Red同源重组技术在大肠埃希菌基因敲除中的应用

近年来,大肠埃希菌一直是分子生物学和基因组学的重要研究对象。20世纪80年代以来,生物学家发展了一种新型分子生物学技术-基因敲除。大肠埃希菌基因敲除技术发展迅速,各种新型技术的出现使得其基因组的改造较以往更为快速、简单,尤其是Red同源重组技术在大肠埃希菌基因敲除中的应用已经越来越成熟。本文简要综述了利用Red同源重组技术进行大肠埃希菌基因敲除的原理、策略及应用现状。     

Red两步同源重组法在大肠杆菌基因敲除中的应用

基因敲除是研究基因功能最直接的方法。对于大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）而言,传统的基因敲除方法是利用其原有的RecA系统,此方法依赖于特定的限制性内切酶酶切位点,且所需同源臂长,操作复杂。Red同源重组法的出现使得基因组的改造更为快速、简单,在E.coli基因敲除中的应用也愈加广泛和成熟。作者介绍了Red同源重组系统的组成和同源重组原理,阐述了常用的两步同源重组法敲除E.coli基因的操作步骤及注意事项。大肠杆菌的两步法基因敲除技术已在工程菌改造、病原菌致病机理、耐药机制研究等领域做出巨大贡献,由于两步法仍保留有Red同源重组系统电转效率低、有序列残留的缺陷,作者对几个针对两步法的经典的无痕化改造进行了总结介绍,通过对以上方法及应用进行综述,为以大肠杆菌作为工程菌的基因敲除技术提供参考。     

锌指核酸酶技术在基因组定点修饰中的应用

锌指核酸酶已作为一种基因组编辑工具成功应用于多种有机体及细胞类型。它包括一个非特异的FokⅠ核酸内切酶DNA切割结构域和一个特异性的DNA结合结构域。可以在基因组定点产生双链断裂,并通过细胞对基因组DNA的自我修复途径使基因打靶效率提升几个数量级。当包含该位点同源区的外源DNA存在时发生同源重组修复,实现外源基因的定点敲入,无同源DNA存在时通过非同源末端连接途径产生基因突变。在锌指核酸酶技术出现前,基因打靶动物的生产主要是依靠ES细胞系上的同源重组技术或核移植基础上的克隆技术,但仅限于极少数物种。本文简要介绍这一技术作用原理和设计方法,以及它在疾病治疗,模式动物研究和动物生物反应器方面的最新研究进展,旨在展示锌指核酸酶技术的广阔前景。     

利用Red重组系统敲除大肠杆菌菌株ClpP基因方法的研究

为了研究ClpP基因的功能,试验利用Red系统的重组功能,通过PCR扩增出两端与大肠杆菌菌株CIpP基因上、下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因cat的DNA片段,电击转化含质粒pKD46的大肠杆菌菌株D H091,筛选替换CIpP基因的阳性转化子,再导入质粒pCP20去除氯霉素抗性基因.结果表明:成功敲除大肠杆菌菌株C...     

利用Red重组系统敲除大肠杆菌菌株ClpP基因方法的研究

为了研究ClpP基因的功能,试验利用Red系统的重组功能,通过PCR扩增出两端与大肠杆菌菌株ClpP基因上、下游序列同源,中间为氯霉素抗性基因cat的DNA片段,电击转化含质粒pKD46的大肠杆菌菌株DH091,筛选替换ClpP基因的阳性转化子,再导入质粒pCP20去除氯霉素抗性基因。结果表明:成功敲除大肠杆菌菌株ClpP基因。     

基因打靶技术及其影响因素

基因打靶是20世纪80年代发展起来的一项新的基因操作技术，本文综述了近年来基因打靶和筛选的几种常用策略及影响基因打靶的一些主要因素。基因打靶在基因动能研究、家畜遗传改良、医学病理模型建立和基因治疗方面应用前景很广。     

