Strict Regulation of Gene Expression Utilizing a Dual-control Gene Expression Vector System

可严格调控性是体现原核表达载体优越性的重要指标。构建了一种双控双调节原核表达载体系统,用双载体控制调节目的基因的表达,即SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因表达系统和araB启动子（promoter）＋ara C调节基因表达系统,分别由乳糖类似物IPTG和阿拉伯糖（L-arabinose）诱导目的基因的表达。该系统由2个表达载体共同完成目的基因的表达。pE SP-1为主表达载体,即目的基因克隆到此表达载体上,由SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因调控;pA RA-SP6为辅助表达载体,该载体通过SP6 RNA聚合酶的表达来控制调节主表达载体的启动子（SP6）,由araB启动子（promoter）＋ara C调节基因调控。实验结果显示该双控双调节表达载体系统控制严格,并且表达蛋白的量具有可调控性。     

大肠杆菌染色体上严谨型启动子的构建

【背景】启动子的渗漏表达是代谢工程和合成生物学较为关注的问题,探索严谨型启动子使之能像开关一样控制基因的表达有助于解决这一问题。【目的】为避免在质粒上研究启动子带来的弊端,本研究将在染色体上对严谨型启动子进行构建和评价。【方法】基于4种调控元件四环素tetO、乳糖lacO、阿拉伯糖araC和鼠李糖rhaR的序列,以及2种来源的启动子PL和Plac序列,设计和组合构建了6个启动子PtetO2、PtetO3、PlacO2、PlacO3、PlacO+ara和PlacO+rha。应用CRISPR/Cas9系统将这6个启动子序列整合到大肠杆菌ATCC 8739染色体上,利用绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的表达,分析这6个启动子的相对表达强度和严谨型控制情况。【结果】GFP表达分析显示,启动子PlacO+rha为最佳严谨型启动子,在无诱导剂时表达为0.02,有诱导剂时最大表达强度为lac Z基因启动子的12倍,相对控制范围为600倍。【结论】研究结果将为代谢工程和合成生物学中的精确调控基因表达奠定良好的应用基础。     

重组DNA技术中可诱导的基因表达调控系统

在重组DNA技术中,可诱导的基因表达调控系统可被用来调节目的基因的表达以达到基因功能研究、转基因动物研究、以及基因治疗研究等目的。该系统主要由诱导剂、可诱导的受体或转录因子、顺式作用元件以及载体系统四部分组成。本文以诱导剂为分类依据,叙述目前主要的6类可诱导的基因表达调控系统:类固醇激素受体诱导的基因表达调控系统、四环素诱导的基因表达调控系统、缺氧诱导的基因表达调控系统、高热诱导的基因表达调控系统、电离辐射诱导的基因表达调控系统和lac基因表达调控系统。     

毕赤酵母截短PGK1启动子与不同终止子组合调控外源基因表达

【目的】调控多基因表达对于优化代谢途径和合成生物学应用至关重要,构建不同的启动子和终止子组合,可作为毕赤酵母代谢途径改造和优化外源基因表达的有力分子调控工具。【方法】首先,将毕赤酵母组成型磷酸甘油酸激酶基因的启动子P_PGK1进行截短,构建截短启动子分别调控报告基因（绿色荧光蛋白基因egfp和β-半乳糖苷酶基因lac Z）表达的毕赤酵母重组菌。检测重组菌的报告基团转录水平、荧光强度和β-半乳糖苷酶产量。然后,构建了不同强度启动子和终止子组合（共27种组合）调控egfp表达的重组菌。最后,选取能调控基因高、中、低表达的6个启动子-终止子组合,调控β-呋喃果糖苷酶基因表达,构建β-呋喃果糖苷酶分泌表达的重组菌。【结果】构建的截短启动子(P_PP、P_PE、P_PG和P_PD)的强度是野生型启动子P_PGK1的70%–190%,最强的启动子为P_PD。分别与9个终止子组合时,P_PG、P_PE和P_PD     

