应用Red重组工程技术建立asd基因缺失的大肠杆菌DH108菌株

目的：建立一株新遗传表型的大肠杆菌DH10BAasd菌株。方法：应用pKD46介导的重组系统、kan／kil选择反选择系统、双链线性DNA重组技术和重叠引物介导的DNA重组技术,在菌株DH10B体内,对其染色体上的asd基因进行了基因敲除。结果：建立了一株二氨基庚二酸（DAP）营养缺陷型重组大肠杆菌DH10BAasd。结论：为进一步建立以大肠杆菌DH10B为载体的DNA疫苗或基因治疗载体奠定了基础。     

基于大肠杆菌受体菌DH5α △asd缺失株的构建及作为基因转化、表达操作系统的评估

基于大肠杆菌(E.coli)染色体上asd基因的已知序列,利用λ噬菌体的Red同源重组系统一步法构建E.coliDH5α的asd基因缺失突变株DH5α△asd::cat,在二次重组中利用携带能够表达FLP位点特异性重组酶的质粒pCP20介导二次同源重组,以去除上述缺失突变株中氯霉素抗性筛选基因。结合PCR扩增和测序结果,证明DH5α△asd缺失突变株的正确构建。该缺失突变株失去了在普通LB培养基上生长的能力,只有添加DAP或导入表达asd基因的质粒(asd基因互补试验)才能在LB培养基上生长,与原型DH5α比较,其生长速度和生长对数期、接受不同拷贝数质粒的转化效率几乎相一致。基于该缺失突变株构建出以asd营养基因为标志的大肠杆菌染色体-质粒平衡致死系统。体外培养连续传代50代次,pnirBMisL-fedF-asd质粒不丢失,并功能性表达F18大肠杆菌黏附素FedF。     

鼠伤寒沙门菌SL1344株环化腺苷酸合成酶缺失株平衡致死系统的构建及其雏鸡免疫保护试验

摘要:【目的】为构建鼠伤寒沙门菌环化腺苷酸合成酶缺失株平衡致死系统,并对其生物学特性进行检测。【方法】以鼠伤寒沙门菌SL1344Δcya株为亲本株,利用重组自杀性质粒(pREΔasd)介导的同源重组技术,经两步法缺失并筛选asd基因缺失株(SL1344Δcya Δasd)。将含asd基因且无抗性的pYA3493质粒电转化至缺失株SL1344ΔcyaΔasd,构建重组菌株SL1344ΔcyaΔasd (pYA3493)。【结果】试验结果表明,重组菌株SL1344ΔcyaΔasd(pYA3493)生化特性和生长速度与参考株SL1344相比差异较大,与亲本株SL1344Δcya基本一致,SL1344ΔcyaΔasd(pYA3493)失去了利用麦芽糖、乳糖、山梨醇等碳源的能力,也不能分解H2 S、半乳糖和鼠李糖,但仍保留了利用葡萄糖的能力。对1日龄雏鸡攻毒试验表明,SL1344ΔcyaΔasd(pYA3493)毒力较参考株SL1344降低了约104倍。免疫保护试验显示,1日龄雏鸡免疫SL1344ΔcyaΔasd(pYA3493)后第17天,利用鼠伤寒沙门菌参考株攻毒,保护率为62.5%。【结论】鼠伤寒沙门菌SL1344株环化腺苷酸合成酶缺失株平衡致死系统构建成功,且具有较好的免疫保护性,为深入研究以鼠伤寒沙门菌为载体的口服疫苗奠定基础。     

pBR322-Red介导的E.coli染色体基因敲入、位点及表达研究

应用pBR322-Red介导的重组工程系统,kan/sacB选择反选择系统,双链线性DNA重组技术和重叠引物介导的DNA重组技术,将长度为1 653 bp的luc报告基因分别敲入到E.coli W3110染色体lacZ,lacY和lacA基因的位置,建立了一系列具有新遗传表型的菌株:CWL2、CWL4和CWL6.荧光素酶分析表明,外源报告基因luc能在这3个结构基因处有效的组成型表达.为了进一步确定外源基因的表达情况,用霍乱毒素B亚单位基因ctxb替换了lacZ基因,构建了新菌株CWD1.证明了以单拷贝形式存在在大肠杆菌染色体CWD1上的ctxb基因能有效的表达CTB蛋白并能将其分泌至细胞外培养液中.结果初步确定了大肠杆菌染色体上的lac操纵子结构基因位点适合外源基因的敲入和表达.     