一种快速稳定构建重组杆状病毒的方法

快速稳定地将外源基因插入杆状病毒基因组获得重组杆状病毒,是提高昆虫杆状病毒表达系统应用效率的关键技术之一。在Ac Bacmid的基础上,通过λRed同源重组技术敲除病毒基因组lef2和orf1629基因的3'端部分序列获得RDAc Bacmid-DualKo,并用Bsu36Ⅰ线性化之后,经重叠PCR获得5'端和3'端各含有50 bp同源臂及以绿色荧光蛋白(GFP)基因作为外源基因的表达盒片段,再将线性化杆状病毒载体片段与表达盒片段共转染sf9细胞,3~4 d即可获得重组杆状病毒rvAcBacmid-GFP。SDS-PAGE和Western blot结果表明,被rvAcBacmid-GFP感染的sf9细胞能高效表达绿色荧光蛋白。该方法通过线性化复制缺陷型杆状病毒载体和携带有同源臂及外源基因的重叠PCR片段,在胞内完成同源重组获得重组杆状病毒,避免了繁琐的病毒空斑纯化和分子克隆操作,获得的重组杆状病毒中无不稳定因子BAC及影响下游应用研究的抗性基因,为快速构建重组杆状病毒高效表达外源基因及相关研究应用提供了新的技术平台。     

一株表达EGFP基因的重组伪狂犬病毒的构建及其复制稳定性分析

为探寻伪狂犬病毒（Pseudorabies virus,PRV）基因缺失株rPRV-bc-8基因组UL4-UL3基因间区域是否可作为外源基因的插入位点,在实验室已构建的含有增强型绿色荧光蛋白（Enhance Green fluorescent protein,EGFP）基因的转移质粒pMD-US6+7-EGFP-US2的基础上,通过DNA体外分子克隆技术将UL4序列替换左同源臂US6+7序列,UL3序列替换右同源臂US2序列,并将PolyA引入转移质粒,得到转移质粒pMD-UL4-EGFP-UL3。利用脂质体转染法将转移质粒pMD-UL4-EGFP-UL3与亲本毒rPRV-bc-8共转染PK-15细胞,经蚀斑纯化成功得到一株能够稳定表达EGFP基因的重组伪狂犬病毒rPRV-UL4-EGFP-UL3。通过倒置荧光显微镜观察以及PCR鉴定确定EGFP基因已成功插入到伪狂犬基因组的UL4-UL3之间,并通过细胞传代试验分析得到重组毒的遗传稳定性良好。通过体外增殖试验分析得到重组病毒rPRV-UL4-EGFP-UL3在细胞内的增殖速度较快,接种后12 h内滴度始终高于亲本毒rPRV-bc-8,接种后40 h达到最高滴度10^8.3 TCID₅₀/mL,与亲本毒的最高滴度接近,但是最高滴度的出现时间晚于亲本毒,并且在达到平台期后病毒滴度下降的比亲本毒快。通过对病毒培养液中荧光蛋白浓度进行测定,结果显示在接种后56 h时荧光蛋白浓度达到最高值4793.9 ng/mL,之后进入平台期。综上结果表明构建的重组病毒具有良好的遗传稳定性及体外复制能力,并且外源基因EGFP在此位点具有良好的表达效果,为进一步相关重组病毒的构建奠定了基础。     

基于Red同源重组和高效自杀性载体系统构建肠炎沙门氏菌突变株方法的比较

Red同源重组系统和高效自杀性载体系统都能对革兰氏阴性茵染色体直接进行修饰,本试验利用上述2种系统敲除不同来源肠炎沙门氏茵菌株SEF14茵毛操纵子亚单位sefD或sefA基因,并对构建肠炎沙门氏茵突变株方法进行比较.本研究成功构建了国际、国内标准株,鸡源和人源国内分离株sefD和sefA缺失株各4株.Red同源重组系统中能将PCR产物一步法直接转化肠炎沙门氏茵,通过同源重组序列发生同源重组交换.但对PCR产物和感受态细胞的质量要求很高,一次重组效率很低,而二次重组过程则相对简单、高效.自杀性载体系统若将构建好的合同源DNA片段的重组质粒转化宿主茵,其一次重组效率高,二次重组也只需蔗糖筛选传代丢失抗性质粒.Red同源重组系统将在染色体中残留FRT位点;而自杀性栽体系统在染色体中可不留任何痕迹.所以2个系统都能对不同源肠炎沙门氏茵染色体进行直接修饰,而且易删除抗性选择标志,与传统的高效自杀性载体系统比较,Red同源重组系统更方便快捷,省时省力.     