一种新型的生物素诱导的真核基因表达调控系统的建立

为建立一种适用于生物制药工业和基因治疗领域的基因表达调控系统,构建枯草芽胞杆菌生物素连接酶(BS-BirA)与转录激活结构域的融合蛋白,以其表达载体为调控载体;在弱化的CMV启动子上游连接BS-BirA特异的操纵子序列,获得响应载体,从而得到响应于生物素的真核基因表达调控系统BS-Biotin-On。以增强型绿色荧光蛋白(EGFP)为报告基因对该系统进行考察,结果表明,与现有的类似调控系统相比,该系统具有良好的诱导率;可通过调节培养体系中生物素的浓度,实现对目的基因表达水平快速、较高效的调节。上述结果表明,BS-Biotin-On系统可能为外源基因的调控表达提供新的选择。     

质粒R100.1汞抗性基因表达的调控

利用Mud1(Ap~rlac)噬菌体将lac结构基因融合到质粒R100.1的汞基因(mer)中,得到了47株mer-lac基因融合菌株。根据这些菌的互补试验、对氯化汞的敏感性以及氯化汞对β-半乳糖苷酶诱导特性,可把这些菌分为3类:merA-lac merR-lac和merO或P-lac。从这些试验也可看出mer基因表达象阿拉伯糖(ara)操纵子那样是受双重调节的。     

特异性启动子调控甜瓜ACC氧化酶反义基因载体构建及对烟草的转化

以甜瓜ACC氧化酶反义基因抑制水果成熟过程中内源乙烯的合成为基础,建立甜瓜特异性启动子调控下ACC氧化酶反义基因表达载体。以pCB-ACO1载体为基础,进行平末端连接加入特异性启动子pCAM-ACO1-promoter,对转基因甜瓜表达载体的构建进行特异性启动子的研究,通过叶盘法转化的烟草经过PCR检测已转入含有特异性启动子promoter调控下ACC氧化酶反义基因表达载体,为下一阶段用该反义基因载体转化甜瓜栽培品种奠定基础。     

Mip1对大鼠心肌细胞凋亡基因Bid转录调控作用的初探

目的:研究转录因子Mip1对大鼠心肌细胞H9C2凋亡相关基因Bid的转录调控作用.方法:以H9C2细胞基因组DNA为模板,扩增Bid核心启动子片段,将其克隆入荧光素酶报告基因质粒PGL3-Basic中,构建重组载体,并采用双酶切法、PCR法及基因测序对其进行鉴定.用脂质体转染法将该载体转入Mip1不同程度过表达的H9C2细胞,检测该细胞Bid基因启动子区的转录活性.结果:成功克隆Bid基因启动子区,双酶切、PCR和基因测序均显示PGL3-Basic-Bid promoter重组载体构建成功.荧光素酶相对活性检测显示在H9C2细胞中,随着Mip1转入的增多,Bid启动子区转录活性逐渐下降.结论:Mip1作为一个新的转录抑制因子,可以下调凋亡基因Bid的转录.     

利用GFP/RFP双荧光指示载体鉴定特异性启动子功能

在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。     

多能硫杆菌RuhisCO墓因在大肠杆菌中表达产物分析

通过对多能硫杆菌RubiSCO的基因表达分析表明该基因能够在pBR322的P1启动子、pUC19的lac启动子以及pKK223-3的tac启动子的启动下,在大肠杆菌中表达,RubisCO基因片段在pUC19和pKK223-3载体上的表达活性较高。进一步对RubisCO基因表达产物进行了非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,检测到了RubisCO蛋白质带。     

