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,T7RNA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T7RNA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T7RNA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;Westernblotting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,T7RNA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...     

重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)基因在鱼腥藻中的克隆

为了将rhG-CSF基因在鱼腥藻PCC 7120中克隆,用于制备口服制剂,利用DNA重组技术,在不改变阅读杠的前提下,将hG-CSF基因进行突变,并插入到pUC-19载体上,构建中间载体pUC=G-CSF;将pUC-G-CSF插入到pRL-489的启动子PpsbA的下游,构建穿梭表达载体pRL-G-CSF;通过三亲接合转移方法,将pRL-G-CSF转入丝状体蓝藻鱼腥藻PCC 7120内。本试验得到了有抗生素性的鱼腥藻,并用PCR技术检测到rhG-CSF基因在转基因鱼腥藻中存在。     

苏云金芽胞杆菌杀蚊基因在鱼腥藻中克隆和表达的初步研究

将苏云金芽胞杆菌以色列亚种的杀蚊晶体蛋白基因cry11A亚克隆到大肠杆菌－蓝藻的穿梭质粒载体pRL25C,然后用三亲本杂交的方法将重组质粒转移到一种具有固氮能力且可被蚊幼虫吞食的鱼腥藻（Anabaena）PCC7120中。Southernblot及Westernblot分析表明cry11A基因在鱼腥藻PCC7120中得以克隆和表达,但生物测定未能检测到转基因鱼腥藻对库蚊（Culex）的毒性,可能是因为带有苏云金芽胞杆菌自身启动子的Cry11A基因在鱼腥藻PCC7120中表达量不够高的缘故。     

鱼腥藻7120遗传转化的研究进展

鱼腥藻7120作为模式生物被广泛用于光合、固氮、进化、代谢等基本生命现象的研究。近几年, 对其基因工程的研究使人们看到它在医药、环保、能源等方面的应用潜力, 但表达效率低是其发展的瓶颈。为了提高其表达效率, 研究者从鱼腥藻7120的载体(包括启动子、复制子、选择标记基因等)的改进、目的基因的优化(密码子和SD序列)、宿主的改善、转化方法的改变等方面进行了大量探索, 除了用于功能基因的研究, 已经有几十个外源基因在鱼腥藻7120中表达。除了研究载体, 诱变鱼腥藻7120形成有利于外源基因表达的突变体和摸索转基因蓝藻最佳生长条件和表达条件, 可能是新的发展方向。     

hGM-CSF基因穿梭表达载体的构建及其在鱼腥藻7120中的克隆

人粒-巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)作为一种造血生长因子,能够刺激T细胞和巨噬细胞增殖、成熟和分化,具有极其重要的免疫调解功能.本研究运用PCR方法,从质粒pAG-MT-8中克隆该基因,并在其5′端添加有利于在蓝藻细胞中高效表达的SD序列,然后插入到表达载体(pRL-439)强启动子PpsbA的下游,进一步与穿梭表达载体pDC-08相连构建成穿梭表达载体pDC-GM.利用三亲接合转移方法将该穿梭表达载体(pDC-GM)转入丝状鱼腥藻7120,通过相应抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻.以该转基因藻的基因组DNA为模板进行PCR检测,结果表明hGM-CSF基因已转入鱼腥藻7120.这是首次尝试把蓝藻作为制备重组hGM-CSF的新宿主,具有潜在的经济价值和社会效益.     

转基因鱼腥藻7120适宜生长条件的初步研究

以前的研究报导了将人肿瘤坏死因子基因(TNF-α)成功转入鱼腥藻7120中,这项研究在实验室小规模范围内探讨了其转TNF-α基因鱼腥藻7120的适宜生长条件。结果表明,转基因鱼腥藻7120最适生长温度在25～30℃,最适pH7.0～7.5。不同光照强度下的净光合放氧速率测定结果表明,转基因鱼腥藻7120与野生型具有一致的光饱和点和光补偿点,且适合在10～700μE.m-2.s-1下生长。外加有机碳源(4g/L葡萄糖)一定程度上可以增加转基因鱼腥藻7120生长速度。对不同藻龄转基因鱼腥藻7120中TNF-α的累积量的检测发现:生长8d左右时转基因鱼腥藻7120中TNF-α累积量达到最大值。这将为产业化生产、适时收获转基因蓝藻提供理论指导,同时讨论了葡萄糖对转基因鱼腥藻7120代谢的调节。     