表达大肠杆菌LT—B抗原的减毒鼠伤寒沙门氏菌株的构建

采用无毒的鼠伤寒沙门氏菌sR一1l△Cya,△Crp,△asd菌株作为宿主菌,选择相应的asd+表达载体构建了含大肠杆菌肠毒素B亚基基因(toxB)的重组质粒,并通过两次转化引入宿主菌,构成了平衡致死的重组体。特异性的测定表明,这种无抗药性的杂合菌株能较高水平地表达LT—B抗原,可望成为预防ETEC腹泻和相应的沙门氏菌病双价口服活疫苗的研究基础。     

pBR322-Red介导的E．Coli染色体基因敲入、位点及表达研究

应用pBR322-Red介导的重组工程系统,Kan/sacB选择反选择系统,双链线性DNA重组技术和重叠引物介导的DNA重组技术,将长度为1 653 bp的luc报告基因分别敲入到E.coli W3110染色体lacZ, lacY和lacA基因的位置,建立了一系列具有新遗传表型的菌株：CWL2、CWL4和CWL6。荧光素酶分析表明,外源报告基因luc能在这3个结构基因处有效的组成型表达。为了进一步确定外源基因的表达情况,用霍乱毒素B亚单位基因ctxb替换了lacZ基因,构建了新菌株CWD1。证明了以单拷贝形式存在在大肠杆菌染色体CWD1上的ctxb基因能有效的表达CTB蛋白并能将其分泌至细胞外培养液中。结果初步确定了大肠杆菌染色体上的lac操纵子结构基因位点适合外源基因的敲入和表达。     

大肠杆菌SLTIIvB基因的克隆和表达

采用聚合酶链式反应(PCR),从大肠杆菌O.138基因组DNA中分别扩增出志贺菌样毒素II型变体B的结构序列和包括信号肽的全序列两段基因,定向克隆进表达载体质粒pYA3334(asd\++)的EcoRI\,BamHI位点之间,构建成重组表达质粒。在大肠杆菌X6212(Δasd)筛选出重组质粒pB\-0和pB\-1后,经中间宿主X3730转化过渡,再导入ΔasdΔcyaΔcrp减毒鼠伤寒沙门氏菌X4550,构建成宿主和载体之间具有平衡致死结构的SLTIIvB重组菌。SDSPAGE和Westernblot分析重组菌X4550(pB\-0)在76kD左右处有一条特异性蛋白条带。动物免疫试验表明该重组菌能刺激机体产生针对SLTIIvB和沙门氏菌的特异性抗体。这为进一步研制相应的抗猪水肿病及相应沙门氏菌病的双价活疫苗奠定了重要基础。     

减毒鼠伤寒沙门菌三型分泌表达系统的构建及其特性

为开发新型重组减毒鼠伤寒沙门菌口服活疫苗载体,本研究以pYA3493质粒为基础,用鼠伤寒沙门菌sopE_(Nt100)基因及其启动子替代原有的P_(trc)启动子,构建沙门菌三型分泌表达载体pYA-sopE_(Nt100);再将质粒pYA-sopE_(Nt100)电转入沙门菌ΔcrpΔasd SL1344,构建减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统,研究其生物学特性,进一步将报告基因egfp克隆入sop E基因下游,构建重组菌株ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100)-egfp),感染Vero细胞,用Western blotting分析该系统递呈外源抗原的能力。PCR、酶切及测序结果表明,减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统构建成功;生物学特性鉴定结果表明,其血清型与亲本株Δcrp SL1344及野生株SL1344保持一致;其生化特性与亲本株基本相近,但与野毒株相比发生明显变化;生长速度也更为缓慢;重组菌株ΔcrpΔasd SL1344(p YA-sop E_(Nt100))的LD50较野生株SL1344降低了7.0×104倍;Western blotting结果发现,重组菌培养上清中能检测到Sop E_(Nt100)-egfp融合蛋白(37 k Da);重组菌株感染Vero细胞后,可以同时检测到Sop E_(Nt100)-egfp融合蛋白(37 k Da)和EGFP蛋白(27 k Da)。以上结果证实,本研究成功构建了新型减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd(p YA-sop E_(Nt100))三型分泌表达系统,其能够有效递呈外源抗原,该重组菌株有潜力作为安全、稳定、高效表达外源基因的口服重组活疫苗载体。     

