Smad3基因剔除致骨关节炎小鼠血清蛋白质组双向凝胶电泳分析

Smad3基因剔除导致小鼠骨关节炎,为了进一步深入研究Smad3基因缺失导致骨关节炎形成的分子机制,寻找骨关节炎发生早期的分子变化,用双向电泳技术结合肽质量指纹谱技术对Smad3基因剔除小鼠和野生型小鼠血清蛋白质组进行了初步分析,对其中7个表达差异蛋白质进行了鉴定,并探讨了所鉴定蛋白质与骨关节炎发生的关系,为揭示SMAD3介导的TGF－β信号在骨骼发育中的重要作用提供了线索。     

Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响

研究Smad3基因剔除对小鼠造血功能的影响。实验小鼠分为5组,每组有Smad3基因剔除小鼠（Smad3^-/-）和其同窝孪生的野生型小鼠（Smad3^+/+）各1只。小鼠的造血功能用14天形成的脾结节(CFUS14)、多系祖细胞（CFUGEMM）、粒单系祖细胞（CFUGM）、红系祖细胞（BFUE）测定及外周血象、骨髓象等实验血液学指标来确定。每组小鼠取尾血作白细胞、红细胞和血小板计数,涂片作白细胞分类计数。将一侧股骨的骨髓冲出,制成单细胞悬液,计数其中有核细胞数,测定CFU-GM、BFU-E、CFU-GEMM值。将每只小鼠的4×10⁴个骨髓有核细胞,经尾静脉注入3只8～10周经致死量射线照射的同系雌性小鼠体内,测定14天的CFUS。取一部分胸骨、肝脏、脾脏固定做病理切片,其余胸骨冲出骨髓,涂片作分类计数。结果Smad3^-/-小鼠外周血白细胞和血小板计数明显高于Smad3^+/+小鼠,红细胞数无显著差异。外周血白细胞分类结果也表明粒细胞显著增高。骨髓有核细胞数无显著差异,CFU-GM显著增高,BFU-E 无显著差异,CFU-GEMM明显减少,CFU-S显著减少。病理形态学观察发现骨髓增生极度活跃,以粒系为主,肝脾无显著差别。骨髓涂片分类表明粒系增多,粒系：红系比例增高。因此得出结论Smad3基因剔除使小鼠造血干祖细胞数目减少,而且干祖细胞分化异常,向粒系分化增多。Smad3基因对造血系统的作用与TGF-β的作用有相关性。     

基于Cre/LoxP系统的Smad2条件基因打靶小鼠的建立

Smads家族是转化生长因子TGF-b信号转导途径中一个重要的新基因家族.SMAD2属于受体激活的SMADs.Smad2基因在多种肿瘤中发生突变,是一种可能的肿瘤抑制基因. Smad2基因完全剔除导致小鼠在胚胎期6.5d死亡.为了研究Smad2在脊椎动物成体各组织器官及肿瘤发生中的可能作用,利用Cre/LoxP系统构建了Smad2条件基因打靶载体,将两个方向相同的LoxP序列置于编码SMAD2蛋白C末端功能域序列两侧的内含子中,并在组成型表达Cre重组酶的大肠杆菌中检测了LoxP位点的功能;用打靶载体电击转染小鼠胚胎干细胞,经Southern杂交筛选到3株发生正确同源重组的中靶ES细胞克隆;通过囊胚显微注射将中靶ES细胞导入受体小鼠囊胚腔,获得了ES细胞种系嵌合体;对高嵌合度小鼠与C57BL/6J的子代小鼠进行基因型鉴定,成功地获得了Smad2条件基因打靶小鼠.     

浑球红细菌谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)的序列分析

测定了浑球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)及其5'端和3'端的序列,全长为5510bp。序列分析表明,R. sphaeroides gltB基因全长为4636bp。从核苷酸序列推测其蛋白质分子量约为164kD。R. sphaeroides gltB基因与Azospirillum brasilense和Escherichia coli的gltB基因DNA序列有很高的同源性。其蛋白质氨基酸序列与A. brasilense gltB基因产物GltB也具有很高的同源性。此外,还对R. sphaeroides GltB的各可能功能区进行了分析,发现它们具有很高的保守性。     

