前列腺素受体HA标签小鼠的鉴定

前列腺素是一类有重要生理活性的不饱和脂肪酸衍生物,其通过结合特异性的受体发挥生理功能。前列腺素受体缺乏特异性的抗体,这极大制约着前列腺素信号直接的深入解析。本文旨在鉴定及验证"人造精子"和CRISPR-Cas9联合应用构建的氨基端(-NH2,-N)带HA标签的9种前列腺素受体小鼠。通过将向导RNA表达质粒和带标签的打靶载体质粒转入"人造精子细胞",筛选出含HA标签的"人造精子细胞"。进一步将标签细胞注射到小鼠卵母细胞中并移植入假孕母鼠体内,获得标签小鼠。提取前列腺素受体HA标签小鼠的基因组DNA,利用PCR技术检测小鼠的基因型。分离小鼠腹腔巨噬细胞,通过Western blot方法验证带HA标签的前列腺素受体的蛋白表达情况。结果显示,前列腺素受体HA标签小鼠能扩增出特异性的DNA条带,并且巨噬细胞蛋白中可检测出特定HA蛋白条带的表达,野生型小鼠则没有相应条带。综上可知,我们成功制备了9种前列腺素受体-N-HA标签小鼠,为进一步研究前列腺素信号在体内及体外的病理生理功能提供强有力的工具。     

“人造精子”介导基因编辑技术的建立与应用

"人造精子",即小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞,是一种可在体外长期培养扩增和进行遗传操作的细胞,因其具备胚胎干细胞自我更新和多向分化的特性,并拥有代替精子使卵母细胞"受精",产生半克隆小鼠的能力,而被广泛应用于生命科学研究的各个领域。与CRISPR-Cas9技术相结合,"人造精子"能够同时实现细胞水平和动物水平的复杂基因编辑,因此可作为一个有力的研究工具。本文就"人造精子"技术的建立与改进、在基因编辑方面的应用,以及全基因组标签计划的提出与进展展开综述。     

全基因组蛋白质的标签细胞和小鼠资源库建设

小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段.从20世纪80年代发展至今,小鼠基因改造技术更新迭代,主要包括胚胎干细胞介导的同源重组策略、配子介导的转基因策略、以及最新基于CRISPR/Cas9技术的遗传改造策略等.由我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——"人造精子细胞...     

封面说明

正小鼠是最广泛使用的模式生物,构建基因改造的小鼠模型是研究基因功能和疾病发生机制的重要手段。近年来随着CRISPR/Cas9基因编辑技术的发现,加速了整个基因改造领域的发展,小鼠资源库的全球格局也在发生变化,呈现出小鼠模型标准化、精准化、供应规模化的特点。如何利用我国科学家自主研发的全新小鼠基因改造技术——"人造精子细胞"介导的半克隆技术,来摆脱我国小鼠实验动物"卡脖子"风险,     

CRISPR-Cas9基因编辑技术对细胞内源蛋白进行荧光标记的实验操作

CRISPR-Cas9是目前广泛应用的基因编辑技术,可对目的基因进行高效精准编辑,快速实现目的基因的敲除或敲入。Cas9蛋白在sgRNA引导下对靶序列进行剪切并造成DNA双链断裂,在与剪切位点两端同源的DNA模板序列存在时,可通过同源重组修复方式引入外源序列,实现荧光蛋白或其他标签在基因组上的精准敲入,进而实现对内源蛋白进行荧光标签的融合标记。通过基因编辑技术对内源目的蛋白进行标记,可避免由于过表达造成蛋白质定位、动力学或功能等的潜在影响,可显著提升细胞成像实验的稳定性和可重复性。本文重点介绍了利用CRISPR-Cas9基因编辑系统对目的蛋白进行荧光蛋白或自标记蛋白标签标记的方法与操作流程,为构建内源蛋白荧光标记的哺乳动物细胞系提供参考。     

哺乳动物单倍体胚胎干细胞的建立与应用

哺乳动物胚胎干细胞通常为二倍体,限制了其在后基因组时代功能基因研究上的应用.近年来,随着不同物种单倍体胚胎干细胞的建立,科学家获得了一种可用于高通量正反向遗传筛选的细胞工具.单倍体胚胎干细胞具有类似于二倍体胚胎干细胞的无限增殖能力、基因表达模式、分化潜能等特点,可以在细胞水平开展遗传筛选研究;通过不同物种单倍体干细胞的融合形成异源二倍体细胞可以用于研究基因的演化.另外,小鼠单倍体胚胎干细胞可代替配子用于产生动物,这为研究基因印记在胚胎发育过程中的作用、快速构建携带复杂基因修饰的模式动物、进行个体水平遗传筛选等提供了一个新的遗传学工具.最近,单倍体胚胎干细胞的基因组标签计划的提出,以构建所有编码蛋白质基因的标签小鼠资源平台为目的,将促进蛋白质研究的标准化,并为揭开胚胎发育复杂而有序的蛋白质调控网络提供工具.     