迟缓爱德华氏菌Eta1-L-Gapdh融合蛋白在蓝藻中的表达

在蓝藻中表达迟缓爱德华氏菌Eta1-L-Gapdh融合蛋白。提取迟缓爱德华氏菌基因组DNA为模板,用PCR技术分别扩增两个已知具有较强免疫原性的基因eta1和gapdh,再采用重叠延伸PCR将这两个基因融合,获得目的融合基因eta1-L-gapdh。将目的基因连接到表达载体pRL489的两个Bam H I酶切位点之间构建表达载体,用质粒提取、PCR、酶切、测序等手段对表达载体进行验证。验证正确的表达载体通过三亲接合转化野生鱼腥藻PCC7120,用新霉素抗性筛选出转基因藻落,通过质粒提取和PCR验证转基因藻。用RT-PCR和Western-blot分别从转录水平和翻译水平对转基因藻中融合基因的表达进行了检测。结果表明,含目的基因的表达载体构建成功,目的基因在蓝藻中转录并表达蛋白,该蛋白在蓝藻中的表达量为2.46%。     

人表皮生长因子（hEGF）基因在蓝藻中的表达

人表皮生长因子（hEGF)是由53个氨基酸组成的蛋白,在临床上内服与外敷可促进内外表皮细胞的生长。将人工合成的hEGF基因连接到质粒pRL-489上,位于启动子psb下游。验证连接成功后,用三亲接合转移方法将载体pRL-hEGF导入聚球藻Synechococcus sp.PCC7002和鱼腥藻Anabeana sp.PCC7120。由于pRL-hEGF没有能在单细胞蓝藻中自主复制的复制子,通过筛选,hEGF在聚球藻7002中是整合到蓝藻染色体上进行表达的。用PCR扩增的方法在两种转基因藻中均检测到hEGF基因的存在。放射免疫分析证明,hEGF基因在两种转基因藻中均得到了表达。而且,在聚球藻7002中是采用分泌形式将表达产物分泌到培养液中。     

人肿瘤坏死因子α基因穿梭表达载体的构建和在鱼腥藻7120中的表达

报道了人肿瘤坏死因子α(hTNFα)基因穿梭表达载体的构建及其在丝状体蓝藻鱼腥藻 712 0中的表达和鉴定结果 .将质粒pRL rhTNF上hTNFα的cDNA连于pRL 43 9质粒上的PpsbA启动子下游 ,得到中间载体pRL TC .进一步与穿梭质粒pDC 8重组 ,得到可在大肠杆菌和蓝藻中均可表达的穿梭表达载体pDC TNF .pRL rhTNF ,pRL TC和pDC TNF三者在大肠杆菌中的表达量分别为 11.8% ,16 9%和 15 .0 % .通过三亲接合转移将pDC TNF引入鱼腥藻 712 0中并获稳定遗传的转基因株 .从转基因的鱼腥藻 712 0中检测到pDC TNF质粒的存在 ,且在和TNFα的cDNA探针进行的Southern杂交中呈阳性反应 .抽提转基因藻的蛋白样品进行检测 ,在Western印迹中和TNFα单克隆抗体呈阳性反应 .采用TNF对L92 9细胞的细胞毒性方法 ,证明转基因藻粗提液中 ,TNF确有细胞毒活性 .     

转TNF-α基因鱼腥藻7120质粒稳定性研究

为了实现转基因鱼腥藻培养生产TMF的目的,讲究了转基因鱼腥藻的稳定性。影印法证实转TNF-α。基因鱼腥藻7120能保持质粒分配稳定性。比较无选择压力下连续传代的转丛因鱼醒藻7120在不同培养基中的生长和外源基因表达,证实没有发生质粒部分缺失,但转基因鱼腥藻在无选择压力下会降低重组质粒拷贝数。在培养过程中,种子培养越含有的新霉素可以保持生产过程质粒稳定,这可以大火减少新霉素用量。     

