转基因鸡生物反应器载体的构建及其表达特性分析

以增强型绿色荧光蛋白和萤火虫荧光素酶为报告基因,构建了鸡卵清蛋白启动子表达载体和慢病毒载体,以巨细胞病毒 (Cytomegalovirus,CMV)启动子表达载体为对照,转染或感染鸡原代输卵管上皮细胞、鸡胚成纤维细胞、鼠3T3-L1前脂肪细胞和牛乳腺上皮细胞,通过荧光和酶活性检测,旨在筛选出用于实现转基因鸡生物反应器的高效特异性表达载体。结果发现,鸡卵清蛋白启动子表达载体转染以上4种细胞后2种标记基因均有表达,没有表现出明显的细胞特异性,且荧光素酶检测结果表明其在各细胞组中表达活性都低于CMV启动子表达载体100倍以上;慢病毒载体感染以上4种细胞后2种标记基因均有表达,在鸡输卵管上皮细胞组感染单个细胞的病毒颗粒 (Multiplicity of infection,MOI) 为20时绿色荧光蛋白表达量就可以达到CMV启动子表达载体的水平。上述结果表明,基于卵清蛋白基因调控序列构建的表达载体无法实现外源基因的高效、特异性表达,而慢病毒载体在表达活性和广泛性上可以用于进行鸡输卵管生物反应器的研究。     

人促红细胞生成素基因和GFP共表达的输卵管特异性表达载体的构建

本实验从蛋鸡输卵管基因组DNA中扩增出约1.3kb的卵清蛋白5＇端调控区（OV）,并从质粒扩增出人促红细胞生成素（hEPO）基因组DNA。将hEPO亚克隆入pEGFP-C1载体的多克隆位点,命名为pEGFP-hEPO,然后将OV片段亚克隆入经Ase I和Vsp I双酶切的切口处,替换掉CMV启动子,经测序和酶切鉴定正确,成功构建了鸡卵清蛋白5＇端调控区调控人促红细胞生成素的共表达载体pOV-GFP-hEPO。并利用脂质体转染法转染鸡输卵管上皮细胞,用荧光倒置显微镜观测绿色荧光蛋白的表达,结果显示共表达载体pOV-GFP-hEPO能够在鸡输卵管上皮细胞定位表达。为制备生产人促红细胞生成素的鸡输卵管生物反应器奠定了基础。     

鸡OV启动子表达HA对禽流感病毒攻击提供完全保护

鸡卵清蛋白(ovalbumin,OV)基因5'调控序列是构建鸡输卵管生物反应器的首选调控元件。以EGFP为报告基因,构建OV启动子真核表达载体,转染原代输卵管上皮细胞和CHO细胞,筛选得到1.1kb的高效OV启动子。构建1.1kb OV启动子表达H5N1亚型禽流感病毒HA蛋白真核表达载体pOV_(1.1k)-HA,转染CHO细胞。PCR、RT-PCR鉴定结果证明HA基因整合至CHO细胞基因组,并进行转录;SDS-PAGE、Western blot及HA试验结果证明HA蛋白在CHO细胞内的表达,并具有免疫反应性和血凝活性。以纯化的HA蛋白免疫4周龄SPF鸡,2周后加强免疫一次,加强免疫3周HI抗体水平为6.3log2;以10~6EID_(50)H5N1(A/Goose/Guangdong/1/96)亚型禽流感病毒鼻腔接种SPF鸡,免疫组100%存活,无排毒现象,对照组100%死亡。结果表明,筛选的1.1kb OV启动子可有效驱动HA蛋白表达,表达的HA蛋白免疫SPF鸡对禽流感病毒攻击提供完全保护;为鸡输卵管生物反应器表达保护性抗原和珍贵药物蛋白奠定了基础。     

