绵羊Myostatin基因启动子的功能分析

相比于Myostatin基因的作用机制而言, 对Myostatin基因转录和表达的调控机制了解很少. 为了更好地了解Myostatin基因5’调控区的结构和功能, 深入研究Myostatin基因的转录调控机制, 在最近的研究中克隆了绵羊Myostatin基因的启动子(Pro)序列(GenBank 登录号为AY918121). 进一步以EGFP为报告基因, 构建了各种长度的野生型MSTNPro^W-EGFP载体和E-box元件突变型MSTNPro^EM-EGFP载体, 通过转染C2C12小鼠骨骼肌成肌细胞系或绵羊成纤维细胞后, 对各种情况下EGFP的瞬时或稳定表达进行荧光定量分析而比较不同条件下绵羊Myostatin基因启动子的转录调控活性. 结果表明, 0.3~1.2 kb的绵羊Myostatin基因启动子都能不同程度地驱动EGFP在C2C12细胞中的转录和表达, 其中1.2 kb片段的转录调控活性最高. 然 而, 将绵羊1.2 kb MSTNPro^W-EGFP载体转染绵羊成纤维细胞后并未观察到EGFP的表达, 说明Myostatin基因表达的肌肉特异性源于启动子的转录特异性. 对稳定转染绵羊1.2 kb MSTNPro^W-EGFP载体的C2C12细胞进行荧光分析, 结果表明细胞生长密度的增加可以反馈性抑制Myostatin基因的转录和表达. 在C2C12分化状态下, 1.2 kb野生型绵羊Myostatin基因启动子的活性比成肌状态时显著升高, 而1.2 kb E(3+5+7)突变型Myostatin基因启动子的活性在C2C12分化前后并未表现出差别. 这一结果暗示肌肉调控因子MyoD可能是通过与E-box结合而引起Myostatin基因在C2C12分化和生长状态时转录和表达差异的一个原因.     

硬脂酰-辅酶A脱氢酶基因在食品级乳酸菌中的表达

为了实现硬脂酰-辅酶A脱氢酶1编码基因在乳酸乳球菌中的表达,采用PCR技术扩增获得人类scd1的编码序列。Nco I和Xba I双酶切后定向插入到食品级表达载体pNZ8149中,构建表达载体pNZ8149-scd1。电转化乳酸乳球菌NZ3900,经菌落PCR和测序鉴定scd1基因成功插入到乳酸乳球菌中。在乳链菌肽诱导下进行scd1的表达,转化株提取脂肪酸,进行脂肪酸含量的气相色谱分析。结果显示,SCD1转化菌株中的C16∶1n-7和C18∶1n-7脂肪酸组分比转化pNZ8149的对照组乳酸菌分别提高了92%~169%和53%~127%。文中以scd1基因为例,尝试并证明了脂肪酸脱氢酶类基因能够在食品级乳酸菌中有效表达,为后续研究奠定了基础。     

绵羊胞内单精子注射技术

本文的主要目标是建立绵羊胞内单精子注射技术(intracyioplasmic sperm injection,ICSI)。并且尝试了ICSI技术生产绵羊转基因胚胎的可能性。实验1比较了绵羊卵母细胞孤雌激活的3种化学方法。结果显示,Ionomvcin/3 h/6-dimethylaminopurine(6-DMAP)和Ionomycin激活胚的卵裂率(71.7%和91.8%)和囊胚率(17.4%和11%)显著(P<0.01)高于Ca~(2+)激活胚(18.4%和0)。Ionomycin/3 h/6-DMAP激活胚的囊胚发育形态和比例相对较高。实验2中,活精子注射至卵母细胞质后,用Ionomycin/3 h/6-DMAP激活,排出第二极体(PB2)的71枚ICSI胚胎用SOFaaBSA溶液培养,卵裂率为71.8%(51/71),显著(P<0.01)高于体外受精(41.4%,IVF)和阴性对照胚胎(30.2%,sham-ICSI)。培养7天后,sham-ICSI组没有囊胚生成;ICSI和IVF胚胎的囊胚率分别为7.0%(5/71)和16.1%(9/56),两者差异不显著(P>0.05)。这些ICSI囊胚在冷冻前后均能孵化,显示初步建立了绵羊ICSI技术。另外,我们探索了ICSI技术生产转基因胚胎的可能性,-20℃冻融1次的死精子与pEGFP-N1质粒共注射,33枚2-细胞期ICSI胚胎中,2枚可见GFP蛋白。其中1枚停止发育,另外1枚继续发育至16-细胞期,仍然可见GFP基因的表达。4枚解冻的ICSI囊胚手术移植给2只发情同期化受体绵羊,60天时,B超未见怀孕。本文初步结果表明,ICSI技术生产转基因绵羊有可能性,需深入研究。     

