阿尔茨海默症转基因动物模型脑组织病理学及免疫组化研究

日的通过组织病理学和免疫组织化学方法,验证阿尔茨海默症转基因动物模型。方法取转基因小鼠脑组织,冠状切面中１／３部位,脱水、包埋,进行组织病理学观察,并对相关抗体进行免疫组织化学研究。结果免疫组化显示在大脑皮层、小脑及海马的神经细胞有Ａβ沉淀形成。ＡＰＰ转基因鼠早老素的阳性细胞数及表达量多于对照鼠。刚果红染色可见大脑皮层间有淀粉样物质形成。结论从病理学角度验证此模型的表型与人类病变的相似性,并证明早老素－１可加速淀粉样沉淀的形成,二者的作用是相互的。     

人源Tau蛋白截短片段转基因果蝇模型的建立

人Tau蛋白是一种主要的细胞骨架蛋白,由Tau蛋白组成的神经纤维缠结是阿尔茨海默病的两大病理特征之一,C末端缺失的Tau已经证实是神经纤维缠结的组份之一,体内体外实验已经证实,Tau蛋白可以是多种蛋白酶的水解底物。但是,Tau蛋白水解产生的截短片段在阿尔茨海默病中的作用目前还不清楚。为了能够在在体水平研究Tau蛋白截短片段的毒性机制,将Tau蛋白截短成不同的截短片段:Tau1-44、Tau45-441、Tau45-230、Tau231-441。利用显微注射的方法构建Tau基因截短片段的转基因果蝇,并利用果蝇中的UAS/GAL4系统驱动截短的Tau蛋白片段在果蝇的眼睛中异位表达,该实验结果发现在果蝇眼睛中过表达Tau蛋白截短片段并没有对果蝇眼睛的发育造成明显的毒性,从而推断Tau蛋白水解是机体的一种自我保护机制。     

转基因技术在果蝇及脊椎动物心脏基因研究中的应用

转基因技术是一项非常重要的生物工程新技术,主要应用于生产药物蛋白及异种器官移植,建立疾病基因模型,提高和改善家畜生产的产量和质量以及研究新基因的功能及表达调控.重点综述了几个新的转基因技术-UAS-Gal4系统,热休克启动子载体,RNAi技术,原核胚胎显微注射及基因敲除技术在研究果蝇及脊椎动物心脏基因中的应用.     

London/Swedish双突变APP转基因小鼠的鉴定

鉴定及评价APP双突变阿尔茨海默病的转基因小鼠模型。方法将London/Swedish双突变APP基因插入到PDGF启动子下游,构建转基因表达载体,通过显微注射法建立APP695^V652I/K596N/M597L双突变转基因C57BL/6J小鼠。PCR鉴定APP695双突变转基因小鼠的基因表型,RT-PCR和Western blotting检测APP突变基因表达,免疫组化检测APP695双突变转基因小鼠大脑病理改变。水迷宫检测APP695^V652I/K596N/M597L转基因小鼠的行为学改变。结果建立了2个品系的人APP695^V652I/K596N/M597L转基因小鼠。抗Aβ1-17免疫组织化学显示APP695双突变转基因小鼠海马区阳性细胞数较APP695^V652I单突变转基因小鼠,及野生小鼠阳性细胞数明显增多,胞膜着色明显加深。双突变转基因小鼠在5月龄时可检测到老年斑。行为学检测显示APP695^V652I/K596N/M597L双突变转基因小鼠学习记忆能力比APP695^V652I单突变转基因小鼠有明显下降。结论APP695^V652I/K596N/M597L转基因小鼠较APP695^V652I转基因小鼠更早出现老年斑及学习认知能力障碍。成功建立了人APP695^V652I/K596N/M597L转基因小鼠阿尔茨海默病模型,为研究阿尔茨海默病发病机制和药物研发提供了有价值的动物模型。     

