2′-氟取代对T7 DNA连接酶连接效率的阻滞

为更好地理解连接酶的接合机制,研究了2′-氟取代核苷酸（2′-fluorinated nucleotide, FN）对T7 DNA连接酶接合特性的影响。利用分子信标的荧光信号变化来检测连接酶接合活性。结果显示,在连接酶作用的分子信标缺口处的5′端和3′端分别进行F取代时,对T7 DNA连接酶的接合效果分别阻滞（48.7±6.7）%和（70.6±4.0）%。在取代同时发生在5′端和3′端时,接合效果被阻滞（76.6±1.3）%。动力学参数的回归显示,FN取代会导致连接反应最大速率（Vmax）降低,同时导致米氏常数Km增大,说明酶和底物之间的亲和力在取代后减小。缺口两端的碱基错配也对酶接合反应效果产生一定的阻滞效应。本研究的结果和结论使对氟取代后,T7 DNA连接酶的接合特性有了更进一步的认识,为更好地应用T7 DNA连接酶接合活性提供有力的实用依据。     

一种基于核酸外切酶Ⅲ的PCR产物克隆方法

基因克隆作为一种常规技术被广泛应用于DNA及蛋白质的研究。在传统的基因克隆中,一般利用限制性内切酶对DNA片段进行消化,然后使用DNA连接酶完成连接,因此这种方法受到插入片段和载体酶切位点的限制。一些ligase-free克隆技术虽然克服了酶切位点的限制,但费时费力,成本较高。为了弥补其他ligase-free技术的不足,文中介绍了一种新的利用核酸外切酶Ⅲ进行ligase-free克隆的方法,反应时间仅需要30 min,提高了克隆效率并有效降低经济成本,有利于大规模基因克隆的应用。     

Red同源重组技术研究进展

伴随着分子生物学的发展,一种基于λ噬菌体Red重组酶的同源重组系统已应用于大肠杆菌基因工程研究。Red重组系统由三种蛋白组成:Exo蛋白是一种核酸外切酶,结合在双链DNA的末端,从5′端向3′端降解DNA,产生3′突出端;Beta蛋白结合在单链DNA上,介导互补单链DNA退火;Gam蛋白可与RecBCD酶结合,抑制其降解外源DNA的活性。Red同源重组技术具有同源序列短(40～60bp)、重组效率高的特点。这种技术可在DNA靶标分子的任意位点进行基因敲除、敲入、点突变等操作,无需使用限制性内切酶和连接酶。此外,这种新型重组技术可直接将目的基因克隆于载体上,目的基因既可来源于细菌人工染色体也可是基因组DNA。Red同源重组技术使难度较大的基因工程实验顺利进行,大大推动功能基因组研究的发展。     

用羟基磷灰石柱分级洗脱法纯化小牛胸腺末端脱氧核苷酸转移酶和DNA聚合酶

DNA分子体外重组一般有两种方法。一种是限制性核酸内切酶—DNA连接酶方法此法缺点是要求克隆的DNA和载体DNA都必须具有粘性末端,如无粘性末端,必须加大DNA连接酶的酶量才能重组;另一种方法为末端转移酶法,其优点是任意的两种DNA     

基于抗性恢复的高效克隆超短片段重组质粒的构建

分子克隆作为一种常规技术被广泛应用于DNA及蛋白质的研究。在传统的分子克隆中,主要通过限制性内切酶先分别消化目的 DNA片段及载体,再纯化回收,然后用DNA连接酶将二者连接。而对一些超短基因片段(300 bp),通过酶切及切胶纯化后,回收率极低,导致插入表达载体比较困难。文中介绍了一种新的利用质粒抗性恢复进行克隆的方法,大大提高了克隆效率,为短基因片段的分子克隆提供了一种高效的方法。     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

一种新的DNA分子克隆方法

DNA分子克隆是基本的分子生物学实验技术,传统的分子克隆方法大多需经过酶切链接过程,但在某些情况下,没有合适的酶切位点往往会成为阻碍克隆进行的障碍.本文描述了一种新的分子克隆方法,称为不依赖酶切和链接的分子克隆（RLIC）.利用RLIC,将3种不同大小的DNA片段克隆到3种不同载体,证明了这种方法的有效性和可靠性.由于该方法不受限制性酶切序列限制,省去了酶切连接步骤,因此具有很大的灵活性和简便性,在分子生物学研究方面有广泛应用前景.     