利用λ-Red重组系统和平衡致死系统改造抗药性致腹泻工程疫苗

质粒pMM085是含有猪毒素源性大肠杆菌(ETEC)的黏附素K88与无毒肠毒素LTA-B 基因的重组质粒,含氯霉素抗性基因,由此构建的菌苗株带有抗药性。利用平衡致死系统改建此疫苗株,即将质粒上的氯霉素抗性基因cat替换成asd基因,并把新构建的质粒转移到缺失asd基因的大肠杆菌X6097中。但由于质粒pMM085是一个23kD的大质粒,传统的基因工程操作不易进行,利用λ-Red重组系统,将表达Red重组蛋白的质粒pKD46转化含pMM085的大肠杆菌X6097,并用两端各带有39ntcat基因同源区、含全长asd基因的PCR产物电击转化此感受态细胞,在λ-Red重组系统的帮助下,成功实现了asd基因对cat基因的置换。     

副溶血性弧菌基因敲除方法的建立及应用

目的摸索出一套副溶血性弧菌基因敲除的可靠方案,副溶血性弧菌致病相关基因的敲除对深入研究其致病机制有重要意义。方法通过融合PCR技术将目的基因上下游同源臂融合并克隆到自杀载体pDS132上,将重组质粒转化大肠杆菌S17λpir中,再接合转移到副溶血性弧菌菌株内,经pDS132质粒上sacB基因的反向筛选得到突变株。结果成功构建了副溶血性弧菌RIMD2210633菌株ΔopaR,ΔtoxR和ΔaphA三个基因突变株。结论通过自杀载体同源重组成功获得精确敲除的无痕突变株更有利于基因功能的研究,使后续副溶血性弧菌突变株与野生株的对比研究成为可能。     

利用宿主-载体平衡致死系统构建志贺氏菌3价疫苗候选株

选择福氏2a志贺氏菌疫苗株T32为受体菌,通过基因同源重组交换技术,对其染色体asd基因进行定位突变,使之不能在LB培基上生长;同时利用链球菌asd基因构建Asd⁺的无抗药性互补载体,两者组成1套T32宿主载体平衡致死系统.进一步应用该系统克隆和表达了具有重要免疫保护功能的宋内I相O抗原基因和志贺氏毒素B亚单位基因(stxB),构建成福氏2a-宋内-StxB3价菌苗候选株FSD0l.结果显示:该菌株遗传稳定,重组质粒不需用抗生素选择,能有效表达3价抗原和产生针对上述3种野生型毒株的免疫保护反应.     

大肠杆菌astE、rph基因敲除突变株的构建

目的:分别构建大肠杆菌astE、rph基因敲除突变株,并检测其异丁醇耐受性的变化。方法:利用Red重组系统分别敲除大肠杆菌的astE和rph基因,并对所获得的突变株进行异丁醇耐受性相关实验研究。结果:成功构建了astE基因缺失突变株△astE和rph基因缺失突变株Δrph,发现两种突变株的异丁醇耐受性均有所提高。结论:通过缺陷菌株的构建,为未来进一步代谢改造生产异丁醇和研究异丁醇耐受机制奠定了基础。     

