lincRNA在T细胞发育和分化过程中的表达和调控

<正>基因间长非编码RNA(long intergenic noncoding RNA)被发现在许多组织中与基因调节相关,但T细胞系中的lincRNA转录本有何作用却不为人知。本研究中,作者在42种T细胞样本中发现了1524中lincRNA簇,这些T细胞样本包括从早期祖T细胞到终末分化的辅助T细胞亚群。研究发现,在T细胞分化过程中,这些lincRNA呈现出细胞特异的动态表达模式。它们位于有免疫功能的蛋白编码基因富集区,这也提示其对免疫功能的影响。许多lincRNA都受到关键转录因子T-bet、GATA-3、     

通过一种新方法使T7基因Ⅰ置换araBAD基因簇

目的：用T7RNA聚合酶基因T7基因Ⅰ置换大肠杆菌基因组中的araBAD基因簇。方法：通过分析大肠杆菌基因组中araBAD基因序列,设计两侧同源臂,构建高拷贝数的打靶质粒,并且在这个质粒上的打靶片段两侧各加上一个归巢内切酶位点;将辅助质粒和打靶质粒同时转化到宿主体内,在L-阿拉伯糖的诱导下表达归巢内切酶和Red重组酶,实现体内重组,使T7基因I置换araBAD基因簇。结果：在4株不同的大肠杆菌中用T7基因I置换了araBAD基因簇。结论：成功地将T7基因Ⅰ整合到araBAD基因位置,为构建PAra-PT7表达系统奠定了基础。     

通过一种新方法使T7基因I置换araBAD基因簇

目的:用T7 RNA聚合酶基因T17基因I置换大肠杆菌基因组中的araBAD基因簇.方法:通过分析大肠杆菌基因组中araBAD基因序列,设计两侧同源臂,构建高拷贝数的打靶质粒,并且在这个质粒上的打靶片段两侧各加上一个归巢内切酶位点;将辅助质粒和打靶质粒同时转化到宿主体内,在L-阿拉伯糖的诱导下表达归巢内切酶和Red重组酶,实现体内重组,使T7基因I置换araBAD基因簇.结果:在4株不同的大肠杆菌中用T7基因I置换了araBAD基因簇.结论:成功地将T7基因,整合到araBAD基因位置,为构建Para-PT7表达系统奠定了基础.     

凋亡相关基因的整合分析及基因表达芯片的制备

利用IPI和GenBank,收集了与凋亡相关的5 333条基因序列,用一定的标准,整合筛选得到1 384个凋亡相关的基因．通过亚细胞定位、组织表达差异显著性分析、自然正义/反义RNA对预测、基因簇在pathway上的定位、蛋白质/蛋白质相互作用等方面的分析发现,一些基因只在一个组织里显著差异表达,一些基因存在自然正义/反义RNA对现象,一些基因簇同时位于多条pathway等重要信息．同时,制作了一张凋亡相关基因的寡核苷酸芯片,并且对于一对NAIF1表达质粒转染前后的HeLa样品,通过该芯片的筛选,得到24个差异表达的基因．发现NAIF1过表达诱导的细胞凋亡,伴随了PAX2、PDCD8、PDCD10、DFFA、CASP7等基因表达的显著变化,同时还发现,U58668,该mRNA没有任何基因或蛋白质的注释信息,当camptothecin诱导U937细胞系凋亡时上调,在这里的NAIF1过表达诱导的HeLa细胞系中也上调(上述数据结果见http://gpcrome.cbi.pku.edu.cn:2005/chip)．     

含人CCR5Delta32基因重组慢病毒的包装及滴度测定

目的：包装含人CCR5Delta32基因的重组慢病毒并测定其滴度,用于获得性免疫缺陷综合征（AIDS）的基因治疗研究。方法：从CCR5Deha32突变个体外周血单个核细胞（PBMC）中提取人基因组DNA,利用PCR技术扩增CCR5Deha32全长基因,经EcoRI单酶切后与pUCm—T载体连接,随后转化EcoliDH5ct,提取质粒进行酶切鉴定及DNA测序;将鉴定正确的CCR5Delta32基因亚克隆至慢病毒载体pLenti6／V5-D-TOPO并进行酶切鉴定及DNA序列分析;用pLP1、pLP2、pLP／VSVG及pLenti-CCR5Delta32等4种质粒共转染293T细胞,产生重组慢病毒并测定其滴度。结果：克隆出人CCR5Deha32基因,并构建了含该基因的重组慢病毒载体,经293T细胞包装后产生5×10^5TU／mL的重组慢病毒。结论：高滴度含人CCR5Deha32基因重组慢病毒的包装,为进一步的AIDS基因治疗研究奠定了基础。     