中药Ⅰ号方对APP/PS1双转基因模型小鼠APP代谢的影响

目的研究中药I号方对APP/PS1双转基因模型小鼠APP代谢的影响。方法将5月龄APP/PS1双转基因模型小鼠随机分为模型组（vehicle）、中药Ⅰ号方低剂量组（0.6 g/kg）、中剂量组（1.2 g/kg）和高剂量组（2.4 g/kg）,并以同窝阴性小鼠作为正常对照组（wild-type,WT）,每组16只,雌雄各半。给药小鼠每天灌胃一次,模型组和正常对照组分别给予等体积的双蒸水灌胃。给药四个月后,用免疫组化和Western blot检测淀粉样前体蛋白（APP）及其代谢产物和分解酶的变化。结果 Western blot结果显示,与模型组相比,治疗组低剂量、中剂量和高剂量给药组能显著降低APP分解酶（ADAM10和BACE1）（P〈0.01）及APP的分解产物的量,如：β-CTF（C99）、α-CTF（C83）、s APPα、s APPβ（P〈0.01）。结论中药I号方通过影响APP的分解过程减少淀粉样蛋白（β-amyloid peptide,Aβ）的生成,减少脑内老年斑的沉积。     

Tau/APP/PS1三转基因小鼠模型的建立及生物学特征

目的:建立Tau/APP/PS1三转基因小鼠模型,从分子生物学、行为学及病理学角度研究其生物学特征。方法:将自行建立的Tau转基因小鼠与Jackson实验室引种的APP/PS1双转基因小鼠杂交、传代;PCR鉴定小鼠基因型;RT-PCR检测外源基因的转录;Western blot测定外源基因的蛋白表达;Bielschowsky氏染色法和ABC免疫组化法观察大脑神经纤维缠结和老年斑等病理改变;Morris水迷宫观测学习记忆的改变。结果:Tau/APP/PS1三转基因小鼠的大脑可转录和表达Tau、APP和PS1三种外源基因,6~8月龄时大脑皮层和海马可见神经元纤维缠结和老年斑,其学习记忆获得能力在6月龄开始受损。结论:建立的Tau/APP/PS1三转基因小鼠具有Tau和Aβ两种病理改变和学习记忆障碍,为深入探究Tau与Aβ的关系、阐明AD的发病机制以及研发靶点治疗药物提供实验工具。     

中药Ⅰ号方对APP/PS1双转基因AD小鼠模型行为和精神症状的影响

目的 研究中药Ⅰ号方( PN-1)对APP/PS1双转基因AD小鼠模型行为和精神症状的影响.方法将5月龄的APP/PS1双转基因AD小鼠随机分为模型组(vehicle)、安理申(Aricept)治疗组(2 mg/kg)、PN-1低(0.6g/kg)、中(1.2 g/kg)、高(2.4 g/kg)剂量组,并以同窝阴性的C57B L/6小鼠作为正常对照组(WT),每组16只,雌雄各半.绘药组小鼠每天灌胃给药1次,同时模型组及正常组小鼠给予等体积的双蒸水灌胃.给药前称量小鼠初始体重、摄食量和饮水量;给药期间,每两周逐只称量体重一次,同时称量并计算摄食量和饮水量.给药3个月后(8月龄)依次进行社会互动行为检测、旷场实验、Rota-rod实验和蔗糖饮水实验来观察PN-1对APP/PS1小鼠行为和精神症状的作用.结果 给药期间,相同月龄下各组小鼠间的体重、摄食和饮水均无显著性差异(P＞0.05).社会互动行为检测发现PN-1显著减少模型小鼠异常增多的攻击、追逐和嗅闻次数(P＜0.05).旷场实验结果显示,PN-1能够减少转基因小鼠水平和垂直方向的运动(P＜0.05)和高速运动时间(P＜0.05),同时减少其进入中心区域的探究次数(P＜0.05)并增加其修饰次数(P＜0.05).Rota-rod实验结果发现,PN-1能够增加转基因小鼠在滚轴上停留的时间(P＜0.05).蔗糖饮水实验结果显示,给予PN-1的转基因小鼠蔗糖偏嗜度有增高趋势,但与模型组相比并无显著性差异(P＞0.05).结论 PN-1能够改善APP/PS1双转基因小鼠的社会互动行为、减少过度增强的运动能力和探究行为,提高其耐力和平衡学习能力,并减轻其焦虑、烦躁、易激惹等精神症状.     

