利用PiggyBac系统在家蝇中表达蜜蜂王浆蛋白MRJP1

家蝇Musca domestica是一种重要的资源昆虫,作为饲料蛋白已广泛应用于动物养殖产业。MRJP1蛋白（Major Royal Jelly Proteins 1, MRJP1）是蜂王浆的主要蛋白成分,具有营养作用和跨物种促细胞增殖作用。构建表达意大利蜜蜂Apis mellifera王浆蛋白基因Ammrjp1的家蝇可望提高家蝇幼虫的应用价值。本研究构建了携带Ammrjp1基因的重组转座质粒pBac[fa PUb-mrjp1-DsRed],显微注射家蝇胚胎,成功建立Ammrjp1转基因家蝇品系,RT-PCR证明Ammrjp1基因在转基因家蝇中正常转录;SouthernBlot证实Ammrjp1基因是以单拷贝的形式插入到家蝇基因组内;利用Inverse-PCR技术获得Ammrjp1基因在家蝇基因组上插入位点侧翼序列。与野生型家蝇比较,G8代Ammrjp1转基因家蝇4龄幼虫的百头重增加8.6%。家蝇遗传转化体系的成功构建,为建立新型转基因生物反应器和开发高值动物蛋白饲料提供技术支持。     

家蝇幼虫消减文库的构建及差异表达基因的鉴定

为了鉴定家蝇Musca domestica免疫相关基因,应用抑制性消减杂交技术,构建刺激家蝇幼虫差异表达cDNA消减文库。以大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus诱导12 h的家蝇幼虫与未诱导的家蝇幼虫为消减杂交对象,获得了差异表达基因的cDNA片段,将其与T/A载体连接并转化大肠杆菌DH5α,构建了刺激家蝇幼虫cDNA消减文库。PCR检测发现,文库的阳性克隆中插入的cDNA片段大小在200~1 000 bp之间,随机挑选了161个含大小不等差异片段的克隆进行测序和同源性分析,鉴定了36种蛋白的基因片段,包括抗菌肽、酶、核糖体蛋白、其他功能蛋白以及功能不明的蛋白。用半定量RT-PCR分析了其中6种蛋白基因的表达,结果显示：防御素和攻击素基因在细菌刺激后24 h内明显上调表达,而溶菌酶、酚氧化酶原活化因子、糜蛋白酶和蛋白质合成起始因子基因在细菌刺激后0-4 h内表达受抑制,12 h后上调表达。该研究结果为家蝇免疫相关基因的克隆和家蝇免疫防御机制的探讨奠定了良好的基础。     

内含子的位置不影响转基因的表达

内含子在转基因动物的基因表达中具有重要作用,以乳清酸蛋白（ＷＡＰ）基因５′区为调控序列,人基因组Ｇ－ＣＳＦ基因为目的片段,将ＷＡＰ基因第一内含子插入Ｇ－ＣＳＦ基因５′端,构建成转基因动物乳腺表达载体。将其直接注射到小鼠乳腺,在泌乳期表达出人Ｇ－ＣＳＦ。表明内含子在５′端的位置不影响转基因的表达,同时也表明内含子对表达有一定的作用。     

Cramp转基因小鼠的构建及鉴定

目的建立系统性表达Cramp转基因模型小鼠,为研究Cramp在衰老中的作用提供模型动物。方法把Cramp cDNA插入系统性表达CMV启动子下游,构建转基因表达载体,显微注射法建立Cramp转基因小鼠。PCR鉴定转基因小鼠的基因型,用RT-PCR和Western blotting方法筛选高表达品系。结果成功构建Cramp cDNA转基因载体,建立了Cramp转基因小鼠,通过RT-PCR和Western blotting方法筛选出3个高表达品系。结论建立了系统表达Cramp转基因小鼠,转入的Cramp基因在骨髓、脾脏、肝脏等组织高表达,为研究Cramp基因在衰老中的作用及机制提供了动物模型。     

