微生物基因打靶系统的研究进展

基因打靶技术是微生物功能基因组学研究的有力工具之一,通过定向改变微生物的遗传信息可以对目的基因进行有效的功能分析。在大肠杆菌中研究较多的是转座子突变系统、RecBCD^-sbcB重组系统、RecA依赖的重组打靶系统、Chi位点刺激的重组、利用单链DNA进行的重组工程。在酵母中进行基因打靶的策略主要是转座子标记的突变、基于PCR方法的基因删除和转化相关重组。在其他微生物中主要应用转座子突变和自杀载体进行基因打靶。近年来,噬菌体重组系统的发展更使对微生物基因打靶系统的研究进入了新的阶段,主要包括Rac编码的RecET系统、Red重组系统和噬菌体退火蛋白介导的单链寡核苷酸重组系统。     

在小鼠胚胎干细胞进行基因打靶的策略

基因打靶技术是一种通过同源重组按预期方式改变生物活体的遗传信息的实验手段,与小鼠胚胎干细胞培养系统相结合,使得人们可以方便地将各种突变引入小鼠体内,得以从生物整体水平上研究高等真核生物基因的表达、调控及其生理功能.扼要介绍了近年来在小鼠胚胎干细胞进行基因打靶的研究进展.     

DNA改组技术在酶工程中的应用

DNA改组技术是一种应用最广泛且简单有效的分子定向进化方法.它是一种高通量的随机突变筛选技术,可以对目的基因进行多次重组和选择,得到性质优良的突变文库.介绍了DNA改组技术的原理及其在酶工程中的应用.     

利用DHPLC研究我国几个地方绵羊品种黑素细胞刺激素受体基因单核苷酸多态性

利用测序及变性高效液相色谱(DHPLC)研究了蒙古羊、哈萨克羊、滩羊和藏绵羊黑素细胞刺激素受体（MSHR）基因单核苷酸多态性（SNP）。结果表明,在扩增片断长度为415bp范围内存在一个T317C突变,DHPLC可检测到该突变并被证明是一种高通量且简便的筛选方法。通过两次DHPLC可确定两个杂合子和一个纯合子,第一次DHPLC可迅速检测出由于形成异源双链而呈肩峰的杂合子（TC）,但不能区分两个均呈单峰的纯合子（TT或CC）。第二次DHPLC将未知纯合子与已知序列的纯合子混合后进行,通过判定单峰或肩峰即可推断未知纯合子的基因型。所研究的4个绵羊群体在该突变位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态。蒙古羊与哈萨克羊较近的遗传亲缘关系以及滩羊与藏绵羊较近的遗传亲缘关系与线粒体DNA的研究结果一致。     

一种简单高效的酵母单菌落 PCR 方法

目的:为快速简便地挑选出酿酒酵母重组克隆,探索建立一种经济、直接、高效的酵母单菌落 PCR 方法.方法:以 Leu2MX6基同重组或重组质粒转化得到的酵母突变菌为材料,分别采用传统的提取基组或质粒的方法、煮沸法及化学试剂处理法等制备 PCR 模板进行重组克隆鉴定,并对6种 PCR 模板制备方法的效果进行比较与分析;对加热提取法进行优化并进行重组子的提取和验证.结果与结论:直接以1 mm2单克隆菌株95℃处理5 min 后的酵母菌落水悬浮液为模板进行单菌落 PCR,是一种简单高效的酵母重组克隆鉴定方法.该方法能弥补传统方法的不足,且简便快速、结果稳定,可作为筛选和鉴定阳性克隆的有效手段.同时,这种单菌落 PCR 法也可应用重组毕赤酵母的阳性克隆筛选.     

