大肠杆菌表达系统表达载体的类型及其研究进展

大肠杆菌表达系统是基因工程中不可缺少的工具,近年来,有关大肠杆菌表达载体的研究很多,本就其种类及其进展作一综述。     

单链抗体的表达

单链抗体(scFv)是具有抗体活性的最小功能结构单位,是基因工程抗体研究领域中的热点,具有比单克隆抗体在生物病原体、微生物污染和寄生虫病等预防、检测和治疗的独特优点和应用前景.鉴于其重要性,单键抗体在不同的表达系统中得到表达与研究.简要综速了scFv的表达.     

MK表达载体的构建及在大肠杆菌中的表达

MK是属于肝素结合因子家族的一种多肽,仅在胚胎中期和成年期肾脏表达,在某些肿瘤细胞中也有异常表达.MK能够促进细胞特别是神经细胞的生长和分化,并抑制某些肿瘤细胞的生长.通过RT-PCR从胚胎肾脏中获得了MK成熟肽DNA编码序列,克隆入载体pBV221中,并转入大肠杆菌,建立了重组MK的高表达菌株.     

心脏特异表达基因ASBIO的克隆及表达

从人类心脏文库中成功克隆了一个新的含有锚蛋白重复序列及SOCS盒结构域蛋白（ Ankyrin repeat and SOCS box protein, ASB）的家族成员ASBIO。该基因定位于染色体7q36．1,开放阅读框包含1329个核苷酸,由7个锚蛋白重复序列和1个SOCS盒组成,编码452个氨基酸,分子量大约是49．5kD。物种间的进化型分析比较表明该基因是非常保守的,人的ASB10基因和小鼠的Asb10基因有84．8％的同源性。半定量RT-PCR实验结果证明Asb10基因在成年小鼠的心脏和肌肉组织中高表达,提示其可能与心脏和肌肉组织的发育有关。亚细胞定位显示ASB10蛋白在细胞质和细胞核均有表达,为进一步研究奠定了基础。     

基因突变及其表达

基因突变亦称为“点突变”,因为从细胞水平来看,基因是染色体上的一“点”;从分子水平看,基因突变是     

利用重组噬菌体诱导表达的大肠杆菌表达系统

将编码噬菌体T7RNA聚合酶的基因克隆至噬菌体M13mpl8RFDNA中,置于lac启动子的控制之下,得到了可表达T7 RNA聚合酶的重组噬菌体M13HEP。利用该噬菌体感染含T7启动子表达质粒的宿主菌以提供T7RNA聚合酶,可以诱导T7启动子控制下的外源基因的表达。该噬茵体诱导表达系统已成功地表达了多种外源基因,特别是一些表达产物对宿主菌有毒性的基因。同时,通过细菌接合将F',因子从大脑杆菌XL1-blue转至大肠杆菌HMS174,构建了新的大脑杆菌菌株HMSl74F,,使得T7表达质粒构建、表达及单链制备可以在同一菌株中完成,得到了一个完整的T7表达系统。     

小麦花粉特异性表达的cDNA的分离及表达特性

应用抑制差示杂交和5′/3′RACE PCR方法分离了小麦(Triticum aestivum L.)花粉特异性表达的全长cDNA(TaPSG719,GenBank:AY451238)),该基因全长1 172 bp,5′非编码区序列长达329 bp,包含多个上游可译框架(uORF);该基因编码1 88个氨基酸的蛋白质,大小约20 kD,等电点为12.1.Northern杂交和RT-PCR分析表明该基因在成熟花粉特异表达,而在小孢子、叶片、根和未成熟的种子、幼茎和子房等组织几乎检测不到.进一步研究小麦花粉发育过程的表达水平表明,TaPSG719在单核和双核小孢子阶段不表达,在开花前5 d(已完成有丝分裂)开始表达并迅速增强达到高峰,但随着花粉的成熟表达水平逐渐下降.表明TaPSG719是一个花粉中晚期特异性表达基因.经BLAST同源性分析表明,与目前已登录的基因没有显著的同源性.Southern杂交表明TaPSG719可能为一个多拷贝基因.为研究TaPSG719 cDNA 5′非编码区序列的uORF对可译框架的翻译的影响,构建不同缺失或突变的表达载体,采用麦胚体外翻译系统,结果显示含uORF的5′非编码区序列能显著抑制蛋白质的翻译水平,表明TaPSG719基因表达至少部分是在翻译水平上调控.     