CRISPR-Cas介导的基因编辑工具

近年来,随着人们对CRISPR-Cas系统研究的不断深入和改造,CRISPR-Cas系统已成为一项新的基因靶向修饰技术,能够定向对靶基因进行定向沉默,目前该项技术已经成功地用于HEK293、小鼠及斑马鱼的细胞并产生了稳定的基因敲除细胞株,在小鼠、果蝇等模式动物上成功构建了基因敲除模型。CRISPR-Cas以其设计简单,耗时短、效率高等优点使其成为一项具有广阔应用前景的基因靶向敲除技术。就CRISPR-Cas的发现、结构、作用机理以及Cas9/gRNA目前的一些应用进行综述。     

利用CRISPR-Cas9技术失活黑曲霉中果胶酶基因及突变株性能评价*

我国果胶酶制剂使用广泛但专一性不高,高效、专一的果胶酶制剂在市场上仍然匮乏。利用基因工程技术改造果胶酶生产菌株——黑曲霉来生产单一成分的果胶酶成为解决果胶酶应用需求的一种有效方案。构建一种高效的CRISPR-Cas9基因编辑技术,可为构建高产单一性果胶酶的黑曲霉底盘菌株提供有效的基因编辑工具。首先敲除产果胶酶黑曲霉基因组上的pyrG基因构建尿嘧啶营养缺陷型菌株AnΔpyrG,并在AnΔpyrG菌株的pyrG基因位点定点整合Cas9基因表达盒和pyrG基因表达盒,构建组成型表达Cas9基因的黑曲霉菌株AnCas9,再构建含有gpdA启动子、锤头结构核酶、HDV核酶的稳定性表达sgRNA的pLM2-sgRNA质粒,建立CRISPR-Cas9基因编辑体系。利用该技术失活AnCas9菌株中的2个聚半乳糖醛酸酶基因4978020和4983861来检测构建的CRISPR-Cas9基因编辑效率并检测4978020基因功能缺失菌株的表型变化和产酶变化,结果表明果胶酶基因编辑效率大于50%,AnΔ4978020的表型和果胶酶酶活性与出发菌株均无明显变化。在黑曲霉中成功构建了高效的Cas9基因编辑技术,4978020基因功能缺失也不影响菌株表型,为构建高产单一性果胶酶黑曲霉底盘菌株奠定基础。     

基于CRISPR-Cas9的筛选文库类型及应用

文库筛选技术广泛应用于生命科学研究各领域,加速了生物医药基础科研和临床实践的进展。本文对基于CRISPR-Cas9的文库类型和应用进行综述。CRISPR-Cas9文库包括敲除、活化和抑制文库。敲除文库通过Cas9/sgRNA靶向切割DNA序列,产生移码突变进行基因敲除。活化文库包括两种：一种是dCas9/sgRNA与转录活化蛋白质融合,例如dCas9-SAM,dCas9-SunTag和dCas9-VPR系统;另一种是dCas9与表观遗传修饰酶融合,例如dCas9-Tet1和dCas9-p300系统。CRISPR-Cas9抑制文库通过dCas9与表观遗传修饰蛋白质融合,抑制转录,例如dCas9-KRAB和dCas9-Dnmt3a系统。目前,CRISPR-Cas9文库广泛用于功能基因筛选、药物靶点和耐药靶点筛选、病毒靶点筛选和揭示信号通路,并在基因互作筛选及揭示顺式调节元件功能等方面初步展现其优势。CRISPR-Cas9文库优势在于其设计灵活、操作便捷、筛选高效。伴随基因编辑系统的研发,新的筛选文库靶向性和突变将更加精准,应用将更加拓展和深化。基于CRISPR-Cas9筛选文库不仅可以筛选病理和生理过程中的关键基因和非编码DNA,还可以揭示其发挥功能的分子机制,是剖析生命复杂调控网络的手术刀。     