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。     

家蚕β-呋喃果糖苷酶基因BmSuc1的CRISPR敲除载体的构建与导入

【目的】CRISPR/Cas9是近些年报道较多的基因编辑新工具,具有简便高效、特异性强等优势。BmSuc1是从鳞翅目经济昆虫家蚕Bombyx mori体内发现的编码β-呋喃果糖苷酶(β-fructofuranosidase,β-FFase)的基因,也是首个被克隆和鉴定的动物型β-FFase编码基因。β-FFase是作用于果糖基的蔗糖水解酶,BmSUC1可能与家蚕防御桑叶生物碱的生理过程有关,但目前其发挥作用的分子机制尚不清晰。为了解析BmSuc1在蚕体的作用途径及其生理功能,本研究基于CRISPR/Cas9基因编辑系统构建表达双元sgRNA的CRISPR载体,用于敲除家蚕基因组中的BmSuc1基因。【方法】根据目的基因BmSuc1的ORF序列设计2条sgRNA,通过同源重组的方法分别插入CRISPR载体的Sal I和Nhe I酶切位点。进而利用转基因显微注射技术将该编辑载体注入G_0代蚕卵,经催青孵化饲养家蚕并自交制备G_1代蚕种。【结果】PCR验证及测序结果均表明CRISPR编辑载体构建成功。根据Ds Red2红色蛋白的荧光标记,从G_1代家蚕幼虫中成功筛选出阳性转基因个体。【结论】本文详细介绍了表达双元sgRNA的CRISPR载体的构建方法,所获得的阳性转基因家蚕对于下一步探讨BmSuc1在家蚕糖类营养的吸收与利用途径中的作用奠定了重要的实验基础,有助于阐明蚕-桑相互选择和适应的分子机制。     

家蝇伴侣蛋白CCTδ基因克隆、序列分析及表达模式的研究

旨在对家蝇伴侣蛋白CCTδ基因进行c DNA克隆、序列分析,并对其时空表达模式进行初步探索。采用EST测序技术从已构建的家蝇幼虫c DNA质粒文库中筛选到家蝇CCTδ基因,以该基因的c DNA文库质粒为模板,通过PCR的方法进行扩增。运用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行结构与功能分析,构建系统进化树。取家蝇不同生活史时期虫体(卵、各龄幼虫、蛹、雄雌成虫),3龄幼虫不同组织部位(体壁、气管、唾液腺、脂肪体、马氏管及中肠),采用实时荧光定量PCR分析CCTδ基因在家蝇不同发育阶段和组织部位的表达情况。结果显示,经PCR扩增后,得到了1 600 bp左右的特异性家蝇CCTδ基因片段;CCTδ基因ORF全长1 602 bp,编码533个氨基酸,理论分子量57.16 k D,等电点为7.50;二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主;进化树分析显示其具有较好的保守性,与中华按蚊的遗传距离较近。时空表达谱显示:该基因在家蝇不同发育时期均有表达,以蛹期表达量最高;在3龄幼虫不同组织中,以气管表达量最高。成功克隆了家蝇CCTδ基因并初步探索了其时空表达模式。     

家蝇肽聚糖识别蛋白(PGRP-SA)的克隆表达及细菌结合研究

对家蝇PGRP-SA基因进行克隆表达以及研究其重组蛋白与细菌结合能力。从构建的家蝇(Musca domestica)幼虫cDNA质粒文库中筛选到PGRP-SA基因,以cDNA质粒为模板设计引物,通过PCR扩增,获得PGRP-SA基因完整编码序列。运用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行预测和分析。构建pET-28a(+)-PGRP-SA重组质粒,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达及蛋白纯化。利用半定量RT-PCR检测PGRP-SA在家蝇3龄幼虫不同组织中的表达量差异。PGRP-SA重组蛋白进行微生物结合实验。结果表明,PGRP-SA基因ORF全长615 bp,编码204个氨基酸,理论分子量22.8 k D,等电点9.11,具有保守的PGRP结构域。成功构建了pET-28a(+)-PGRP-SA重组质粒,蛋白经IPTG诱导后在大肠杆菌中获得表达,经亲和层析柱纯化获得目的蛋白,利用Western blot检测证明纯化蛋白与预期大小相符。PGRP-SA在家蝇3龄幼虫血淋巴、脂肪体、前肠、中肠、气管、马氏管都有表达,血淋巴组织中表达量最高,后肠无表达,由此说明PGRP-SA基因的表达具有一定的组织性。PGRP-SA重组蛋白能与金黄色葡萄球菌和大肠杆菌结合,与白色念珠菌不能结合。成功表达及纯化家蝇PGRP-SA蛋白,证实家蝇PGRP-SA能与金黄色葡萄球菌和大肠杆菌结合。     

