利用TALEN打靶技术建立果蝇心脏发育候选基因Yippee突变品系

研究工作者们一直致力于寻找一种在模式生物中进行精确基因修饰的方法.近期基于TALENs的基因打靶方法受到广泛的注意,并在包括果蝇、斑马鱼、小鼠及人类多潜能细胞的多物种中取得成功.在这里,我主要介绍基于TALENs的基因修饰在果蝇模型中的应用以及果蝇心脏发育候选基因Yippee的敲除.首先,我们设计并拼接好了Yippee基因的TALENs靶位点序列,连接在核酸酶XmnⅠ的催化区域.在核酸酶的作用下产生双链的断裂,随后在非同源末端连接物修复系统（NHEJ）的修复下导致Yippee基因的消除或部分缺失.经过检测,得到Yippee基因的TALENs打靶效率约为9％.     

双拷贝APP/BACE/DPsn转基因果蝇模型的建立及基因功能的研究

阿尔茨海默症 (Alzheimer′s disease, AD), 是一种以脑中β-淀粉样蛋白 (β-amyloid peptide, Aβ)沉积为主要病理改变的神经退行性疾病。在果蝇Drosophila模型中建立淀粉样蛋白前体蛋白 (amyloid precursor protein, APP)的剪切通路模拟Aβ的产生过程, 有望建立一种快速筛选治疗AD药物的动物模型。我们利用经典的Gal4/UAS系统, 将现有的APP/BACE/DPsn果蝇品系连续杂交, 通过同源重组的方法构建表达两个拷贝的APP/BACE/DPsn稳定可遗传的转基因果蝇新品系。进一步的实验结果表明： 与不表达APP/BACE/DPsn的对照果蝇w/y; APP/Cyo; BACE-DPsn/TM6BTb相比, 表达两拷贝APP/BACE/DPsn的 w/y; elav-APP; BACE-DPsn果蝇的最长寿命为52 d, 比对照组(69 d)缩短了17 d, 为对照组果蝇的75%; 中位生存时间为39 d, 比对照组(49 d)缩短了10 d, 为对照组的80%; 平均寿命为37 d, 比对照组(47 d)缩短了10 d, 为对照组的79%。同时, 表达两个拷贝APP/BACE/DPsn的果蝇所产卵的羽化时间比对照果蝇延长了3 d; 其羽化成虫的理论值为1∶9 (11%), 而实际羽化率仅为5.2%。结果提示, 由elav-Gal驱动在果蝇泛神经元内过表达APP/BACE/DPsn, 可以缩短果蝇寿命、 干扰果蝇胚胎正常发育。该果蝇有可能作为初步筛选AD治疗药物的动物模型, 为AD治疗新药的发现提供工具。     

转基因技术在果蝇及脊椎动物心脏基因研究中的应用

转基因技术是一项非常重要的生物工程新技术,主要应用于生产药物蛋白及异种器官移植,建立疾病基因模型,提高和改善家畜生产的产量和质量以及研究新基因的功能及表达调控.重点综述了几个新的转基因技术-UAS-Gal4系统,热休克启动子载体,RNAi技术,原核胚胎显微注射及基因敲除技术在研究果蝇及脊椎动物心脏基因中的应用.     

控制果蝇心脏早期发育的基因研究进展

果蝇心脏早期发育与脊椎动物乃至人具有相似的分子机理,自90年代以来,通过P转位子诱变方法已鉴定出20多个与果蝇早期发育相关基因,这为揭示人体心脏发育的基因调控机理提供了重要的依据。     

利用RNAi技术研究果蝇心脏发育基因的功能

RNAi是近两年发展起来的一种阻抑基因表达的新方法。它通过导入一段与内源基因同源的双链RNA序列（dsRNA）,使内源mRNA降解,从而达到阻抑基因表达的目的。目前已在线虫、果蝇、臭虫、真菌及植物等生物中建立RNAi技术,用于研究某些特定基因或已知基因在特定发育时期的功能。对于难于获得突变体的基因或生物体,RNAi技术尤其有效。虽然果蝇心脏发育基因wingless和tinman在果蝇心脏发育的早期功能已经清楚,它们都与果蝇心脏前体细胞的形成有关,但它们在果蝇心脏发育的后期功能仍有待进一步研究。实验运用RNAi技术,分别将tinman和wingless的dsRNA注入果蝇的早期胚胎,得到了这两个基因的dsRNA干扰表型,与两个基因的突变体表型非常相似,都表现为果蝇心脏前体细胞不能形成或心脏管缺失。尤其是tinman基因的dsRNA,还引起了肠中胚胎层缺失和体壁肌肉组织的紊乱,而wingless基因的dsRNA却只影响心脏的形成,而不影响肠中胚层,说明dsRNA干扰具有非常强的特异性,因而不失为研究果蝇心脏发育基因功能的有效方法。     

