PCR-寻靶体系构建棒状链霉菌励基因插入突变的重组质粒pELA

本实验将PCR所得的1．8kb的地基因片段插入到pUCm-T载体的多克隆位点,得到重组质粒pUCm-T-lat．经EcoRI—HindⅢ双酶切后得到妇基因片段,与经同样双酶切的穿梭质粒pGH112进行连接,得到重组质粒pGH112-lat。将其电转至大肠杆菌E．coli BW25113／pIJ790中得到E．coli BW25113／pIJ790／pGH112-lat。同时,根据棒状链霉菌纽基因的序列及质粒pIJ773（pIJ773为可提供阿泊拉抗性的模板质粒）中阿泊拉抗性基因（aac（3）iv）的序列设计一对长59nt及58nt的引物,两引物分别含有20nt及19nt的阿泊拉抗性基因的互补序列和39nt的纽基因两端的互补序列,以质粒pip73为模板,PCR扩增得到的产物为两端带有纽基因上下游同源序列的阿泊拉抗性基因,将此PCR产物称为阿泊拉抗性框,将此阿泊拉抗性框电转至E-coli BW25113／pIJ790／pGH112-lat转化子中。在质粒pIJ790的作用下,阿泊拉抗性框中两端的纽基因同源序列与pGH112-lat中的野生型勉基因发生同源双交换,使得阿泊拉抗性框插入地基因中,得到纽基因中插入阿泊拉抗性基因（lat：：apr）的重组质粒pELA。该质粒的构建为进一步构建棒状链霉菌地基因插入阻断的突变株,从而实现克拉维酸产量的提高奠定了初步基础。     

基于λ-Red重组酶系统的Ⅳa2基因缺失及重组腺病毒的包装

本研究用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法缺失腺病毒基因组上Ⅳa2基因的大部分编码序列(1104 bp),并获得一种Ⅳa2基因缺失的重组腺病毒。首先构建PCR打靶的含有卡那霉素抗性表达盒的模板质粒pAK,再以pAK为模板扩增出两端含39 bp同源臂的线性DNA片段;将pFG140质粒及线性DNA片段依次转化到宿主菌BW25113/pIJ790中,通过λ-Red重组酶介导的同源重组获得了缺失Ⅳa2基因的腺病毒基因组质粒pFG140-ΔⅣa2(1104)。酶切及DNA测序结果显示,用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法在pFG140上精确地缺失了预计的Ⅳa2基因3'端的1104bp片段。用PCR方法扩增获得Ⅳa2基因全长ORF,插入表达载体pAAV2neo中,构建成Ⅳa2基因表达质粒pAAV2neo-Ⅳa2。将pFG140-ΔⅣa2(1104)与pAAV2neo-Ⅳa2共转染HEK293细胞,成功地获得了重组腺病毒Ad5ΔⅣa2(1104)。Western Blot的结果表明,Ad5ΔⅣa2(1104)病毒感染的HEK293细胞检测不到Ⅳa2蛋白的表达。本研究建立了一种对腺病毒基因组直接进行缺失操作的λ-Red...     

利用Red系统快速敲除家蚕核型多角体病毒orf60基因

用Red重组系统和最近构建的家蚕核型多角体病毒（BmNPV）bacmid在大肠杆菌BW25113中快速地敲除BmNPV orf60基因。从大肠杆菌BmDH10Bac中提取BmNPV bacmid,将其电转化到含有质粒pKD46（能表达Red重组酶）的大肠杆菌菌株BW25113中,获得了可用于BmNPV基因打靶的菌株BW25113-Bac。设计一对长63bp的引物（5′端为orf60基因的左右同源臂,长45bp;3′端长18bp,为氯霉素抗性基因（cat）的首尾序列）,以pKD3质粒（含cat）为模板,PCR扩增携带orf60左右同源臂的cat,即打靶线性化片段。将该线性化片段电转入BW25113-Bac菌株,在Red重组酶的作用下,线性化片段与BmNPV bacmid中的orf60基因发生同源重组。设计3对特异引物,用PCR方法证明cat成功地替换了BmNPV orf60基因。重组bacmid DNA转染BmN细胞后,Western blot分析未检测到orf60基因的表达。     