基于CRISPR-Cas9的筛选文库的类型与应用

文库筛选技术广泛应用于生命科学研究各领域,加速了生物医药基础科研和临床实践的进展。本文对基于CRISPR-Cas9的文库类型和应用进行综述。CRISPR-Cas9文库包括敲除、活化和抑制文库。敲除文库通过Cas9/sgRNA靶向切割DNA序列,产生移码突变进行基因敲除。活化文库包括两种:一种是dCas9/sgRNA与转录活化蛋白质融合,例如dCas9-SAM,dCas9-SunTag和dCas9-VPR系统;另一种是dCas9与表观遗传修饰酶融合,例如d Cas9-Tet1和d Cas9-p300系统。CRISPR-Cas9抑制文库通过dCas9与表观遗传修饰蛋白质融合,抑制转录,例如d Cas9-KRAB和d Cas9-Dnmt3a系统。目前,CRISPR-Cas9文库广泛用于功能基因筛选、药物靶点和耐药靶点筛选、病毒靶点筛选和揭示信号通路,并在基因互作筛选及揭示顺式调节元件功能等方面初步展现其优势。CRISPR-Cas9文库优势在于其设计灵活、操作便捷、筛选高效。伴随基因编辑系统的研发,新的筛选文库靶向性和突变将更加精准,应用将更加拓展和深化。基于CRISPR-Cas9筛选文库不仅可以筛选病理和生理过程中的关键基因和非编码DNA,还可以揭示其发挥功能的分子机制,是剖析生命复杂调控网络的手术刀。     

CRISPR-Cas9基因编辑技术在秀丽线虫中的应用

基于细菌基因组规律成蔟的间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)发展而来的新型基因编辑方法(CRISPR-Cas9)对生物医学研究是一场划时代的革命。它几乎可用于大多数生物体的基因编辑。秀丽线虫是一种非常经典的遗传学模式生物,CRISPR-Cas9基因编辑技术进一步加速了对其基因功能及各种生物学问题的研究。文中主要总结CRISPR-Cas9基因编辑系统在遗传学模式生物秀丽线虫中的发展和应用。     

CRISPR-Cas系统在植物基因组编辑中的研究进展

基因组定点编辑技术是研究基因功能和生物体改造的重要工具。CRISPR-Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins)系统是近年来发展的一种新型基因组编辑技术,该技术通过一段向导RNA和配套的核酸酶就可对特定的基因组序列进行定点编辑,具有简单高效、应用广泛的特点,受到了生物学家的广泛关注。本文着重介绍CRISPR-Cas系统在植物中的研究进展,包括CRISPR-Cas9系统在植物中的应用与完善、扩大基因组编辑范围的研究、Cas9切口酶和失活酶的拓展、特异性单碱基突变编辑系统的研究、无外源DNA污染的植物基因编辑技术的发展以及基因组编辑技术在作物育种上的应用等方面。同时也提出了还需解决的问题,并展望了基因组编辑系统在作物育种中的应用前景,为开展这一领域的研究工作提供参考。     

利用内源CRISPR-Cas系统开展乳酸菌基因编辑的研究进展北大核心CSCD

CRISPR-Cas9技术是一种高效、精准的基因编辑工具,该技术的建立推动基因组编辑进入快速发展阶段。目前应用最广泛的Cas9蛋白是来源于酿脓链球菌(Streptococcuspyogenes)的SpyCas9,该蛋白作为“基因剪刀”在哺乳动物、植物等真核生物中应用较为广泛且成熟,但是该蛋白在一些乳酸菌中的应用仍然受到多种因素的限制。乳酸菌基因组上已发现多种类型的CRISPR系统,也蕴含着多种未表征的Cas蛋白,利用乳酸菌内源CRISPR-Cas系统,结合外源导入的向导RNA和同源修复模板,也可实现对乳酸菌基因组的编辑。这种基于内源CRISPR-Cas系统实现基因编辑的方式,具有打靶载体相对较小易转化、无外源Cas9蛋白对宿主细胞产生毒性等优势,相比于CRISPR-SpyCas9更适合于乳酸菌基因组进行编辑,可能是一些乳酸菌未来开展基因组编辑的主要手段,本文重点对此部分内容进行了综述。     

来自细菌的魔剪：2020年诺贝尔化学奖

CRISPR-Cas系统是在原核微生物中广泛存在的抵抗病毒(或质粒)入侵的防御系统。基于CRISPR-Cas9系统发展的基因组编辑工具可以方便快捷地实现对生物体内基因组的精确编辑,如突变基因的修复、有益基因的强化和有害基因的删除等,已在生命科学基础研究、经济物种遗传改良和人类医药健康等领域获得广泛应用,其主要发明人Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna教授于2020年荣获诺贝尔化学奖。CRISPR-Cas9基因组编辑技术在深刻改变生命科学与医学领域研究范式的同时,也提示丰富多彩的微生物资源依然是颠覆性生物技术创新的源泉,微生物前沿基础研究具有极其重要的战略意义。     