转录因子SP1调控小鼠前成骨细胞中MEPE基因表达的研究

克隆转录因子SP1并构建其真核表达载体;在双荧光素酶基因检测报告系统下观察3种MAPK信号通路抑制剂调控SP1对不同长度的MEPE基因表达的调控作用,以分析转录因子SP1作用于MEPE基因的显著区段,并利用实时定量RT-PCR法分析SP1调控MEPE基因的表达。根据双荧光素酶基因检测报告系统的研究表明在小鼠前成骨细胞中,SP1可以抑制MEPE基因的转录活性,在(-1 081~66)1 147 bp片段区域内抑制作用较为显著,SP1可通过抑制JNK途径抑制MEPE基因的转录活性;实时定量RT-PCR法分析再次验证SP1抑制MEPE基因的表达水平。这表明转录因子SP1对MEPE基因表达具有显著的调节作用,从而表明转录因子SP1在骨形成发育过程中起到重要的生物学意义。     

人乳头瘤病毒6b型(HPV-6b)的上游调控区在大肠杆菌中也具有增强子样的效应

采用痘苗病毒7.5k、11k及N2启动子,以大肠杆菌β-半乳糖苷酶(β-lac)、氯霉素乙酰基转移酶(CAT)作为标记基因,构建了大肠杆菌增强子样序列的系列检测载体。采用上述检测载体发现人乳头瘤病毒6b(Human papillomavirus type 6b,HPV-6b)上游调控区(Upstream regulating region,URR)中540bp的Sau3A-Nar Ⅰ片段,在大肠杆菌中对痘苗病毒启动子控制的CAT基因的表达有明显的增强作用,可使基因表达提高4～5倍;对β-lac基因的表达可提高3～6倍。根据这一片段的插入方向增强基因表达水平有所不同。     

启动子结构和功能研究进展

转录起始是一种最重要的表达调节方式,通过多种蛋白质与启动子的配位结合起始转录,参与基因的表达调控过程。而启动子作为基因表达调控的重要顺式作用原件,在原核和真核生物中均存在。对核心启动子结构特征中多种保守顺式调控原件及基本转录因子的结构和功能进行了阐述。     

昆虫及其病毒基因启动子的研究及应用

分子生物学研究领域中,基因结构、功能和表达调控的研究逐渐成为热点.启动子作为基因表达调控的重要元件,深入研究其结构和功能,对于阐明真核细胞基因表达调控和基因调节机制意义重大,同时也为揭示病毒的致病机理从而防治相关疾病提供依据,另外,也为病毒新型表达载体鉴定和构建奠定基础.综述了启动子克隆方法及应用,阐述了启动子的一般特点,介绍了研究启动子功能的常用方法及在科研中的应用前景,着重介绍了该领域的最新进展.     

内含子数量改变GUS基因的瞬时表达调控

内含子是基因的重要组成部分,它与功能基因表达之间的关系越来越被重视.本研究以pCAMBIA3301为载体,利用玉米泛素启动子Ubi1和水稻肌动蛋白启动子Actin1构建两个GUS基因表达载体p33U1和p33A1,同时设置3个对照载体.通过基因枪轰击法将上述载体转入水稻胚性愈伤组织,探讨内含子对外源目的基因表达的调控作用.组织化学检测结果表明:CaMV35S启动子调控下的iGUS (带内含子)基因能够顺利表达;同样,Actin1启动子(带内含子)调控下的不带内含子的GUS基因也可以正常表达,而当Actin1启动子(带内含子)驱动iGUS基因时,则导致GUS染色反应不能发生.Ubi1启动子(带内含子)调控GUS基因的瞬时表达也得出类似结果,证明表达框中内含子的数量为1个或两个时,对GUS基因的表达起到了不同的调控作用.本研究结果对植物表达载体构建及功能基因表达都具有指导意义.     

