产顺,顺-粘康酸细胞工厂的构建与优化

顺,顺-粘康酸是重要的平台化学品。目前,生物合成顺,顺-粘康酸还缺乏高性能菌株,已报道的主要工程菌株不仅需要诱导表达,遗传不稳定,而且发酵培养基组分复杂,不利于大规模工业化生产。构建能利用简单无机盐培养基、遗传稳定且不需要诱导表达的新型工程菌受到人们的关注。本研究在实验室前期构建的产三脱氢莽草酸工程菌株WJ060中,整合合成顺,顺-粘康酸的3个外源基因(aro Z、aro Y、cat A),并且利用3个不同强度的组成型启动子进行组合调控,成功构建了27株顺,顺-粘康酸工程菌,得到的最优工程菌MA30的产量达到1.7 g/L。为了进一步提高顺,顺-粘康酸工程菌的生产能力,利用基因组复制工程构建突变体库,结合高通量筛选方法,经过两轮筛选,成功筛选到了顺,顺-粘康酸产量提高超过8%的大肠杆菌MA30-G2。利用5 L发酵罐进行分批补料发酵,MA30-G2的顺,顺-粘康酸产量达到了11.5 g/L。本研究采用组合调控和高通量筛选相结合的策略不仅促进了顺,顺-粘康酸的生物合成,同时也为其他生物基化学品的生物制造提供了重要参考。     

鼠疫菌OxyR调控子蛋白对dps的转录调控机制

[目的]利用分子生物学实验研究鼠疫菌调控子OxyR对dps的转录调控机制.[方法]提取鼠疫菌野生株(WT)和oxyR突变株(ΔoxyR)的总RNA,采用引物延伸实验研究dps的转录起始位点,并根据产物的丰度判断OxyR对dps的调控关系.进一步采用实时定量RT-PCR的方法验证OxyR对dps的调控关系.PCR扩增dps的整个启动子区DNA序列,并纯化His-OxyR蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)验证OxyR对dps启动子区是否具有直接的相互作用.利用大肠杆菌OxyR识别基序,预测鼠疫菌OxyR对dps启动子区的结合位点,从而得出鼠疫菌OxyR对dps的转录调控机制.[结果]鼠疫菌dps有一个转录起始位点G(-40)(翻译起始位点为+1),其转录表达受OxyR的激活;体外实验及生物信息学预测结果表明OxyR能结合到dps启动子区-111到-78之间的碱基上.[结论]OxyR能直接结合到dps启动子区而激活其转录表达.     

大肠杆菌启动子特征参数的统计分析

首先统计了683条大肠杆菌sigrna70启动子序列的每个位点单碱基频率,并计算了每个位点单碱基体现保守性的M1（1）值和相应涨落限,从而获得多个大于涨落限的保守位点。其次,对大肠杆菌的转录起始位点到翻译起始位点的距离进行了统计,发现这个距离的范围是0-1000bp。大肠杆菌启动子还分布于一些特定的基因间和编码区,分别是的DIV基因间,55％的TAN基因间和6％的编码区。这些启动子的特征是启动子辨识的重要参数。     

寿光鸡ADSL基因5′调控区的克隆、序列分析以及单核苷酸多态性的研究

腺苷酸琥珀酸裂解酶(ADSL)是双功能酶,催化嘌呤核苷酸的起始合成与嘌呤核苷酸的循环。通过对寿光鸡ADSL 5′调控区1035bp的序列进行克隆和测序分析,发现其具有典型的管家基因特征：没有真核基因明显的TATA盒和CAAT盒出现,并且位于起始密码子(ATG)前234个碱基具有非常高的GC含量达72．65％。在邻近起始密码子“ATG”处,5′调控区含有两个核呼吸因子-2(NRF-2),在相同位置上人类ADSL基因也具有与此类似的两个核呼吸因子-2结合位点,被认为在嘌呤核苷酸合成途径起到重要作用。值得一提的是位于寿光鸡5′侧翼调控区-27号碱基发生C→T突变,存在于所有研究的寿光鸡个体中,频率为1。该突变使得本来不是NRF-2(核呼吸因子2)结合位点的CTCC突变为NRF-2结合位点CTTC。而人类却恰恰与此相反第一个NRF-2结合位点发生了突变(CTTC→CTCC),并导致出现ADSL缺陷症状。     