结核分枝杆菌同源重组基因敲除系统的构建和应用

【目的】结核分枝杆菌同源重组效率很低,突变株的构建需要半年之久。本研究的目的在于构建一种用于在结核分枝杆菌中进行基因快速敲除、且易于筛选的高效同源重组系统。【方法】野生型结核分枝杆菌转化含有SacB反向选择标记、且能诱导表达两种同源重组酶gp60和gp61的质粒pSL002。然后分别将靶基因的两个同源臂克隆入到含有hyg(潮霉素)抗性基因和gfp(绿色荧光蛋白)基因的重组质粒pSL001中,再将靶基因同源臂-loxP-hyg-gfp-loxP片段从pSL001切下,转化含有pSL002的野生型结核分枝杆菌,一步得到双交换突变株。再将含有SacB反向选择标记、且表达Cre重组酶的质粒pSL003转化入结核分枝杆菌双交换突变株中,切除两个loxP之间的hyg抗性基因和gfp基因,得到无痕缺失突变株。最后利用含有2%蔗糖的琼脂糖平板去除含有SacB反向选择标记的质粒pSL002和pSL003。【结果】在结核分枝杆菌中成功构建了高效同源重组系统,利用该系统构建了rv1364c、pstP跨膜区、pstP胞外区三个突变株,得到双交换突变株的效率为25%-62.5%,从双交换突变株得到无痕缺失突变株的效率为100%。通过gfp作为荧光标记基因,利用NightSea BlueStar蓝光手电筒和滤光眼镜,可以对平板上的基因缺失株直接进行快速判定。【结论】该同源重组系统利用gp60和gp61重组酶,在时间上将在结核分枝杆菌中无痕缺失突变株的构建从6个月缩短到3个月。这是目前为止在结核分枝杆菌中构建突变株最快且效率最高的方法,为加速分枝杆菌功能基因组的研究提供了新的遗传工具。     

产生无标记农杆菌突变体方法的建立及优化

农杆菌已经用作许多生物过程研究的模型细菌,为了解析这些生物过程的分子机理,对农杆菌的某些基因进行突变就显得非常重要．以自杀性基因sacB作为反向可选择性标记基因,利用同源重组的原理,建立了一种可对农杆菌基因进行准确插入、删除和位点置换的突变方法,所获突变体不带任何不需要的外源DNA序列．通过详细研究同源序列的长度对农杆菌同源重组效率和突变体产生概率的影响,以及对农杆菌中的同源重组机理的分析,提出了优化该突变体产生方法的方案,即通过设计不等长的上下游同源序列和选择其中一种类型的单交换重组体来筛选二次交换重组体的方法,可以显著地提高理想突变体的产生概率．研究结果对如何提高突变体的产生概率和减少突变体筛选的工作量具重要的参考价值．利用该方法成功地获得了两个基因被同时删除而且不含抗性标记的农杆菌突变株．     

校正进化钟

校正进化钟史华士在进化生物学中,核内或线粒体内脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）是一个很好的指标,可用于研究不同生物之间的亲缘关系。如果两种动物的公共祖先离开现在越远,那么在这两个世系中积累起来的突变必然越多,故它们ＤＮＡ序列间的趋异性也就越大。比较两种动物ＤＮ...     

基因重组技术及其在病毒学上的应用

在有性繁殖过程中,染色体上DNA分子的断裂和再结合,受分类学上亲缘关系的严格限制,基因重组在自然条件下也可发生,但限制在亲缘关系非常密切的两种病毒之间。甲型流感病毒的变异,可能由于两种流感病毒在宿主体内杂交,形成新的亚型。     

一种利用整合酶位点特异性重组构建随机突变库的方法

易错PCR利用的低保真聚合酶不具有3'到5'的校对功能,能够引入较高几率的随机突变,经常被用来构建突变库。位点特异性串联重组(SSRTA)方法拥有丰富的整合位点配对组合,可以为大片段基因簇重组提供多种模块组合。该串联重组方法特异性高、灵活性强、重组发生效率高。在通过易错PCR构建突变库时,引入用整合酶的体外多片段串联重组拼装系统,能够突破PCR长度的限制,灵活的组装各个突变模块,从而获得大片段的基因簇突变库。本研究以番茄红素基因簇的突变为例,阐释了这两种方法结合的应用。     

细菌与遗传工程

遗传工程又称“遗传操作”,有广义和狭义之说。广义的遗传工程指把一种生物的遗传物质转移到另一种生物的细胞中去,并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。狭义的遗传工程又称基因工程或重组DNA技术,这是从供体生物提取所需基因,也就是DNA片段,与载体重组后引入受体生物,从而改变受体     