同源重组技术在转基因动物抗病育种中的应用

1抗病育种的概述转基因就是将目的基因导入受体细胞的过程.由于这一技术能够实现基因的种间转移,用于动物育种将大大提高育种的目的性而加快育种进程.转基因技术对预防动物疾病、家畜遗传改良具有非常重要的影响[1-2].     

绿色荧光蛋白穿梭载体的构建及其在嗜酸乳杆菌中的应用

为深入研究嗜酸乳杆菌的作用机理,以温敏型穿梭载体pSET4s为基本骨架,将绿色荧光蛋白(GFP)和嗜酸乳杆菌上、下游同源臂插入该载体,构建GFP标记的穿梭表达载体pSET4s-P1-GFP-P2。利用电转化方法将穿梭表达载体pSET4s-P1-GFP-P2转化入嗜酸乳杆菌,通过抗性和温度双重筛选获得能稳定表达GFP的重组嗜酸乳杆菌,将Western blotting和荧光显微镜观察验证的重组菌命名为ΔMG6243(GFP)。利用荧光显微镜观察和平板计数的方法对重组菌进行遗传稳定性和生物学特性研究。结果显示,重组菌在蓝光激发下可见明显绿色荧光,连传10代仍可见明显荧光,与野生菌相比,其生长特性、酸碱盐耐受性均无显著差别。结果表明,本试验已成功构建稳定表达GFP基因的重组嗜酸乳杆菌,利用温敏型穿梭载体pSET4s实现了外源基因在嗜酸乳杆菌中非抗性、整合型表达,为嗜酸乳杆菌基因重组菌的构建奠定了基础,同时GFP的标记作用也为嗜酸乳杆菌在动物体内分布、定植规律和作用机理创造了可行的条件。     

基因打靶技术的应用研究

简要阐述了基因打靶的概念和基本环节,系统介绍了筛选方法和基因打靶的策略.基因打靶在基因功能研究、家畜遗传改良、人类疾病动物模型的建立和基因治疗等方面有着广阔的应用前景.     

新孢子虫dNcSRS2重组蛋白间接ELISA的建立及其应用

利用新孢子虫体外重组表面蛋白dNcSRS2蛋白作为包被抗原，对各项条件进行优化，确定判定标准，建立了检测新孢子虫血清抗体的间接ELISA方法。经对多例血清检测表明，所建立的诊断试剂盒重复性好、特异性强、灵敏度高，与进口的IFAT及两种商品化ELISA试剂盒的检测结果相比较，符合率均达到92％以上。应用建立的ELISA方法对236份奶牛血清的新孢子虫抗体进行检测，阳性率为22％。这是国内首次利用重组蛋白建立的诊断试剂盒，该方法的建立将为牛新孢子虫病的诊断与流行病学调查提供有效的技术手段。     

禽致病性大肠杆菌唾液酸酶siaK1基因缺失株的构建及其生物学特性分析

禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic Escherichia coli,APEC)是危害养禽业发展的重要病原之一。本试验利用Red同源重组技术构建APEC IMT5155唾液酸酶基因sia K1缺失株和互补株,系统比较其生物学特性的差异。生长曲线测定表明,缺失株比野生株和互补株生长速度加快,而野生株和互补株的生长速度无明显差异;生物被膜形成能力测定表明,sia K1缺失导致细菌生物被膜形成能力显著减弱,而互补株可恢复至野生株水平,说明sia K1基因缺失可影响禽致病性大肠杆菌的生长速度及生物被膜的形成。本研究为进一步探讨sia K1基因功能奠定了基础。     