在鱼腥藻7120中建立反义glnA系统

应用反义技术对鱼腥藻7120切的内源glnA基因的表达进行调控,首次获得了人工反义系统的蓝藻品系。先从编码谷酰胺合成酶（GS）的基因glnA中取得部分结构基因片段,与表达质粒载体pRL-439及穿梭质粒载体pDC－8相连接。通过酶切鉴定筛选出反向克隆的穿梭表达质粒pDC－AM,然后应用三亲接合转移法把它转入鱼腥藻对7120.通过新霉素筛选,酶谱鉴定,斑点杂交,质粒的交叉转化以及内源glnA基因表达的GS活性分析,GS相关的胞外泌氨分析及所获藻株的形态学变化,证明已在鱼腥藻7120中建立了人工反义glnA基因的品系。     

表达 lac 和 glk 基因的蓝藻的异养生长

将来自Brucella abortu的葡萄糖激酶基因glk和大肠杆菌乳糖操纵子基因lacZYA装置于蓝藻glnA启动子下游,以广宿主质粒导入3种蓝藻。基因的表达通过β-半乳糖苷酶和葡糖激酶活性测定得到确证。基因工程藻株均获得了利用乳糖异养生长的能力。集胞藻6803转基因株可在光照加DCMU的条件下利用乳糖生长,而鱼腥藻转基因株依赖乳糖可在完全黑暗条件下生长,并可在黑暗或加DCMU条件下诱导产生异形胞。     

基于rhaSR嵌合操纵子的穿梭表达载体及其在鱼腥藻细胞中表达的初步研究

通过PCR等基因重组技术,以pKT-215（起源于RSF1010）为载体,构建了带有PR序列（含rhaSR操纵子表达调控元件、rhaR基因、报告基因gst的嵌合操纵子）和PT序列（含rhaSR操纵子表达调控元件及rhaT基因）的二种穿梭表达载体pKT～PTR、pKT—PR。其中,在RhaR基因上游设计和插入了增强的SD序列。首先将pKT—PTR、pKT—PR分别转化入大肠杆菌BL21（DE3）中,在不同培养基条件下,即舍鼠李糖与不含鼠李糖的培养基中进行表达,紫外分光光度计测定GST蛋白（谷胱甘肽-S-转移酶）的活性。结果表明,含嵌合操纵子的穿梭表达载体能在L-鼠李糖的诱导下表达,gst基因的表达量诱导备件下比非诱导条件下高3倍左右,且表达载体上的thaT基因并不能提高gst的表达;其次,利用三亲结合的方法将2种表迭质粒转入鱼腥藻Annbaena sp．PCC 7120中,抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻,并以转基因藻的质粒DNA为模板进行PCR检测。最后,转基因藻GST酶活力分析结果表明,嵌合操纵子PR在蓝藻细胞中的诱导表达效率极低,表达条件还需进一步优化。尝试将诱导型的操纵子转入蓝藻,具有潜在的应用价值。     

启动子Pcpcβ提高鱼腥藻7120中hGM-CSF基因表达效率的研究

利用聚球藻7002中编码藻蓝蛋白基因(cpcβ)的启动子(Pcpcβ),替代穿梭表达载体pDC-GM中的启动子PpsbA,启动外源人粒巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)基因在鱼腥藻7120中的表达。蛋白免疫印迹证实,在含Pcpcβ启动子的cGM藻株中,hGM-CSF基因的表达水平比原先构建的含PpsbA启动子的GM藻株中提高了90%,且该基因的高效表达对宿主细胞的生长未产生明显影响。结果表明,对于在蓝藻中表达hGM-CSF基因而言,Pcpcβ启动子可能是较适宜的强启动子之一。     

几种因素诱导鱼腥藻7120短藻丝体的形成

丝状蓝藻鱼腥藻7120（Anabaena sp.PCC7120）中可成功表达外源基因,但其转化和表达效率不高,改变细胞的生理状态可能会影响外源基因的转化和表达效率。将鱼腥藻7120藻丝体通过几种因素诱导形成短藻丝体（具有25个左右细胞）,并对其光合活性进行了测定。结果表明：红光和高温对鱼腥藻7120短藻丝体较为有效,且红光诱导在48h时,短藻丝体细胞数占总细胞数的比例达到85％;DCMU单独诱导效果不明显,适当浓度的DCMU＋红光诱导时诱导效率略有增加;高温以45℃诱导12h比例最高,约达87％;高温45℃诱导时,对数生长后期的鱼腥藻7120较易形成短藻丝体。光合活性测定结果显示,诱导形成的短藻丝体光合放氧速率比正常营养藻丝体的低,这种具有光合放氧能力的短藻丝体显示出作为表达外源基因受体的可能性。     