miR-17-92基因簇microRNAs对哺乳动物器官发育及肿瘤发生的调控

microRNAs(miRNAs)是近年发现的一种高度保守的非编码小RNA, 它们通过抑制靶基因mRNA的翻译或将其降解, 在转录后水平调控基因的表达, 参与调控哺乳动物多个器官的发育过程和人类疾病的发生。miR-17-92基因簇是一个高度保守的基因簇, 编码miR-17-5p、miR-17-3p、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b-1和miR-92-1等7个miRNAs。大量证据表明, miR-17-92基因簇miRNAs参与了心、肺、免疫系统的发育、血管生长及前脂肪细胞的分化等过程。此外, miR-17-92基因簇miRNAs在多种肿瘤中高表达, 能作为致癌基因诱发淋巴瘤和血管化肿瘤的发生, 但它也可以作为抑癌基因抑制乳腺癌细胞的增殖。文章对miR-17-92基因簇miRNAs在哺乳动物器官发育及肿瘤发生中的作用进行综述     

利用转录组数据鉴定和分析小鼠非编码RNA

基因转录表达是一个复杂、精确并具有时空特异性的过程.目前对转录组的研究主要集中在蛋白编码基因上.近几年,一个新的转录组研究工具—大规模并行c DNA测序技术(RNA-seq)为更深入地研究转录组带来了希望.利用RNA-seq数据,鉴定出大量的非编码RNA,特别是lincRNA,并且发现这些非编码RNA是多个生物学过程中重要的调控因子.利用深度测序获得的15个小鼠组织RNA-seq数据探索非编码RNA在小鼠不同组织中的多样性和动态变化.依据自定的标准,在这15个组织中共鉴定出16249个非编码基因(对应21569个非编码RNA).研究这些非编码RNA的多种特征,可以发现与蛋白编码基因相比,非编码RNA通常比较短,外显子个数少,表达量低,组织特异性强.而且,这些非编码RNA有明显的转录起始和转录延伸信号(H3K4me3,H3K27me3,H3K36me3修饰,RNAPⅡ结合位点以及CAGE)的富集.基因集富集分析结果表明,lincRNA与多个生物学过程相关,如免疫反应、肌肉发育和有性生殖等.本研究提供了更加全面的对小鼠非编码RNA的注释信息,为小鼠非编码RNA的功能和进化研究奠定了基础.     

木霉菌T23胶毒素合成基因的生物信息学分析与克隆

胶毒素是生防木霉菌重要的次生代谢产物之一。本研究以生防木霉菌T23为供试材料,旨在通过生物信息学技术及表达分析,挖掘木霉菌T23中胶毒素合成候选基因,探索木霉菌胶毒素合成的分子调控机制,可为新型生物农药的开发及应用提供理论依据。研究表明,木霉菌T23中胶毒素合成候选基因簇全长28 kb,簇内包含了8个基因,分别与烟曲霉胶毒素合成基因簇内的gliP、gliC、gliN、gliK、gliI、gliG、gliF、gliM高度同源。提取培养2 d、3 d、4 d、5 d的木霉菌T23菌丝的RNA,通过半定量RT-PCR技术探索各候选基因在木霉菌T23不同生长时期的表达情况,显示各基因在不同生长时期均有表达,属于组成型表达基因。成功克隆得到木霉菌T23中的gliP-T23基因并完成基因结构分析,该基因全长6 339 bp,由4个外显子和3个内含子组成,为后续的基因功能验证提供基础。     

利用CRISPR/Cas9n系统敲除人源SNF5基因

目的:建立敲除人源基因组中SNF5基因的CRISPR/Cas9n系统。方法:设计一对靶向人源SNF5基因第1个外显子的sg RNA,分别克隆至p X461、p X462表达载体后,转入人胚肾293T细胞,通过Western印迹检测细胞株中SNF5基因的敲除效果。结果:测序证明构建的靶向SNF5基因CRISPR/Cas9n重组质粒与设计吻合。Western印迹结果显示,重组质粒p X461-h SNF5sg RNA转染293T细胞后24 h,细胞内SNF5表达水平明显降低;重组质粒p X462-h SNF5sg RNA转染293T细胞后48 h,细胞内SNF5表达水平显著降低。结论:通过CRISPR/Cas9n系统获得了靶向SNF5基因的重组质粒,构建的重组质粒能有效敲除SNF5基因的表达。     