利用Red系统快速敲除家蚕核型多角体病毒orf60基因

用Red重组系统和最近构建的家蚕核型多角体病毒(BmNPV)bacmid在大肠杆菌BW25113中快速地敲除BmNPVorf60基因。从大肠杆菌BmDH10Bac中提取BmNPVbacmid,将其电转化到含有质粒pKD46(能表达Red重组酶)的大肠杆菌菌株BW25113中,获得了可用于BmNPV基因打靶的菌株BW25113-Bac。设计一对长63bp的引物(5′端为orf60基因的左右同源臂,长45bp;3′端长18bp,为氯霉素抗性基因(cat)的首尾序列),以pKD3质粒(含cat)为模板,PCR扩增携带orf60左右同源臂的cat,即打靶线性化片段。将该线性化片段电转入BW25113-Bac菌株,在Red重组酶的作用下,线性化片段与BmNPVbacmid中的orf60基因发生同源重组。设计3对特异引物,用PCR方法证明cat成功地替换了BmNPVorf60基因。重组bacmid DNA转染BmN细胞后,Western blot分析未检测到orf60基因的表达。     

链霉菌工业菌种HS007的基因组标记

通过小片段基因组文库的构建获得工业生产菌HS007的若干基因组片段,并以大肠杆菌-链霉菌穿梭质粒pHJL400为载体,构建了5个插入了特异性标记序列及抗性筛选标记的重组质粒pHJL02AFOH,pHJL07AFOH,pHJL08AFOH,pHJL10AFOH和pHJL12AFOH.利用这些质粒转化工业生产菌株HS007,获得具有特异性标记序列和相应抗性的标记菌株02-72,07-44,08-02,10-81和12-58,其中02-72和12-58的生产能力不受插入片段的影响.利用重组质粒pSP02AFOH上抗性标记两端两个FRT序列的分子内重组去除抗性标记,并以大肠杆菌一链霉菌穿梭质粒pGH112替换该质粒的载体部分,得到重组质粒pGH02FH.以pGH02FH转化标记菌株02-72,获得具有特异性标记序列而没有相应抗性的菌株02-72-36.发酵结果表明,标记片段的插入不影响菌株02-72-36的生产能力.本方法建立了链霉菌工业菌种基因组标记的技术平台.     

基于λ-Red重组酶系统的Ⅳa2基因缺失及重组腺病毒的包装

本研究用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法缺失腺病毒基因组上Ⅳa2基因的大部分编码序列(1104 bp),并获得一种Ⅳa2基因缺失的重组腺病毒。首先构建PCR打靶的含有卡那霉素抗性表达盒的模板质粒pAK,再以pAK为模板扩增出两端含39 bp同源臂的线性DNA片段;将pFG140质粒及线性DNA片段依次转化到宿主菌BW25113/pIJ790中,通过λ-Red重组酶介导的同源重组获得了缺失Ⅳa2基因的腺病毒基因组质粒pFG140-ΔⅣa2(1104)。酶切及DNA测序结果显示,用λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法在pFG140上精确地缺失了预计的Ⅳa2基因3’端的1104bp片段。用PCR方法扩增获得Ⅳa2基因全长ORF,插入表达载体pAAV2neo中,构建成Ⅳa2基因表达质粒pAAV2neo-Ⅳa2。将pFG140-ΔⅣa2(1104)与pAAV2neo-Ⅳa2共转染HEK293细胞,成功地获得了重组腺病毒Ad5ΔⅣa2(1104)。Western Blot的结果表明,Ad5ΔⅣa2(1104)病毒感染的HEK293细胞检测不到Ⅳa2蛋白的表达。本研究建立了一种对腺病毒基因组直接进行缺失操作的λ-Red重组酶介导的PCR打靶方法,并获得了一种IVa2基因大部分缺失的重组腺病毒。     

利用Red系统快速敲除家蚕核型多角体病毒orf60基因

用Red重组系统和最近构建的家蚕核型多角体病毒（BmNPV）bacmid在大肠杆菌BW25113中快速地敲除BmNPV orf60基因。从大肠杆菌BmDH10Bac中提取BmNPV bacmid,将其电转化到含有质粒pKD46（能表达Red重组酶）的大肠杆菌菌株BW25113中,获得了可用于BmNPV基因打靶的菌株BW25113-Bac。设计一对长63bp的引物（5′端为orf60基因的左右同源臂,长45bp;3′端长18bp,为氯霉素抗性基因（cat）的首尾序列）,以pKD3质粒（含cat）为模板,PCR扩增携带orf60左右同源臂的cat,即打靶线性化片段。将该线性化片段电转入BW25113-Bac菌株,在Red重组酶的作用下,线性化片段与BmNPV bacmid中的orf60基因发生同源重组。设计3对特异引物,用PCR方法证明cat成功地替换了BmNPV orf60基因。重组bacmid DNA转染BmN细胞后,Western blot分析未检测到orf60基因的表达。     