单核细胞增生李斯特菌prfA基因重组菌的构建及其生物学特性研究

为制备单核细胞增生李斯特菌(LM)减毒的prfA基因重组菌,本研究通过构建重组质粒pKSV7-ΔprfA-gfp,电转化至LM TA感受态细胞中,将绿色荧光蛋白基因gfp插入LM的prfA基因第25 bp～93 bp之间,在42℃和10μg/mL氯霉素的双重选择压力下,筛选LM重组菌(rLM-ΔprfA-gfp),并对其生物学特性进行鉴定。试验结果表明,重组菌与亲本菌相比具有相似的体外生长特性,溶血素基因(hly)mRNA的转录水平降低;对小鼠的毒力显著减弱,其LD50由105.53升高到109.79,对肝、脾、肾的损伤不明显;免疫保护力试验显示重组菌与LM TA灭活疫苗的保护率分别为90%和35%,表明rLM-ΔprfA-gfp比传统疫苗具有更高的保护力。本研究构建的rLM-ΔprfA-gfp具有良好的遗传稳定性,并且具有较好的免疫原性,为LM活疫苗载体和分子标记疫苗的研制奠定了基础。     

利用同源重组技术构建Chordin基因载体及其在成纤维细胞中表达量的研究

本实验旨在利用同源重组技术构建敖汉细毛羊Chordin基因表达载体,将其转染至成纤维细胞中,分析Chordin基因mRNA及蛋白表达量的变化.以40日龄的胎羊为研究对象,采集组织样品,参照Genbank中Chordin基因序列设计一对含有同源臂的引物,通过PCR反应扩增目的基因片段,利用SoSo试剂盒将目的片段连接至表...     

转移因子与重组转移因子及其在疾病防治中的应用

转移因子是来自于免疫淋巴细胞的一类可透析小分子多肽,它能够将致敏淋巴细胞的免疫信息传递给未致敏的受体淋巴细胞。转移因子具有特异性和非特异性免疫活性,特异性转移因子具有转移特异性细胞免疫的能力,非特异性转移因子具有促进淋巴细胞活化增殖,增强其免疫活性,并可诱导靶细胞产生大量的细胞因子。重组转移因子是利用基因工程技术将编码具有免疫增强活性的转移因子基因,进行克隆和体外表达,表达产物经纯化制备而成,试验表明其具有增强细胞免疫活性的作用。转移因子和重组转移因子是一种具有免疫增强活性的新型高效安全的生物药品,在临床上用于疾病的防治,具有广阔的应用前景。     

基因编辑技术及其应用的研究进展

基因编辑技术是一项对生物体内源基因进行精准定点修饰的技术,极大地推动了生命科学的发展进程,是目前生物科学研究领域应用最广泛的技术。基因编辑技术主要包括锌指核酸酶（ZFN）、类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）和规律性重复短回文序列簇（CRISPR/Cas）。基因编辑技术可以特异性识别靶向序列,定点修饰靶向基因,进而深入研究目标基因的功能。基因编辑技术具有操作简便、作用效率高和脱靶率低等优势,因此广泛应用于生命科学研究、疾病模型的构建、药物研发以及农业生产等领域。作者主要介绍了ZFN、TALEN、CRISPR/Cas 3种新型基因编辑技术,综述了基因编辑技术在基因治疗、品种研发和改良、研究功能基因以及构建疾病动物模型等方面的应用,简要讨论了基因编辑技术与传统转基因技术之间的区别,并对基因编辑技术的应用前景进行了展望。     

甜味蛋白(brazzein)基因的人工合成及其在大肠杆菌中的重组表达

根据从西非植物Pentadiplandra brazzeana Baillion果实中分离的甜味蛋白brazzein的成熟区氨基酸序列，采用大肠杆菌（Escherichia coli）偏爱的密码子，人工合成了5对寡聚核苷酸序列，经体外连接和PCR扩增后得到了187bp的brazzein的编码序列，将该序列插入pET-28a载体构建成重组表达载体pET-Br。将pET-Br转化至大肠杆菌BL-21细胞，诱导表达后得到了与预计相对分子质量相同的蛋白。该蛋白约占细菌可溶性蛋白的18．9％，分离纯化后通过蛋白复性，得到有微甜味的产物。     

禽致病性大肠杆菌clpV基因缺失株的构建及其对Ⅰ型菌毛主要基因表达的影响

为研究禽致病性大肠杆菌(APEC)六型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS) clpV基因对Ⅰ型菌毛表达的影响,本研究利用Red同源重组系统构建了禽致病性大肠杆菌clpV基因缺失株TW-XM△clpV.将clpV基因克隆到表达载体pBR322中,构建相应回补株TW-XMC△clpV.通过PCR...