一种利用Cre/loxP系统进行标记基因删除与靶基因置换的细胞模型研究

Cre/lox系统可以介导DNA的定点插入和定点删除,可利用其实现转基因动物中"友好位点"的重复利用及标记基因的有效删除.为直观地评估该系统介导的以上两种重组反应的效果,通过标记基因并利用大鼠乳腺癌细胞系SHZ-88进行了模型研究.首先构建了两个载体:a.整合载体pTE-lox2272-DsRed-loxP-GFP-loxP,含有红色荧光标记基因DsRed和绿色荧光标记基因GFP;b.置换载体pT-lox2272-neo-loxP,含有筛选标记基因neo,用以置换DsRed基因.然后,用整合载体转染SHZ-88细胞,并随机挑取了3个同时表达DsRed和GFP的稳定整合细胞克隆.随后用置换载体和Cre表达载体PBS185对以上每个克隆分别进行了3次共转染,通过G418筛选并扩增培养后,总共获得1 070个克隆.通过分析标记基因DsRed和GFP在这些克隆中的表达情况:Cre介导的删除效率为91.1%,定点置换效率为29.3%.最后对部分克隆进行了PCR和DNA印迹鉴定,分子鉴定结果与发光的表型状况一致.这一方法为Cre/lox系统在转基因家畜生产中的进一步应用提供了实验依据.     

大鼠内细胞团和胎儿神经干细胞构建嵌合体的潜力

嵌合体大鼠是研究人类疾病的重要动物模犁.用囊胚注射法研究了大鼠内细胞团(ICM)和胎儿神经干细胞(FNS)构建嵌合体的潜力.结果发现来自黑色(DA)大鼠第5天(D5)和第6天(D6)囊胚的ICM细胞注入D5 Sprague-Dawley(SD)大鼠囊胚后得到3只嵌合体大鼠:D5 SD大鼠ICM细胞注射入D5 DA囊胚后得到4只嵌合体大鼠:而体外培养的DA或SD人鼠ICM细胞注射后均未能获得嵌合体大鼠.本研究用大鼠胎儿神经干细胞(rFNS)和LacZ转染的rFNS构建嵌介体,未能获得嵌合体人鼠:但在LacZ转染的SD rFNS注射到DA大鼠囊胚后发育来的41只胎儿中,有2只胎儿其组织切片中发现少量LacZ阳性细胞.结果表明DA和SD大鼠ICM具有参与嵌合体发育的潜力,但ICM细胞经体外培养后构建嵌合体的潜力显著F降(P＜0.05);大鼠胎儿神经干细胞构建嵌合体的潜力较低,可能仅具有参与早期胚胎发育的潜力.     

胞浆内精子注射技术生产小鼠

以piezo操作系统为技术支撑 ,在掌握小鼠卵母细胞胞浆内精子注射技术 (ICSI)的基础上 ,进行了ICSI技术生产试管小鼠的尝试。来自成年昆明 (KM)小鼠附睾尾的新鲜精子 ,剪切去尾后 ,直接将精子头注射到B6D2F1小鼠卵母细胞质中 ,注射后 1h ,83.3%的卵母细胞存活。6h时 ,84.0 %的成活卵子成功受精 ,形成原核 ,排出PB2 体外培养的ICSI胚胎 ,卵裂率 (98%vs 94.7% )和 4-细胞期胚胎比率 (89.5%vs 92.1% )均与培养的体内受精卵没有差异 (P >0.05 ) ;但是 ,桑椹胚(63.8%vs84.2% )和囊胚发育率 (25.7%vs68.4% )极显著地 (P <0.01)低于对照组。120枚原核期胚胎移植给 7只假孕受体后 ,4只受孕小鼠共产出 28只ICSI小鼠 (23.3% )。健康成年的 25只ICSI小鼠都没有明显的生理和行为异常。随机选择其中的 20只小鼠 ,分别进行ICSI小鼠间、ICSI与KM小鼠间共 12组的交配 ,结果所有雌鼠妊娠产仔。在成功建立小鼠ICSI技术的基础上,成功获得了我国的首例ICSI小鼠,并且证明这些ICSI小鼠都具有正常的繁殖后代的能力。     

