牛骨骼肌α-actin基因5′上游调控元件及内含子功能的初步分析

采用PCR定点突变分析法确定牛骨骼肌α-actin启动子-361~-462bp区域的调控元件Sp1/KLFs、ZF5F和Pax3结合位点的功能;利用基因重组技术,将内含子Ⅰ和内含子Ⅱ分别连在启动子缺失片段的上游和下游,构建双荧光素酶表达载体,使其转染牛骨骼肌卫星细胞和胎儿成纤维细胞,进行活性检测。结果显示,Sp1/KLFs降低牛骨骼肌α-actin基因启动子活性,ZF5F和Pax3均能增强启动子活性。内含子在启动子上游增强了启动子活性,在其下游降低了启动子活性,且顺式调控元件和内含子均具有肌肉特异性。结果表明,初步确定了参与牛骨骼肌α-actin基因转录调控的负顺式调控元件Sp1/KLFs,正顺式调控元件ZF5F和Pax3,发现了内含子插入启动子的位置很重要,为以后构建牛骨骼肌α-actin高活性的启动子奠定了基础。     

小鼠MyoD基因真核表达载体的构建与检测

为了最终建立诱导小鼠iP S细胞为成肌细胞的方法,试验在克隆小鼠Myo D基因的基础上,将其与pc DNA3.1载体连接,以构建真核表达载体;采用脂质体法将重组质粒转染到小鼠胚胎成纤维细胞中,利用Real-time PCR技术、免疫荧光检测和流式分析等技术对转染前后细胞的Myo D基因表达情况进行检测。结果表明:成功克隆获得Myo D基因,并构建真核表达载体Myo D-pc DNA3.1;转染Myo D-pc DNA3.1的小鼠胚胎成纤维细胞经免疫荧光检测后在荧光显微镜下呈现表达Myo D基因的红色;Real-time PCR检测其Myo D基因相对表达量提高至8.926±0.010;经BD Accuri-C6个人型流式细胞仪检测,约有93%的转染细胞表达Myo D蛋白,在荧光倒置显微镜下可观察到表达Myo D蛋白而呈现的绿色荧光。说明已成功构建特异表达Myo D基因的真核表达载体Myo D-pc DNA3.1。     

牛骨骼肌特异性启动子的筛选

分别构建含有牛骨骼肌α-肌动蛋白（α-actin）启动子、牛骨骼肌肌球蛋白轻链2(mylpf)启动子及牛肌酸激酶(ckm)启动子的荧光素酶报告基因表达质粒。将3种荧光素酶表达质粒分别与含有海肾荧光素酶的质粒共转染牛成肌细胞和牛成纤维细胞。经双荧光素酶检测得到转染成肌细胞,72 h后,α-actin启动子的表达量显著高于mylpf启动子和ckm启动子,转染成纤维细胞72 h后,这3种启动子的表达量和空载体相近。结果表明,α-actin启动子在成肌细胞中的表达效率高于mylpf启动子和ckm启动子;3种启动子在成纤维细胞中的表达量与空载体相近,证明了这3种启动子的骨骼肌特异性。通过对骨骼肌特异性启动子的研究,为外源基因在骨骼肌组织的特异性表达提供了试验依据,为进一步研究转基因肉牛奠定了基础。     

关岭牛MyoD I基因启动子真核表达载体的构建及其在小鼠C2C12细胞中的表达

本研究旨在探究关岭牛4个不同长度的MyoD I启动子的启动活性,初步确定该基因核心启动子位置。采用实时荧光定量PCR技术对关岭牛不同组织中MyoD I基因的相对表达量进行检测。以关岭牛血液DNA为模板,设计5'端加磷的引物,PCR扩增获得4个不同长度的关岭牛MyoD I启动子,定向精确替换pEGFP-N3载体的CMV启动子区,构建重组真核表达载体pEGFP-N3-MyoD I。利用脂质体法将重组质粒瞬时转染小鼠C2C12细胞,依据小鼠C2C12细胞发光的强弱判断MyoD I启动子的启动活性。结果显示,MyoD I基因在关岭牛肌肉组织中表达量较高;目的片段成功替换pEGFP-N3载体的CMV区;重组质粒能在小鼠C2C12细胞中成功表达,细胞在激发光下发绿色荧光。本研究成功构建了重组真核表达载体pEGFP-N3-MyoD I,4个启动子均具有启动活性,其中P3启动子在小鼠C2C12细胞中表达量最高,初步推断P3启动子为该基因的核心启动子。     

