化筛选的要求,为获得可用作疫苗候选物的新型Tat突变体奠定基础。     

亚硝酸钠体外随机突变枯草杆菌纤溶酶基因及其产物性质研究

通过对目的基因随机突变,希望获得纤溶酶活性提高的突变体。方法:采用一种简单方便的突变方法--亚硝酸钠直接突变含目的基因的质粒,然后转化受体菌获得突变体。在亚硝酸钠浓度为40mmol／L,温度为37℃,反应时间为1h条件下,突变带枯草杆菌纤溶酶基因的质粒pUBH,转化受体菌DB403,得到大量突变体。随机挑取约1600个转化子,用纤维平板法筛选。结果:获得酶活不同程度改变的突变体,其中有纤溶酶活性增加高达一倍的突变体;分离纯化了活性最高的突变酶,并证明其活性提高是与比活性提高相关的;序列分析该突变体发现碱基发生8处改变,而氨基酸只发生1处改变即V298A;和序列分析一致,SDS／PAGE和Westernblot检测结果显示其分子量和抗原性质没有改变。同时研究了诱变剂浓度、反应温度和作用时间对随机突变的影响。     

基于空腔填充效应构建伯克霍尔德菌脂肪酶LipA的热稳定性突变体

【目的】中温伯克霍尔德菌胞外脂肪酶LipA在工业领域具有重要的应用价值。利用蛋白质工程技术来提高其热稳定性,对开发脂肪酶LipA酶制剂及提高其应用范围及应用效果,具有重要的意义。【方法】利用生物信息学软件Castp、Voronoia和Cave分析LipA分子中存在的空腔及其组成氨基酸残基;利用FoldX软件构建上述氨基酸残基的突变体电子文库,并基于空腔效应(体积变小)、自由能变化值(降低)和空间结构特点等对前述突变体电子文库进行筛选。从突变体电子文库中选择具有代表性的突变体,通过基因工程技术,引入突变。经诱导表达后,实验验证并筛选出热稳定性的突变体。【结果】构建了一个由58个突变体组成的电子文库;并对其中17个代表性的突变体进行了实验验证;筛选到2个热稳定性有明显提高的突变体LipA-His15Pro和LipA-Ala210Val;其叠加突变体LipA-His~(15)Pro/Ala~(210)Val的T50~(12)较野生型LipA提高了8°C,在55°C下的半衰期较野生型脂肪酶LipA提高了23.1倍。【结论】基于空腔填充技术构建热稳定性伯克霍尔德菌胞外脂肪酶LipA突变体,是一种行之有效的策略。     

快速筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因的方法

阐明拟南芥受精和早期胚胎发生过程对理解被子植物生殖发育有着重要的指导意义,而利用正向遗传学方法研究拟南芥突变体的表型及其分子机理是探究植物基因功能最常用的一种方法。基于常规的插入突变(包括T-DNA和转座子)、化学诱变(如ethylmethane sulfonate,EMS)和高能射线方法构建的突变体库中假阳性突变体多,难以高效筛选到受精和早期胚胎发生相关基因的突变体。为解决这一难题,本研究建立了一种构建T-DNA插入突变体文库的新方法。即在载体p CAMBIA1302的T-DNA元件上增加花粉特异荧光标记基因(p LAT52∷EGFP),并遗传转化具有四分体花粉的Columbia野生型拟南芥突变体qrt1-2;对获得的突变体库可利用花粉荧光快速排除假阳性突变体,并采用反向PCR(inverse-PCR)扩增技术确定突变位点。此方法在筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因突变体上的成功应用表明,其是一种效率高、针对性强、操作相对快捷方便的拟南芥突变体筛选方法。     

噬菌体显示技术改造人干扰素α1c/86D的研究

利用噬菌体表面显示技术表达具生物活性的干扰素α1c,并通过构建和筛选突变文库 ,以得到高受体结合能力和高比活性的新α1c干扰素 .利用噬菌粒载体pCANTAB5E表达了人IFNα1c/ 86D基因 ,利用随机 6肽库和干扰素的中和抗体推导干扰素α1c的受体结合区及关键性结合残基 ,运用盒式突变构建了基于AB环的突变库 ,其中氨基酸 2 9,3 1,3 2 ,3 5位完全随机化 ,并直接利用WISH细胞选择出高抗病毒活性的干扰素突变体 .结果获得了 3个重组噬菌体干扰素突变体 ,其抗病毒活性是干扰素母体的 4～ 16倍 .这一结果为国内外首次报道利用噬菌体表面显示技术的筛选表达优势改造干扰素以提高抗病毒活性 ,实验结果说明了其可行性 ,并提示干扰素突变体的比活性有可能较母体高 .     

铜绿假单胞菌多重耐药基因的筛选及鉴定

[目的]研究铜绿假单胞菌中与耐药性相关的基因.[方法]筛选转座突变体文库中对多种抗菌药物敏感的突变体,通过随机PCR、核苷酸测序及序列比对确定突变体中转座子的插入位点及其破坏的基因.[结果]筛选得到2株对多种抗菌药物敏感的突变体,其中被破坏的基因分别为功能未知的新基因PA2580和PA2800.[结论]PA2580和PA2800可能分别通过参与细胞氧化还原作用和细胞壁合成进而与铜绿假单胞菌耐药性相关.     

