家蚕核型多角体病毒的基因组结构及其表达模式

Bombyx mori nucleopolyhedrovirus（BmNPV）是家蚕（Bombyx mori）的重要病原,属于杆状病毒。20世纪80年代后期发展了基于杆状病毒作为载体的昆虫杆状病毒表达系统技术。由于家蚕可以规模化饲养,利用重组的BmNPV以家蚕作为“生物工厂”生产重组蛋白因具有低成本、适合产业化的优点而受到高度重视。BmNPV的分子生物学研究以及作为表达载体的应用在过去十几年间得到了较快发展,本文主要就近年来关于BmNPV的基因组结构及其基因表达模式的研究作一概述。     

一种新颖的棉铃虫单闰包埋核多角体病毒表达系统

将含有低拷贝数的mini-F replicon,一个卡那霉素抗性基因和一个lacZα基因8.6kb的DNA片段经同源重组置换到棉铃虫核型多角体病毒基因组中的多角体蛋白基因内,构建了既能在E.coli内复制又可在昆虫细胞内复制形成完整的病毒粒子棉铃虫核型多角体病毒Bacmid(HaBacmid-HZ8)。另外将HaSNPV的多角体蛋白基因和P10启动子序列取代pFastBacDual质粒上的AcMNPV的多角体启动子序列和P10启动子序列,构建插入HaSNPV多角体蛋白基因和P10启动子序列的HapFastBacPhP10供体质粒。利用HapFast BacPhP10供体质粒将eGFP基因转位至HZ8的Tn7附着位点上。随后将含有eGFP基因的重组HZAml细胞内。转染5d后,细胞核内能形成典型的多角体,在萤光显微镜下观察到细胞内显示出强烈的绿色萤光。结果证明我们构建的HaBac to Bcac表达系统能有效的表达外源基因。     

家蚕核型多角体病毒广东株bro基因家族分析

对BmNPV广东株进行了空斑纯化,并对该基因组的bro基因家族进行克隆,获得4个bro基因序列(bro-a、bc、、d),与GenBank数据库中BmNPVbro基因序列及本实验室测定的重庆株的bro基因序列进行比较分析,结果表明广东株BmNPVbro基因存在插入及缺失,其氨基酸的改变主要发生在对应蛋白的N端部分;同时进行的bro基因的系统发生分析表明,广东株bro基因分别位于3个亚组中,广东株bro-d与日本T3、重庆CQ1株bro-d以及法国SC7株bro-Ⅲ属于亚组A,广东株bro-a、c与T3、CQ1株bro-a、c以及SC7株bro-Ⅱ属于亚组B,广东株bro-b与T3、CQ1株bro-b、e以及SC7株bro-Ⅰ属于亚组C,bro基因进化与地理位置的相关性不明显。根据bro基因在四个不同株系基因组中的位置特征,进一步支持了Kang等的观点:bro-d是BmNPV生存所必需的,bro-a和bro-c相互间功能互补。同时推测:SC7株的3个bro基因可能是BmNPVbro家族出现的最简约形式。     

家蚕核型多角体病毒的PCR检测及其部分序列分析

为研究应用PCR技术进行家蚕核型多角体病毒广东株的敏感性检验以及探讨不同地理株系的基因水平的相互关系,本文通过对家蚕核型多角体病毒BmNPV广东株的人工繁殖与纯化,引用了一对根据多角体蛋白基因设计的引物phy35/phy36,对BmNPV的基因组模板DNA进行了PCR扩增,并对其产物进行测序分析.结果显示,PCR技术均可扩增检测出3×108个/mL至3×102个/mL不同浓度的BmNPV模板DNA,特异目标片段大小约为680 bp,且扩增带的亮度随着病毒液浓度的降低而减弱,说明应用引物phy35/phy36进行PCR方法可以有效地应用于检测BmNPV病毒感染的家蚕.同时,测序获得了BmNPV广东株多角体蛋白polyhedrin基因674 bp大小的片段,GC含量为46.4%.经过BLAST比对分析,与BmNPV泰国株的相似性为99%,暗示家蚕BmNPV广东株与泰国株的BmNPV (登录号AY779044)亲缘关系非常相近,两者可能属于BmNPV的不同地理株系.通过系统发育树的进一步分析发现,家蚕核型多角体病毒广东株polyhedrin基因部分序列与家蚕NPV分离株S9多角体蛋白基因(DQ231336)关系很近.     