分子克隆中使用的其他酶(续)

核酸酶BaJ31: 此酶有以下两种活性:(1)高度专一的单链脱氧核糖核苷酸内切酶与外切酶活性,催化从双链DNA3′,5′两端切除寡核苷酸片段或单核苷酸的反应(DNA两条链的降解速度几乎是相同的)。(2)与核酸酶S_1相似的单链专一内切酶活性。     

无缝克隆技术的研究进展

DNA克隆技术是分子生物学和基因工程研究必备的工具之一,但传统的以限制性内切酶酶切/连接为手段的克隆技术存在依赖限制性内切酶、连接效率低、耗时长和引入额外序列等缺点。近年来,无缝克隆技术发展迅猛,大量商业化克隆试剂盒也趋于成熟并在实验室被广泛应用,有力推动了蛋白质工程以及合成生物学的发展。本文从无缝克隆原理出发,对近年来发展出来的基于外切酶、PCR技术、同源重组、热稳定的连接酶等原理的无缝克隆技术进行了分类和讨论。特别是新酶资源的不断发现,如核酸外切酶XthA、FnCas12a突变体,与现有技术的相互融合,如Rec/ET重组和核酸外切酶共同使用,将有力推动无缝克隆技术的发展。     

寻找克隆基因的探针

基因表达和DNA复制应用到基因克隆的具体方法和技术及其概念在不断发展变化。首先DNA是应用纯化了的限制性内切酶在核酸序列上的特异部位切割下来的DNA片段,许多DNA片段用DNA连接酶把它们拼接成克隆工具。限制性内切酶和DNA连接酶在进行筛选时已加以纯化了,这两种酶在商业上是有价值的。     

芜菁类黄酮3′-羟化酶基因的功能鉴定及启动子初步分析

类黄酮3′-羟化酶（Flavonoid 3′-hydroxylase,F3′H）是细胞色素P450单加氧酶,在花青素合成途径中催化二氢山奈酚生成二氢槲皮素,进而形成矢车菊色素。利用津田芜菁BrF3′H1和赤丸芜菁BrF3′H2基因构建过量表达载体后遗传转化烟草,转基因植株的花色加深。通过染色体步移法克隆了BrF3′H1和BrF3′H2基因上游846和851 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,BrF3′H1P和BrF3′H2P均包含TATA box、CAAT box、光调控元件、MRE、ABRE、ATGCAAAT-motif、ERE、O2-site、RY-element、LTR等多个顺式作用元件;二者的核苷酸序列在7个位点存在差异。利用BrF3′H1P和BrF3′H2P序列替换pCAMBIA1301植物表达载体的35S启动子后遗传转化烟草。GUS组织化学染色结果表明,BrF3′H1P和BrF3′H2P序列均能驱动GUS基因表达。通过PCR方法获得了BrF3′H1P和BrF3′H2P的一系列缺失片段,融合GUS基因后转化烟草。染色结果显示,BrF3′H1P和BrF3′H2P系列缺失片段均具有起始GUS基因表达的活性。BrF3′H1和BrF3′H2基因的功能鉴定及启动子的初步分析将为揭示津田芜菁和赤丸芜菁F3′H基因的光诱导表达调控机理奠定研究基础。     

真核冈崎片段成熟的研究进展

真核冈崎片段的成熟机制比较复杂,由Polδ、RNaseHI、FEN1、Dna2和DNA连接酶等多种蛋白质协同通过两种机制加工完成。Polδ的3′→5′核酸外切酶活性能替代FEN1,在冈崎片段成熟中通过阻止过量的DNA链替代合成,保证产生能被DNA连接酶连接的具有单一切口两个DNA片段,有利于保持基因组的稳定性。     

真核生物核酸外切体(exosome)的研究进展

RNA的加工和降解是调控基因时空表达的重要步骤,在调节生物体的生长和发育过程中起着至关重要的作用.几乎所有的RNA都是从一条长的前体加工处理而来,形成成熟的RNA发挥功能,之后进行降解.RNA的降解需要5′-3′核酸外切酶、3′-5′核酸外切酶及核酸内切酶的参与.在真核细胞中,部分3′-5′核酸外切酶所进行的RNA降解依赖于一种称为核酸外切体(exosome)的复合物.该复合物由9个核心蛋白亚基组成,已有的证据表明,其广泛参与了动物、酵母及植物体中多种RNA的加工和降解过程.本文综述了真核生物中核酸外切体的研究进展,讨论了该复合体在RNA加工降解过程中的作用机制.     