大肠杆菌ptsG基因敲除及其缺陷株生长特性研究

在大肠杆菌磷酸转移酶系统中,葡萄糖主要由ptsG基因编码的酶ⅡCB^Glc转运入细胞。利用代谢工程技术构建ptsG基因缺陷株,有望降低葡萄糖的摄取速率,减少乙酸累积,促进菌体生长。运用PCR技术,扩增出两翼与ptsG基因上下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因的DNA片段。经电转化,将外源DNA片段分别转入Escherichia coli DH5α、JM109中。在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与染色体上同源区域重组,将基因ptsG敲除,构建ptsG基因缺陷株DH5αP、JM109P。在LB培养基中,ptsG基因缺陷株的生长状况与亲株无明显差异。在含有葡萄糖的LB培养基中,DH5αP、JM109P的最高菌密度分别是对照菌株DH5α、JM109的3.47倍和4.25倍,ptsG基因缺陷株对葡萄糖的摄入量也明显高于对照菌株。重组蛋白肿瘤坏死因子（TNF）在DH5αP、JM109P中的表达量分别占全菌蛋白的24.3%、20.8%,A600分别为8.28、7.62,TNF在缺陷株中单位体积的表达量明显高于对照菌株。以上结果说明,大肠杆菌ptsG基因缺陷株具有良好的生长能力和表达外源蛋白的能力,在大肠杆菌高密度发酵研究方面具有良好的应用前景。     

一种快速、精确构建大肠杆菌组氨酸营养缺陷型的方法

将表达Red体内重组蛋白的质粒pKD46转化大肠杆菌：DH5α,用5′端与组氨酸基因同源,3′端与卡那霉素抗性基因同源的引物获得具有卡那霉素抗性基因的PCR产物,然后电击转化DH5α,在λRed重组系统的帮助下,通过卡那霉素抗性基因两侧的组氨酸基因序列在体内与大肠杆菌染色体上的组氨酸基因发生同源重组,置换了DH5α组氨酸操纵元中的hisDCB基因,最后利用卡那霉素抗性基因两端的FRT位点,通过FTP位点专一性重组将卡那霉素抗性基因去除,最终获得了不具抗性的大肠杆菌组氨酸营养缺陷型菌株。为在大肠杆菌及其他菌株中快速、精确的构建营养缺陷型菌株提供了有益的参考。     

ompC突变造成大肠杆菌在碱性条件下对渗透压敏感

大肠杆菌DH42突变株碱性条件下对高渗透压敏感。采用mini-Tn5转座突变质粒,同源重组构建突变菌株和DNA片段亚克隆等技术确定了造成大肠杆菌DH42在碱性条件下,对高渗透压敏感的原因是ompC基因突变。通过P1转导,构建了大肠杆菌D9（W3110 ompC：：kan）菌株。比较D9菌株和DH42菌株在不同pH和不同盐浓度条件下的生长,发现大肠杆菌ompC基因是大肠杆菌在碱性条件下应对高渗透压环境胁迫的必须基因。     

Gap-Repair方式建立一种基于pBR322-Red的新型重组工程系统

应用Gap—Repair新技术,以pBR322为载体,在λ噬菌体Red重组酶的作用下,通过同源重组直接从大肠杆菌DY330染色体上亚克隆了长度为6．7kb的包含Red重组酶基因的λ噬菌体左向操纵子基因序列。建立了一种能够随意在不同细菌宿主中转移的基于pBR322-Red的重组工程系统。为了验证pBR322-Red的生物功能,以大肠杆菌染色体上的galk基因为靶标,用Red介导的单链DNA重组技术敲入T→G单碱基突变,使galk基因内编码第145位氨基酸的密码子由TAT转变成TAG,产生了一个琥珀突变。确定了pBR322-Red系统的重组功能。     