心脏特异性高表达hAPE1基因小鼠的构建与鉴定

本研究拟建立心脏特异性表达hAPE1转基因小鼠,为研究hAPE1基因功能及其突变与心脏发育和心血管疾病的关系提供工具动物。将人APE1(human APE1,hAPE1)基因插入到心脏特异性启动子α-肌球蛋白重链(α-MHC)下游,构建了心肌细胞特异性表达hAPE1的转基因表达载体,显微注射法导入C57BL/6J小鼠受精卵中,经胚胎移植获得转基因首建者小鼠,建立hAPE1转基因小鼠,PCR鉴定转基因小鼠基因型,Western blotting鉴定h APE1蛋白在心脏中的表达并筛选高表达的转基因品系。研究表明,将含有心肌细胞特异性α-MHC启动子和hAPE1基因的转基因载体进行显微注射于小鼠胚胎中,接着将胚胎移植入假孕母鼠的输卵管中发育,建立了心脏组织特异性高表达hAPE1转基因小鼠品系,获得子代小鼠40只。PCR检测发现有15只小鼠在其基因组上整合有hAPE1基因,Western blotting检测hAPE1在这些小鼠心脏中高度特异性表达。本研究成功获得了在小鼠心肌细胞中特异性表达hAPE1的转基因小鼠,为研究基因在心脏发育与相关疾病中的功能提供了有利的工具。     

转基因动物乳腺暂时性表达系统的建立

以乳清酸蛋白(WAP)基因5′区为调控序列,人基因组G-CSF基因为目的片段,同时将WAP基因第一内含子插入G-CSF基因5′端,构建成转基因动物乳腺表达载体。将其直接注射到小鼠乳腺,在泌乳期表达出人G-CSF。表明乳腺直接注射质粒的方法可以做为暂时性的一种表达系统,同时也表明内含子对表达有一定的作用。     

家蝇几丁质酶基因MDCII重组表达质粒的构建及表达模式研究

从家蝇EST测序数据库中筛选获得家蝇几丁质酶基因MDCII,对该基因进行克隆及分子特性分析,探讨其在家蝇不同组织、不同发育时期及经不同微生物诱导后的时空表达模式。利用EST测序技术从已构建的家蝇幼虫c DNA质粒文库筛选出MDCII基因,运用生物信息学方法分析该基因序列及其编码蛋白的理化特性,采用邻接法构建系统进化树;PCR技术扩增目的基因,构建p EASY-E1-MDCII重组质粒,转化到Trans1-T1克隆感受态细胞中;采用实时荧光定量PCR(Real Time PCR)技术,检测MDCII基因在不同发育时期和不同组织部位的表达差异;采用注射法将不同微生物导入到家蝇3龄幼虫体内,Real Time PCR检测诱导后不同时间点MDCII基因表达水平的变化。结果显示,MDCII基因的ORF框全长1 374 bp,编码457个氨基酸,理论分子量51.6 k D,进化树分析比对与果蝇成虫盘生长因子的遗传距离较近。构建了具有正确基因序列的p EASY-E1-MDCII重组质粒。MDCII基因在家蝇不同发育阶段中均有不同程度的表达,在3龄幼虫中,以唾液腺和脂肪体中的表达水平较高;在白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌诱导后3 h,MDCII基因均出现明显的表达上调。MDCII基因属于几丁质酶中成虫盘生长因子,参与了家蝇的生长发育,在免疫防御过程中也发挥了一定作用。     

家蝇核糖体蛋白S18基因的克隆及表达模式研究

旨为证实核糖体蛋白S18(Ribosomal protein S18,RPS18)基因在家蝇体内的表达稳定性。从构建家蝇幼虫c DNA文库中筛选到核糖体蛋白S18基因,以c DNA为模板,通过PCR扩增,获得RPS18基因完整编码序列(登录号:KT006855),运用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行预测和分析。构建p ET28a/RPS18重组质粒,转化到大肠杆菌Transetta(DE3)中进行诱导表达及蛋白纯化,制备多克隆抗体并进行抗血清特异性分析。应用RT-PCR、q PCR及Western-blot从转录、翻译水平上分析RPS18基因在家蝇不同发育时期和三龄幼虫不同组织中的表达情况。结果表明,RPS18基因ORF全长459 bp,编码152个氨基酸,理论分子量为17 590.5 Da,等电点为10.48;将构建的重组质粒转入大肠杆菌Transetta(DE3)中,纯化得到RPS18蛋白;将该纯化蛋白免疫大白兔获得多克隆抗体,His单抗鉴定及抗血清特异性分析显示,其均可见单一条带;RT-PCR、q PCR及Westernblot分析表明,RPS18基因在家蝇不同发育时期及幼虫不同组织均能够稳定表达;综合分析表明,该基因在家蝇不同发育时期及幼虫不同组织均保持较好的表达稳定性。     