果蝇心脏发育起调控作用的候选基因的筛选

果蝇的早期心脏发育与脊椎动物的早期发育模式具有惊人的相似,所以果蝇成为研究脊椎动物心脏发育的模式动物,通过对其心脏发育基因的研究,可加速揭示人体心脏的发育机理。为进一步筛选并克隆出新的心脏发育基因,本实验采用经化学诱变的平衡致死系的果蝇,进行心脏特异性抗体染色,观察到10个致死系表现出心脏突变表型,并将已确定遗传学部位的6个品系缩小到更小区域。 Screening of the Genes in Controlling HeartDevelopment of Drosophila YANG Yue-jun,WU Xiu-shan,LI Min College of life sciences,Hunan Normal University,Changsha 410081,China Abstract:It is becoming increasingly evident that remarkable similaries of heart development are revealed in Drosophila and vertebrate,Therefore Drosophila can be used as a prototype to explore the vertebrate.This can in accelerate to revealing of the machanisms of human heart development.In order to screen and clone new genes that control the heart development,we have established the balanced-lethal lines by chemical mutagen and performed the heart-specific antibody.Ten of lines showed mutant phenotype,of which 6 were determined the smaller genetic sites for gene location. Key words：Drosophila; heart develop; genes     

人源Tau蛋白截短片段转基因果蝇模型的建立

人Tau蛋白是一种主要的细胞骨架蛋白,由Tau蛋白组成的神经纤维缠结是阿尔茨海默病的两大病理特征之一,C末端缺失的Tau已经证实是神经纤维缠结的组份之一,体内体外实验已经证实,Tau蛋白可以是多种蛋白酶的水解底物。但是,Tau蛋白水解产生的截短片段在阿尔茨海默病中的作用目前还不清楚。为了能够在在体水平研究Tau蛋白截短片段的毒性机制,将Tau蛋白截短成不同的截短片段:Tau1-44、Tau45-441、Tau45-230、Tau231-441。利用显微注射的方法构建Tau基因截短片段的转基因果蝇,并利用果蝇中的UAS/GAL4系统驱动截短的Tau蛋白片段在果蝇的眼睛中异位表达,该实验结果发现在果蝇眼睛中过表达Tau蛋白截短片段并没有对果蝇眼睛的发育造成明显的毒性,从而推断Tau蛋白水解是机体的一种自我保护机制。     

果蝇心脏发育基因调控的研究进展

果蝇心脏的发育是一个受到一系列基因共同调控的复杂过程,这些基因在脊椎动物和无脊椎动物果蝇中具有惊人的相似性,对于它们功能的研究将有助于揭示人类心脏发育的过程及分子控制机理.通过将果蝇作为一种重要的模式动物,对心脏发育基因调控的研究进展作一综述.     

果蝇心脏发育研究三十年进展

果蝇(Drosophila melanogaster)作为最早用于研究心脏发育基因调控的模式生物,已经走过三十年的历程。果蝇心脏发育过程经历了胚胎期、幼虫期和成虫期三大阶段。在胚胎早期, Tinman、Dorsocross和Pannier等基因是关键的调控因子。Tinman参与最早的心脏前体细胞分化和心脏细胞形成,而Dorsocross和Pannier则影响心脏前体细胞的定向分化和心脏管腔的形成。进入胚胎晚期和幼虫期,果蝇的心管经历进一步的发展和重塑,该过程主要受到转录因子Hand、Mef2以及Hox基因家族的调控。在成虫期, Hox基因家族和Tinman依旧发挥重要作用。虽然果蝇心脏与脊椎动物成熟心脏存在形态上的差异,但两者心脏的早期发育过程以及调控基因和信号通路都有保守性。本文综述了果蝇心脏发育基因调控研究的三十年进展以及利用果蝇模型研究人类心脏相关疾病的潜在希望。     