肌抑素(Myostatin)基因突变体活性区的克隆、表达及活性的研究

肌抑素Myostatin是肌肉发育的重要抑制因子,肌抑素的突变,使其抑制功能的全部或几乎全部丧失,表现为肌肉细胞的增大和肌纤维束的增加。采用PCR技术,从肌抑素天然突变的双肌牛皮尔蒙特（Piedmontese）的基因组中扩增得到肌抑素突变体的活性区,并将其亚克隆到pMD18T载体上,利用基因重组技术,构建原核表达质粒pET30a(+)/action/Myostatin,在大肠杆菌中高效表达,采用亲和层析法纯化表达产物,并将其共孵育于离体培养的绵羊肌肉细胞,检测肌抑素突变体的生化活性,结果显示肌抑素的突变体具有促进肌肉细胞增生和增殖的功能。     

棉花脂肪酸脱氢酶FAD2能够实现转基因小鼠n-6脂肪酸的内源性生物合成

脂肪酸脱氢酶FAD2（fatty acid desaturase-2）是一种将油酸（18：1）脱氢生成亚油酸（18：2n-6）的植物脱氢酶.在前期研究fad2转基因小鼠模型的基础上,本文新构建CMV promoter/fad2cDNA/SV40poly A真核表达载体,通过显微注射技术,生产出转基因小鼠.7只妊娠受体合计移植184枚受精卵,出生63只（34.2%）健康的成年小鼠.PCR和Southern blotting结果显示,有10只小鼠整合了外源基因,总的转基因效率是15.9%（10/63）.随后,转基因小鼠与C57BL/6小鼠杂交选育,建立了10个转基因家系.最后,以6周龄的转基因后代同窝雌鼠作为样本（包括转基因阳性和阴性雌鼠）,利用微量气相色谱方法,分析了腿部肌肉组织和肝脏组织的多种n-6脂肪酸的百分含量,结果显示,只有1个（10%）家系的转基因小鼠表达了外源基因,能够有效地改变目标脂肪酸的成分.其中肌肉组织中油酸百分含量（8.580±1.232）与野生型小鼠（10.812±1.244）没有区别（P≥0.05） 但是,亚油酸的含量（15.653±0.557）,明显（P〈0.05）高于野生型小鼠（13.168±0.634）,相对含量提高了19% 同时,下游的花生四烯酸（20：4n-6）的含量（12.850±1.479）也明显（P〈0.01）高于野生型小鼠（6.871±0.665）,相对含量更是提高了87% 转基因肝脏组织的亚油酸（15.962±0.552vs15.200±0.170）和花生四烯酸（12.607±0.623vs11.601±0.492）含量也明显高于野生型小鼠组织（P〈0.05）.本实验表明,植物fad2基因能够有效地促进转基因小鼠自身生物合成n-6脂肪酸.在国际上首次成功地建立了fad2转基因小鼠的表达模型,为相关疾病的研究奠定了基础.     

myostatin基因打靶的成肌细胞制备

Myostatin(MSTN), β-转化生长因子超家族的一员,是肌肉生长的负调控因子,该基因自然突变的比利时蓝牛和皮尔蒙特牛出现双肌性状。基因敲除该基因,是实现家畜产肉量的提高的有效方法。通过建立无启动子打靶载体MSTN-GFP, MSTN-neo,转染新生和胎儿绵羊骨骼肌细胞,经过表达绿色荧光蛋白报告基因和G418筛选获得骨骼肌细胞克隆,PCR,Southern blot,DNA序列检测获得阳性细胞克隆,为制备myostatin基因敲除的体细胞克隆绵羊提供核移植供体。     

利用卵胞浆精子注射（ICSI）技术生产转基因小鼠

在掌握小鼠ICSI技术的基础上,进行了ICSI技术生产转基因小鼠的研究。来自成年KM小鼠附睾尾的精子,使用未加抗冻剂的HEPES-CZB溶液,在液氮中冻融1次后,用于本实验。解冻精子与DNA混匀1min后,精子头被显微注射到B6D2F1小鼠成熟卵母细胞质中。精子头与pEGFP-N1环状DNA共注射生产的ICSI受精卵,在CZB溶液中培养至囊胚期时,39.1%(9/23)的囊胚表达GFP基因。精子注射后6h,直接移植ICSI受精卵后,7只妊娠受体一共产仔30只,效率为23.8%(30/126)。Southernblot分析其中16只小鼠发现,3只(18.8%)转基因小鼠同时整合了GFP和Neomycin基因,它们全部来自精子和线性DNA混合的实验组(阳性效率为33.3%,3/9),相反,精子与环状质粒DNA共注射生产的7只ICSI后代中,没有检测到外源基因。转基因小鼠整合的外源基因能够传递给它们后代。结果说明,利用ICSI技术可以高效地生产转基因小鼠,宿主基因组可能更容易整合线性化的外源基因。