高温和红光诱导的鱼腥藻7120短藻丝体中TNF-α基因表达效率的提高

目前解决外源基因在蓝藻中低效表达的主要策略是改进供体DNA元件。这项工作尝试改变受体系统生理状态,研究对外源基因表达效率的影响。以前已经报道用高温(45℃)和红光处理鱼腥藻7120(Anabaena sp．PCC7120)可以诱导其形成短藻丝体,这里报道以此作为受体细胞,将构建的含重组人肿瘤坏死因子α(TNF—α)基因的穿梭表达载体pKT-TNF通过三亲接合转移法进行转化。红光和高温诱导形成的短藻丝体中,TNF—α基因接合转移效率为在正常营养藻丝中的5～6倍,Southern杂交结果证明pKT-FNF已在受体细胞中复制。Western印迹表明TNF—α基因已在受体系统中表达,放射免疫测定结果显示在短藻丝体中的表达效率提高到在正常营养藻丝中的4～5倍。这可能为提高外源基因在丝状蓝藻中的表达效率提供了一条新途径。此外,研究还分析了人TNF-α基因密码子使用偏向性对在鱼腥藻7120中表达效率的影响。     

应用生物膜干涉技术检测鱼腥藻HetR结合靶DNA的亲和力

正鱼腥藻PCC7120是一种固氮丝状蓝藻,当环境中化合态氮源充足时,其藻丝只有进行光合作用的营养细胞;在环境中缺乏可利用的氮源时,部分营养细胞会在藻丝上以一种半规律的格式分化成异形胞(异形胞间隔约10个营养细胞),从而进行固氮作用。早在1984年,Wolk实验室通过与大肠杆菌接合转移的方式,成功地将穿梭质粒转入鱼腥藻PCC7120,建立了遗传转移系统~([1])。在2001年,日本Kazusa研究中心完成了对鱼腥藻PCC7120全基因组测序~([2])。有规律的细胞分化格式,成熟的遗传转移系统以及完整可用的基因组序列使得鱼腥藻PCC7120     

苏云金芽胞杆菌杀蚊基团在鱼腥藻中克隆和表达的初步研究

将苏云金胞杆菌以色列亚种的杀蚊晶体蛋白基因ｃｒｙ１１Ａ亚克隆到大肠杆菌－蓝藻的穿梭质粒载体ｐＥＲＬ２５Ｃ然后用三亲本杂交的方法将重组质粒转移到一种具有固氮能力且可被蚊幼虫蚕食的鱼腥藻（Ａｎａｂａｅｎａ）ＰＣＣ７１２０中,Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ及Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ分析表明ｃｒｙ１１Ａ基因在鱼腥藻ＰＣＣ７１２０中得以克隆和表达,但生物测定未能检测到转基因鱼腥藻对库蚊（Ｃｕｌｅｘ）的毒性,可能是因     

解毒酶基因在蓝藻中的克隆与表达

用抗性库蚊酯酶基因B1的cDNA片段插入质粒pRL-439中的强启动子之后,再与穿梭表达载体pDC-8相连构建成大肠杆菌蓝藻穿梭表达载体pDC-B1,然后通过三亲接合转移法将pDC-B1转入蓝藻Synechococcus sp. PCC7942中,经新霉素筛选获遗传稳定的转基因藻株;纯化单藻落在液体中扩大培养,提取蓝藻质粒,Southern杂交确证B1cDNA已转入受体细胞;用酯酶的特异性底物β-乙酸萘酯(β-NA)检测B1的表达,转基因藻对β-NA的降解明显高于野生藻,证明酯酶B1基因在转基因藻中得到表达。     

蓝藻质粒DNA提取方法的改进

以含pMD-489-TNF重组质粒的丝状体鱼腥藻7120和单细胞聚球藻7002为材料,比较了SDS-碱裂解法和SDS法在蓝藻质粒提取中的效果,并对SDS-碱裂解法应用于蓝藻质粒提取作了一些改进和实验条件的优化。