家蝇C-型凝集素的克隆与功能分析

【目的】从家蝇Musca domestica中克隆一种C-型凝集素(C-type lectin)基因,并分析其在家蝇免疫过程中的功能。【方法】根据家蝇转录组信息,克隆了一条C型凝集素基因,将其命名为Mdlectin-C1。构建Mdlectin-C1的原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中表达并纯化r Mdlectin-C1蛋白,制备多克隆抗体。利用实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)及Western blot技术对家蝇不同发育阶段和细菌感染前后Mdlectin-C1的表达水平进行检测。运用RNAi技术敲低家蝇1龄幼虫Mdlectin-C1基因表达,然后进行细菌刺激并观察幼虫存活率变化。【结果】Mdlectin-C1 c DNA包含一个546 bp完整开放阅读框,编码181个氨基酸残基,所推导多肽N端包含由21个氨基酸残基组成的信号肽,成熟肽中含有一个保守的碳水化合物识别结构域(carbohydrate-recognition domain,CRD)。qRT-PCR及Western blot结果显示,家蝇从1龄幼虫到蛹的发育过程中,Mdlectin-C1表达量逐步上升,蛹期达到最大值。在革兰氏阴性菌大肠杆菌E.coli和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus刺激后,家蝇2龄幼虫Mdlectin-C1均上调表达,并分别在36和3 h时达到最高值。利用RNAi技术成功敲低Mdlectin-C1表达。对Mdlectin-C1基因敲低的1龄幼虫进行细菌刺激,敲低实验组幼虫存活率显著低于正常对照组。【结论】Mdlectin-C1可能参与家蝇抗菌免疫应答,并在此过程中具有重要作用。     

提高转基因表达水平的策略

随着转基因相关技术的发展,转基因动物技术在许多方面得到了成功应用.但外源基因在体内的表达仍然难以预测,特别是大动物的转基因,由于制备效率低下,因而难以筛选出足够的高表达的阳性动物数.基因表达调控研究对提高外源基因在动物体内的表达水平提供了一些新手段,本就避免转基因的位置效应、控制外源基因在动物宿主基因组中的整合、提高转基因的表达效率、构建转基因载体和使用外源基因需要注意的问题等进行综述.     

转HSSP基因大豆的分子检测和遗传稳定性分析

HSSP是用大豆密码子改造的10 kD玉米醇溶蛋白基因。在前期研究中,从获得的转基因大豆中筛选到1份单拷贝转基因材料GSDH5。该研究采用染色体步移法获取转基因大豆GSDH5的T-DNA插入位点的左边界旁侧序列,对获得的左边界旁侧序列进行分析,设计特异性引物,建立转基因大豆GSDH5特异性检测方法;采用Real-time PCR检测外源基因在转基因大豆不同组织部位(根、茎、叶、花和种子)中的表达量,采用RT-PCR和Western blot检测外源基因在转录和翻译水平上的遗传稳定性,并对转基因大豆GSDH5中的粗蛋白、含硫氨基酸含量及主要农艺性状进行测定分析,为培育高含硫氨基酸转基因大豆新品种奠定基础。结果表明:(1)分子鉴定显示,外源基因HSSP和筛选标记基因Bar成功整合到受体大豆‘东农50’基因组中,且以单拷贝的形式整合到大豆基因组中。(2)HSSP基因成功插入到大豆基因组1号染色体非编码区52 873 883 bp处。(3)HSSP基因在转基因大豆GSDH5的种子中特异性表达,且在T_2～T_4代转基因大豆中能够稳定遗传并表达。(4)‘东农50’粗蛋白含量在41.53%～43.32%之间,GSDH5粗蛋白含量在40.18%～43.03%之间,两者相比无显著差异;GSDH5种子中硫氨基酸占种子干样的比例为1.35%,占种子蛋白的比例为3.14%,与转基因受体品种‘东农50’相比,占比显著升高,分别增加了11%和16%。(5)转基因大豆GSDH5植株与受体品种‘东农50’在单株荚数、百粒重、株高、结荚习性、花色、叶形等方面均无显著差异,证明HSSP基因的插入对大豆植株的生长发育无不良影响。研究认为,转基因大豆GSDH5材料具备进一步培育成高含硫氨基酸大豆新品种的潜力。     