小麦花粉特异性表达的cDNA的分离及表达特性

应用抑制差示杂交和5′/3′RACE PCR方法分离了小麦(Triticum aestivum L.)花粉特异性表达的全长cDNA(TaPSG719,GenBank:AY451238)),该基因全长1172 bp,5′非编码区序列长达329 bp,包含多个上游可译框架(uORF);该基因编码188个氨基酸的蛋白质,大小约20 kD,等电点为12.1。Northern杂交和RT-PCR分析表明该基因在成熟花粉特异表达,而在小孢子、叶片、根和未成熟的种子、幼茎和子房等组织几乎检测不到。进一步研究小麦花粉发育过程的表达水平表明,TaPSG719在单核和双核小孢子阶段不表达,在开花前5d(已完成有丝分裂)开始表达并迅速增强达到高峰,但随着花粉的成熟表达水平逐渐下降。表明TaPSG719是一个花粉中晚期特异性表达基因。经BLAST同源性分析表明,与目前已登录的基因没有显著的同源性。Southern杂交表明TaPSG719可能为一个多拷贝基因。为研究TaPSG719 cDNA 5′非编码区序列的uORF对可译框架的翻译的影响,构建不同缺失或突变的表达载体,采用麦胚体外翻译系统,结果显示含uORF的5′非编码区序列能显著抑制蛋白质的翻译水平,表明TaPSG719基因表达至少部分是在翻译水平上调控。     

HEPIS的表达谱及其在直肠癌中的表达分析

HEPIS是一个新基因,关于HEPIS的表达和功能尚不十分清楚.本研究首先构建了HEPIS的表达载体pEGFP-C3-HEPIS,采用双荧光素酶报告实验检测了 HEPIS对Wnt、CRE、NF-KB和HRE信号通路的作用,随后采用RNA原位杂交(RISH)检测了 HEPIS在12种不同器官(乳腺,结肠,食道,肾,肝,肺,卵巢,胰腺,前列腺,直肠,胃和宫颈)的癌组织和正常组织的表达差异,并且检测了 HEPIS在40例直肠腺癌和直肠正常组织的表达.研究表明,在293T细胞转染pEGFP-C3-HEPIS后,无论是转录水平还是翻译水平,HEPIS均显著增加,且HEPIS可以显著抑制Wnt、CRE和NF-KB 3条信号通路,对NF-κB信号通路的抑制最为显著.RNA原位杂交实验证实HEPIS在12个器官的癌组织和正常组织中表达存在明显的表达差异.采用GEPIA对HEPIS在直肠癌及正常组织的表达差异进行了分析,结果表明HEPIS在正常直肠组织高表达,进一步采用RISH分析了 HEPIS在40例直肠癌和癌旁组织的表达差异,分析表明HEPIS在正常直肠组织的表达显著高于癌组织(P＜0.01),与GEPIA分析结果一致,说明HEPIS可能是直肠癌的一个潜在抑癌基因.     

猪抵抗素(resistin)表达载体的构建、表达及表达产物的纯化鉴定

用PCR方法扩增到抵抗素基因(RSTN)并将其亚克隆至pET-32a(+)表达载体,获得重组质粒pET-RSTN.将重组质粒转化大肠杆菌BL-21(DE3)感受态细胞,用IPTG诱导表达.SDS-PAGE检测结果表明,重组resistin蛋白分子量大小约30kDa.对表达条件如温度、IPTG浓度及诱导时间进行优化并用SDS-PAGE检测.结果表明,30℃、4h、IPTG浓度为1mmol/L时,可溶性重组resistin的含量最高.表达产物经Western blot检测证实是Resistin蛋白,并用镍离子亲和层析的方法获得纯化的Resistin蛋白.     

重组人EPO真核表达质粒在大鼠骨骼肌中的表达及其对贫血的治疗作用

目的和方法构建ＥＰＯ真核细胞表达载体（ｐｃＤ２ＥＰＯ）,用缝线法和注射法将其直接导入肾性贫血大鼠股四头肌,观察ＥＰＯ在骨骼肌细胞中的表达及其对贫血的治疗作用。结果：ｐｃＤ２ＥＰＯ导入股四头肌２周后,骨骼肌细胞内出现ＥＰＯｍＲＮＡ,提示被导入的ＥＰＯ基因在肌细胞内得到表达。贫血动物被治疗１周后,缝线组和注射组动物的ＨＧＢ和ＲＢＣ均显著升高;在第３周,缝线组的ＨＧＢ和ＲＢＣ接近健康大鼠的水平;至第４周,两个治疗组的ＨＧＢ和ＲＢＣ仍显著高于对照组。结论：经缝线法导入的ｐｃＤ２ＥＰＯ在骨骼肌中的表达效率及对贫血的治疗效果明显高于直接注射法,而两种治疗方法对改善肾性贫血动物肾脏清除ＢＵＮ的功能无明显差异     