影响果蝇心脏发育的基因突变

最近的研究表明,果蝇与脊椎动物及人的心脏早期发育具有极为相似的基因控制机理,果蝇已成为研究人体心脏早期发育基因控制的理想模式动物。利用化学诱变剂甲磺酸乙酯大规模地诱变影响果蝇心脏发育的基因,利用心脏特异性抗体染色进行筛选,获得了112个有心脏突变表型的致死系,其中32个致死系的心脏畸变表型有别于目前已知心脏发育基因的突变表型。细胞遗传学定位研究表明在多线染色体的13个带纹区的某些隐性致死突变基因是目前未知的,其功能可能与发育有关的基因。     

构建转CgA基因反向cDNA片段小鼠模型

为了制作CgA基因反义RNA转基因小鼠,构建了质粒pCAS2C,并把pCAS2C中完整的反义表达框显微注射入小鼠受精卵的雌原核中,随后将注射过DNA的受精卵移植入假孕鼠的输卵管中,假母所产子一低代都用p1和p4 引物对鼠尾基因组DNA进行PCR检测,选出2只首建鼠（PCR阳性）。首建鼠与正常鼠杂交后得到F1代小鼠,经PCR方法筛选出来的阳性F1代鼠雌雄自交产生F2代。为了检测F2代鼠的基因型,将PCR方法鉴定为阳性的F2代小鼠分别与正常小鼠回交,只有回交后所得后代PCR检测结果全为阳性的F2代个体才是转基因纯合鼠,这样分别得到两只转基因首建鼠的纯合个体。转基因小鼠脑总RNA经RT－PCR反应可产生300bp的产物,证明转基因小鼠中转入的反义基因已经转录,以上结果说明转入的pCAS2C反义表达框已经整合到转基因小鼠的基因组中并遗传给后代,而且已经转录。     

抗逆相关基因GmAREB转基因小麦的获得与鉴定

从大豆中克隆一个抗逆相关的bZIP类转录因子基因GmAREB,功能分析表明:GmAREB基因的过表达可以显著提高转基因拟南芥和烟草的抗旱、耐盐和耐寒性。为了获得抗逆转基因小麦,本研究利用玉米的Ubiqutin启动子控制GmAREB基因表达,构建了用于小麦转化的载体pSK-GmAREB。采用基因枪共转化法转化小麦品种郑147和济麦22。通过PCR检测共获得T0代的阳性植株70株,转化率为1.37%。其中,郑147阳性植株共31株,转化率为2.14%;济麦22阳性植株39株,转化率为1.08%。目前,已经获得T1代转基因株系18个,其中以郑147为受体的株系4个,以济麦22为受体的株系14个。对部分株系进行Southern blotting分析,进一步证实GmAREB基因已经整合到小麦基因组中。在低温胁迫条件下,3个以济麦22为受体的转基因株系体内脯氨酸的积累与受体小麦相比有显著增加,初步证明在小麦中过表达GmAREB基因,可以促进渗透调节物质脯氨酸的积累,可能有助于转基因小麦抗逆性的提高。本研究为进一步筛选抗逆转基因小麦新材料奠定了基础。     

GDDR 转基因小鼠的基因表达鉴定及功能初步分析

目的:对构建的胃癌相关下调基因GDDR(Gastric Dramatic Down-related)转基因小鼠进行鉴定及功能初步检测,为深一步研究GDDR的生物学功能提供可靠的动物模型。方法:对GDDR转基因和野生对照(未经过基因修饰)小鼠胃组织使用实时定量PCR检测其基因转录情况,western blot和免疫组化检测其组织蛋白表达水平及表达部位。通过胃组织进行糖原染色和胃粘膜表面主要糖蛋白MUC5AC行免疫组化染色对小鼠表型进行初步分析。结果:实时定量PCR、western blot和免疫组化结果均显示在GDDR转基因小鼠中胃粘膜GDDR的表达水平明显高于野生组。糖原染色结果显示GDDR转基因小鼠的粘液分泌及粘液厚度高于正常对照组,糖蛋白MUC5AC的表达也显著强于野生组。结论:经过鉴定GDDR转基因小鼠的外源性基因GDDR得到成功表达。通过对GDDR转基因小鼠表型的初步分析,提示GDDR可能参与胃粘膜粘液层的组成和增加粘液分泌从而发挥着保护胃粘膜的作用。     