平末端DNA随机连接构建重组质粒

目的:拼接DNA片段并克隆。方法:用T4DNA连接酶将DNA片段以平末端随机连接,随后用限制性内切酶切割,琼脂糖电泳分离酶切产物,挑选特定片段纯化回收,与线性化的载体质粒连接,转化大肠杆菌感受态细胞。结果:通过以上步骤,成功拼接了不同DNA片段,构建了含有目的拼接片段的重组质粒。结论:该方法简便、易行、可靠,可作为拼接、克隆DNA的备选方案,在分子生物学研究和基因工程中应用。     

DNA连接酶同工酶的研究进展

DNA连接酶是生物体内重要的酶,其所催化的反应在DNA的复制和修复过程中起重要作用. DNA连接酶分为两大类：一类是利用ATP的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖ATP的DNA连接酶,另一类是利用NAD⁺的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖NAD^＋的DNA连接酶.研究发现,细菌的DNA连接酶都是依赖NAD^＋的, 且有非常相似的序列和相近的分子质量,其酶分子分为两个功能区：N端区与NAD^＋结合形成酶-腺苷酸中间物;C端区催化两条DNA链的连接.所有真核生物的DNA连接酶都是利用ATP提供能量,且一种真核生物含有多种DNA连接酶,不同的DNA连接酶催化不同的DNA修复和复制过程：DNA连接酶Ⅰ的作用是将岗畸片段连接起来形成完整的DNA链以及进行碱基切除修复(BER);DNA连接酶Ⅲ主要是在DNA修复中起作用,即催化单核苷酸碱基切除修复.DNA连接酶Ⅱ可能是DNA连接酶Ⅲ的一个片段.     

核酸外切酶Ⅷ截短体的重组表达及其在体外DNA重组反应中的应用

核酸外切酶Ⅷ(ExonucleaseⅧ,ExoⅧ)是一种不依赖于ATP的dsDNA 5?-3?核酸外切酶,可作为体外DNA重组反应极具应用价值的候选蛋白。目前关于ExoⅧ在体外DNA重组反应中的应用尚未有文献报道。本研究构建了保留完整外切活性的截短ExoⅧ(Truncated exonucleaseⅧ,tExoⅧ)的重组表达载体pET28a-tExoⅧ,实现了tExoⅧ在大肠杆菌中的高效表达,在纯化获得高纯度蛋白的基础上,对体外重组反应的温度、反应时间、同源臂长度等因素进行了优化分析。研究结果表明,tExoⅧ在大肠杆菌中以可溶性形式高效表达,每升可纯化92.40 mg tExoⅧ,比活力为1.21×10~5 U/mg;在10μL的重组体系中,2.5 U的tExoⅧ于25℃反应12.5min随后50℃保温50 min时重组效率最高。添加Pfu DNA聚合酶的体外同源臂延伸策略可以有效提高重组克隆的效率。以转化效率为2.2×10~6 CFU/μg的Mach1T1为受体细胞,对于含有21 bp同源臂的1 kb片段与5.8 kb线性化载体的重组,每微克载体可形成1.1×10~4个重组克隆,且阳性率大于80%。同源臂长度在8–21bp范围内,重组反应效率随着同源臂长度增加而提高。在最佳反应条件下,同源臂长度仅为8bp仍可实现有效的重组反应。ExoⅧ介导的体外重组体系具有酶制备方法简单、对DNA的克隆无酶切位点限制及高重组克隆效率等显著优点,是分子生物学领域具有潜在应用价值的高效基因克隆新体系。     