一种新颖的棉铃虫单粒包埋核多角体病毒表达系统

将含有低拷贝数的mini-F replicon、一个卡那霉素抗性基因和一个lacZα基因8.6kb的DNA片段经同源重组置换到棉铃虫核型多角体病毒基因组中的多角体蛋白基因内,构建了既能在E.coli内复制又可在昆虫细胞内复制形成完整的病毒粒子棉铃虫核型多角体病毒Bacmid(HaBacmid-HZ8).另外将HaSNPV的多角体蛋白基因和P10启动子序列取代pFastBacDual质粒上的AcMNPV的多角体启动子序列和P10启动子序列,构建插入HaSNPV多角体蛋白基因和 P10启动子序列的HapFastBacPhP10供体质粒.利用HapFastBacPhP10供体质粒将eGFP基因转位至HZ8的Tn7附着位点上,随后将含有eGFP基因的重组HaBacmid DNA转染至HZAm1细胞内.转染5d后,细胞核内能形成典型的多角体,在萤光显微镜下观察到细胞内显示出强烈的绿色萤光.结果证明我们构建的HaBac to Bcac 表达系统能有效的表达外源基因.     

一种新颖的棉铃虫单粒包埋核多角体病毒表达系统

将含有低拷贝数的mini Freplicon、一个卡那霉素抗性基因和一个lacZα基因 8.6kb的DNA片段经同源重组置换到棉铃虫核型多角体病毒基因组中的多角体蛋白基因内 ,构建了既能在E .coli内复制又可在昆虫细胞内复制形成完整的病毒粒子棉铃虫核型多角体病毒Bacmid(HaBacmid HZ8)。另外将HaSNPV的多角体蛋白基因和P10启动子序列取代 pFastBacDual质粒上的AcMNPV的多角体启动子序列和P10启动子序列 ,构建插入HaSNPV多角体蛋白基因和P10启动子序列的HapFastBacPhP10供体质粒。利用HapFastBacPhP10供体质粒将eGFP基因转位至HZ8的Tn7附着位点上 ,随后将含有eGFP基因的重组HaBacmidDNA转染至HZAm1细胞内。转染 5d后 ,细胞核内能形成典型的多角体 ,在萤光显微镜下观察到细胞内显示出强烈的绿色萤光。结果证明我们构建的HaBactoBcac表达系统能有效的表达外源基因     

利用杆状病毒Bac-to-Bac系统在Sf9细胞中表达真菌细胞色素P450nor

利用BactoBac杆状病毒载体表达系统将真菌细胞色素P450nor基因克隆至转移载体pFastBac1中, 得到重组质粒pFastBacP450nor, 再将其转化进入含穿梭载体Bacmid的受体菌DH10Bac中发生转座作用, 得到含P450nor基因的重组穿梭载体rBacmid pAcP450nor。分离提取重组Bacmid DNA, 并转染培养的昆虫细胞Sf9, 得到重组病毒rAcp450nor。经酶切和PCR 鉴定, 细胞色素P450nor基因正确地插入到病毒基因组的多角体蛋白基因启动子下, SDSPAGE分析证明：表达蛋白的分子量为43kD左右。Western blotting分析结果表明：有一条特定的杂交带存在, 且分子量相同（约43kD）。进一步证明了含有真菌细胞色素P450nor基因的重组表达载体和重组病毒构建成功,并在昆虫细胞Sf9中实现了高效表达, 经MTT法测定表达的细胞色素P450nor具有还原NO的生物学活性。     