小鼠精胺氧化酶基因启动子结构和功能研究

目的:克隆和鉴定小鼠精胺氧化酶(mSMO)启动子DNA序列.方法:用Trizol试剂法从小鼠成纤维细胞中提取总RNA,应用5'-RACE法获得mSMO的转录起始位点;巢式PCR方法克隆含有mSMO启动子的DNA序列,并由此构建5'端系列截短的mSMO启动子荧光素酶报告质粒;将报告质粒瞬时转染Cos7细胞后,用荧光素酶分析法测定启动子活性.结果:确定mSMO基因至少有6个转录起始位点(+1,+4,+27,+31,+51,和+63),且均定位于外显子1中.克隆获得mSMO基因转录起始位点上游大约2.1kb的DNA片断,以此片段为基础构建了11个5'端系列截短的启动子报告质粒.报告基因分析证实,该上游DNA片段具有启动子活性,截短至-615和-176bp时,获得2个启动子活性峰值,截短至-373bp时启动子活性最低.结论:mSMO基因含有多个转录起始位点,其上游-176～+124bp为mSMO核心启动子区,-615～-176bp区为重要的转录调控区.     

叶绿体基因启动子的研究进展

1905年提出叶绿体起源于原核生物的观点。叶绿体有原核型的核糖体和rRNA,因此它们具有类似的合成蛋白质机制,就转录周期的控制信号——启动区和终止区而言,叶绿体基因的结构与原核生物的非常接近。已鉴定了许多原核生物的启动区并进行了序列分析。有12个高度保守的碱基对,每组6个,即-35位点前后的TTGA以和-10位点前后的TATAAT,两组间有15-21bp(碱基对)的间隔序列,间隔序列越靠近17bp,该启动区就越强。-35区附近富含AT序列,被称为识别位点,该区核苷酸保守性强,以TTG的保守性最强,这三个碱基出现频率分别为82%、84%、79%。-10区又称“pribnow”盒,有四个碱基是高度保守的,用大写字母表示为TAtAaT,两个小写字母代表的碱基保守性较弱,出现频率为44%和51%,最后一个“T”视为不变的T。 (一)叶绿体基因启动区结构几乎每一叶绿体基因前面,都有与原核基因启动     

空间飞行水稻pi-hit-1基因启动子功能分析

pi-hit-1基因是本实验室通过空间诱变找到的一个水稻新基因。为了对pi-hit-1基因启动子结构和功能进行研究,首先使用植物启动子分析数据库(PlantProm DB-TSSP,TFSEARCH,PLACE及PlantCARE)对该基因转录调控区序列进行预测分析,结果显示该基因上游调控区存在多个顺式元件,主要集中在翻译起始位点前300bp的区域,转录起始位点位于翻译起始位点前100bp,在转录起始位点前132bp存在TATA box元件。凝胶电泳迁移率实验(EMSA)发现翻译起始位点上游约300bp存在转录因子特异结合位点,为该基因的核心启动子,这与预测结果一致。采用系统生物学的方法研究水稻新基因pi-hit-1启动子结构,发现了该基因的核心启动子元件,为研究空间环境如何影响基因的转录调控提供了重要依据。     

人肠组织特异抗原A33基因5′调控区的克隆及其功能分析

用基因组步行法 (genomewalker)克隆了人A33抗原基因的 5′调控区 94 0bp片段 ,并用PCR法鉴定了这一克隆的正确性 .将该序列提交GenBank ,登录号为AF2 0 0 6 2 6 .用引物延伸法 (primerex tension)确定了A33基因的转录起始位点 ,发现该位点位于一个TATA盒下游 10个碱基处 .以增强型绿色荧光蛋白为报告基因构建了不同长度的A33启动子 5′缺失载体 ,用脂质体介导的方法将这些载体转染LoVo、HeLa、2 93等细胞 ,比较了EGFP的表达水平 .研究发现 ,A33启动子上主要转录调控元件以及与组织特异性表达相关的转录调控元件位于A33启动子的 - 10 4～ + 2 5bp区域     

人肠组织特异抗原A33基因5′调控区的克隆及其功能分析

用基因组步行法 (genomewalker)克隆了人A33抗原基因的 5′调控区 94 0bp片段 ,并用PCR法鉴定了这一克隆的正确性 .将该序列提交GenBank ,登录号为AF2 0 0 6 2 6 .用引物延伸法 (primerex tension)确定了A33基因的转录起始位点 ,发现该位点位于一个TATA盒下游 10个碱基处 .以增强型绿色荧光蛋白为报告基因构建了不同长度的A33启动子 5′缺失载体 ,用脂质体介导的方法将这些载体转染LoVo、HeLa、2 93等细胞 ,比较了EGFP的表达水平 .研究发现 ,A33启动子上主要转录调控元件以及与组织特异性表达相关的转录调控元件位于A33启动子的 - 10 4～ + 2 5bp区域     