snthr-1Bao稀毛小鼠突变基因的精确定位及克隆鉴定

snthr^-1Bao稀毛小鼠是本实验室培育的呈单基因隐性遗传的突变系小鼠,突变基因已被初步定位于第9号染色体末端;为了精确定位并鉴定snthr^-1Bao稀毛小鼠的突变基因,将(C57BL/6J×snthr^-1Bao)F₁代互交繁殖F₂代小鼠4 400余只,其中稀毛小鼠1 100只,并在2个微卫星、35个可能的简单序列重复标记（simple sequence repeat,SSR）及3个酶切扩增多态性序列（c1eaved amplified polymorphic sequences,CAPS）标记中找到4个合适的基因组标记。利用这些标记及F₂代稀毛小鼠将突变基因精确定位到第9号染色体距着丝粒117.763 kb及119.129 kb之间1.367 Mb的范围内,在其间的21个基因中确定Plcd1为稀毛突变的强力候选基因。通过对基因组的直接测序,发现snthr^-1Bao稀毛小鼠基因组上有一个14 883 bp的缺失,这一缺失包含了Plcd1基因的4—15号外显子及Vill基因的10—19号外显子。推测极可能是Plcd1基因缺失导致snthr^-1Bao小鼠出现稀毛表型。     

鸡传染性支气管炎病毒中国流行株免疫原S1基因的分子克隆、序列分析及其DNA免疫的初步研究*

对来源于我国华东地区的鸡传染性支气管炎病毒流行株QD免疫原Sl基因cDNA进行了克隆、序列分析和DNA免疫的初步研究。RT—PCR扩增QD毒株的S1基因,将其5’和3’端分别进行分子修饰后插入克隆载体pUCl8的BamHⅠ／HindⅢ位电,在大肠杆菌中实现了目的基因的克隆;利用英国IBV毒株Sl全基因核酸探针与QD毒株S1基因的重组克隆质粒分子杂交后,采用HaeⅢ,PvuⅡ和XbaⅠ等限制酶对此流行毒株S1基固cDNA进行了酶切分析;在测定QD毒株S1基因5’端高变区核苷酸序列并以此与IBV　M41,H120,6／82及Beaud等参考毒株序列对比分析的基础上,构建了QD株S1基因DNA免疫表达质粒,肌肉注射免疫小鼠后,鸡胚病毒中和试验的结果表明,IBV S1基因DNA免疫表达质粒能诱导小鼠产生病毒特异的中和抗体,具有良好的免疫原性,初步显示基因疫苗在鸡传染性支气管炎防治上应用前景。     

用基于“Neo/E”的技术构建重组质粒

根据重组工程原理,建立了一种用于构建重组质粒的 “neo/E”（抗生素/单酶切位点）选择与反选择新方法。首先采用 PCR方法扩增出线性打靶分子：然后进行两步体内同源重组,（1）neo/E基因敲入,重组子呈现neo抗性表型;（2）目的基因替换neo/E基因。用限制酶E消化时,发生第二步重组的DNA分子不能被消化,能够转化大肠杆菌受体菌DH5α。应用该方法构建了重组质粒pGL3-Basic PC1900T。PCR及测序鉴定证明：外源片段重组率为20%,所建立的重组工程选择与反选择新技术为质粒构建提供了新的解决方案。     

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T₀代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T₁代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。     

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因无药物抗性标记突变株HBC-/GFP+的构建及其生物学特性研究

通过使用枯草芽胞杆菌一个蔗糖敏感sacB基因发展了一种依靠蔗糖的负向筛选系统 ,这种方法允许没有标记突变的基因进入胸膜肺炎放线杆菌染色体。首先 ,构建了猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因GFP插入失活型的重组质粒pOSAKCG ,其中一个表达盒含有氨苄青霉素基因和以外膜蛋白omlA作为启动子表达sacB基因。重组质粒pOSAKCG通过电穿孔转化 ,它的突变apxIICA基因与野生型亲本菌株胸膜肺炎放线杆菌HB03染色体上野生型apxIICA基因发生同源交换 ,两步法筛选获得了apxII基因突变株HBC^-GFP⁺,PCR和Southernblot对突变株进行初步鉴定 ,进一步对突变株的一些生物学特性 ,包括它的溶血活性、免疫原性、生长特性及其对小鼠的安全性进行了研究。结果表明 ,无药物抗性标记突变株的构建是成功的。该突变株的构建为进一步研究突变株作为载体和疫苗奠定了坚实的基础。     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N-乙酰高丝氨酸内酯（N-cyl-homoserine lactones,AHLs）,是一类数量感知（Quorum-sensing）系统中的信号分子,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子,构建了融合基因pro3A-aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT304的BamHI/SphI位点,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株。     