人β干扰素重组质粒导入CHO-dhfr-细胞

采用磷酸钙共沉淀技术,将人β干扰素编码区基因片段与pSV₂-dhfr载体质粒SV40早期启动子下游60碱基对(bp)处重组的pSVEHβ₁质粒导入中国仓鼠卵巢细胞二氢叶酸还原酶缺陷型株,简称CHO-dhfr^-细胞。共转化后,于选择培养基中长出的265个细胞克隆中随机挑出13株细胞克隆进行表达水平检测,其中7株细胞有表达,表达阳性细胞克隆株占54％,共转化率为1.33×10^-4。     

鸡输卵管上皮细胞瞬时表达系统

在开发利用生物反应器生产特定蛋白的研究中,若先用特异组织作原代培养,建立瞬时表达系统,对特定调控元件和融合基因进行分析,可大大缩短研究进程。本文首次报道用鸡输卵管上皮细胞原代培养,建立瞬时表达系统的方法。输卵管细胞体外培养（Fig.1-3),在二,三周时间内仍然保持分泌卵清蛋白的功能,当分泌功能减弱时,若地培液中添加激素,一般一周后大部分细胞又可恢复分泌功能（Fig.4),由于卵清蛋白是一种分泌蛋白,通过斑点免疫渗滤法可迅速简便的从培液中检测到（Fig.4)。为 验证培养细胞能否表达外源基因,在原代培养细胞中转染绿色荧光蛋白基因,可在细胞浆中显示绿色荧光（Fig.5)。说明这是一个有效而又方便的检测调控元件的瞬时表达系统。     

鸡输卵管上皮细胞瞬时表达系统(英文)

在开发利用生物反应器生产特定蛋白的研究中,若先用特异组织作原代培养,建立瞬时表达系统,对特定调控元件和融合基因进行分析,可大大缩短研究进程。本文首次报道用鸡输卵管上皮细胞原代培养, 建立瞬时表达系统的方法。输卵管细胞体外培养(Fig.1~3),在二、三周时间内仍能保持分泌卵清蛋白的功能。当分泌功能减弱时,若在培液中添加激素,一般一周后大部分细胞又可恢复分泌功能(Fig.4)。由于卵清蛋白是一种分泌蛋白,通过斑点免疫渗滤法可迅速简便的从培液中检测到(Fig.4)。为了验证培养细胞能否表达外源基因,在原代培养细胞中转染绿色荧光蛋白基因,可在细胞浆中显示绿色荧光(Fig.5),说明这是一个有效而又方便的检测调控元件的瞬时表达系统。     

鸡卵清蛋白基因转录起始点的确定及表达载体的构建

采用5’RACE方法确定鸡卵清蛋白基因转录起始点的位置,通过序列分析得出转录起始点为G,从而确定出核心启动子及上游调控区的位置。应用PCR技术分别扩增两段卵清蛋白基因上游调控序列的两个片段,长度分别为1．5kb和2．9kb。经PCR测序和克隆测序后,针对突变的碱基进行修复,并将修复的两片段分别连接在带有绿色荧光蛋白报告基因pGFP-N2载体上,为使pGFP-N2载体本身的CMV启动子不影响对鸡卵清蛋白启动子的研究,将其切去,构建了P1.5koval-GFP和R2.9koval-GFP两种表达载体,经酶切鉴定这两种表达载体构建正确。     

CYP21和CYP21P基因启动子序列对绿色荧光蛋白基因表达的影响

特异性扩增CYP21基因和CYP21P基因启动子区域－770bp--1bp片段,去除pEGFP-N1载体中的CMV启动子,构建含CYP21基因启动子的pEGFP-N1载体（pCYP21)和CYP21P基因启动子的pEGFP-N1载体（pCYP21P),分别将上述两种构建载体、野生型pEGFP-N1(阳性对照）质粒及阴性对照转染入肾上腺皮质来源的Y1细胞系中,用倒置荧光显微镜,以及激光共聚焦显微镜等方法观测绿色荧光蛋白的表达。转染后,在荧光倒置显微镜下首次发现Y1细胞中出现绿色荧光蛋白的时间阳性对照为3小时,pCYP21为7小时,pCYP21P与阳性对照（未转染任何载体的Y1细胞）始终未观测到绿色荧光蛋白。阳性对照和pCYP21的绿色荧光蛋白表达强于pCYP21,pCYP21P与阴性对照始终未观测到绿色荧光蛋白。阳性对照和pCYP21的绿色荧光蛋白在胞核中的荧光强度高于胞浆。上述结果进一步表明,含有CYP21和CYP21P两种基因启动子的GFP质粒在Y1细胞中表达存在显著差异。     