昆虫特异性神经毒素基因tox34的合成及转基因烟草的获得

对来自虱状蒲螨（Pyemotestritici）的昆虫特异性神经毒素基因tox34编码成熟蛋白部分的762bp片段,依据植物的偏爱密码子进行了序列改造。将改造后的基因插入细菌表达载体pBV221,经热诱导处理后细菌总蛋白在SDS-PAGE上特异条带的表观分子量为32～33kD。将tox34基因插入植物高效表达载体后以根癌土壤杆菌（Agrobacteriumtumefaciens（SmithetTownsend）Conn）介导的方法导入烟草（NicotianatabacumL．cv．SR1）,并获得了转基因烟草植株。经PCRSouthem杂交结果证实,完整的毒素基因已整合入烟草基因组。转基因幼苗根部的组织化学检测GUS显示阳性。再生植株叶片的棉铃虫（HeliothisarmigevaHubner）饲喂实验显示对低龄幼虫有很好的毒杀作用。     

aroA-In融合基因载体的构建、表达及对烟草的转化

PCR扩增突变的5’-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(5’-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthetase,EPSPS)cDNA全长序列,插入pLitmus28得到pLEPSPS,进而通过反向PCR在EPSPS235／236aa之间将其打断为无功能的片段。选用人工构建的具有顺式和反式剪接功能的mini型蛋白内含子Ssp DnaB和Rma DnaB,插入被打断的aroA(抗除草剂基因),构建了质粒pLEBC、pLEBT、pLERC和pLERT。将4种重组质粒中的aroA-In(蛋白内含子Intein插入aroA)融合基因插入pET-32得到表达载体pETLEBC、pETLEBT、pETLERC和pETLERT,lPTG诱导后,SDS-PAGE分析显示其能在DE。中有效表达并发生相应的蛋白剪接。将aroA-cis Ssp DnaB和aroA-cis Rma DnaB融合基因分别插入pLYM中进一步构建成植物表达载体,农杆菌叶盘法转化烟草。基因组PCR分析表明融合基因整合入植物核基因组;RT-PCR分析显示其可在高等植物细胞中成功表达。结果说明蛋白内含子基因可以转化高等真核细胞,蛋白剪接技术可应用于高等植物细胞,从而为防止植物转基因扩散提供了一条新的途径。     

转基因水稻BPL9K-2事件特异性检测方法的建立

利用hiTAIL-PCR(high efficient thermal asymmetric interlaced PCR)法扩增获得了转基因水稻BPL9K-2的外源基因插入位点的左旁侧序列450bp,与水稻参考基因组数据比对发现其左边界插入在水稻基因组第10号染色体短臂的1 037 765位核苷酸残基之后。根据水稻参考基因组序列和外源基因右边界序列,设计引物扩增得到485bp的特异片段,通过数据库比对发现其右边界插入在水稻基因组第10号染色体短臂的1 037 825位核苷酸残基之前。因为外源基因插入和非正常重组,水稻基因组上缺失了59个核苷酸。基于左右旁侧序列,建立了转基因水稻BPL9K-2的事件特异性定性PCR检测方法,可以分别扩增到片段大小为449bp和485bp的特异条带。该方法特异性好,灵敏度高,能够在BPL9K-2基因组DNA相对含量为0. 1%的模板中检测出转基因成分。依据旁侧序列,建立了快速鉴定转基因后代植株外源基因型的三引物PCR检测方法。这些方法的建立,为转基因水稻BPL9K-2的应用和检测提供了技术支持。     

人胰高血糖素样肽1在转基因番茄中的表达

人胰高血糖素样肽1 (GLP1)是一种短肽激素,对Ⅱ型糖尿病具有很好的疗效.本研究在设计合成GLP1基因并构建植物表达载体的基础上,通过农杆菌介导将GLP1基因导入番茄基因组中,经过PCR扩增和Southern Blot分析,证实GLP1基因已整合进入9个株系的番茄基因组中.Western Blot检测表明,其中4个株系转基因番茄的叶片能够检测到hGLP1融合蛋白的表达.通过Ni-NTA亲和层析分离纯化转基因番茄表达的hGLP1融合蛋白,动物实验表明该融合蛋白具有显著的降血糖生物活性.本研究结果将为转基因番茄作为生物反应器表达药用蛋白提供重要的理论和技术支持,并将为培育具有糖尿病治疗功能的番茄新品种奠定基础.     

利用转基因烟草表达人胰高血糖素样肽1的研究

人胰高血糖素样肽1(hGLP1)是一种短肽激素,是近年来备受关注的治疗糖尿病最有前景的候选药物。在设计合成hGLP1基因并构建植物表达载体的基础上,通过农杆菌介导将hGLP1基因导入烟草基因组中,获得转化再生植株,经过PCR扩增和Southern blot分析,证实hGLP1基因已整合进入6个株系的烟草基因组中。GUS组织化学染色表明,与目的基因融合的报告基因在转基因烟草中获得表达。Western blot检测表明,其中2个株系转基因烟草叶片中能够检测到hGLP1融合蛋白的表达。初步的动物试验表明该融合蛋白具有一定的降血糖生物活性。