人组织激肽释放酶基因在哺乳动物细胞中的表达

克隆人胰腺组织激肽释放酶基因 (hKK) ,构建融合荧光蛋白基因的真核表达载体 ,在CHO细胞中表达 ,为开发激肽释放酶基因工程产品以及开展基因治疗高血压研究奠定了基础。提取人胰腺组织总RNA后 ,RT PCR扩增KK ,构建中间载体KSKK。从KSKK中切出激肽释放酶基因 ,插入真核表达载体pEGFP C2 ,构建出激肽释放酶带有荧光蛋白报告基因的表达载体pEGC KK ,测序分析后转染CHO细胞 ,荧光显微镜观察激肽释放酶基因表达。并进行SDS PAGE及Westernblot分析。成功克隆激肽释放酶基因 ,并在CHO细胞获得表达 ,克隆的人组织激肽释放酶基因可用于激肽释放酶基因工程产品开发以及基因治疗研究。     

促红细胞生成素基因表达载体的构建及其在CHO细胞中表达的研究

用从基因文库中所克隆的促红细胞生成素（ＥＰＯ）基因组基因,构建了３种由不同启动子调控的表达载体——ｐＯＰ１３／ＥＰＯ,ｐＲＳＶ／ＥＰＯ,ｐＣＭＶ／ＥＰＯ,在这３个表达载体的构建过程中对基因的转录起始效率、内含子的剪接、５′非翻译区和３′非翻译区对基因表达的影响等因素都加以考虑．用脂质体转染法分别将上述３个载体导入ＣＨＯ细胞,经瞬时表达,用ＥＬＩＳＡ方法检测,表达量分别为１９０ｍＩＵ／ｍｌ、１６０ｍＩＵ／ｍｌ、４４７ｍＩＵ／ｍｌ．用表达载体ｐＯＰ１３／ＥＰＯ转染ＣＨＯ－Ｋ１２细胞,在４００μｇ／ｍｌ的Ｇ４１８浓度下筛选稳定表达细胞克隆,获得了表达量约为１６０ＩＵ／１０６细胞（４８ｈ）的Ｃ１０细胞株．表达产物经Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ检测发现了ＥＰＯ阳性条带．用ＴＦ－１细胞对ＥＰＯ进行了生物活性检测,初步证实所表达的ＥＰＯ有生物活性．     

Human Ubiquitin C Promoter Based Expression of Erythropoietin in CHO K1 Cell Lines: A Simple Transfectants Screening Approach

Erythropoietin (EPO), a glycoprotein hormone that regulates the production of erythrocytes in the human body, is of clinical importance in the treatment of anemia. Low expression levels of this recombinant hormone and time-consuming screening methods have made its commercial production expensive. Cloning of human EPO gene in a shuttle vector pUB6/V5-HisB driven by human ubiquitin C promoter and its transfection in CHO K1 cell lines by electroporation resulted in a moderate level of EPO expression. The limiting-dilution screening method required several months to obtain high expression stable transfectants but needed only short duration for selection in contrast to the present screening strategy. The supernatants of stably transfected cells were found to be biologically active by in vitro erythroid cluster forming activity.     

稳定表达促红细胞生或素的重组腺病毒的构建及其对大鼠的促红细胞生成作用

用EPO基因组基因构建了腺病毒质粒型载体psp1B/hEPO,该质粒含有以RSV-LTR为启动子的完整的EPO基因表达盒.单独转染CHO细胞,经暂态表达检测到EPO的表达。用psp1B/hEPO与腺病毒拯救型载体pBHG11共转染293细胞,获得了表达EPO的重组腺病毒AdhEPO.经Southern杂交证实AdhEPO中有EPO表达盒,ELISA检测到了EPO阳性表达.用5×108pfu的AdhEPO给大鼠作一次性肌肉注射,观察到了其促进大鼠红细胞生成的短期效应。在注射后第1,3,5,7,10d分别检测了大鼠的红细胞压积、血红蛋白含量和红细胞计数等指标,发现大鼠的红细胞数量显著提高。在第10d红细胞压积从46±4%上升至65±6%。证实了重组腺病毒AdhEPO具有潜在的临床应用价值,可用于贫血症的基因治疗。     