CRISPR/Cas9系统介导敲除CSN2基因奶山羊胎儿成纤维突变细胞的制备

旨在研究β-酪蛋白(β-casein,CSN2)对奶山羊泌乳性能的影响,利用CRISPR/Cas9系统敲除奶山羊胎儿成纤维细胞(GFFs)CSN2基因,为转基因动物模型构建提供核供体。针对CSN2第二号、八号外显子设计5个靶向CSN2基因sg RNA(T1、T2、T3、E1和E2),与PX330-e GFP载体连接,构建PX330-e GFP-sg RNA敲除表达载体,经T7E I酶切实验评估敲除效率;选择第八号外显子敲除效率最高sg RNA,构建PX330-Neo-sg RNA敲除载体,将PX330-e GFP-sg RNA T及PX330-e GFP-sgRNAE与PX330-Neo-sgRNAE组合转染细胞,经流式分选、G418药筛获得敲除CSN2基因细胞。Western blot测定转染细胞CSN2表达情况。测序结果表明各sgRNA均正确连入PX330表达载体中,T7E 1酶切实验表明sg RNA T1、sgRNAE2敲除效率最高达34.9%和25.9%;经荧光定量PCR及免疫荧光检测结果表明,eGFP+Neo转染组CSN2敲除细胞比例显著高于e GFP+e GFP转染组(P0.05)。综上表明,CRISPR/Cas9系统可有效应用于奶山羊胎儿成纤维细胞基因编辑,产生的突变细胞为制备CSN2基因敲除奶山羊提供核供体材料。     

脉冲电磁场对C2C12 成肌细胞增殖影响的实验研究

目的:研究不同强度脉冲电磁场干预对成肌细胞增殖的影响。方法:10Hz脉冲低频电磁场刺激经复苏后培养贴壁良好的C2C12成肌细胞,根据不同磁场强度和作用时间将其分为A、B、C组,无磁场干预的为对照组。采用RT-q PCR检测不同磁场强度下成肌细胞标记基因Myf5、Myo D及Pax7的m RNA的表达。结果:经RT-q PCR检测三种基因的表达情况,Myf5 m RNA在1.5 m T磁场强度下照射第五天表达最高;0.5 m T磁场强度下Myf5 m RNA的表达与对照组相比无统计学意义(P>0.05);1.0 m T磁场强度下Myf5 m RNA表达与对照组比较差异具有统计学意义(P<0.05);1.5 m T磁场强度下Myf5 m RNA表达与对照组比较差异具有统计学意义(P<0.05)。对照组Myo D m RNA的表达要比磁场作用下表达要高。三个磁场强度下Myo D m RNA表达与对照组相比均无统计学意义(P>0.05)。0.5 m T、1.0 m T磁场强度下Pax7 m RNA的表达要比对照组要高,与对照组相比具有统计学意义(P<0.05);1.5 m T磁场强度下Pax7 m RNA表达与对照组相比无统计学意义(P>0.05)。结论 :1.5 m T脉冲电磁场强度下作用5天对体外培养的成肌细胞Myf5 m RNA标记基因增殖促进作用最强。     

T7 RNA聚合酶基因表达系统在鱼腥藻7120中构建及hG-CSF的表达

外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。     

HS5-1增强子eRNA PEARL对原钙粘蛋白α基因簇的表达调控

远端增强子对关键靶基因的表达调控通常可以决定细胞的命运和功能,激活的增强子可以双向转录产生长非编码(longnoncoding)增强子RNA(enhancerRNA,eRNA)调控靶基因表达,课题组前期研究发现增强子eRNA能够通过形成R环(R-loop)来促进增强子与靶基因的染色质远距离互作,引起局部三维基因组TAD(topologically associated domain)的改变。为了进一步探究eRNA在基因转录过程中的生物学功能,本研究选取原钙粘蛋白(protocadherin, Pcdh)基因簇的增强子eRNA PEARL (Pcdh eRNA associated with R-loop formation)作为研究对象,通过CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) DNA片段编辑技术、逆转录PCR、荧光定量PCR等遗传学和分子生物学实验,揭示了增强子eRNAPEARL对Pcdhα基因簇表达的促进作用。首先,本研究通过分析不同组织中HS5-1增强子eRNA发现其表达具有组织特异性...     