抗病毒基因MxA真核表达载体的构建及在鸡细胞中的表达

将人抗病毒蛋白基因MxA与携带增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因的真核表达质粒重组后构建MxA基因真核表达载体pEGFP-C1-MxA.经PCR和酶切方法鉴定后,重组质粒在脂质体介导下转染鸡成纤维细胞和睾丸组织原代细胞,通过荧光观察,RT-PCR及细胞免疫组化检测目的基因的表达.结果表明,MxA基因片段已经被克隆到pEGFP-C1表达载体,成功构建了MxA基因真核表达载体pEGFP-C1-MxA.经该重组质粒转染后的鸡细胞的胞质中呈现颗粒状分布的绿色荧光,RT-PCR扩增出EGFP和MxA基因的特异性片断,免疫组化结果显示EGFP报告基因在细胞内的阳性表达,并表现出MxA的表达特征,间接证明了MxA可在鸡细胞中表达.MxA基因真核表达载体的成功构建以及在鸡细胞中的表达为进一步研究MxA基因在抗禽病毒性疾病中的应用打下了基础.     

坝上长尾鸡pmel基因核心启动子的鉴定

为探明坝上长尾鸡的前黑素小体蛋白(Pre-melanosomal protein,Pmel)基因核心启动子区,首先构建了双荧光素酶表达载体,通过脂质体瞬时转染鸡胚成纤维细胞DF1,并利用双荧光素酶检测试剂盒进行启动活性检测。成功克隆了坝上长尾鸡pmel基因5?侧翼区片段1268bp,预测启动子区(-1200–+68)含有2个CpG岛和多种转录因子结合位点,构建了9个含有不同长度pmel基因启动子片段的表达载体及1个核心启动子区突变载体,说明鸡pmel基因启动子的核心区域为-840–+68bp,其中-840–-590bp和-525–-266bp区域为正调控区,-590–-525bp区域为负调控区,多态位点(-456、-435、-410、-374和-341)对pmel基因启动子活性有较大影响。     

Stra 8基因的激活与精原干细胞的特异性分化研究

视黄酸对维持正常的雄性睾丸结构和功能起着重要的作用。近来的研究发现,在雄性生殖腺发育过程中有一组基因,它们可以被视黄酸特异性的诱导活化,称为Stra(Stimulated by Retinoic Acid)基因。从鼠源分离得到的Stra8基因编码一种细胞质蛋白,该基因只特异性的在成熟雄性生殖细胞中表达,其功能被认为与精子形成有关。为研究Stra8基因的表达特性,我们从小鼠的基因组中克隆了Stra8基因的启动子序列(1.4kb)。将Stra8基因的1.4kb启动子序列克隆到pEGFP-1载体的EGFP基因之前,构建成由Stra8基因1.4kb启动子序列调控表达绿色荧光蛋白的pStra8-EGFP载体。将其分别转化到不同类型的细胞中,如小鼠ES-129细胞、人胎儿胰腺干细胞、小鼠骨髓间充质干细胞和小鼠精原干细胞等,通过荧光显微镜观察发现,绿色荧光蛋白只在小鼠精原干细胞中表达,表明Stra8基因是组织特异性表达的基因。将pStra8-EGFP转化小鼠骨髓间充质干细胞,经G418筛选2周后,用视黄酸诱导,12h培养后,有一部分转化pStra8-EGFP载体的细胞表达绿色荧光蛋白。RT-PCR证明这些细胞中有精原干细胞特异表达基因Stra8的转录,还有生殖细胞特异表达基因CyclinA8和Oct4的转录,这些结果说明小鼠骨髓间充质细胞经视黄酸的诱导可以向生殖细胞方向分化。     