Red体内同源重组介导的egfp、kan基因融合和重组质粒构建

重组工程是近年来建立的一种基于高效率体内同源重组的新型遗传工程技术,可应用于靶DNA序列的敲入、敲除和基因克隆等。在应用重组工程技术进行基因亚克隆时发现,体外重叠PCR法难以获得高质量的目的DNA打靶片段,严重影响重组效率。为了解决上述问题,根据Red重组酶介导的体内同源重组工作原理进行了技术改进。先用PCR方法合成egfp和kan两条末端互补的线性DNA片段,然后将其电击共转化进入携带Red重组酶和pcDNA3．1载体DNA的大肠杆菌DY331菌株内,经体内同源重组直接产生的pcDNA3.1—egfp-kan环状重组质粒DNA分子可通过抗生素标记筛选获得,阳性率可达到45％。瞬时转染pcDNA3．1-egfp-kan可获得绿色荧光蛋白在293细胞中的表达。     

表达大肠杆菌LT-B/ST融合抗原的减毒鼠伤寒沙门氏菌株的构建

编码LT-B/ST融合抗原的基因插入pYA248载体中,构建了重组质粒pXZL66。该重组质粒转入无毒鼠伤寒沙门氏菌SR-11,ΔCya,Δcrp,Δasd菌株X4072。此无抗药性的杂合菌株X4072(pXZL66)表达的LT-B/ST融合抗原具有LT和ST抗原性而没有生物毒性,可望成为预防ETEC腹泻和相应的沙门氏菌病双价口服活疫苗候选株。     

pBR322-Red在大肠杆菌lac操纵子基因敲除和敲入中的应用

pBR322-Red是一种新型重组工程系统,它携带了λ-噬菌体Red重组酶基因和一系列调控元件.对pBR322-Red最优重组条件进行探索后应用该质粒提供的体内同源重组功能,在菌株W3110体内,对染色体上的lac操纵子进行了基因修饰,包括:①运用kan/sacB选择反选择方法和重叠引物方法敲除了阻遏基因lacⅠ,②运用kan/sacB选择反选择方法和线性双链DNA介导的DNA重组方法将报告基因lacZ敲入lacA和lacY的位置,并且首次测定了报告基因lacZ在这三个结构基因位置的组成性表达情况.结果表明运用不同的重组策略,pBR322-Red系统都能方便有效地对大肠杆菌W3110染色体进行基因敲除和敲入修饰.     

基于pDS132的基因敲除中创伤弧菌氯霉素的耐药性变化及影响

【背景】基于自杀载体的基因敲除在单基因敲除上的应用较为常见,但在多基因敲除过程中细菌耐药性的变化及对后续敲除的影响尚未明确。【目的】探究基于自杀载体pDS132的创伤弧菌vvhA与rtxA1双基因敲除株构建过程中,创伤弧菌对氯霉素耐药性的变化及对后续基因敲除的影响。【方法】基于自杀载体pDS132的同源重组法构建创伤弧菌YJ016的单基因敲除株YJ016-ΔvvhA、YJ016-ΔrtxA1和双基因敲除株YJ016-ΔvvhAΔrtxA1,记录单交换筛选时的氯霉素浓度与筛选平板上成功重组的菌株所占比例。琼脂稀释法测定野生型与敲除株的氯霉素最低抑菌浓度(Minimum InhibitoryConcentration,MIC)和抗性突变频率,纸片扩散法测定菌株对其他药物的敏感性,分析其对单交换筛选的影响。【结果】单基因敲除株的氯霉素MIC及氯霉素抗性突变频率高于野生型;双基因敲除株的庆大霉素抑菌圈直径小于野生型。单基因敲除时,单交换重组菌株的占比为100%(20/20);在YJ016-ΔvvhA上敲除rtxA1基因,氯霉素筛选浓度为2、4μg/mL时,单交换重组菌株的占比分别为40%(8/20)、5%(1/20);在YJ016-ΔrtxA1上敲除vvhA基因,氯霉素筛选浓度为2、4μg/mL时,单交换重组菌株的占比均为0%(0/20)。【结论】基于自杀载体pDS132的基因敲除中创伤弧菌氯霉素的耐药性升高,可能影响后续单交换重组的筛选,该结果为基于自杀载体的同源重组技术应用于多基因敲除提供了参考。