水稻rab5B基因在大肠杆菌中的表达、纯化和GTP结合分析

Rab5B类蛋白因为其编码产物的N端具有特殊结构而被认为是一类特殊的蛋白质.水稻rab5B基因Osrab5B是这类蛋白质基因在单子叶植物中的首例发现.将Osrab5B基因的编码序列按正确读码框重组到具有谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferase, GST)融合标签的pGEX-4T1表达载体中,转化大肠杆菌,获得了稳定表达目标融合蛋白的菌株,经GSTrapTM柱纯化,获得了纯化的目标融合蛋白.GTP结合试验表明,在原核细胞中表达出的GST-OsRab5B融合蛋白具有体外结合GTP的能力.     

构建CRISPR-Cas9介导的耻垢分枝杆菌基因组高效删除系统

【背景】耻垢分枝杆菌具有生长迅速和非致病性的特点,可作为结核分枝杆菌致病机理研究替代菌株和类固醇激素生产的工程菌,但目前耻垢分枝杆菌中缺乏高效率的基因组敲除方法。【目的】基于CRISPR-Cas9介导的定点、高效的DNA切割能力,构建耻垢分枝杆菌染色体DNA片段无痕敲除系统。【方法】构建了包含四环素诱导型启动子驱动的密码子优化的cas9基础载体pCas9101,在双侧同源臂长度约为1 kb条件下选用合适的gRNA表达模块,分别测试了对耻垢分枝杆菌mc2155染色体上的3β-羟基类固醇脱氢酶基因(MSMEG_5228,1 071 bp)和胆固醇降解基因簇(MSMEG_5990-MSMEG_6043,约48kb)敲除效率,使用相同大小的同源臂以经典p2NIL-pGOAL方法进行对照,并计算效率。【结果】使用CRISPR-Cas9方法对耻垢分枝杆菌mc2155的3β-羟基类固醇脱氢酶基因敲除效率为22%,胆固醇降解基因簇敲除效率也达到18%,两者连续敲除效率为4%。但对照p2NIL-pGOAL方法未能获得目标DNA片段敲除的菌株。【结论】本文建立的基于CRISPR-Cas9的耻垢分枝杆菌基因组无痕敲除系统显示出较高的敲除效率,该方法可为耻垢分枝杆菌后续研究提供快速高效的基因组操作方法。     

Nat Med:利用CRISPR-Cas9进行全基因组筛选找到胰腺肿瘤弱点

正在科学家们建立了CRISPR-Cas9基因编辑技术之后,该技术得到了广泛利用。一些研究利用CRISPR-Cas9基因编辑工具进行基因筛选,在癌细胞内找到了一些可以用于开发潜在治疗方法的基因弱点。最近,来自加拿大多伦多大学的研究人员在RNF43突变的胰腺导管腺癌(PDAC)细胞中进行了全基因组范围的CRISPR-Cas9筛选,并找到了可以用于治疗该类型癌症的潜在抗体药物。这种类型的PDAC依赖Wnt信号进行增殖。在这项研究中,研究人员通过筛选发现一个有FZD5参与的Wnt信号通路     

研发动态

正基因组编辑技术取得新突破河北科技大学生物科学与工程学院副教授韩春雨带领团队研发出一种基因组编辑新技术Ng Ago-g DNA,打破了外国基因组编辑技术的专利垄断。相关文章发表在《自然·生物技术》上。目前,学界公认最先进的基因组编辑方法是CRISPR-Cas9,这种方法由美国麻省理工学院的华人科学家张峰等人拥有专利,能够实现对基因较为精准和高效的编辑,被认为是遗传研     

PRP8蛋白质反式剪接系统的建立

真菌病原体Cryptococcus neoformansAD血清型剪接体蛋白PRP8蛋白质内含子是目前 发现的第2个存在于真核生物体核基因组中的蛋白质内含子.它的宿主基因prp8编码的PRP 8蛋白作为剪接体的1个组分,是1个高度保守的mRNA剪接蛋白.将组氨酸标签插入克隆自真菌病原体Cryptococcus neoformans AD血清型的PRP8蛋白质内含子中,并将该蛋白质内含子进行人工断裂,获得断裂蛋白质内含子,在大肠杆菌中鉴定其剪接活性.研究结果表明：所获得的改造型蛋白质内含子均表现出高效的剪接活性.利用此Cryptococcus neoformansAD血清型PRP8 断裂蛋白质内含子,成功构建了蛋白质反式剪接系统.这一反式剪接系统可用于其他蛋白质的连接与合成,有望成为蛋白质工程中的一种有用工具.