产外切葡聚糖酶真菌的筛选鉴定及毕赤酵母中的表达

【目的】外切葡聚糖酶是纤维素酶组分中一类对结晶纤维素有降解作用的酶类,如何提高外切葡聚糖酶活力是研究的关键问题。【方法】从筛选鉴定得到的一株产外切葡聚糖酶酶活较高的黑曲霉Asp-524菌株出发,通过PCR技术克隆得到外切葡聚糖酶基因序列,生物学信息分析后,构建了毕赤酵母诱导型表达载体,实现了该基因在毕赤酵母中的成功表达。【结果】抗性筛选得到的阳性转化子,用终浓度为1%甲醇诱导5 d后,酶活达到4.74 U/mL。酶学性质分析显示重组外切葡聚糖酶最适pH为5.0,pH稳定性分析显示在pH为4.0-6.0范围内相对稳定,酶活能保持在最高酶活力的80%以上,最适反应温度为50°C,经60°C保温1 h后,酶活仍能保持80%以上。【结论】结果说明该外切葡聚糖酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,这一研究为纤维素酶的实际应用奠定了一定基础。     

GM-CSF PCR产物的克隆:一种快速克隆PCR产物方法的建立

由于Taq DNA聚合酶对腺苷A的优先聚合,PCR产物两单链3′端带有一非模板依赖的碱基,所加多余碱基几乎总是A,因此用克隆平端DNA片段的方法克隆这种PCR产物,很难得到阳性重组子。解决上述问题的方法有3种,一是利用T_4 DNA聚合酶的3′外切酶活性,将PCR产物的多余碱基切掉;二是利用3′端带有dT的T-载体进行克隆;另外还可以用Pfu等DNA聚合酶扩增出不带多余碱基的PCR产物,尔后进行平端克隆。我们利用T-载体克隆的原理,酶切、     

柯萨奇病毒B组3型基因组剪切片段的序列分析

柯萨奇病毒B组(Coxsackievirus B,CVB)感染细胞时其基因组RNA存在不稳定现象,但产生机制尚不清楚。本研究将柯萨奇病毒B组3型(CVB3)感染细胞后,利用5′ cDNA末端快速扩增技术(5′ rapid amplification of cDNA ends,5′ RACE)扩增并克隆细胞内CVB3基因组片段,并对每条序列及其5′端的二级结构进行分析。结果获得的20条CVB3基因组片段,长度为 2 067～5 547 bp,片段断端主要分布于2Apro和2C编码区。RNAfold分析显示,这些片段多数在5′断点端形成二级茎-环结构。本研究显示,CVB在宿主细胞感染时可形成大量不完整基因组RNA片段,这些片段可在5′断点端形成局部双链结构,提示片段不是随机产生,可能是RNA酶剪切产物。此发现有助于理解CVB基因组不稳定的机制。     

贵州矮马IGF-I启动子-529 CpG甲基化及个别核苷酸变异与贵州矮马矮小表型有关

胰岛素样生长因子（insulin-like growth factors,IGFs）和生长（激）素（growth hormone,GH）是动物机体主要的促生长因子,它们的表达水平直接决定成熟个体的高度。贵州矮马的体高明显低于伊犁马等大型马,但其原因尚不清楚。本研究从贵州矮马基因组DNA中克隆了GH和IGF-I基因5′-侧翼序列,分别为239 bp和817 bp,包括部分启动子结构;进而采用生物信息学、比较基因组学方法对比分析了贵州矮马与伊犁马两个基因5′-侧翼序列/启动子的转录因子结合位点及潜在甲基化位点（CpG岛）分布。亚硫酸氢盐PCR测序法（bisulfite sequencing PCR,BSP）显示,两个马群的GH基因5′-侧翼区域（239 bp）内的6个CpG位点均发生了甲基化,甲基化频率无明显差异。然而,在IGF-I基因5′-侧翼区的148 bp片段内含有4个CpG位点中,贵州矮马的-529 bp处CpG位点的甲基化程度明显高于伊犁马（P < 0.01）,且该甲基化位点处于基本启动子邻近3′端;此外,两个马群IGF-I基因5′-侧翼区的-561 bp处检测到T、C碱基改变,导致贵州矮马的顺式调控元件/转录因子结合位点较伊犁马少1个,有可能影响IGF-I基因的转录效率。血清IGF-I浓度测定揭示,贵州矮马血清IGF-I含量极显著低于伊犁马（P< 0.01）。Spearman相关性结果显示,贵州矮马及伊犁马的IGF-Ⅰ基因甲基化频率与血清IGF-I浓度呈中度负相关（r=-0.468）,提示IGF-Ⅰ基因甲基化抑制其编码蛋白质的表达。结果证明,IGF-I启动子高甲基化及某些核苷酸（碱基）序列变异可能是贵州矮马个体矮小的部分原因。