曲霉与木霉纤维素酶系基因组的属间遗传表达相容性

选用三类典型重组子3a、3b、A7-1和双亲本菌株AspersillusnigerAMSH、TrichodermareeseiQM9414为材料,按照所设计的纤维素酶系基因的通用序列和同工酶分型方法,进行基因组DNA指纹和酶系同工酶多态性比较分析。旨在提供重组子中基因重组的分子证据,阐明远缘双亲本基因组间的遗传表达相容性,并讨论其杂种优势的分子基础。结果发现重组子中基因组DNA指纹的重组特征稳定遗传,并能够相容性增强表达重组后的羧甲基纤维素酶（CMCase）和β-葡萄糖苷酶（βGlase）同工酶组分。纤维素酶系杂种优势的分子基础多样性包括：（1）3b中来自于双亲本部分编码βGlase的基因的杂合迭加和增强表达;（2）3a和A7-1中对应继承双亲本部分编码CMCase和βGlase的基因间协调性增强表达,并导致相应酶组分蛋白合成量的显著增加。由此综合提出了一个由βGlase介导的纤维素酶系活性调节和诱导合成调控的“双重协同增效”模型。此外还建立了考察重组子中杂种优势分子基础及其遗传稳定性的可行方法。     

骨保护素(Opg)基因敲除小鼠发生高转换型骨质疏松和动脉钙化

骨质疏松以及动脉钙化均是危害极大的临床常见病变，骨保护素 (OPG) 可能是联系两者的分子之一. 构建替换型载体pXpPNT-OPG，利用同源重组，将编码前3个蛋白质结构域的小鼠Opg基因组第二外显子序列剔除掉. 通过胚胎干细胞 (ES) 基因打靶获得了正确重组的ES细胞克隆，ES细胞显微注射后获得嵌合体小鼠，交配传代获得杂合子和纯合子小鼠. RT-PCR和蛋白质印迹实验结果显示，纯合子小鼠没有Opg基因的表达. 纯合子小鼠骨量丢失明显，骨生物力学指标明显下降，发生严重的骨质疏松，此外，还有50%以上的纯合子小鼠在早期出现动脉中层钙化. 小鼠破骨功能亢进，与此同时，成熟成骨细胞数量增加，矿化功能强于野生型. Opg基因缺失小鼠骨中钙和磷大量流失，而血清中水平没有变化，这提示钙磷代谢异常不是OPG缺失导致动脉钙化的原因. 对建立的Opg基因敲除小鼠模型进一步深入的研究，将有助于说明动脉钙化和骨质疏松症相互联系的分子机制，为防治骨质疏松症和动脉钙化的并发提供理论基础支持.     

绵羊tnp2基因的克隆及其在体外共培养系统中圆形精子细胞的转录分析

过渡蛋白2基因（tnp2）是圆形精子细胞特异表达的基因。为了开展绵羊圆形精子细胞标记基因的研究,根据GenBank上已公布的牛的cDNA序列设计引物,采用RT-PCR和分子克隆方法,克隆了蒙古绵羊tnp2基因cDNA部分编码区序列。DNA 序列测定结果与牛的核苷酸序列比对,同源性为95.3%。根据绵羊tnp2基因的cDNA序列设计引物,对共培养的四月龄绵羊睾丸生殖细胞进行RT-PCR鉴定。结果显示体外共培养的绵羊睾丸生殖细胞一直到第十周后仍有圆形精子细胞产生。绵羊tnp2基因的cDNA克隆和序列测定为进一步研究绵羊精子发生过程奠定了基础。     

含庚型肝炎病毒E2基因片段质粒DNA能诱发相当强烈的体液免疫应答

研究了庚型肝炎病毒E2(HGVE2 )基因片段作为DNA疫苗的可行性。将来自于质粒pThioHis-E2编码HGVE2的基因片段 (559bp)亚克隆到质粒pCMV-S中 ,使之和HBsAg基因位于同一阅读框 ,形成重组质粒pCMV-S-E2。用纯化的质粒pCMV-S-E2DNA注射到昆明小鼠后腿四头肌中来免疫小鼠 ,同时用pCMV-S作为对照。间隔 14天再加强一次免疫。在加强免疫后的第 8天眼眶取血。用E2-GST融合蛋白作为固定化抗原 ,通过ELISA检测受试小鼠的体液免疫应答。结果表明 ,用质粒pCMV-S-EDNA免疫的小鼠可以产生很强的体液免疫应答。     