以果蝇模型研究人类神经退行性疾病

人类神经退行性疾病是一类以神经元退行性病变导致个体行为异常乃至死亡为主要特征的疾病.果蝇以其独特的分子遗传学优势成为研究人类神经退行性疾病的理想模型.通过对果蝇模型的研究不仅可以揭示神经退行性疾病发生的细胞分子通路,还可以研究对疾病有调控作用的基因及其表达产物,寻找可能的药物作用靶点并进行药物筛选,为防治人类神经退行性疾病提供新的方法和有效的药物.     

果蝇长寿基因methuselah的研究进展

果蝇Drosophila 3号染色体上methuselah （mth）基因发生突变后, 成年果蝇的平均寿命会延长约35%, 并且对一系列外界胁迫因素如饥饿、 高温、 百草枯（可产生强氧化性自由基）的耐受性会显著增强。研究表明mth编码的Mth蛋白属于B家族G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）, 其内源性配体是sun基因编码的小分子肽Stunted。现已发现敲除sun基因或者过表达Mth受体的肽类拮抗剂均能延长果蝇的寿命。Mth受体是目前发现的首个与动物衰老调控相关的GPCR, 该受体除了具有GPCR典型的7次跨膜结构外, 还具有其独特的胞外结构域, 该胞外结构域能够与多种配体结合。Mth受体的生理功能主要体现为： 维持生物体内环境稳态和新陈代谢的平衡, 参与调控果蝇的寿命、 应激反应、 雄性种系干细胞数量和感知运动能力等。目前对Mth受体的研究尚处于起步阶段, 其工作机理的解析对于我们揭示GPCR如何参与寿命的调节具有重要意义, 为我们开发延长人类寿命的新药提供了可能。鉴于此, 本文主要对果蝇Mth受体的结构功能、 配体及其寿命调控信号转导通路等方面做了总结, 并对Mth受体寿命调控信号通路的实用研究价值做了一些展望。     

果蝇中顺式调控序列的进化

顺式调控序列(cis-regularory sequences)是与基因表达调控相关、能够被调控因子特异性识别和结合的非编码DNA序列。顺式调控序列可以通过增减所含转录因子结合位点的数目,重构转录调控网络,以精准调控基因的时空表达模式,从而调控动物的生理和形态表型。顺式调控假说认为顺式调控序列进化是自然界丰富的动物表型进化的主要遗传机制。本文首先简述了顺式调控序列的结构和功能,然后重点讨论了近年来顺式调控序列进化调控果蝇表型进化如刚毛表型进化、色素沉积表型进化和胚胎发育方面的研究进展,阐释了顺式调控序列进化是动物表型进化的主要遗传机制之一。最后本文展望了顺式调控序列未来研究方向,例如应用功能基因组研究、开展ENCODE计划等,为进化发育生物学中顺式调控序列的研究提供了参考。     

我国三地区黑腹果蝇中Wolbachia的系统发育关系及其对宿主生殖的影响

【目的】Wolbachia 是广泛存在于节肢动物和丝状线虫体内的一类共生菌, 能够以多种方式对宿主产生影响。精卵细胞质不亲和（CI）是其引起的最普遍的表型, 即感染Wolbachia的雄性宿主与未感染或感染不同品系的雌性宿主交配后, 不能产生后代或后代极少, 而感染同品系Wolbachia的雌雄宿主交配后则能正常产生后代。我们前期研究发现, 湖北武汉、 云南六库和天津3个地区黑腹果蝇Drosophila melanogaster被Wolbachia感染。本研究旨在明确这3个地区黑腹果蝇中Wolbachia的系统发育关系及其对宿主生殖的影响。【方法】利用Clustal X软件对Wolbachia的wsp基因序列进行比对, 利用MEGA软件构建系统发育树。采用多位点序列分型（MLST）的方法对Wolbachia进行分型。通过区内交配和区之间杂交的方式研究不同地区黑腹果蝇体内Wolbachia 的关系及其对果蝇生殖的影响。【结果】湖北武汉、 云南六库和天津3个地区黑腹果蝇中感染的Wolbachia都是属于A大组的Mel亚群。这3个地区果蝇感染的Wolbachia的序列类型（ST）不同, Wolbachia之间存在一定的差异。湖北武汉和天津果蝇中的Wolbachia能引起强烈的CI表型, 而云南六库果蝇中的Wolbachia引起的CI强度相对较弱。武汉果蝇中Wolbachia不能完全挽救天津果蝇中Wolbachia引起的CI表型, 而天津果蝇中Wolbachia也不能完全挽救武汉果蝇中Wolbachia引起的CI表型。【结论】武汉和天津地区黑腹果蝇中的Wolbachia可能距离较远。Wolbachia的长期共生可能对黑腹果蝇的进化产生了一定的影响, 湖北武汉与云南六库的黑腹果蝇中感染的Wolbachia属于不同的序列类型, 这2个地区的黑腹果蝇已发生了一定的分歧, 产生了一定的生殖隔离。     