家蚕核多角体病毒解旋酶基因启动子功能区域缺失分析

杆状病毒DNA解旋酶是病毒复制所必需的。瞬时表达分析显示 ,家蚕核多角体病毒解旋酶基因启动子属于延迟早期基因启动子。通过PCR技术在该启动子区产生的一系列缺失分析表明 ,解旋酶基因启动子的基础转录调控区主要位于ATG上游 - 5 1 0～ - 4 1 0bp之间。当只保留ATG上游 98bp区段时 ,仍可测到该启动子的基础活性。在病毒因子存在下 ,将启动子区域删除到ATG上游 - 4 1 0bp时 ,对启动子活性影响不大 ;若继续删除 ,则其活性显著下降。据此推测对病毒因子响应的启动子区段应主要位于ATG上游 - 4 1 0～ - 30 9bp之间     

家蚕核型多角体病毒BmNPV泛素基因缺失显著降低病毒增殖效率北大核心

【目的】泛素是一类进化上高度保守的、由76个氨基酸组成的多肽,是蛋白质泛素化修饰过程中所必需的底物分子,蛋白质泛素化修饰异常会影响宿主的生长和发育。家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)基因orf26是一个编码病毒泛素的基因,其在病毒增殖中的具体功能尚不清楚。【方法】本研究利用同源重组的方法将氯霉素(chloramphenicol)基因(Cm)表达盒替换家蚕杆状病毒泛素基因序列3’端的50个碱基对序列,构建携带Cm表达盒的重组BmNPV病毒基因组(Bm-Bacmid^(Ub-KO)),利用转座原理将绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,gfp)表达盒插入Bm-Bacmid^(Ub-KO)和野生型Bm-Bacmid^(WT)转座位点,构建重组质粒Bm-Bacmid^(Ub-KO-GFP)和Bm-Bacmid^(WT-GFP),以及异位互补型的质粒Bm-Bacmid^(GFP-Ub Rep)。这些重组病毒分别转染家蚕卵巢细胞(Bombyx mori ovarian cell,BmN)后,对转染后的细胞进行绿色荧光观察。【结果】泛素基因缺失后不影响感染性病毒粒子的产生,但与野生型相比,泛素缺失型重组病毒明显降低了感染的细胞中产生的绿色荧光数量。免疫印迹分析表明,泛素缺失后降低重组病毒结构蛋白GP64和VP39在细胞中的表达水平,显著降低病毒增殖效率。生物分析表明,泛素缺失的重组病毒能延缓家蚕半致死时间15 h。【结论】BmNPV泛素基因缺失不影响感染性病毒粒子的产生,但显著降低病毒增殖效率。本研究为阐明泛素在BmNPV增殖中的具体作用提供了实验依据。     

家蚕核多角体病毒解旋酶基因启动子及增强子hr3功能分析

从BmNPVZJ8株克隆了解旋酶（helicase)基因ATG上游的510bp启动子,序列分析发现,该启动子同时具有早期和晚期RNA转录起始位点,将起始密码突变为ATT后,引入萤火虫荧光素酶（Luc)基因作瞬时表达分析,用表达质粒pBmhel510luc转染Bm-5和Sf-21细胞,解旋酶基因启动子能被细胞的RNA聚合酶识别,具有早期启动子的特性,且病毒因子对hel510启动子具有反式激活作用。杆状病毒同源重复区（hr)序列是病毒DNA复制起始点,又具有增强子功能,将BmNPVhr3序列克隆到hel510启动子的下游进行瞬时表达,结果表明,hr3可增强hel510启动子在昆虫细胞和家蚕幼虫中的转录活性分别在7000倍和1000倍左右。     

HIV-1Gag蛋白在大肠杆菌和重组杆状病毒系统中的高效表达及通用型温控原核表达载体的构建

将中国株HIV－1B亚型的gag全基因序列,克隆到杆状病毒表达载体pfastbacI中,构建了重组质粒pfastGag,利用细菌／杆状病毒表达系统筛选重组杆状病毒,在昆虫细胞中高效表达了HIV－1Gag蛋白。通过改造原核表达载体pBV220和pET28,构建了一种新的通用型温控原核表达载体质粒pVV5,该载体携带PrPl串联温控启功子及His—Tag纯化标签,利于目的蛋白表达与纯化。将HIV－1gag基因的1148一1857编码序列,分别插入到pVV5b、pET28b的相应位点,构建了重组表达质粒pEG1b、pEG7b,二者在不同受体菌中,表达重组蛋白的量分别占全菌体蛋白总量的42％和28％。利用IMAC金属螯合层析柱,对包涵体中的重组p24蛋白进行纯化,纯度超过80％;纯化后的重组蛋白可与HIV－1型标准阳性血清发生较强的免疫学反应。     