副溶血弧菌拟核相关蛋白H-NS间接抑制VP1687-1686的启动子区转录

为了探讨副溶血性弧菌拟核相关蛋白H-NS对Ⅲ型分泌系统(T3SS) VP1687-1686基因位点的转录调控,本研究提取副溶血弧菌hns突变株(Δhns)和野生株(WT)的总RNA,采用引物延伸实验研究靶基因的转录起始位点,并根据产物的丰度判断H-NS对靶基因的调控关系;采用实时定量RT-PCR研究靶基因mRNA在WT和Δhns中转录丰度,以判定H-NS对靶基因的转录调控关系;将靶基因启动子区域DNA序列克隆至lacZ基因上游,将重组质粒转入WT和Δhns中,得到相应的LacZ菌株,通过LacZ报告基因融合实验研究H-NS对靶基因的调控关系;用PCR扩增靶基因的启动子区DNA序列,并纯化His-H-NS蛋白,通过凝胶阻滞实验(EMSA)研究His-H-NS是否对靶基因启动子区具有直接的结合作用。研究结果显示,T3SS的VP1687-1686只含有一个转录起始位点,位于翻译起始位点上游82 bp处,且H-NS能够抑制其转录活性,但不能直接结合到VP1687-1686区的启动子区。另外,H-NS对calR的转录无调控作用,His-H-NS也不能结合到其启动子区。本研究的结果初步说明,H-NS能够间接抑制VP1687-1686的转录,该抑制机制与CalR无关联。     

Functional analysis of cauliflower mosaic virus 35S promoter: re-evaluation of the role of subdomains B5, B4 and B2 in promoter activity

The cauliflower mosaic virus 35S (35S) promoter is used extensively for transgene expression in plants. The promoter has been delineated into different subdomains based on deletion analysis and gain-of-function studies. However, cis -elements important for promoter activity have been identified only in the domains B1 ( as-2 element), A1 ( as-1 element) and minimal promoter (TATA box). No cis -elements have been described in subdomains B2–B5, although these are reported to be important for the overall activity of the 35S promoter. We have re-evaluated the contribution of three of these subdomains, namely B5, B4 and B2, to 35S promoter activity by developing several modified promoters. The analysis of β-glucuronidase gene expression driven by the modified promoters in different tissues of primary transgenic tobacco lines, as well as in seedlings of the T₁ generation, revealed new facets about the functional organization of the 35S promoter. This study suggests that: (i) the 35S promoter truncated up to –301 functions in a similar manner to the –343 (full-length) 35S promoter; (ii) the Dof core and I-box core observed in the subdomain B4 are important for 35S promoter activity; and (iii) the subdomain B2 is essential for maintaining an appropriate distance between the proximal and distal regions of the 35S promoter. These observations will aid in the development of functional synthetic 35S promoters with decreased sequence homology. Such promoters can be used to drive multiple transgenes without evoking promoter homology-based gene silencing when attempting gene stacking.     

Cis-analysis of a seed protein gene promoter: the conservative RY repeat CATGCATG within the legumin box is essential for tissue-specific expression of a legumin gene

A 2.4 kb fragment containing the 5'-flanking region and the 5'-noncoding sequence of the Vicia faba legumin gene LeB4 mediates high level seed-specific expression in transgenic tobacco plants. Deleted derivatives of this legumin upstream sequence were fused to the npt-II reporter gene to determine the tissue-specific activity of the chimeric constructs in stably transformed tobacco plants. The results indicate the presence of positive regulatory, enhancer-like cis elements within 566 bp of the upstream sequence. Most importantly, however, these elements are only fully functional in conjunction with the core motif CATGCATG of the legumin box around position -95, since destruction of the motif by a 6 bp deletion in an otherwise intact 2.4 kb upstream sequence drastically reduces expression in seeds. At the same time, low level expression in leaves is observed. The occurrence of similar CATGCATG consensus cis elements with alternating purine and pyrimidine base pairs in front of several other plant genes suggests a functional role of the motif in a wider range of plant promoters.     

Temperature sensing by the dsrA promoter

Synthesis of the small regulatory RNA DsrA is under temperature control. The minimal dsrA promoter of 36 bp contains sufficient information to ensure such regulation. In vivo, we have analyzed the critical elements responsible for the temperature control of dsrA by using a collection of chimeric promoters combining various elements of the dsrA promoter and the lacUV5 promoter, which does not respond to temperature. Our results favor an RNA polymerase-DNA interaction model instead of a trans-acting factor for temperature regulation. While all of the elements of the dsrA promoter contribute to temperature-sensitive expression, the sequence of the -10 box and the spacer region are the essential elements for the thermal response of the dsrA promoter. The proper context for these promoter elements, including at least one of the flanking elements, the -35 region or the start site region, is also required. Point mutations demonstrate that the sequence of the -10 box imposes constraints on the length and the sequence of the spacer and/or its AT richness, even at low temperature. These results show a complex interdependence of different regions in the promoter for temperature regulation.