转单、双Bt基因741杨外源基因表达和抗虫性比较

【目的】研究联合使用两种或两种以上的抗虫基因的抗虫效果, 同时鉴定并筛选出转双Bt基因741杨对鳞翅目和鞘翅目害虫有较强抗性的株系。【方法】选取转三基因（Cry3Aa+Cry1Ac+API）741杨8个株系、 转双基因（Cry1Ac+API）741杨1个株系和转单基因（Cry3Aa）741杨3个株系为试材, 从外源基因PCR检测、 毒蛋白表达和抗虫性三方面对转基因株系进行对比分析。【结果】经PCR扩增后各转基因株系出现了预期的电泳条带。ELISA蛋白检测显示转基因株系中都有与所含基因相应的Bt杀虫蛋白表达。用转基因株系新鲜叶片进行柳蓝叶甲Plagiodera versicolora和美国白蛾Hyphantria cunea室内饲虫实验表明： 转入不同抗虫基因的杨树对昆虫的抗性具有选择性, 对非靶标昆虫没有毒杀作用。转双Bt基因741杨具有双抗性, 不同转基因株系表现出高中低的抗性水平： 在对柳蓝叶甲的抗性上, 筛选出的其中5个高抗株系（pCCA1, pCCA2, pCCA5, pCCA6和pCCA9）的抗性水平明显比含Cry3Aa单Bt基因的3个高抗株系（pCC11, pCC53和pCC84）高; 在对美国白蛾的抗性上, 有7个株系（pCCA2~pCCA7和pCCA9）的抗性水平与含Cry1Ac单Bt基因株系（pB29）表现一致, 只有1个株系（pCCA1）对美国白蛾表现出了极低的抗性。【结论】多个抗虫基因在741杨上的联合使用, 不仅扩大了抗虫谱, 其中的高抗株系还具有了更高的抗虫能力, 有效地发挥了基因的叠加效应。     

Impact of cholesterol level upon APP and BACE proximity and APP cleavage

Cleavage of APP by BACE is the first proteolytic step in the production of Amyloid β (Aβ, which accumulates in senile plaques in Alzheimer’s disease. BACE-cleavage of APP is thought to happen in endosomes. However, there are controversial data whether APP and BACE can already interact on the cell surface dependent on the cholesterol level. To examine whether APP and BACE come into close proximity on the cell surface in living cells, we employed a novel technique by combining time-resolved Förster resonance energy transfer (FRET) measurements with total internal reflection microscopy (TIRET microscopy). Our data indicate that BACE and APP come into close proximity within the cell, but probably not on the cell surface. To analyze the impact of alterations in cholesterol level upon BACE-cleavage, we measured sAPP secretion. Alteration of APP processing and BACE proximity by cholesterol might be explained by alterations in cell membrane fluidity.     

