细菌基因敲除策略及其在维氏气单胞菌研究中的应用

基因敲除技术是20世纪80年代发展起来的一种分子生物学技术,目前已广泛应用于微生物基因功能等相关领域的研究中。维氏气单胞菌(Aeromonas veronii,A. veronii)是气单胞菌科气单胞菌属的一种,近年来,该菌引发疾病的报道逐年增多,因此,对其致病机制的研究显得尤为重要。本文对细菌不同基因敲除策略及其在A. veronii基因功能研究中的应用作一综述,旨在为A. veronii致病机制的深入研究提供参考。     

黑曲霉苹果酸酶基因的敲除及其功能研究

通过敲除黑曲霉(Aspergillus niger)菌株ATCC1015的苹果酸酶(Malic enzyme,ME)基因,研究了ME基因敲除对黑曲霉TCA循环相关代谢的影响。利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的转化方法转化黑曲霉,通过同源重组敲除黑曲霉ME基因,筛选ME基因敲除菌株,获得了遗传性能稳定的ME基因敲除菌株。通过发酵实验,对比了野生菌株和ME基因敲除菌株在代谢产物累积方面的差异,发现ME基因敲除菌株的TCA循环中各种有机酸的产量与野生菌株相比没有明显变化。表明,ME基因的敲除对TCA循环没有产生明显影响。     

CXCL4基因敲除小鼠的饲养、繁殖及基因型鉴定

目的饲养、繁殖并鉴定CXC趋化因子配体4[chemokine(C-X-C motif)ligand 4,CXCL4]基因敲除小鼠,为深入研究CXCL4的生物学功能奠定基础。方法将引进的杂合子小鼠进行饲养并繁殖,剪取繁殖成功的子代小鼠耳朵,提取其基因组DNA,采用PCR法鉴定小鼠的基因型;比较野生型小鼠和CXCL4敲除的纯合子小鼠的体重变化及结直肠的长度,通过HE染色观察野生型小鼠和CXCL4敲除的纯合子小鼠的结直肠形态结构;采用ELISA法验证CXCL4野生型和纯合子小鼠血清中CXCL4的表达。结果繁殖成功的子代小鼠有3种基因型:野生型、杂合子及纯合子;4、10周龄雌性纯合子小鼠体重明显重于同龄的野生型小鼠(P0.05),6、10周龄雄性纯合子小鼠体重明显重于同龄的野生型小鼠(P0.05);6周龄雌性纯合子小鼠结直肠长度明显长于同周龄的野生型小鼠(P0.05),但结直肠的形态结构无显著改变;纯合子小鼠血清中CXCL4的表达量明显低于WT小鼠(P0.05)。结论成功获得了CXCL4基因敲除纯合子小鼠,为深入研究CXCL4的生物学功能奠定了基础。     

Lipocalin-2基因表达产物对人胚肾细胞增殖的影响

目的构建Lipocalin-2(Lcn-2)基因真核表达质粒PL-2,并检测其及前期原核表达的重组Lcn-2蛋白对人胚肾细胞HEK293增殖的影响。方法利用RT-PCR从鼠巨噬细胞RAW264.7中扩增Lcn-2基因,克隆入真核表达质粒pEGFP-C1中,构建重组质粒PL-2。转染HEK293细胞,通过荧光观察和RT-PCR鉴定Lcn-2基因的表达。将重组质粒PL-2和前期原核表达的重组Lcn-2蛋白作用于HEK293细胞,通过MTT法检测细胞增殖情况,Westernblot法检测细胞增殖核抗原(PCNA)的表达。结果重组真核表达质粒PL-2经酶切和测序鉴定,证明构建正确。经荧光观察和RT-PCR鉴定,转染重组质粒PL-2的HEK293细胞中有Lcn-2基因的表达。加入重组Lcn-2蛋白后,HEK293细胞较对照组明显增殖,细胞中PCNA的表达也较对照组明显升高,而重组质粒PL-2对HEK293细胞增殖以及细胞中PCNA的表达均无影响。结论已成功构建了Lcn-2基因真核表达质粒,其对HEK293细胞的增殖无影响,而原核表达的重组Lcn-2蛋白对HEK293细胞的增殖有一定的促进作用,推测Lcn-2基因的表达产物可能通过与细胞膜受体结合促进HEK293细胞的增殖。     

