杜氏盐藻中的核基质与核基质结合区

真核生物细胞核DNA通过核基质结合区（Matrix attachment region,MAR）附着到核基质上。为了进一步探索染色体DNA与核基质之间的相互作用,从单细胞真核藻类-杜氏盐藻中克隆出了MAR片段。首先构建了杜氏盐藻的随机MAR文库,通过体外结合实验分离出能与核基质结合的MAR序列。从构建的MAR文库中,筛选出3个能与核基质结合的MAR,其中两个片段与核基质具有较强的结合力,测序分析表明具有MAR片段的一些典型特征性基序。     

核基质结合区的位置对转基因表达的影响

为研究核基质结合区 (MAR）序列不同插入位置对转基因表达作用的影响,PCR扩增人β 珠蛋白MAR分别插入到含氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol acetyltransferase,CAT）报告基因真核表达载体pCATG表达盒两侧、5′端及3′端.酶切鉴定后,用阳离子聚合物转染CHO细胞,G418筛选出阳性细胞克隆,ELISA分析CAT基因的表达水平,半定量PCR分析CAT基因相对拷贝数.结果表明,表达盒两侧含MAR序列的载体能提高介导的转基因表达水平平均提高10.4倍,5′端含MAR序列的载体表达水平平均提高3.9倍,3′端含MAR序列的载体反而降低转基因表达水平.5′端含MAR序列的表达载体其转基因相对拷贝数高于其它两组载体的基因拷贝数,转基因表达量与基因拷贝数不成正比.     

MAR提高重组CHO细胞中转基因表达的分子特征分析

分析核基质结合区（matrix attachment region,MAR）调控转基因表达的分子序列特征,鉴定能有效提高CHO细胞转基因表达的MAR特征性元件。将人β-珠蛋白MAR片段从5′到3′ 端分为6个分段（1～540,421～1 020,901～1 500,1 381～1 980,1 861～2 460,2 341～2 999位置）,分别采用PCR进行克隆,经测序证实正确后,分别连接到含有氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol acetyltransferase,CAT）报告基因的表达载体SV40启动子及上游,构建β-珠蛋白MAR渐次片段介导的表达载体,转染CHO细胞,G418筛选出稳定表达细胞株,ELISA分析CAT报告基因的表达水平,生物信息学分析MAR序列特征。结果表明,β-珠蛋白MAR全长能显著提高转基因的表达,6个渐次片段相比较,421～1 020位的第2个分段和 901～1 500位的第3个分段提高转基因表达作用显著。生物信息学分析结果显示,MAR-like motif有助于转基因表达提高。     

SOEing 法构建EGFP真核表达载体及其在杜氏盐藻中的表达

通过重叠区扩增基因拼接法（Gene splicing by overlap extension,SOEing）构建含有杜氏盐藻（Dunaliella salina）硝酸盐还原酶（NR）基因5′-上游序列（Pnr）and 3′-端序列（Tnr）的EGFP真核表达载体,并将其转化杜氏盐藻。利用改进的SOEing法,将杜氏盐藻NR基因Pnr与报告基因EGFP cDNA融合,并与pEGM-7zf克隆载体连接,顺序将盐藻NR基因Tnr序列与融合片段相连,构建含Pnr-EGFP-Tnr表达盒的盐藻真核表达载体p7NET。电击法转化杜氏盐藻,在盐藻转化株中观察到了EGFP的瞬时表达。此研究为转基因杜氏盐藻研究和成功建立杜氏盐藻生物反应器奠定了实验基础。     

杜氏盐藻随机MAR文库的构建

核基质附着区(Matrixattachmentregion,MAR)是一段与核基质结合的DNA序列。为分离杜氏盐藻核基质附着区,我们首次构建了杜氏盐藻MAR文库。首先用0.5%TritonX-100裂解细胞,经30%和70%Percoll不连续梯度离心分离盐藻细胞核,再用二碘水杨酸锂(lithiumdiiodosalicy-late,LIS)去除组蛋白和限制酶消化除去结合松弛的DNA片段,最后通过蛋白酶K消化和乙醇沉淀提取盐藻核基质DNA。采用4种限制酶酶切,T_4DNA连接酶连至用相应限制酶酶切的pUC18载体上,转化E.coliJM109感受态细胞,挑选阳性克隆,构建MAR文库。部分测序分析表明,克隆的DNA片段具有明显的MAR特征。为进一步研究MAR对基因表达的调控作用及其作用机制提供了基础。     