敲低SOX2基因抑制乳腺癌干细胞的含量

目的:构建敲低SOX2基因的慢病毒表达载体,研究敲低SOX2基因对乳腺癌干细胞含量的影响。方法:将SOX2基因短发夹RNA(sh RNA)序列构建到慢病毒表达载体,利用293T细胞包装并获得敲低SOX2基因的病毒,后在MCF-7、T47D细胞系中构建敲低SOX2基因的稳定克隆,Western印迹检测SOX2蛋白的表达水平,q RT-PCR检测SOX2 m RNA水平的变化,利用流式细胞术检测敲低SOX2基因后乳腺癌干细胞含量的变化。结果:构建了表达SOX2基因sh RNA的慢病毒表达载体,在乳腺癌细胞中敲低SOX2基因后,CD44+/CD24-/low及乙醛脱氢酶阳性(ALDH+)细胞的比例明显降低。结论:敲低SOX2基因抑制了乳腺癌干细胞的含量。     

不同细胞系中RNA干扰抑制血管内皮生长因子表达

目的通过RNA干扰技术抑制血管内皮生长因子(VEGF)表达,并观察在不同细胞系中,RNA干扰作用强度的变化。方法将VEGF基因作为RNA干扰的靶区,通过E-RNAi网上提供的服务,设计两个特异的RNA干扰序列,将其装入含U6启动子的载体上,构建成抗VEGF基因的小发夹样RNA(shRNA)表达载体,再转染人胚肾细胞HEK293、结肠癌细胞HT29、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2,通过RT-PCR观察VEGF表达受抑的程度及在不同细胞系中RNA干扰作用强度的变化。结果成功构建了两种抗VEGF基因的shRNA表达载体,发现其在HEK293和HT29细胞系中,能明显抑制VEGF基因的表达,抑制率分别为72%和42%;但在Hela细胞中,抑制作用明显减低至28%;在HepG2细胞中抑制作用更弱,仅为13%。结论针对VEGF基因的shRNA表达载体能够明显抑制VEGF基因的表达,但在不同细胞系中的作用强度有明显差别,提示RNA干扰作用存在明显的细胞系选择性。     

建立CRISPR/Cas9慢病毒系统高效敲除人源AIP1基因

旨在构建AIP1基因CRISPR/Cas9敲除体系,获得高效、稳定、永久性AIP1敲除的人胚肾细胞株(293T)。针对AIP1的外显子设计3个20 bp的sg RNA(sp1、sp2和sp3)。与PX458载体连接,构建PX458-sg RNA敲除表达载体。T7E1实验评估敲除效率。将敲除效率最高的sg RNA与lenti CRISPRv2慢病毒载体连接,构建lenti CRISPRv2-sg RNA敲除表达载体,将阳性重组质粒导入病毒包装细胞293T中,收集病毒上清液转染293T细胞。对敲除成功的293T细胞通过有限稀释法构建敲除AIP1基因的稳定细胞株。Western blot测定转染后293T细胞中AIP1蛋白的表达量。结果显示,测序证实AIP1的3个靶序列分别正确插入PX458表达载体中,T7E1实验证实AIP1sg RNAsp2靶向敲除效率最高;成功构建lenti CRISPRv2-sg RNAsp2 AIP1敲除表达载体,并包装病毒,感染293T细胞;Western blot证实获得稳定的AIP1基因表达缺失的293T细胞株。建立了能稳定敲除AIP1基因的CRISPR/Cas9慢病毒系统,成功获得AIP1敲除的293T稳定细胞株。     

小鼠Iqcf5基因干扰载体的构建及筛选

本试验旨在构建4条针对Iqcf5(IQ motif containing F5)基因的sh RNA干扰载体,并进行有效干扰靶点的筛选,为以后进一步对Iqcf5基因功能的研究奠定基础。提取成年小鼠睾丸组织的RNA,进行反转录,扩增Iqcf5基因的编码区,并将其克隆到真核表达载体HP362-PBL-PBR-CAG-m Cherry-WPRE上。设计针对Iqcf5基因的sh RNA序列,应用基因重组技术插入到p GPU6/GFP/Neo载体中,将其与Iqcf5基因的真核表达载体共转染293T细胞,进行有效干扰靶点的筛选。构建了Iqcf5基因的真核表达载体和4条针对目的基因Iqcf5的sh RNA,分别是Iqcf5-107、Iqcf5-257、Iqcf5-425和Iqcf5-500和一个阴性对照质粒,经测序鉴定正确,共转染293T细胞,经过筛选Iqcf5-257和Iqcf5-500在293T细胞中对Iqcf5基因表达的干扰效果最佳。成功构建了Iqcf5基因的真核表达载体及其sh RNA干扰载体,并在工具细胞293T中进行了有效干扰靶点的筛选,这为下一步对Iqcf5基因功能的研究奠定了基础。     