人CD147基因siRNA真核表达质粒的构建及其对HeLa细胞中CD147基因表达的影响

目的构建针对人CD147基因的siRNA真核表达质粒,并观察其对HeLa细胞中CD147基因表达的影响。方法根据GenBank中登录的人CD147基因序列,设计并合成针对CD147基因的特异性小干扰片段,并将其定向克隆至带有卡那霉素抗性和增强型绿色荧光蛋白的真核表达载体pGenesil-1中,对重组质粒进行酶切分析和DNA序列测定。用脂质体将重组质粒转染至HeLa细胞中,观察其对HeLa细胞CD147基因mRNA及蛋白表达水平的影响。结果酶切鉴定和测序结果表明,3个表达短发夹RNA的质粒及其阴性对照质粒构建正确。3个siRNA真核表达质粒对HeLa细胞CD147基因mRNA转录水平的抑制率分别为32.5%、66.8%和59.1%;对CD147蛋白表达水平的抑制率分别为28.3%、63.5%和56.2%。结论已成功构建针对人CD147基因的siRNA真核表达质粒,其对HeLa细胞CD147基因的表达具有明显的抑制作用,为进一步研究CD147基因的功能奠定了基础。     

EGFP-PDGFRβ融合基因表达载体的构建及其转染COS-7细胞条件的优化

目的构建EGFP-PDGFRβ融合基因表达载体,并优化PEI介导基因转染COS-7细胞的条件。方法PCR扩增EGFP和PDGFRβ基因,依次连接至pcDNA3.1(+)质粒中,构建融合基因表达载体H-E-P-pcDNA3.1(+),经PEI介导转染COS-7细胞,并对转染条件进行优化。结果融合基因表达载体经酶切及测序证明构建正确。经PEI介导转染COS-7细胞的最佳条件为:DNA浓度2μg/ml,N/P比值15.5,在无血清条件下转染。此条件适用于滚瓶培养细胞的转染。结论已成功构建了EGFP-PDGFRβ融合基因表达载体,并优化了经PEI介导转染COS-7细胞的条件。     

金钗石斛、麦冬及其复配提取物对皮肤保湿相关基因表达的影响

中医认为金钗石斛(Dendrobium nobile)、麦冬(Ophiopogon japonicas)兼具有养阴生津的作用,能滋阴润燥.为了验证它们在皮肤保湿方面的功效,发掘更多可应用于化妆品的天然活性物,开展试验研究.将体外培养永生化人皮肤角质形成细胞(HaCaT)给予金钗石斛、麦冬以及不同比例复配的金钗石斛麦冬提...     

多拷贝脑钠肽基因表达质粒的构建及其表达

目的构建多拷贝脑钠肽(BNP)基因重组表达质粒,并探讨BNP基因的拷贝数与其表达水平的相关性。方法通过人工合成和PCR技术扩增BNP基因,将其克隆至载体pCW111中,构建表达质粒pBNP11,并通过亚克隆构建含有不同数量表达盒的正向串联表达质粒,分别转化大肠杆菌DH5α和BL21(DE3),经温度诱导表达,SDS-PAGE分析,并经激光扫描测定目的蛋白的表达量。结果测序及酶切鉴定证明1～3拷贝BNP重组表达质粒构建正确,重组蛋白在大肠杆菌DH5α和BL21(DE3)中均可获得表达,表达量分别为菌体总蛋白的8.12%、9.94%、和9.18%。结论已构建了多拷贝BNP的重组表达质粒,BNP的表达水平随BNP拷贝数的增加而升高,但并未成倍增加。     