核基质结合区提高稳定整合的CAT报告基因在NIH3T3细胞中的表达

通过PCR从人基因组扩增β珠蛋白核基质结合区(matrix attachment region,MAR)及β干扰素MAR,正向及反向克隆至pCAT3载体SV40启动子的上游,分别检测瞬时及稳定表达的情况下MAR在NIH3T3细胞内对CAT报告基因的影响情况。结果显示：瞬时表达情况下,反向及正向插入的MAR均不能提高CAT基因的表达;稳定整合的情况下,插入的β珠蛋白MAR可使CAT报告基因表达水平提高8倍,β干扰素MAR提高3倍,反向及正向插入的MAR没有明显的差别。这表明MAR能在一定程度上提高外源基因的表达水平,并且不同的MAR对外源基因表达的影响存在差异,MAR的插入方向对外源基因的表达水平没有明显的作用。     

杜氏盐藻随机MAR文库的构建

核基质附着区(Matrix attachment region,MAR)是一段与核基质结合的DNA序列。为分离杜氏盐藻核基质附着区,我们首次构建了杜氏盐藻MAR文库。首先用0．5％ Triton X-100裂解细胞,经30％和70％ Percoll不连续梯度离心分离盐藻细胞核,再用二碘水杨酸锂(lithium diiodosalicylate,LIS)去除组蛋白和限制酶消化除去结合松弛的DNA片段,最后通过蛋白酶K消化和乙醇沉淀提取盐藻核基质DNA。采用4种限制酶酶切,T4DNA连接酶连至用相应限制酶酶切的pUC18载体上,转化E．coli JM109感受态细胞,挑选阳性克隆,构建MAR文库。部分测序分析表明,克隆的DNA片段具有明显的MAR特征.为进一步研究MAR对基因表达的调控作用及其作用机制提供了基础。     

核基质结合区在番茄转基因表达调控中的应用

核基质结合区（matrix attachment region,MAR）的应用是提高植物基因转化和表达效率的有效方法之一。将烟草（Nicotiana tabacum）核基质结合区TM2构建在植物表达载体pBI121上报告基因GUSA表达盒和选择标记基因NPTII表达盒的两侧翼,利用农杆菌介导的子叶浸染转化番茄（Lycopersicon esculentum）。结果表明,MAR序列能够显著提高转基因植株的转化效率和转基因的表达水平。不同长度的CaMV35S启动子比较表明,TM2的调控活性依赖于启动子的存在,并且具有一定的功能重叠。热诱导型启动子的研究表明,TM2仅提高热诱导的表达强度,而不改变启动子的热诱导表达调控特性。TM2的表达调控特性符合转基因的表达要求,该MAR序列可广泛应用于各种植物的基因工程中。     

核基质结合序列（MAR）与基因表达调控

核基质结合序列（MAR）是能在体外与核基质特异结合的DNA序列,广泛存在于染色质Loop结构的边界序列中。随着研究的深入,发现MAR序列不仅在染色质折叠中起到重要作用,影响邻近内源基因表达,而且将MAR序列构建到外源基因表达盒两侧转化动植物时,也影响外源基因的表达。因此,MAR序列是基因组中一种重要的基因间边界序列,为阐明非编码序列在基因表达中的作用和构建真核生物高效表达载体提供了新途径。     

杜氏盐藻外源基因稳定表达系统的构建

建立了一种单细胞海水绿藻--杜氏盐藻(Dunaliella salina Teod.)的外源基因稳定表达系统.通过电激法将携带乙肝病毒表面抗原基因(HBsAg)和氯霉素乙酰转移酶基因(CAT)的质粒转入盐藻细胞内,CAT基因为筛选基因.PCR和Southern杂交结果显示,HBsAg基因已经整合到盐藻基因组中.Northern杂交结果表明,转化成功细胞内的该基因已转录成mRNA.HBsAgELISA和Western杂交检测证明,HBsAg蛋白在转化的盐藻细胞内稳定地表达.同时,PCR和Southern杂交显示,CAT基因也已整合到盐藻基因组中.且CATELISA检测证明,CAT蛋白在转化体中也已稳定地表达.进一步对转化盐藻进行无氯霉素筛选培养,60代后,HBsAg基因依然稳定地存在并表达.本实验第一次报道了外源基因在杜氏盐藻细胞内的稳定表达.