牛MyoG基因启动子的克隆及功能的初步分析

本研究旨在比较日本和牛MyoG基因的不同长度片段启动子的活性强弱并初步探讨其中的机制。根据GenBank已公布的牛MyoG基因的启动子序列,设计特异性PCR引物扩增日本和牛MyoG基因的一系列启动子缺失序列,构建重组克隆载体pMD18-T-MyoGpro,对阳性克隆进行限制性酶切鉴定、测序及生物信息学分析,进而构建一系列启动子缺失片段的pGL3-MyoGpro双荧光素酶表达载体,转染牛肌源干细胞(MDSCs)和牛胎儿成纤维细胞,并进行双报告基因活性检测。结果表明,日本和牛MyoG基因的166～2 125bp启动子都能不同程度的启动双荧光素酶报告基因在牛肌源干细胞中的表达,且具有肌肉特异性。通过生物信息学分析得知日本和牛MyoG启动子序列中有1个TATA盒,15个E-box,并可能含有MyoD、MEF2、MEF3、MTBF、TEF1、PRDF、Sp1、多个SRF、ERE、GRE及多个Oct-1等转录因子调控结合位点,本试验通过比较不同长度启动子片段的活性并结合对上述转录因子的分析,认为这些转录因子可能对启动子活性起着重要的调控作用。对牛MyoG基因启动子的克隆与功能和序列分析为进一步研究MyoG基因的表达调控奠定了基础。     

HGTP基因与羊毛细度的相关性分析及其启动子活性研究

本研究旨在构建高甘氨酸-酪氨酸蛋白(HGTP)启动子荧光素酶报告基因载体并验证其活性,阐明HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤毛囊组织中的表达差异与羊毛经济性状的关系。运用PCR方法扩增HGTP基因启动子序列片段,克隆至pGL3-Basic载体中构建重组质粒,并通过双酶切验证和测定核酸序列鉴定;转染皮肤成纤维细胞并检测报告基因的活性;测定羊毛的纤维直径、长度的数据,利用实时荧光定量PCR分析HGTP基因在不同品种绵羊的皮肤毛囊组织中的表达情况。结果显示,萨福克羊与中国美利奴羊的羊毛纤维直径及自然长度差异极显著(P0.01),HGTP基因表达水平与羊毛纤维直径存在极显著的高度正相关(P0.01),与羊毛自然长度呈现显著的中等负相关(P0.05),而羊毛直径与自然长度之间存在极显著的高度负相关(P0.01)。HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤组织中的表达水平差异极显著(P0.01)。启动子活性荧光素酶检测结果显示,KAP6.1、KAP7和KAP8.1启动子元件在绵羊皮肤成纤维细胞和3T3细胞中均有表达,且在绵羊成纤维细胞中的活性极显著高于在3T3细胞中的活性(P0.01)。HGTP基因可以作为研究羊毛纤维直径、自然长度的候选基因。构建不同长度的表达载体,转染皮肤成纤维细胞,获得的2个启动子元件都能驱动外源基因在体外细胞水平表达。绵羊HGTP基因启动子的功能研究为调控羊毛发育提供了理论依据。     