乙型肝炎病毒核心抗原(HBcAg)高表达质粒的构建

我们利用了外切酶剪切,人工接头平端连接等DNA重组技术将HBcAg基因片段插入乳糖启动子下游的β-半乳糖苷酶结构基因中,获得了能高效表达HBcAg的重组质粒。ELISA方法检测表明,转化的大肠杆菌每毫升培养物含一万酶联免疫反应单位。     

微生物基因组的生物信息学研究平台的建立

随着人类基因组计划及其它测序工作顺利进行,人们已经得到了大量的基因序列。如何阐明这些序列的功能和意义,是功能基因组学的主要任务,生物信息学和比较基因组学为加速这一进程提供了有利的工具,该研究建立了对已经完成全基因组测序和部分测序的25种细菌的基因组的生物信息学研究平台,提供了WEB形式的服务（http://202.116.74.108)。25种细菌的全基因组蛋白质序列可以在NCBI的ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/genomes/bacteria下载,该系统可以按照基因序列号,功能和种属名查询基因序列。根据美国国家信息中心（NCBI）的功能代码表对每个基因进行了自动和手工分类,并可查询分类情况,在此基因上建立了几种亲缘关系相近的种属的同源基因相互注释功能的应用。     

海藻糖微生物酶法合成机制的研究

来源于嗜酸热古菌芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)B12的麦芽寡糖基海藻糖合酶(MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖海藻糖水解酶(MTHase)基因在大肠杆菌中获得表达。将获得纯化的两个酶,分别以麦芽寡糖和淀粉为转化底物,在pH5.5,60℃条件下合成海藻糖。从反应产物分析结果可知,两个酶合成海藻糖时能利用的最小底物是麦芽四糖,海藻糖产率与麦芽寡糖链长正相关。同时还发现两个酶都具有轻微的α-1,4-葡萄糖苷酶活性,能在麦芽寡糖还原末端水解α-1,4糖苷键,生成葡萄糖分子,其反应最小底物分别是麦芽三糖和四糖。推测海藻糖合成酶可能有两个不同的催化活性中心。     

低压脉冲电泳介导的外源基因转化部分酶解的水稻小细胞团

开发了一类新型的低压脉冲电泳法介导外源基因进入水稻细胞的转化系统。本系统以水稻部分酶解小细胞团为受体,采用低压脉冲电泳推动质核DNA进入水稻细胞。以报告基因GUS酶活性为指标,借以测定转化了的水稻细胞。最佳的组合处理可以获得8.2％的转化频率。文中对低压脉冲电泳转移外源基因的条件亦作了讨论。     

phbB,phbC基因克隆,序列分析及植物表达载体的构建

利用聚合酶链式反应技术,从真养产碱杆菌Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ Ｈ１６染色体ＤＮＡ中的主增并克隆了调控聚－β－羧基丁酸生物合成的两个关键酶基因;依赖ＮＡＤＰＨ的乙酰乙酰ＣｏＡ还原酶基因和ＰＨＢ合成酶基因。限制性内切酶图谱和核苷酸序列分析证实了克隆结果,并表明所克隆的基因与国外报道的有很高的同源性。     

单纯疱疹病毒I型扩增子系列载体的构建

我们先前已报道了构建成一种能在ＨＳＶ ｔｓＫ株辅助下进行复制和包装,并表达β－半乳糖苷酶基因ｌａｃＺ的ＨＳＶ－１扩增子质粒ｐＨＳＬ,以及它的应用。该质料中依次含有ＨＳＶ－１复制起点ｏｒｉＳ序列及ＩＥ６８启动子、ｌａｃＺ基因、ＳＶ４０ｐｏｌｙＡ、ＨＳＶ－１包装信号‘ａ’序列和大肠杆菌质粒骨架。然而,该质粒中的报告基因ｌａｃＺ无法用简单的酶切方法卸载下来,继而装入目的基因。本研究在此基础上,新构建了一