非综合征性耳聋(NSHL)患者Cx26基因突变分析及两种突变体的亚细胞定位

为分析中国人群非综合征性耳聋(Nonsyndromic hearing loss, NSHL)患者Cx26基因的突变情况和特性, 研究其中两种突变的亚细胞定位情况, 文章运用PCR直接测序的方法对139例无亲缘关系的NSHL患者进行突变筛查, 将两种突变p.F115C和p.V37I构建到pEGFP表达载体, 并转染Hela细胞, 研究其细胞表达和定位情况。在139例无亲缘关系的NSHL患者中, 31例患者检测到Cx26基因突变, 检出率为22.3%。一共检测到10种不同类型的碱基变异, 包括6种突变和4种多态, 其中包括1种未见报道的新变异p.F115C。p.F115C和p.V37I两种突变体转染Hela细胞后, 亚细胞定位情况与野生型无差异, 初步研究表明这两种突变不影响该蛋白形成细胞间隙连接通道。     

重组DNA技术对环境的影响

引言本文旨在介绍并讨论重组DNA技术对环境的潜在影响。此外还要讨论传统生物技术的应用和影响,因为它不仅具备一些与新技术相匹敌的效应,而且有助于洞悉现代基因操作的潜在影响。生物体中DNA的突变或者改变往往导致其表型的变化。突变可以是自发的,也可以通过辐射或化学药物加以诱导,使频率增高。遗传改造生物体的传统方法是先诱变,再筛选优越的性状。重组DNA技术带来的遗传改变可以进一步发展,且比传统方法更迅速,更专一。重组DNA技术刺激了数百家公司的发展,后者都希望在开发该技术的过程中获利。由于该领域的发展极其迅速,所以,客观、迅速地评价其对个人和环境的潜在风险是势在必行的。     

炭疽芽胞杆菌mntA基因缺失突变株的构建及鉴定

目的:通过同源重组的方法敲除炭疽芽胞杆菌减毒AP422株的mntA基因,使菌株进一步减毒,用于构建新的疫苗候选株。方法:利用PCR方法扩增mntA基因上下游同源臂后与温敏质粒连接,构建打靶载体,并转化炭疽芽胞杆菌减毒AP422株;利用抗生素和温度2种选择压力实现同源重组,敲除目标基因mntA,然后利用Cre-LoxP系统去除抗性筛选标记,得到无抗性标记的缺失突变株,并利用PCR和Western印迹等方法对重组菌进行系统鉴定,最后分析突变株的生物学性状。结果:敲除了AP422株的mntA基因,获得了无抗性标记的缺失突变株,突变株的生存竞争能力比原始菌株明显减弱。结论:突变株获得了进一步减毒,可用于构建新的疫苗候选株。     

Red同源重组技术研究进展

伴随着分子生物学的发展,一种基于λ噬菌体Red重组酶的同源重组系统已应用于大肠杆菌基因工程研究。Red重组系统由三种蛋白组成:Exo蛋白是一种核酸外切酶,结合在双链DNA的末端,从5′端向3′端降解DNA,产生3′突出端;Beta蛋白结合在单链DNA上,介导互补单链DNA退火;Gam蛋白可与RecBCD酶结合,抑制其降解外源DNA的活性。Red同源重组技术具有同源序列短(40～60bp)、重组效率高的特点。这种技术可在DNA靶标分子的任意位点进行基因敲除、敲入、点突变等操作,无需使用限制性内切酶和连接酶。此外,这种新型重组技术可直接将目的基因克隆于载体上,目的基因既可来源于细菌人工染色体也可是基因组DNA。Red同源重组技术使难度较大的基因工程实验顺利进行,大大推动功能基因组研究的发展。     

利用DREAM设计和同源重组进行一步定点突变

目的：建立基于DREAM设计和同源重组的简便、快速定点突变方法。方法：设计两条包含突变的反向PCR（inverse PCR）引物,使其5'端互补从而产生同源重组,同时使用DREAM设计方案在上述引物中引入限制性内切酶位点以便突变子筛选。用能扩增长片段的高保真耐热 DNA聚合酶扩增全长的质粒DNA,直接转化大肠杆菌。转化到细菌中的全长质粒DNA PCR产物可利用其末端同源序列发生同源重组而环化。利用引入的酶切位点方便地进行突变子的筛选。结果：我们用该方法成功地对长度大于7 kb的质粒进行了定点突变。结论：本定点突变无需任何突变试剂盒和特殊的试剂,只需一步反应即可完成;利用DREAM设计使克隆筛选简便可靠,高保真耐热DNA聚合酶可保证多数突变子克隆不发生意外突变,而该酶扩增长片段的能力使该方法适合于大多数质粒不经亚克隆直接突变。     