奶牛乳腺上皮细胞中SCAP和SREBP1蛋白调控SCD基因表达的作用研究

旨在研究奶牛乳腺上皮细胞中固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白(SCAP)对固醇调节元件结合蛋白(SREBP1)调控的硬脂酰辅酶A去饱和酶基因(SCD)表达的影响。培养奶牛乳腺上皮细胞,在细胞中转染奶牛SCD基因启动子载体,同时转染SREBP1和SCAP真核表达载体作为处理,采用双荧光素酶报告基因系统检测转染SREBP1和SCAP对SCD基因启动子活性的影响;采用免疫荧光技术观察SREBP1在细胞核的表达,采用荧光定量PCR检测SCD基因mRNA的表达。结果表明,与转染pcDNA3.1载体的对照组相比,转染SCAP对SCD启动子活性无显著影响;转染SREBP1和共转染SCAP/SREBP1极显著增加SCD基因启动子活性值(P0.01),并且SCAP的转染剂量与SCD的启动子活性值之间具有极显著的量效关系(P0.01);在乳腺上皮细胞中转染SCAP后,能够增强SREBP1在细胞核的表达;细胞转染SREBP1和共转染SCAP/SREBP1后,SCD基因mRNA的表达分别显著上调1.23倍和1.54倍(P0.05)。本研究表明,奶牛SCAP可以增加SREBP1蛋白在细胞核中的表达,促进对SCD基因的转录激活作用。     

奶牛MC4R基因真核表达载体的构建及其表达定位

奶牛黑素皮质素受体-4(MC4R)基因作为G蛋白偶联受体,是关系经济性状的重要候选基因。本研究从牛基因组中克隆得到MC4R基因的编码序列,将克隆片段与pc DNA3.1真核表达载体进行KpnⅠ和EcoRⅠ双酶切,连接形成重组表达载体,将载体瞬时转染到L02肝脏细胞,采用免疫荧光对细胞进行标记,通过激光共聚焦显微镜观察荧光活性,结果发现克隆的MC4R基因序列长度大约1 000 bp,成功构建真核表达载体MC4R-3.1,将载体转染肝脏细胞后Western blot检测蛋白表达,经过激光共聚焦观察荧光后发现MC4R蛋白的绿色荧光在细胞膜上有正常表达,可为进一步研究MC4R受体基因功能提供参考。     

牛MYOZ2基因启动子克隆及活性分析

旨在克隆测定牛肌原调节蛋白2基因(Myozenin2,MYOZ2)启动子的全长序列,进行活性区域分析,为牛MYOZ2基因功能和表达调控机理研究提供理论依据。通过5′RACE方法确定牛MYOZ2基因转录起始位点;采用PCR技术,以牛基因组为模板克隆MYOZ2基因启动子序列。利用在线软件分析启动子区域中可能包含的转录因子结合位点。依据分析结果重新设计引物,构建7个包含不同缺失片段的双荧光素酶报告基因载体,转染C2C12细胞系,利用双荧光素酶系统检测不同片段的启动子活性。结果表明,克隆得到牛MYOZ2基因启动子序列2 065bp,确定MYOZ2基因的转录起始位点;MYOZ2基因片段-84/+125荧光素酶相对活性极显著高于空载体pGL3-Basic(P0.01),MYOZ2基因片段-683/+125荧光素酶相对活性极显著高于基因片段-263/+125(P0.01)。MYOZ2基因启动子核心区域位于-84/+125bp,而且MEF2,SRF,MyoD,YY1等转录因子可能参与MYOZ2基因的转录调控。     

HGTP基因与羊毛细度的相关性分析及其启动子活性研究

本研究旨在构建高甘氨酸－酪氨酸蛋白（HGTP）启动子荧光素酶报告基因载体并验证其活性,阐明HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤毛囊组织中的表达差异与羊毛经济性状的关系。运用PCR方法扩增HGTP基因启动子序列片段,克隆至pGL3-Basic载体中构建重组质粒,并通过双酶切验证和测定核酸序列鉴定;转染皮肤成纤维细胞并检测报告基因的活性;测定羊毛的纤维直径、长度的数据,利用实时荧光定量PCR分析HGTP基因在不同品种绵羊的皮肤毛囊组织中的表达情况。结果显示,萨福克羊与中国美利奴羊的羊毛纤维直径及自然长度差异极显著（P<0.01）,HGTP基因表达水平与羊毛纤维直径存在极显著的高度正相关（P<0.01）,与羊毛自然长度呈现显著的中等负相关（P<0.05）,而羊毛直径与自然长度之间存在极显著的高度负相关（P<0.01）。HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤组织中的表达水平差异极显著（P<0.01）。启动子活性荧光素酶检测结果显示,KAP6.1、KAP7和KAP8.1启动子元件在绵羊皮肤成纤维细胞和3T3细胞中均有表达,且在绵羊成纤维细胞中的活性极显著高于在3T3细胞中的活性（P<0.01）。HGTP基因可以作为研究羊毛纤维直径、自然长度的候选基因。构建不同长度的表达载体,转染皮肤成纤维细胞,获得的2个启动子元件都能驱动外源基因在体外细胞水平表达。绵羊HGTP基因启动子的功能研究为调控羊毛发育提供了理论依据。     