黑曲霉pepB基因缺失菌株的构建及其功能分析

以黑曲霉(Aspergillus niger)GICC2773基因组DNA为模板,用PCR方法分别扩增pepB基因中的上游约1．4kb和下游约1．3kb两段DNA序列,将此两段序列按同一方向分别插入质粒pMW1中潮霉素抗性基因(hph)表达单元的5′和3′端,构建成重组质粒pMW1-pepB,用于通过同源重组靶向破坏基因组中的pepB基因。同源重组则采用原生质体-PEG方法,将酶切pMW1-pepB得到的线性片段转化A．niger GICC2773菌株,通过潮霉素选择平板得到62个Hgy抗性转化子,然后采用PCR方法从这些抗性转化子中筛选到1个由于同源重组产生的pepB基因缺失突变菌株pepB29。功能分析显示该突变株的酸性蛋白酶活性有明显下降,外源蛋白漆酶的分泌表达有所提高。     

一种基于温敏质粒的新型基因敲除方法

基于温敏型质粒而不用线性DNA的方法用于快速敲除沙门氏菌染色体上的目的基因。以伤寒沙门氏菌S.ty2基因组为模板扩增得到的ssaV基因的上下游同源臂,与两端带有FRT位点的卡那霉素抗性基因片段连接到温敏型质粒pHY304,共同构建同源重组载体;然后转化S.ty2,通过筛选得到带有抗性标记的重组菌。通过转入重组酶表达质粒pCP20,去除抗性标记,得到ssaV基因缺失的重组菌,并在 DNA 水平进行了鉴定。建立了一种改进的基于温敏质粒的沙门氏菌的基因敲除方法,此方法也值得在其他革兰氏阴性菌的基因敲除中尝试应用。     

一种新的克隆基因方法——重组工程应用研究初报

重组工程(recombineering)是近几年来兴起的一种基于体内同源重组的、新型的遗传工程技术。作为重组工程应用方式之一的空隙修复(gap-repair),是一种捕捉和克隆目的DNA的方法,具有操作简单、步骤少,没有突变、保真度高,不受酶切位点限制等等优点。以pACYC184为模板,PCR扩增含p15A复制子、氯霉素抗性基因和对S.cerevisiaeALD4基因同源臂的线性片段,与酵母染色体DNA共同电击转化诱导型表达了λ噬菌体重组酶活性的大肠杆菌BW25113(pKD46)感受态细胞,通过空隙修复方式,成功地从酵母染色体DNA直接捕捉到大小为1 016bp的ALD4基因部分区段,得到3188bp的重组质粒pACYC184-ALD4。为进一步掌握和充分利用该技术直接捕捉更大片段基因打下了基础。     

利用Red重组系统对大肠杆菌ClpP基因的敲除

利用含有质粒pKD4 6的菌株BW2 5 113,在阿拉伯糖诱导后 ,表达λ噬菌体的 3个重组蛋白 ,宿主菌就具有了同源重组的能力 .设计的引物 5′端有 5 0bp的拟敲除基因的同源臂 ,3′端为扩增引物 ,以pKD3为模板 ,扩增两侧含FRT位点的氯霉素抗性基因 ,将此线性片段电转入具重组功能的感受态细胞 ,利用氯霉素平板就可以筛选到阳性转化体 .再利用表达Flp重组酶的质粒pCP2 0 ,可将FRT位点之间的氯霉素抗性基因删除 .利用该重组系统 ,构建了ClpP蛋白酶缺失的大肠杆菌工程菌株 ,可望在减少外源蛋白的降解方面发挥一定的作用 .     