两种纺织娘线粒体基因组的比较分析

目前关于螽斯科昆虫的线粒体基因组全序列及其分子进化的研究报道很少。本研究利用L-PCR技术结合嵌套步移PCR扩增获得纺织娘Mecopoda elongata和日本纺织娘M. niponensis的线粒体基因组全序列, 同时对二者之间的碱基组成和结构特点进行了比较分析。结果显示： 纺织娘线粒体基因组（GenBank登录号JQ917910）序列全长15 284 bp, A+T含量71.8%; 日本纺织娘线粒体基因组（GenBank登录号 JQ917909）序列全长15 364 bp, A+T含量72.4%; 2种纺织娘序列长度差异主要是控制区长度不同引起（纺织娘控制区长294 bp, 日本纺织娘控制区长393 bp）。2种纺织娘基因组基因含量、 相对位置及转录方向均与其他已报道的螽斯科昆虫一致, 未发现基因重排现象; 基因组中均存在较长的间隔序列, 在trnA/trnR之间的间隔序列长度分别为63 bp与68 bp, 在trnQ/trnM之间的分别为55 bp和26 bp, 在trnS^UCN/nad1之间的均为21 bp。而最长的基因重叠区域在2种纺织娘trnC/trnW之间均为8 bp, 在atp8/atp6和nad4L/nad4L之间均为7 bp。蛋白质编码基因的碱基组成和密码子使用均具有明显的偏倚性; 除nad1和nad2以特殊的TTG作为起始密码子, cox1使用特殊的起始密码子ATGA外, 其余的10种蛋白质编码基因均使用典型的ATN作为起始密码子。在tRNA基因中, 除trnS^AGN外, 均能折叠形成典型的三叶草形二级结构。在这些tRNA基因中均存在一定数目的以G-U错配为主的碱基错配, 类似现象同样存在于其他已测定的六足动物线粒体基因组中, 表明G-U配对在线粒体基因组中很可能是一种完全正常的碱基配对方式。基因组中控制区的A+T含量略低于线粒体基因组的其他区域, 表明高A+T含量并不是该区域的必要特征。本研究结果为螽斯科系统发生关系重建积累了有价值的数据资料。     

斜纹夜蛾抗菌肽基因Moricin和Cecropin时空表达模式及微生物敏感性的分析

抗菌肽是一类具有广谱抗菌活性的小分子多肽, 包括抗细菌、 病毒和真菌。本研究以斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius)为研究对象, 利用Real-time PCR和半定量RT-PCR检测了其体内两个重要抗菌肽基因Cecropin和Moricin的时空表达模式及其对微生物的敏感性。Real-time PCR检测结果表明, 抗菌肽基因Cecropin和Moricin在斜纹夜蛾各个龄期（1, 2, 3, 4, 5和6龄幼虫、 蛹、 成虫）都有表达, 随着龄期的增长, 表达量逐渐增加, 6龄幼虫中表达量达到最高。 半定量RT-PCR检测表明, 抗菌肽基因Cecropin和Moricin在7个不同组织（气管、 卵巢、 马氏管、 体壁、 中肠、 脂肪体和血细胞）中都有表达, Cecropin在脂肪体中表达量最高, 而Moricin在血细胞中表达量相对较高; RT-PCR检测表明, Cecropin和Moricin的表达在大肠杆菌Escherichia coli诱导后迅速上升, 其中诱导后8 h达到高峰期, 一直持续到48 h。不同病原微生物（大肠杆菌E. coli、 金黄色葡萄球菌Staphyloccocus aureus和白僵菌Beauveria bassiana）分别诱导后, Real-time PCR 检测表明, 斜纹夜蛾抗菌肽基因Cecropin和Moricin对大肠杆菌的刺激最为敏感。本研究结果为进一步研究斜纹夜蛾抗菌肽基因Cecropin和Moricin的功能奠定基础。     