转HSl^prol基因番茄植株的获得

目的：为了减少根结线虫对番茄的危害,研究并获得转抗线虫基因HSl^prol。番茄植株。方法：在鉴定表达载体之后,采用CaCl2法制作农杆菌EHAl05感受态细胞,然后用冻融法将HSl^prol基因转入农杆菌中。通过农杆菌介导法将HSl^prol基因导入无菌番茄外植体中,获得抗根结线虫转化再生植株。用卡那霉素筛选到再生植株后,提取抗性芽的基因组,利用设计好的引物进行PCR鉴定。结果与结论：目的基因已整合到番茄基因组中,获得了转HSl^prol基因番茄植株。     

转hDAF基因小鼠的构建(英文)

本工作构建了含有ｈＤＡＦ基因的转基因小鼠,以便研究ｈＤＡＦ基因能否消除异种器官移植中的排斥反应。 采用ＤＮＡ重组的方法构建ｈＤＡＦ基因的表达载体ｐＳＰ６４ＨＰ（Ｆｉｇ．１）。通过受精卵显微注射,将其中的目的基因片段,转移到小鼠体内,建立转基因小鼠。再通过Ｄｏｔ ｂｌｏｔｔｉｎｇ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔｔｉｎｇ杂交方法对出生小鼠的基因组特征进行查证。 连续两次对直接裂解菌液做ＰＣＲ扩增,筛选出重组质粒（Ｆｉｇ．２＆３）,酶切图谱（Ｆｉｇ．４）和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交（Ｆｉｇ．５）分析结果与预期吻合,出现预期条带;小鼠受精卵注射后存活比率为７７．９％,受精卵的发育率为３．４％,出生小鼠中,１０．５％出现清晰杂交信号。 表明：ｈＤＡＦ基因表达载体构建成功;并整合入小鼠基因组中。     

肾素－Ⅱ转基因的初步研究

将注射２４ｋｂ小鼠肾素－２（Ｒｅｎ－２）基因的４２５枚受精卵再植于２２只假孕大鼠输卵管内（每只约２０枚）。怀孕的１６只母鼠共生得子代鼠９７只,用ＰＣＲ及Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹杂交技术对存活的６０只子代鼠进行鉴定,发现有两只大鼠携带Ｒｅｎ－２基因。此两只转基因大鼠整合外源基因的拷贝数约为１～２个,血压均未见升高。     

转GFP::cDNA基因拟南芥筛选及相关基因的功能分析

本研究以随机GFP::cDNA融合基因转基因拟南芥为材料,筛选到在细胞核或在细胞核和细胞质中均表达GFP信号的转基因株系58个。对这些转基因株系中的cDNA插入片段进行克隆,获得4株插入片段能按原初编码框进行编码的转基因株系。对插入片段为编码富含甘氨酸蛋白AtGRP8 C-末端(富含甘氨酸的结构域)的转基因株系R2的表型分析发现,连续白光、红光或蓝光下其幼苗的下胚轴比野生型的要短,且较低光照强度白光(低于100μmol m-2s-1)、蓝光(低于75μmol m-2s-1)下的差异更加明显,但是黑暗中其幼苗的下胚轴与野生型相比无明显差异,表明AtGRP8蛋白可能通过其C-末端功能域参与调控拟南芥的光形态建成反应。     

嘌呤霉素抗性基因捕获载体的构建及在细胞中的功能验证

目的构建具有嘌呤霉素抗性基因捕获载体,扩大基因捕获载体的应用范围。方法用经改造的捕获载体（gene trapping vector）稳定转染HepG2．2．15肝癌细胞系,经嘌呤霉素筛选,制作单克隆细胞株。用PCR方法验证该载体的在细胞染色体中的整合,ELISA方法证明捕获载体捕获基因后的细胞的功能改变。结果嘌呤霉素抗性基因捕获载体整合在HepG2．2．15肝癌细胞的染色体上,并能影响细胞HBsAg和HBeAg的分泌。结论新构建的嘌呤霉素抗性基因捕获载体能在具有G418抗性的细胞中捕获有意义的目的基因。