一步法定点突变技术快速构建bsh基因突变启动子

目的：建立一种高效便捷的定点突变方法,为基因表达调控以及蛋白质结构和功能的研究提供技术支撑。方法：以构建单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）中编码胆碱水解酶（bile salt hydrolase,BSH）的bsh基因突变启动子为例,采用一对完全互补并带有突变位点的引物扩增携带bsh基因启动子的重组质粒DNA全序列,通过DpnⅠ消化PCR产物中剩余的甲基化的模板DNA,酶切后的PCR产物直接转化大肠杆菌,从而获得含有突变启动子的重组质粒。结果：通过一步法定点突变技术成功构建了bsh基因的三种突变启动子。结论：该方法简单高效,只要把握好对引物设计,高保真的DNA聚合酶、模板DNA的浓度以及PCR扩增程序的选择,突变成功率可以达到100%。     

一种高效而经济获得长片段基因突变体的方法

重组PCR方法的发展为体外突变技术提供了更快捷、准确的方法.通过改进引物设计和PCR保真性等方法,应用重叠延伸PCR的原理成功地实现了对BA基因的定点突变,并构建了其含有m1,m2,m3和m4的突变体.实验证明通过这种改进方法可以有效地进行长片段基因的突变,并且这种方法与其他方法相比具有简便、快捷、经济、高效的特点.     

53个猕猴桃品种(品系)亲缘关系的SCoT分析

现有主流猕猴桃品种的遗传背景相对单一,亲本来源地理分布狭窄,亲缘关系不清晰。为充分利用杂种优势,该研究以广西植物研究所猕猴桃种质资源圃收集的53个猕猴桃品种(品系)叶片为材料,使用SCoT分子标记进行遗传多样性分析。结果表明:(1)10条引物在53份猕猴桃供试材料中共扩增出110条条带,各引物扩增的条带在8～15条之间,引物平均扩增条带数为11条;其中多态性条带101条,引物平均扩增多态性条带数为10.1条,多态性比例为91.81%。(2)聚类分析显示猕猴桃品种(品系)没有按类型、倍性或选育地等形成明显有规律的聚类关系。但相对来说,同一杂交后代个体之间的亲缘关系比亲本与后代个体之间的亲缘关系更近;芽变品种与原品种并没有表现出特别近的遗传距离,说明芽变材料的突变可能在基因组或染色体层面发生了较大范围的重组、复制或丢失;‘楚红’‘桂红’‘湘吉红’和‘龙藏红’4个红肉品种与‘红阳’亲缘关系明显较远,说明其可能由不同亲本衍生而来;初步验证了‘桂海四号’可能为‘Hort16A’亲本之一的推测。     

人类基因组中突变对紧邻碱基的依赖性与重组率

减数分裂重组通过基因转变、碱基替换等方式影响基因组进化。紧邻碱基对突变偏好性有很强的影响,但该“紧邻碱基效应”如何随重组率变化有待深入研究。本文提出基于条件互信息(Conditional mutual information)量化突变对紧邻碱基依赖性的方法,并利用人类SNP等相关数据,分析重组率如何影响突变对紧邻碱基的依赖性。结果表明:在全基因组水平上, SNP位点上的突变对紧邻碱基的依赖性(即平均条件互信息)随着重组率的增加而增加;具体而言,当SNPs两侧碱基为A/G、C/G或C/T时,随着重组率的增加突变偏向性增强,但两侧碱基为A/A或T/T时,重组率对SNP突变偏向性产生抑制作用;另外,重组率越高,外显子与基因间区SNP的突变偏好性越强;而内含子区域SNP的突变偏好受到高重组率的抑制。结果有助于深入理解减数分裂重组如何影响基因组进化。