转查耳酮合酶基因矮牵牛共抑制的研究

查耳酮合酶是花色素合成途径的一个关键酶. 将查耳酮合酶基因(chalcone synthase A, chsA)导入矮牵牛(Petunia hybrida)后, 转基因植株的外源与内源chsA基因一起发生共抑制, 导致花色改变. 将β-葡糖苷酸酶基因(uidA)连在chsA基因下游形成融合基因, 通过土壤农杆菌介导的途径转化矮牵牛. 利用GUS组织染色检测到共抑制的发生具有发育特异性, 在花组织发育时期开始发生, 发生的起始需要内源基因与外源基因的相互作用. RNA原位杂交实验表明, 共抑制的发生没有组织特异性, 且初步表明共抑制发生后, RNA可能是在细胞质中发生降解的.     

大豆中一个新防卫基因的克隆与鉴定

从大豆中分离鉴定了一个单拷贝的cDNA克隆,该基因所编码的蛋白质富含脯氨酸,命名为SbPRP .序列分析表明它具有完整的编码框,编码一个具126个氨基酸的蛋白质,其中含有一个由25个氨基酸组成的信号肽.成熟蛋白SbPRP具有典型的双模块结构,包括富含脯氨酸结构域(17个氨基酸)和一个长的疏水的富含半胱氨酸的结构域(84个氨基酸). SbPRP的表达具有明显的器官特异性,即叶中大量表达而根中不表达.Northern杂交进一步表明,SbPRP不仅对水杨酸处理作出迅速应答,而且也可对接种大豆花叶病毒Sa株系作出应答,同时还对其他非生物胁迫如盐和干旱也有明显的应答作用,因此SbPRP基因可能是一个新的防卫基因.     

基因工程改良植物重金属抗性与富集能力的研究进展

基于分子水平上对植物吸收、解毒、忍耐以及超富集重金属的几个关键步骤的认识,以及一些功能基因相继在细菌、酵母、植物和动物中被分离、鉴定,近年来,人们利用转基因技术提高植物重金属抗性和富集能力方面已获得进展, 一些功能基因（如gsh1, MerA和ArsC)及其工程植物已显示出植物修复产业化潜力。特别对转基因技术所采取的分子生物学途径、达到的效果以及存在的问题进行了详述,对今后研究的重点和策略进行了探讨。     

兼具凝集素活性的芥菜几丁质酶BjCHI1

利用毕赤酵母表达系统表达芥菜几丁质酶基因BjCHI1及其两个衍生基因BjCHI2和BjCHI3,获得相应的蛋白质。经FPLC纯化后,测定了3种蛋白质的几丁质酶活性,发现它们均能降解CM-chitin-RBV和胶状几丁质。以CM-chitin-RBV为底物时的Km值分别为0.799mg/mL、0.544mg/mL和0.793mg/mL,差别甚微。而以胶状几丁质为底物时的Km值分别为0.281mg/mL、0.388mg/mL和1.643mg/mL,表现一定的差别,说明几丁质结合域影响了酶对不溶性底物的亲和力。3种蛋白中,只有BjCHI1在33μg/mL以上浓度具有凝集素活性,而BjCHI2和BjCHI3的浓度即使高达800μg/mL也无凝集素活性,表明2个几丁质结合域是BjCHI1具有凝集素活性的必需条件,这是植物中发现的第一个兼有几丁质酶和凝集素活性的蛋白质。      

转基因水稻中转录水平cry1Ab 基因的沉默及其阶段复活

以田间环境释放条件下农杆菌介导法转化而成的转cry1Ab 基因水稻为研究对象, 利用GUS组织化学染色法、Western杂交技术, 在不抗虫转基因中8215株系后代中筛选到一个无cry1Ab 蛋白表达产物株系. 分子杂交结果证实, 转基因cry1Ab 在中8215株系后代中发生了转录水平沉默, 整合过程中基因重排使两个拷贝的ubiquitin启动子同时插入到水稻基因组中. 甲基化分析证实ubiquitin启动子区域发生了甲基化, 从而导致cry1Ab基因沉默. 利用去甲基化试剂5-氮胞苷处理转基因沉默水稻种子, 并在苗期、分蘖期、孕穗期、灌浆期及成熟期检测了其对沉默基因的复活效应, 结果表明：5-氮胞苷处理使沉默的cry1Ab 基因在灌浆期恢复表达活性, 复活率约为8%~30%, 且以低浓度(45 mg/L处理1, 2 d)处理的复活率及恢复表达水平较高, 复活基因表达的cry1Ab 蛋白最高可达可溶性总蛋白的0.147%.