小鼠白蛋白启动子的组织特异性功能研究

以绿色荧光蛋白(GFP)基因作为报告基因,通过对比小鼠白蛋白启动子在不同来源细胞系中启动HGFP基因的转录活性,对小鼠白蛋白启动子的组织特异性进行了研究。结果发现,小鼠白蛋白启动子在小鼠肝癌细胞系Hepa 1—6和人肝癌细胞系：HepG2均有很强的转录起始功能,荧光显微镜下可以观察到IGFP表达。Hepa 1—6细胞在转染早期的48h内,CMV的启动子和增强子序列是小鼠白蛋白启动子转录活性的4倍。G418加压筛选2周后,CMV的启动子的转录活性下降到只有小鼠白蛋白启动子活性的1／2。转染人肝癌细胞系HepG2 2周后,荧光显微镜下可以观察到GFP表达。其他的细胞如中华仓鼠卵巢细胞系CHO和人肺癌细胞系PLA 801中转染的小鼠白蛋白启动子不能启动GFP的表达,而对照CMV启动子控制下的GFP基因可在CHO和PLA 801中表达。以上结果说明,小鼠白蛋白启动子仅在肝脏来源的细胞中可以起始下游基因的转录,在其他组织来源的细胞中不能起始转录,这表明小鼠白蛋白启动子具有肝脏组织特异的转录活性,但没有种属特异性。     

人CD46启动子真核表达载体的构建

为了构建人CD46（hCD46）启动子指导目的基因表达的真核表达载体,提取HeLa细胞基因组DNA,用PCR扩增出hCD46基因的启动子区域,序列分析结果表明其与GenBank中hCD46基因5’端某片段的同源性为99.9％。用此启动子替换pcDNA3EGFP中的CMV启动子,并在hCD46启动子和EGFP基因之间插入兔β-球蛋白基因第二内含子（RGI）,得到的重组表达载体转染CHO和SP2/0两种鼠源细胞,流式细胞术检测表明CHO细胞EGFP的表达量高于SP2/0细胞,表达特性与人体CD46相似;RGI可以增强EGFP的表达量,但不改变其表达的组织特异性,提示克隆的hCD46启动子可以用于研制模拟人体CD46基因表达特性的转基因小鼠。     

Mammalian Pol III Promoter H1 can Transcribe shRNA Inducing RNAi in Chicken Cells

Double-stranded RNA-mediated interference (RNAi) has recently emerged as a powerful reverse genetic tool to silence gene expression in multiple organisms. RNAi based on DNA vector is not sufficiently established in chicken species. The present study was performed to evaluate RNAi induced by shRNA transcribed from mammalian Pol III promoter H1 in the chicken cells by using a dual fluorescence reporter assay, a plasmid encoding GFP and a plasmid encoding RFP. The evaluation of RNAi efficiency was performed in two kinds of chicken cell type: primary CEF cells and chicken DT-40 cells by lipofection. GFP- and RFP-expressing cells were observed under fluorescent microscopy, and their mRNAs content were analyzed by quantitative RT-PCR. The intensity of the green fluorescence generated by GFP was greatly suppressed by human H1 promoter transcribed GFP-shRNA. Quantitative RT-PCR analysis showed that normalized GFP mRNA expression was reduced to 37 and 32 in primary CEF and DT-40 cells, respectively. In contrast to GFP, the intensity of the red fluorescence generated by RFP protein and the RFP mRNA levels remained unchanged. Consequently, it was concluded that the RNAi induced by shRNA transcribed from mammalian Pol III promoter H1 is applicable to suppress the gene expression specifically and efficiently in chicken cells. Jing Yuan and Xiaobo Wang - These authors contributed equally to this work.