抗CD3基因工程嵌合抗体IgG在哺乳动物细胞中的表达和活性测定

利用基因工程方法将鼠源性抗CD3抗体HIT3a的可变区和人源抗体(IgG)的完整的恒定区连接起来,构建全抗型抗CD3嵌合抗体,该型抗体具有较低的免疫源性可作为免疫抑制剂应用于器官移植,减少受体产生免疫排斥,提高移植器官的存活率。利用PCR方法从抗CD3 ScFv重组噬菌体表达载体pCANTAB 5E上扩增抗CD₃抗体的轻链和重链可变区,将轻链和重链可变区组装到含有人抗体（IgG）恒定区的表达载体中,构建抗CD3嵌合抗体IgG的轻链和重链表达载体PKN100和PG1D105,并用脂质体法共转染CHO细胞。结果证明,抗CD₃嵌合抗体的V_L和V_H与HIT3a抗体的V_L和V_H完全相符,ELISA和Western blot检测结果证实转染细胞的培养上清中含有抗CD₃嵌合抗体IgG的表达,表达产物能与Jurkat细胞结合,并能竞争性抑制HIT3a抗体和Jurkat细胞结合活性,³H-TdR掺入实验表明, 抗CD3嵌合抗体与亲代抗体HIT3a一样,具有促进外周血单核细胞增殖的作用。我室构建的全抗型抗CD3嵌合抗体分子表达载体可在CHO细胞中稳定表达,表达产物有较好生物活性,具有潜在的临床应用价值。     

SV40 intron,a potent strong intron element that effectively increases transgene expression in transfected Chinese hamster ovary cells

Chinese hamster ovary (CHO) cells have become the most widely utilized mammalian cell line for the production of recombinant proteins. However, the product yield and transgene instability need to be further increased and solved. In this study, we investigated the effect of five different introns on transgene expression in CHO cells. hCMV intron A, adenovirus tripartite leader sequence intron, SV40 intron, Chinese hamster EF‐1alpha gene intron 1 and intervening sequence intron were cloned downstream of the eGFP expression cassette in a eukaryotic vector, which was then transfected into CHO cells. qRT‐PCR and flow cytometry were used to explore eGFP expression levels. And gene copy number was also detected by qPCR, respectively. Furthermore, the erythropoietin (EPO) protein was used to test the selected more strong intron. The results showed that SV40 intron exhibited the highest transgene expression level among the five compared intron elements under transient and stable transfections. In addition, the SV40 intron element can increase the ratio of positive colonies and decrease the coefficient of variation in transgene expression level. Moreover, the transgene expression level was not related to the gene copy number in stable transfected CHO cells. Also, the SV40 intron induced higher level of EPO expression than IVS intron in transfected CHO cell. In conclusion, SV40 intron is a potent strong intron element that increases transgene expression, which can readily be used to more efficient transgenic protein production in CHO cells.     

骨髓间充质干细胞和部分肿瘤细胞中Nucleostemin基因的表达

以分离的人胚胎和大鼠骨髓间充质干细胞 (MSCs) ,6种肿瘤细胞株 ,裸鼠肿瘤和转移瘤组织为实验材料 ,以大鼠心肌组织和人胎盘组织为对照 ,探讨nucleostemin基因的表达情况 .RT PCR结果显示 ,nucleostemin基因在MSCs、肿瘤细胞和肿瘤组织中均有不同程度的表达 ,而大鼠心肌和人胎盘组织中无表达 .DNA测序结果证明 ,扩增的PCR产物与GenBank提供的DNA序列完全同源 .SCID裸鼠肿瘤动物模型定量PCR结果证实 ,nucleostemin的mRNA在裸鼠肿瘤组织和转移瘤组织中表达较高 .研究结果表明 ,在细胞中nucleostemin基因不同水平的表达可能与MSCs、肿瘤细胞的增殖和肿瘤的发生、发展与转移有关 .     

人促红细胞生成素受体胞外区基因的克隆及其在大肠肝菌中的表达

以人胎肝为材料,通过ＰＴ－ＰＣＲ的方法扩增出人促红细胞生成素受体（ｈＰｅｏＲ）的胞外区基因。将获得的或熟体胞外区基因起始密码子改构后克隆原核表达载体ｐＢＶ２２０中,进行原核温控诱导表达。表达产物经蛋白Ｎ端测序及Ｗｅｓｔｅｒｎ－ｂｌｏｔ实验证实表达产物是ｈＥｐｏＲ胞外区蛋白。利用上罐发酵培养获得的包涵体蛋白经复性纯化后,体外生物学活性检测表明表达产物可特 抑制ＴＦ－１细胞在Ｅｐｏ刺激下的生长,证实了