Two oligopeptide-permease-encoding genes in the clavulanic acid cluster of Streptomyces clavuligerus are essential for production of the beta-lactamase inhibitor

orf7 (oppA1) and orf15 (oppA2) are located 8 kb apart in the clavulanic acid gene cluster of Streptomyces clavuligerus and encode proteins which are 48.0% identical. These proteins show sequence similarity to periplasmic oligopeptide-binding proteins. Mutant S. clavuligerus oppA1::acc, disrupted in oppA1, lacks clavulanic acid production. Clavulanic acid production is restored by transformation with plasmid pIJ699-oppA1, which carries oppA1, but not with the multicopy plasmid pIJ699-oppA2, which carries oppA2. The mutant S. clavuligerus oppA2::aph also lacks clavulanic acid production, shows a bald phenotype, and overproduces holomycin (5). Clavulanic acid production at low levels is restored in the oppA2-disrupted mutants by transformation with plasmid pIJ699-oppA2, but it is not complemented by the multicopy plasmid pIJ699-oppA1. Both genes encode oligopeptide permeases with different substrate specificities. The disrupted S. clavuligerus oppA2::aph is not able to grow on RPPGFSPFR (Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg; bradykinin), but both mutants grow on VAPG (Val-Ala-Pro-Gly) as the only nitrogen source, indicating differences in the peptide bound by the proteins encoded by both genes. The null S. clavuligerus oppA1::acc and S. clavuligerus oppA2::aph mutants are more resistant to the toxic tripeptide phosphinothricyl-alanyl-alanine (also named bialaphos) than the wild-type strain, suggesting that this peptide might be transported by these peptide-binding proteins.     

Cloning and nucleotide sequence determination of the isopenicillin N synthetase gene from Streptomyces clavuligerus

The isopenicillin N synthetase (IPNS) gene from Streptomyces clavuligerus was isolated from an Escherichia coli plasmid library of S. clavuligerus genomic DNA fragments using a 44-mer mixed oligodeoxynucleotide probe. The nucleotide sequence of a 3-kb region of the cloned fragment from the plasmid, pBL1, was determined and analysis of the sequence showed an open reading frame that could encode a protein of 329 amino acids with an Mr of 36,917. When the S. clavuligerus DNA from pBL1 was introduced into an IPNS-deficient mutant of S. clavuligerus on the Streptomyces vector pIJ941, the recombinant plasmid was able to complement the mutation and restore IPNS activity. The protein coding region of the S. clavuligerus IPNS gene shows about 63% and 62% similarity to the Cephalosporium acremonium and Penicillium chrysogenum IPNS nucleotide sequences, respectively, and the predicted amino acid sequence of the encoded protein showed about 56% similarity to both fungal sequences.     

大肠杆菌-链霉菌高效接合载体的构建及其应用

以链霉菌质粒SCP2^*的衍生质粒pHJL400为基础,构建了能够在大肠杆菌到链霉菌之间进行高效接合转移的质粒DGH112。pGH112含有在大肠杆菌和链霉菌中复制起始位点,以及分别在大肠杆菌和链霉菌中进行筛选的抗性标记。用pGH112转化Escherichia coli ET12567(pUZ8002)后,与天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor A3(2))、除虫链霉菌(Streptomyces avermitilis)、变铅青链霉菌(Streptomyces lividans TK54)、毒三素链霉菌(Streptomyces toxytricini NRRL15443)、委内瑞拉链霉菌(Streptomyces．vertezuelae ISP5230)和红色糖多孢菌(Saccharopolypora erythraea)进行接合,发现本构建的pGH112与pKC1139相比,接合转移效率较高,稳定性好,而且宿主范围较广。把组成型启动子ermE^*与绿色荧光蛋白基因(gfp)克隆到本构建的pGH112,通过接合转移到链霉菌中,gfp获得表达,证明其可以用作基因接合转移的有效工具载体,这为研究链霉菌的基因功能创造了有利条件。     

Inhibition of restriction in Streptomyces clavuligerus by heat treatment

Inefficient transformation of Streptomyces clavuligerus protoplasts by DNA from the plasmid pIJ702, isolated from S. lividans, was attributed to restriction in view of the observation that efficient transformation was observed using modified pIJ702 (isolated from S. clavuligerus). The restriction system could be partially inhibited by treating protoplasts at 45 degrees C prior to transformation. This treatment increased the transformation frequencies of pIJ702 DNA by 100-fold and was used to introduce other plasmids into S. clavuligerus.     

黑暗链霉菌中tbmA基因的功能研究

PCR获得tbmA基因内部863 bp片段,构建基因阻断穿梭载体pSPU112-1,经接合转移导入Strepto-myces tenebrariusH6,筛选单交换阻断变株,并用Southern blot验证阻断变株的tbmA已经被破坏。经发酵产物分析,阻断变株不再合成氨甲酰妥布霉素,只合成安普霉素。首次从分子水平证明了tbmA只参与氨甲酰妥布霉素生物合成,而不参与安普霉素的生物合成。