Candida amazonensis FLP/FRT基因敲除系统的构建及初步验证

【目的】构建一个适用于Candida amazonensis抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因敲除系统,并通过敲除C.amazonensis的丙酮酸脱羧酶基因(Pyruvate decarboxylase,PDC)对该系统进行初步验证。【方法】以gfpm(绿色荧光蛋白基因)为报告基因,通过添加相应诱导剂评估Spathaspora passalidarum来源启动子(SpXYLp、SpMAL6p、SpMAL1p、SpGAL1p)和Saccharomyces cerevisiae来源Sc GAL1p启动子在C.amazonensis中的诱导调控性能。选择严格诱导型启动子调控FLP重组酶的表达,并在FLP表达盒和潮霉素(Hygromycin B)抗性标记基因(hphm)两端添加同向重复的FRT位点,以PDC基因作为靶基因构建敲除盒PRFg HRP,转化宿主菌C.amazonensis CBS 12363,筛选得到阳性转化子后,通过添加诱导剂,表达FLP重组酶,实现FRT位点间片段切除。【结果】诱导调控实验表明启动子SpGAL1p(受半乳糖诱导)和SpMAL1p(受麦芽糖诱导)是适用于C.amazonensis的严格诱导型启动子。以SpGAL1p调控FLP基因表达,构建的敲除盒PRFg HRP成功转化宿主菌,获得阳性转化子C.amazonensis PDC01,通过添加半乳糖诱导,成功切除基因组中FLP表达盒和抗性标记盒,获得突变株C.amazonensis PDC02。【结论】首次建立了一个适用于C.amazonensis抗性标记可重复使用的FLP/FRT基因敲除系统,并利用该系统成功敲除了C.amazonensis内的PDC基因,为进一步利用代谢工程改造C.amazonensis酵母奠定了良好基础。     

原核和真核双表达载体的构建及功能分析

为了构建能驱动重组蛋白在真核及原核表达系统同时表达的双表达载体,该研究将T7启动子和T7终止子分别克隆到真核表达载体pIRES-EGFP启动子CMV下游和新霉素抗性基因上游,构建双表达载体pIRES-CMV/T7-EGFP,并进一步将增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP)基因替换为人转铁蛋白(human transferrin,HTrf)基因,构建得到pIRES-CMV/T7-HTrf载体。将构建成功的重组载体转染中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞和转化大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli) BL21,再利用荧光显微镜、流式细胞术及Western blot分析重组蛋白是否表达及其表达水平。荧光显微镜观察、流式细胞仪分析及Western blot检测显示eGFP和HTrf既能在CHO细胞中成功表达,也能在大肠杆菌BL21中表达。该研究成功构建了在原核及真核表达系统中均可以表达重组蛋白的双表达载体。     

原核增强子样序列研究进展

增强子是真核细胞中增强启动子功能的顺式作用元件。随着人们对原核生物基因表达调控的深入研究,人们发现在原核生物的调控系统和某些病毒基因组DNA片段中也具有增强子样功能。这些研究对揭示原核系统的基因表达调控和增强外源基因在原核系统中的表达水平具有重要的理论意义和实用价值。     

小鼠PD-1基因启动子克隆鉴定及转录调控分析

PD-1分子是一种重要的免疫调控因子,目前对其自身表达调控尚未有系统的研究.对PD-1启动子区域进行分析,克隆构建了含PD-1基因上游约2kb范围内含4种不同长度调控序列的双荧光素酶表达载体.通过FACS检测发现,小鼠T淋巴瘤EL4细胞稳定表达PD-1,而骨髓瘤Sp2/0-Ag细胞则在佛波酯(phorbol 12-myristate 13-acetate,PMA)和离子霉素(ionomycin,IO)诱导后才表达PD-1.4种双荧光素酶报告系统在上述两种细胞中检测PD-1启动子各区段活性显示,-227～+49bp区域含有PD-1核心启动子,上游-1127～-716bp含有较强正性调节元件,而在-1685～-1128bp、-715～-228bp两个区域含有负性调节元件,这种正负调控区交错的启动子活性现象说明了PD-1基因表达调控的复杂性,这些结果为PD-1基因的表达调控提供了结构基础和依据.