维氏气单胞菌灭活疫苗对草鱼免疫相关基因表达的影响及其保护效果

目的探讨维氏气单胞菌(Aeromonas veronii,Av)灭活疫苗对草鱼免疫相关基因表达的影响及保护效果。方法采用GZ09007菌株制备Av灭活疫苗,分别通过浸泡和注射两种途径免疫草鱼,同时设对照组(未免疫),于免疫后2、4、7、11、14和21 d,经实时荧光定量PCR法检测草鱼脾脏、头肾、鳃组织中IgM、IL-1β、C3、C-凝集素及溶菌酶的m RNA表达量;于免疫30 d后用同源菌株进行攻毒,连续观察14 d,计算各免疫组的相对保护率(relative percent survival,RPS)。结果 2个免疫组的5个免疫相关基因mRNA表达量均显著高于对照组(P 0. 001),且注射组表达量普遍高于浸泡组,注射组IgM基因较浸泡组更早表达,C3、C-凝集素及溶菌酶基因表达量更高或表达持续时间更长。脾脏中IL-1β和溶菌酶基因表达量达最高值为免疫后14～21 d,头肾和鳃组织中5个基因表达量达最高值均为免疫后2～4 d,各基因表达量最高值为对照组的1. 81～37. 52倍。腹腔注射攻毒14 d后,注射组及浸泡组的RPS分别为66. 7%和36. 7%。结论 Av灭活疫苗免疫草鱼后,可增强脾脏、头肾和鳃组织中IgM、IL-1β、C3、C-凝集素及溶菌酶基因mRNA表达,提高草鱼抗Av感染的能力。     

RNA干扰技术对MCF-7细胞Aurora-A基因表达的影响

目的构建针对Aurora-A基因的特异性小干扰RNA(siRNA)真核表达载体,并探讨其对人乳腺癌细胞株MCF-7中Aurora-A基因表达的抑制作用。方法将具有短发夹结构的2条DNA序列,经退火形成互补双链,再克隆至载体pGCsi-U6/Neo/GFP中,转化大肠杆菌DH5α,提取质粒进行序列测定。并通过脂质体法转染至MCF-7细胞中,48h后观察转染效率,并采用RT-PCR及Westernblot法检测siRNA对MCF-7细胞Aurora-A基因mRNA及蛋白表达的影响。结果测序鉴定证实目的寡核苷酸片段已被克隆至pGCsi-U6/Neo/GFP载体中,Aurora-A-siRNA质粒转染MCF-7细胞48h后转染效率约为60%,与对照组比较,Aurora-A-siRNA质粒转染的细胞Aurora-A基因mRNA和蛋白的表达均明显下降。结论已成功构建了Aurora-A-siRNA真核表达质粒,其能明显抑制MCF-7细胞Aurora-A基因的表达,为进一步研究Aurora-A基因的功能奠定了基础,并可能为肿瘤的生物学治疗提供新的方法。     

人热休克蛋白73的基因重组、表达和纯化

目的　用基因重组的方法表达人热休克蛋白７３,并纯化表达产物,用于进一步分析。方法　用人 热休克类似蛋白ＨＳＰ７３基因构建原核细胞表达载体ｐＥＴＨＳＰ７３,在大肠杆菌ＢＬ２１中用半乳糖苷（ＩＰＴＧ）诱导表达,用 电泳法和 ＡＴＰ亲和层析法提取 ＨＳＰ７３。经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ、用３ ａ３抗体 Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ作 ＥＣＬ检测。结果人 ＨＳＰ７３基因 构建的载体ｐＥＴＨＳＰ７３能很好地在大肠杆菌表达出相对分子质量为７３　０００的蛋白。两种蛋白提取方法均能有效提纯表达的蛋白,该蛋白具有人ＨＳＰ７３抗原特性。所得蛋白质氨基酸测定和Ｎ端测序的结果与有关的报道一致。结 论　ＨＳＰ７３基因重组、表达和纯化方法的建立,为研究ＨＳＰ７３的结构、功能与临床应用提供了必要条件。     