转乳铁蛋白肽和α干扰素基因的牛胎儿成纤维细胞的制备

旨在构建含有乳铁蛋白肽基因和a干扰素基因的载体,并制备转基因牛胎儿成纤维细胞,为研制抗乳房炎和口蹄疫转基因克隆牛提供供体细胞.本研究构建了由山羊β-酪蛋白启动子启动的牛乳铁蛋白肽基因和由CMV启动子调控的人α干扰素基因的载体,以EGFP基因作为报告基因,neo基因作为筛选基因;分别采用脂质体和电击法转染牛胎儿成纤维细胞,G418筛选得到转基因阳性细胞,并用PCR方法检测转基因细胞中目的基因的整合情况,用Western blotting检测α干扰素蛋白的表达.结果,得到了同时含有牛乳铁蛋白肽基因和人α干扰素基因的转基因牛胎儿成纤维细胞,并且α干扰素蛋白在转基因细胞中能有效表达.     

绵羊Oct4基因启动子的表达活性分析

Oct4(POU5f1)是诱导重编程的关键性因子,为检测克隆获得的绵羊Oct4基因启动子的表达活性,本研究将前期工作中克隆获得的绵羊Oct4基因启动子与携带有报告基因绿色荧光蛋白(GFP)的p Ac GFP1-N1载体相连接,构建由Oct4启动子驱动的真核表达载体(SPOct4-p Ac GFP1-N1),并采用脂质体转染法,分别转染小鼠和绵羊成纤维细胞、小鼠胚胎干细胞和小鼠胚胎,以检测其表达活性。结果表明:Oct4启动子序列含有Sp1结合位点和CAAT框等功能区;转染后,小鼠胚胎干细胞和小鼠胚胎中检测到绿色荧光,并且在转染72 h后达到最大荧光强度,而在小鼠成纤维细胞和绵羊成纤维细胞中未能观察到GFP的表达。说明由克隆获得的Oct4基因启动子驱动的真核表达载体具有在多能干细胞中特异的表达活性。     

人类α-actin 启动子真核表达载体的构建及应用

利用PCR技术克隆了人类α-actin基因的启动子（约450bp），尝试用去掉启动子的pEGFP—N1作为框架结构，成功构建了真核表达载体pEGFP-N1-α-actin—P。应用Lipofectamine 2000将所构建的pEGFP-N1-α-actin-P转染入小鼠ES细胞。通过比较，发现在本实验室条件下，质粒DNA浓度以3．0～5．0μg／mL，转染时间约在2～3h最佳。200μg／mL的G418较适宜于靶细胞的转染与筛选。得到表达心肌a—actin和GFP的小鼠ES细胞，基本维持小鼠ES细胞的形态。PCNA染色结果表明，转染后的小鼠ES细胞具有增殖能力。α—actin抗体免疫组化染色结果表明，转染后细胞表达α-actin和GFP，揭示构建的真核表达载体pEGFP-N1-α-actin-P转染小鼠ES细胞，可能促进其向心肌细胞分化并对其筛选。     