巴西橡胶树HbSUT3和HbSUT5 mRNA在嫩茎和中脉中的原位杂交分析

为研究巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中HbSUT3和HbSUT5基因的功能,采用地高辛标记的RNA探针与橡胶树嫩茎和中脉两种组织切片分别进行RNA原位杂交,对这2种SUT基因在组织中的表达区域与表达特点进行了分析。结果表明,在橡胶树嫩茎中,两个SUT基因主要在树皮的韧皮部和皮层细胞中表达;在中脉中,两个SUT基因在除木质部导管系统外的其它部位均有表达;HbSUT3基因在嫩茎和中脉中的表达量相近,而HbSUT5基因在嫩茎中的表达量远高于中脉。这些揭示HbSUT3和HbSUT5基因可能广泛参与韧皮部装载、蔗糖运输与库细胞供给等活动,同时两个SUT基因也存在功能分化。     

TALENs介导的CCR5△32/△32突变赋予CD4+ U87细胞抵抗HIV-1感染的能力

CCR5Δ32/Δ32(C C chemokine receptor type 5,CCR5)基因型的骨髓干细胞移植,可以治愈感染人免疫缺陷病毒-1（HIV-1）的患者。本研究运用TALENs结合同源重组技术产生纯合子的CCR5△32/△32突变,并赋予CD4+ U87 细胞抵抗HIV-1感染的能力。首先,采用重叠延伸PCR合成 CCR5△32 donor DNA。构建CCR5-TALENs 和CCR5△1-TALENs质粒,将CCR5-TALENs 及CCR5△1-TALENs质粒分别结合CCR5△32 donor DNA,共转染野生型CD4+ U87 细胞。其次,用T7E1酶切分析转染后的TALENs和CCR5△1-TALENs打靶效率。通过单克隆培养筛选CCR5△32/△32突变的单克隆细胞。最后,将CCR5△32/△32 CD4+ U87 细胞和野生型CD4+ U87细胞进行Bal HIV-1病毒攻击实验,采用ELISA方法检测上清中P24抗原含量。测序结果表明,通过重叠延伸PCR成功获得1 602 bp CCR5△32 donor DNA;CCR5-TALENs 质粒第1轮、第2轮和第3轮转染,打靶效率分别为14.80%, 38.20%和50.40%;从29个单个细胞培养的克隆中成功筛选出1个CCR5△32/△1基因型CD4+ U87细胞,CCR5与CCR5△32 donor DNA之间同源重组效率为1.7%; CCR5△1-TALEN质粒第2轮转染,打靶效率为23.5%,从34个单细胞培养的克隆中筛选出3个CCR5△32/△32 基因型CD4+ U87细胞,CCR5与CCR5△32 donor DNA之间同源重组效率达到8.8%。Bal HIV-1攻击实验表明,野生型CD4+ U87细胞培养上清第2、4、6、8、10、12 d,平均P24抗原含量分别为58.47±2.35、162.23±4.78、458.78±27.34、613.35±26.78、580.35±24.73、483.34±30.85 pg/mL。而CCR5△32/△32基因型CD4+ U87细胞的培养上清平均P24抗原含量分别为11.30±1.76、5.13±0.88、3.43±0.44、3.84±0.69、3.21±0.44、4.24±0.46 pg/mL。本研究表明,TALENs 结合同源重组技术无缝隙地介导了CCR5△32/△32突变,并赋予了CD4+ U87细胞抵抗HIV-1感染的能力。     

基于修饰CCR5基因的艾滋病基因治疗进展

艾滋病药物治疗主要障碍是难以彻底清除病毒、副作用大、成本高且需长期用药。CCR5是HIV侵染的主要辅助受体,缺陷型CCR5(CCR5△32)的CD4+T细胞对R5嗜性HIV-1病毒感染有高度抵抗力。通过骨髓移植CCR5△32干细胞到患者体内可以降低HIV病毒载量至无法检出水平,同时可维持T细胞数目在正常范围内。但由于CCR5△32基因缺失的人群所占比例少、配型困难等问题,CCR5△32干细胞移植无法广泛用于艾滋病的临床治疗。通过锌指核酸酶(ZFNs)或类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)两种方法可以将自体细胞CCR5基因人为部分缺失,将产生的CCR5缺陷细胞回输体内可阻断HIV-1入侵途径,稳定CD4细胞群体并最终清除病毒。而脐带血干细胞具有对配型要求低等优点,使其作为修饰的靶细胞具有广阔的应用前景。