产生无标记农杆菌突变体方法的建立及优化

农杆菌已经用作许多生物过程研究的模型细菌,为了解析这些生物过程的分子机理,对农杆菌的某些基因进行突变就显得非常重要．以自杀性基因sacB作为反向可选择性标记基因,利用同源重组的原理,建立了一种可对农杆菌基因进行准确插入、删除和位点置换的突变方法,所获突变体不带任何不需要的外源DNA序列．通过详细研究同源序列的长度对农杆菌同源重组效率和突变体产生概率的影响,以及对农杆菌中的同源重组机理的分析,提出了优化该突变体产生方法的方案,即通过设计不等长的上下游同源序列和选择其中一种类型的单交换重组体来筛选二次交换重组体的方法,可以显著地提高理想突变体的产生概率．研究结果对如何提高突变体的产生概率和减少突变体筛选的工作量具重要的参考价值．利用该方法成功地获得了两个基因被同时删除而且不含抗性标记的农杆菌突变株．     

shRNA随机文库结合TK自杀基因筛选靶向HIV-1LTR相关宿主因子

构建shRNA随机文库与HIV-1 LTR启动胸苷激酶基因(TK基因)稳定表达的稳定细胞系HEK293/TK,将两者结合起来,筛选靶向HIV-1 LTR相关宿主因子.方法:通过化学合成含有19个随机脱氧核苷酸的发夹结构,将其退火补平后与合成的接头Linker连接进行PCR反应,将PCR产物酶切后置于慢病毒载体pLenti-U6启动子下游由此构建shRNA随机文库;利用重叠PCR将HIV-1 LTR片段和TK基因连接起来,连接产物经酶切后与pcDNA3.1载体连接;将连接正确的质粒转染HEK293细胞同时用G418加压筛选获得稳定细胞系HEK293/TK;将所获得的文库质粒包装成慢病毒后侵染所构建的HEK293/TK细胞系,通过加入药物GCV进行加压筛选获得存活细胞.结果:成功筛选到加药后存活下来的细胞,抽提细胞基因组,采用巢式PCR扩增目的干扰序列并用Western blot对干扰序列进行验证,鉴定获得一个克隆所表达的shRNA能对TK基因的表达起到抑制作用,通过测序分析获得其干扰序列,该序列很有可能针对HIV-1 LTR某宿主相关因子.结论:成功构建了一种筛选HIV-1 LTR相关宿主因子的方法,筛选所得序列可以定位到具体相关宿主因子,为靶向筛选抗HIV-1药物提供了重要手段.     

易错PCR技术提高黑曲霉N25植酸酶活力的研究

利用易错PCR技术对黑曲霉(Aspergillus niger)N25的植酸酶基因phyA进行定向进化研究,突变基因产物重组于表达载体pET32a(+)中,并导入大肠杆菌BL21(DE3)构建突变体文库,经筛选获得了最佳突变菌株pET32a-phyAep,其植酸酶活力比出发酶提高了41.8%。突变酶的酶学性质研究发现,与野生酶相比,它的热稳定性,最适温度和最适pH值无显著变化。     

大肠杆菌膦酸酯代谢途径中phnF基因的研究

大肠杆菌的ｐｈｎ操纵子与膦酸酯（Ｐｎ）的利用密切相关。实验利用ＰＣＲ扩增、ＴＡ克隆等方法,获得了大肠杆菌ｐｈｎ操纵子中ｐｈｎＥ、ｐｈｎＦ和ｐｈｎＧ基因的亚克隆,并进行了序列测定。通过Ｐ１噬菌体转导,构建了ｐｈｎＦ的ＴｎｐｈｏＡ’９转座子插入突变体ＪＷ１９,该突变仅对大肠杆菌的ＡＥＰｎ同化有微弱的影响,而利用ｐｈｎＥ和ｐｈｎＧ序列与染色体重组构建的ｐｈｎＦ全缺失突变株ＪＷ６７,则几乎不能在ＡＥＰｎ培养基上生长。通过ｐｈｎＦ基因的诱导高表达,用亲和柱层析分离纯化了ＰｈｎＦ蛋白,达到电泳纯。并且用凝胶延滞的方法观察到,ＰｈｎＦ蛋白与ｐｈｎ操纵子ＤＮＡ片段相互作用后,可使凝胶图谱类型发生改变。     

FABP5基因重组突变体蛋白抗前列腺癌细胞活性分析

为构建脂肪酸结合蛋白5 (FABP5)突变体的原核表达体系,评价突变体蛋白质体外抗前列腺癌细胞的活性.利用定点突变技术,突变FABP5蛋白脂肪酸结合的3个关键位点,并构建原核表达体系,对重组蛋白质进行原核表达、分离纯化.通过细胞毒性、细胞划痕和细胞侵袭试验,评价重组FABP5突变体蛋白质对前列腺癌细胞22RV1和PC3增殖、迁移和侵袭的影响.结果 显示定点突变后的DNA与表达载体pQE32连接并转入大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),经序列测定正确,构建了重组表达工程菌,并诱导表达的重组蛋白经亲和层析纯化获得纯度较高的重组蛋白;三突变体对细胞的增殖、迁移和侵袭抑制作用比3个单突变体和3个双突变体抑制效果明显;单突变体和双突变体组内对细胞的增殖、迁移和侵袭抑制作用差异较小;而野生型重组蛋白质对两株细胞的增殖、迁移和侵袭具有促进作用.本研究从所有突变体中筛选出FABP5的三突变体重组蛋白质对前列腺癌细胞抑制作用较好,为后续开发去势抵抗性前列腺癌(CRPC)蛋白质药物提供参考.