牛Ankrd2基因启动子遗传多态性及启动效率分析

采用限制性片段长度多态性聚合酶链反应(PCR-RFLP)技术,检测462头中国西门塔尔牛Ankrd2基因启动子区域的单核苷酸多态(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点,分析了SNP位点与牛肉质和胴体性状的关联性,利用生物信息学网站和软件对启动子序列进行预测分析;另一方面,采用点突变构建含有SNP位点不同基因型的双荧光素酶报告基因载体,分别瞬时转染293T细胞和牛胎儿成纤维细胞,测定荧光素酶的相对活性并进行统计学分析。结果显示:牛Ankrd2基因启动子区域(-2101～+436 bp)中存在1个SNP位点:g.-171G>T,该位点在检测的牛群体中仅存在2种基因型:GG和GT,其中G为优势基因,且该位点对牛肺和气管重影响达到显著水平(P<0.05),当G突变为T时,启动子序列减少2个ZF5转录因子结合位点,增加了1个FACB转录因子结合位点,pGL4-Ankrd2-TT启动子启动效率极显著低于野生型载体pGL4-Ankrd2-GG(P<0.01)。结果表明,在中国西门塔尔牛群体Ankrd2基因启动子区存在g.-171G>T,位点与牛胴体性状存在相关性,且该位点可能通过改变转录因子结合位点,从而影响基因的启动子转录活性。     

绵羊Nanog启动子克隆及其表达活性的检测

通过比对人、鼠、兔和牛的Nanog启动子保守区设计引物,PCR扩增绵羊Nanog基因启动子序列并分析其调控位点。将其连接到去掉自身CMV启动子的pAcGFP1-N1载体上,构建一个由Nanog启动子带动的真核表达载体(SNanog-pAcGFP1-N1),即构建一个能由该启动子序列带动并产生绿色荧光蛋白(GFP)的真核表达载体,并用脂质体法转染入终末分化细胞(小鼠成纤维细胞和绵羊成纤维细胞)、胚胎干细胞和小鼠胚胎,检测其表达活性。结果显示:成功克隆出1 836bp Nanog启动子序列,通过分析发现该序列含有SP1结合位点、CAAT框、TATA框等功能区;当转染SNanog-pAcGFP1-N1重组质粒后,小鼠胚胎和小鼠胚胎干细胞中能检测到绿色荧光,且在转染72h后达到最大荧光强度,而在小鼠成纤维细胞和绵羊成纤维细胞中不能观察到GFP。结果表明:本试验成功克隆获得绵羊Nanog启动子,所构建的真核表达载体具有在多能干细胞中特异性表达活性。     

牛朊蛋白基因真核表达载体的构建及其在牛骨髓间充质干细胞中的稳定表达

试验构建牛朊蛋白(prion protein,PRNP)基因的真核表达载体,为进一步研究牛朊蛋白的生理功能和从细胞水平研究抗疯牛病转基因克隆牛奠定基础。采用重叠延伸PCR(splicing overlap extension PCR,SOE-PCR)法扩增获得牛PRNP基因序列,并克隆到带有DsRED2报告基因的真核表达载体pDsRED2-N1中,将双酶切、PCR、测序鉴定的阳性质粒经脂质体转染牛骨髓间充质干细胞(BMSC);通过荧光显微镜观察转染细胞,并用800 μg/mL G418对转染的细胞进行药物筛选。琼脂糖凝胶电泳显示基因合成的片段大小和构建的载体大小与预期相符;重组表达载体转染BMSC后有红色荧光出现;通过药物筛选出了稳定转染的细胞单克隆。通过SOE-PCR成功扩增了牛PRNP基因序列,并构建成真核表达载体,得到稳定表达目的蛋白的BMSC细胞。     