猪γ干扰素基因的合成、表达及纯化

目的通过人工合成猪γ干扰素(poIFN-γ)基因的编码序列,提高目的蛋白的表达。方法根据poIFN-γ的氨基酸序列,选择大肠杆菌所偏爱的密码子,设计并合成了24个寡核苷酸片段。通过重叠区扩增法,利用PCR合成poIFN-的成熟蛋白编码基因,克隆入pGEM-7Zf(+)载体,转化大肠杆菌TG1。经测序证实后,构建原核表达载体pBV222/poIFN-γ并转化大肠杆菌DH5α,经诱导表达后,进行SDS-PAGE分析及纯化。结果酶切及测序结果表明表达载体构建成功,工程菌诱导表达后的电泳图谱在相对分子质量约16500的位置出现明显的目的蛋白条带,表达产物主要以包涵体形式存在,约占菌体总蛋白的55%,占包涵体中总蛋白的80%,经Ni2+-NTA亲和层析纯化,纯度达90%以上。结论已获得了纯度较高的目的蛋白,为下一步对猪γ干扰素进行复性及活性研究奠定了基础。     

梅毒螺旋体特异性抗原TpN47基因片段的克隆与表达

目的在大肠埃希菌中表达梅毒螺旋体(Tp)TpN47(68~410 aa)重组蛋白。方法采用PCR法从Tp全基因组中扩增TpN47(202~1230 bp)片段,T-A克隆后构建原核表达质粒pET-22 b(+)-TpN47,经酶切鉴定后转化EcoliBL21(DE3),IPTG诱导表达,表达产物经Ni2+亲和层析柱纯化,Western blot鉴定其免疫反应性。结果PCR法扩增出约1 000 bp的目的片段,原核表达质粒pET-22 b(+)-TpN47经酶切鉴定正确,表达的蛋白约占菌体总蛋白的43%,相对分子质量约为39 000,以包涵体形式存在。经纯化后蛋白纯度达95%以上,Western blot证实该蛋白能与梅毒患者阳性血清发生特异性反应。结论所表达的TpN47重组蛋白具有良好的免疫反应性,为开发临床检测效果更好的梅毒诊断试剂盒奠定了实验基础。     

人体β-防御素-3突变基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

目的对人体β-防御素-3基因进行定点突变,并在E.coli中表达。方法从人正常皮肤组织中提取总RNA,经RT-PCR扩增编码β-防御素-3成熟肽的cDNA,测序正确后,设计含突变位点的引物,用PCR重叠延伸法对β-防御素-3成熟肽cDNA进行定点突变,将突变产物克隆至pUC18,并在E.coli中融合表达。结果测序结果表明,经RT-PCR所得的β-防御素-3成熟肽序列与GenBank中报道的序列完全一致。经过突变,β-防御素-3成熟肽第29位谷氨酰胺密码子由CAG突变为精氨酸密码子CGA,其余核苷酸序列均未发生变化。将突变β-防御素-3基因在E.coli中诱导表达后,可见突变β-防御素-3蛋白表达。结论已成功克隆并表达了β-防御素-3突变体基因。     

牛乳铁蛋白十肽的基因改造、克隆及表达

目的克隆并表达牛乳铁蛋白十肽及其突变体M1和M2基因。方法参照大肠杆菌偏爱密码子,分别针对牛乳铁蛋白十肽及其突变体M1和M2基因,设计并合成两个具有相同黏性末端的DNA片段,同时在其基因前后分别加上天冬酰胺和甘氨酸的密码子,构成羟胺裂解位点,通过连接获得其二拷贝基因同向串联体。分别将该串联体克隆至载体pUC18上,经双酶切、PCR及测序鉴定后,构建重组表达质粒,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达。表达产物纯化后,用凝血酶切割及羟胺裂解。结果获得了牛乳铁蛋白十肽及其突变体M1和M2二拷贝基因,并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达出相对分子质量约29000的目的蛋白条带,纯化后的蛋白经凝血酶切割后,相对分子质量约29000的目的蛋白条带消失。结论已成功克隆并表达了牛乳铁蛋白十肽及其突变体M1和M2基因,为基因工程抗真菌肽的制备奠定了基础。     