海南地区螺旋粉虱三类次级内共生菌的检测

螺旋粉虱Aleurodicus dispersus Russell是一种重要的农林害虫。本研究分别利用次级内共生菌Cardinium和Arsenophonus的16S rDNA和Wolbachia wsp基因对海南省16地区的螺旋粉虱的3种次级内共生菌Cardinium, Arsenophonus和Wolbachia感染情况及相关基因序列进行了测定和分析。3种次级内共生菌Cardinium, Arsenophonus和Wolbachia检测结果表明, Cardinium和Arsenophonus均可感染海南地区的螺旋粉虱, 其中乐东、 陵水和澄迈3个地区所有寄主上的螺旋粉虱的Arsenophonus感染率为100%, 三亚、 琼中和临高部分寄主上的螺旋粉虱的Arsenophonus感染率为66.7%, 而儋州、 五指山和万宁3个地区的螺旋粉虱未发现被Arsenophonus感染; 三亚的番石榴上的螺旋粉虱的Cardinium感染率为100%, 琼海白沙的印度紫檀上螺旋粉虱的Cardinium感染率为100%, 其他寄主上的感染率均小于66.7%; 在所检测的43个螺旋粉虱种群中, 40和31个种群中分别检测出有Arsenophonus 和Cardinium感染, 种群感染率分别为93.0%和72.1%; 在所有检测的个体中, 120个个体中有105个感染Arsenophonus, 93个个体中有70个感染Cardinium, 个体感染率分别为87.5% 和75.3%; 在检测的所有样本中, 只有三亚印度紫檀上的螺旋粉虱检测到Wolbachia, 种群感染率为2.3%, 个体感染率仅为0.8%。这些检测结果表明, 海南地区螺旋粉虱次级内共生菌Arsenophonus的感染率高于Cardinium的感染率, Wolbachia的感染率极低。序列分析表明, 海南不同螺旋粉虱种群的Cardinium的16S rDNA序列一致, 而且与烟粉虱的Cardinium 16S rDNA序列一致性很高, 为97.6%; 不同螺旋粉虱种群的Arsenophonus的16S rDNA序列也完全一致, 其与西班牙加那利群岛螺旋粉虱的Arsenophonus的16S rDNA序列一致性较高, 为85.1%。此外, Wolbachia wsp基因序列分析表明, 海南螺旋粉虱的Wolbachia为B组, 这是国内螺旋粉虱感染Wolbachia的首次报道。     

抗生素处理对感染Wolbachia的丽蚜小蜂生殖的影响

Wolbachia是一类广泛存在于节肢动物体内, 可以对寄主的生殖力及生殖行为产生影响的共生菌。用抗生素可以有效除去寄主体内的Wolbachia。本实验通过喂食浓度分别为1, 5和10 mg盐酸四环素/mL蔗糖水, 结合PCR检测丽蚜小蜂Encarsia formosa体内Wolbachia的去除效果; 解剖观察丽蚜小蜂F0代及F1, F2和F3代怀卵量和卵巢管数量, 评价Wolbachia对丽蚜小蜂生殖的影响。结果显示： 抗生素处理去除Wolbachia后F0代蜂的卵巢管数量与未处理蜂之间无显著差异（P=0.12）, 但F1, F2和F3代蜂的卵巢管均为6条, 显著少于F0代蜂的卵巢管数量（P<0.001）。抗生素处理去除Wolbachia后的F0代蜂怀卵量与未处理蜂相比显著下降, 但显著高于经抗生素处理去除Wolbachia后的F1, F2和F3代蜂怀卵量（P<0.001）, 后代（F1, F2, F3）蜂之间怀卵量无显著差异（P=0.59）。去除Wolbachia后, 丽蚜小蜂可以产生雄性后代, 但未见交配行为, 且雌蜂可不经交配而产生雌性后代。结果说明, Wolbachia不仅直接影响丽蚜小蜂的怀卵量, 而且还可以通过影响丽蚜小蜂卵巢管的发育影响丽蚜小蜂的怀卵量; 然而, 去除Wolbachia不改变雌蜂的孤雌生殖方式。     

腐食酪螨螨体正己烷提取物的生物活性及成分分析

【目的】确定腐食酪螨Tyrophagus putrescentiae报警信息素的存在及其成分。【方法】采取正己烷溶剂浸提法提取获得腐食酪螨螨体提取物, 通过观察腐食酪螨对提取物的行为反应确定其生物活性, 最后用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatograph-mass spectrum, GC-MS)对提取物的成分进行分析。【结果】腐食酪螨正己烷提取物对该螨有明显的报警作用。GC-MS分析显示, 提取物中含有橙花醇甲酸酯、Z-柠檬醛、E-柠檬醛等成分。【结论】该实验证明了腐食酪螨报警信息素的存在, 为进一步明确各成分及其作用奠定了基础。