牛CART基因核心启动子鉴定及转录调控分析

旨在筛选牛CART基因核心启动子区并鉴定调控CART表达的转录因子,探究其转录调控机制。本研究采集3头健康母牛下丘脑组织,提取基因组DNA,通过PCR扩增、测序获得牛CART启动子序列,EMBOSS、MethPrimer、New PLACE数据库分析启动子结构特征;构建4个包含不同截短长度的CART启动子报告基因载体,双荧光素酶报告基因活性检测鉴定核心启动子区;应用DNA pull down结合质谱分析(n=3),功能聚类及结合位点预测分析筛选核心启动子区候选转录因子;构建转录因子过表达载体,转染至293T细胞,分析转录因子对牛CART核心启动子区的转录调控功能(n=3)。结果表明,牛CART基因-1 200 bp～+22 bp区域存在CpG岛和TATA box、CAAT box等顺式作用元件;构建的4个截短启动子报告基因载体均具有转录起始活性,-292 bp～+22 bp片段转录起始活性最强,为牛CART基因核心启动子区;转录因子RFX5、CREB、RFX1、JUND、TEAD4、TFAP2D、RELA可与牛CART基因核心启动子区特异性结合;进一步研究证实RFX5、RFX1、TEA...     

启动子和PolyA序列对水牛乳腺特异性表达载体表达效率的影响

为了获得能有效表达促乳素的乳腺特异性表达载体,本研究系统比较了不同长度的启动子和有/无PolyA序列对乳腺特异性表达载体表达标记基因绿色荧光蛋白(GFP)和目的基因促乳素(PRL)的影响。将不同载体瞬时转染Bcap37细胞后,分别用实时定量PCR和流式细胞仪检测PRL和GFP的表达水平。结果表明:长度为5.2 kb的β-酪蛋白(Beta casein,BCN)启动子启动PRL的表达量显著高于长度为3.8 kb启动子,前者的表达量约为后者的6倍;在BCN启动子长度均为5.2 kb情况下,添加PolyA的载体p5.2BCN-PRL-PolyA-CMV-GFP-Neo组PRL的相对表达量为8.17,p5.2BCN-PRL-PolyA-CMV-GFP组PRL的相对表达量为17.84,均显著高于p5.2BCNPRL-CMV-GFP-Neo组,可见添加PolyA后,PRL的表达量均显著增加;进一步比较发现,含PolyA的载体中GFP的表达水平也显著高于不含PolyA的载体。对比以上结果发现,添加PolyA能够有效解除启动子之间的转录干扰,使标记基因的启动子CMV和目的基因的启动子BCN均能顺利启动基因表达。经过优化的载体启动目的基因PRL表达的效率更高,可应用于下一步的研究工作中。     

不同肌肉特异性启动子IGF2表达载体构建及对牛骨骼肌卫星细胞增殖的影响

旨在获得带有高效特异性启动子的IGF2表达载体,研究其对牛骨骼肌卫星细胞增殖的影响。本研究将构建的3种含有IGF2肌肉特异性启动子的真核表达载体转染牛骨骼肌卫星细胞和胎儿成纤维细胞,RT-PCR检测IGF2的相对表达量,从而筛选高效特异性的载体,并进行EdU试验及细胞周期相关基因RT-PCR检测。结果,成功构建了不同启动子desminpro、CMV-MyoGpro和MyoGpro-double表达IGF2的载体。RT-PCR检测结果表明,pGL3-desminpro-IGF2是较高效的并具有特异性的载体。载体转染体外培养细胞提高了细胞增殖速度,并上调了细胞周期相关基因CDK6和IGF2的表达。这为转基因肉牛的生产奠定了重要基础。     

表达3个外源基因真核表达载体的构建

为构建可以同时表达3个外源基因的真核表达载体,本实验以pCAGGs载体为骨架,引入SV40启动子及单疱疹病毒(HSV)TK基因的polyA序列,并且在β-actin启动子下游插入内部核糖体进入位点序列(IRES),构建了能够同时表达3个外源基因的真核表达质粒pCAGGs-IRES.本研究将PR8流感病毒的M基因、绿色荧光蛋白基因EGFP及H1N1猪流感病毒的HA基因,分别克隆于pCAGGs-IRES载体的3个启动子下游,转染细胞后,通过间接免疫荧光和western blot表明本实验构建的pCAGGs-IRES载体能同时表达3个外源基因.该载体有望为基因疫苗、基因操作及蛋白质相互作用等研究提供新的真核表达载体.