幽门螺杆菌中性粒细胞激活蛋白的基因克隆与表达

目的　克隆、表达幽门螺杆菌中性粒细胞激活蛋白基因napA ,为研究幽门螺杆菌致病机理提供材料。方法　用PCR从幽门螺杆菌DNA中扩增出目的基因napA ,定向插入原核表达载体pQE30中 ,测序分析确认后 ,转化大肠杆菌DH5α ,IPTG诱导表达 ,表达蛋白以NI2 + NTA柱进行纯化。结果　PCR扩增出 4 35bp目的基因片段napA ,克隆入pQE30质粒。工程菌诱导后SDS -PAGE显示新生表达蛋白带 ,相对分子质量为 170 0 0 ,与预期一致 ,约占菌体总蛋白的 38% ,经Ni2 + NTA柱纯化后可获得纯度为 95 5 %重组蛋白。Westernblot显示重组蛋白具有良好的抗原性。结论　克隆napA基因成功 ,并在大肠杆菌DH5α中高效表达。     

梅毒螺旋体特异抗原TP0684的克隆和表达

目的克隆并表达梅毒螺旋体外膜蛋白TP0684,为研制早期诊断试剂盒提供依据。方法PCR法扩增TP0684编码基因。T-A克隆后构建表达质粒pET-22b(+)-TP0684,经酶切鉴定后,转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达,表达产物经Western blot鉴定。结果PCR法扩增出了1212bp的目的片段,原核表达质粒pET-22b(+)-TP0684酶切鉴定正确,测序结果与GenBank上公布的该基因的CDS序列完全一致。转化E.coli BL21(DE3)后,IPTG诱导目的蛋白表达率为25%,SDS-PAGE初步测定目的蛋白的相对分子质量约43000,Western blot证实该蛋白能与梅毒患者阳性血清发生特异性反应。结论所表达的TP0684重组蛋白具有良好的免疫反应性,为进一步研究梅毒血清学诊断试剂奠定了基础。     

HCV复合多表位基因真核表达载体的构建及在真核细胞中的表达

目的建立丙型肝炎病毒(HCV)复合多表位基因的真核表达载体,并在COS7细胞中瞬时表达。方法用PCR方法扩增核心区羧基端部分缺失的基因片段;分别合成HCV E2区模拟表位和NS3~NS57个T或Th细胞表位基因;PCR方法将羧基端部分缺失的HCV核心区基因与合成的表位基因串联,克隆入真核表达载体pcDNA3·1(-),并通过脂质体瞬时转染COS7细胞。结果所构建的真核表达载体pcDNA3·1(-)-CtEm已成功转染COS7,间接免疫荧光和RT-PCR证实,pcDNA3·1(-)-CtEm可在COS7中表达复合多表位基因。结论已成功构建HCV复合多表位基因的真核表达载体,并在COS7细胞中瞬时表达,为进一步复合多表位的基因免疫奠定基础。     

人内毒素结合肽基因的突变及突变体蛋白表达

目的分析亲代人内毒素结合肽一级结构,选择可能影响其生物学活性的氨基酸对应碱基位点进行突变,克隆基因突变体mEBP基因并研究其蛋白表达。方法以亲代EBP基因为基础,结合DNASIS软件理化性质分析确定突变碱基,应用PCR定点诱变技术进行第5、18位谷氨酰胺→赖氨酸的定点突变。并将其克隆至原核融合表达载体pinpointXa-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS进行表达,经Western blot鉴定。结果突变EBP基因13及52位核苷酸由C突变为A,构建的阳性重组子经酶切及测序鉴定证实与设计序列完全一致,经IPTG诱导在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS表达生物素化的融合蛋白,Western blot鉴定显示能与抗生物素单克隆抗体结合。结论已成功获得EBP基因突变体,并在大肠杆菌以融合蛋白的形式进行表达。     

重组人乳铁蛋白基因克隆及表达

目的　构建重组人乳铁蛋白 (HLF)的毕赤酵母分泌表达菌株 ,并对表达产物进行评价。方法　由外周血白细胞总RNA经RT- PCR克隆获得HLF基因结构cDNA ,测序后克隆入酵母表达载体获得质粒pPIC9K- HLF ,线性化后电转化入毕赤酵母 ,经G4 -18 YPD筛选多拷贝后进行甲醇诱导表达。结果　获得基因与GenBank中的人HLF0 1基因基本相符。 2株多拷贝菌株诱导表达产物均能与人HLF抗体反应 ,具有抑制大肠杆菌生长的作用。结论　获得了能分泌有活性HLF的重组人乳铁蛋白 (HLF)的毕赤酵母分泌表达菌株。