ΦC31整合酶介导猪基因组定点修饰的探讨

高效与特异的基因组定点修饰是基因工程动物研究的前沿与难点.链霉菌噬菌体ΦC31整合酶能介导含attB位点的外源基因定点整合于多种真核生物基因组的假attP位点,可维持外源基因的正常结构及高效表达.本文探讨ΦC31整合酶介导外源基因在猪基因组内定点整合的分子基础.构建含attB位点的报告载体pEGFP-N1-attB,与ΦC31整合酶表达载体pCMV-INT共转染猪肾PK15细胞,G418筛选获得单克隆细胞系.实时荧光定量PCR筛选出单拷贝整合的转基因细胞系.TAIL-PCR鉴定出1个猪基因组假attP位点,位于猪1号染色体,watson链,坐标114220087-114220126,命名为pig-attP-1.测序结果显示,pEGFP-N1-attB在attB位点处断开插入到pig-attP-1.用荧光计测定细胞培养基上清EGFP含量发现,该转基因细胞系EGFP的表达水平是本底的50倍(13500 AU vs.280 AU),表明pig-attP-1是利于外源基因高效表达的"友好位点".该研究不仅为实现外源基因在猪基因组内的定点整合提供了新策略,也为创制基因工程猪、建立动物生物反应器等研究注入了新思路.

基于φC31整合酶的高等真核生物基因组操作技术研究进展(英文)

位点特异性重组系统已经成为基因组操作的强有力工具。来自链霉菌噬菌体φC31的整合酶是丝氨酸重组酶家族的一员,可催化2个不同的识别位点attB和attP间发生有效的单向性重组。总结了φC31整合酶可能的重组机制以及在人类细胞、小鼠胚胎干细胞、果蝇和植物等真核生物基因组操作上的应用,并对该系统的优点和存在问题进行了分析。φC31整合酶系统有望成为高等生物基因功能分析、转基因标记删除、生物合成等研究领域最强有力的手段之一,为此也简要介绍了家蚕个体水平上φC31整合酶介导的盒式交换的研究进展,期望能为家蚕基因组的操作技术研究提供一些借鉴。

ΦC31整合酶的表达、纯化及多克隆抗体的制备

目的:提供ΦC31整合酶研究所需的大量纯化蛋白质及特异性抗体。方法:将编码ΦC31整合酶的ORF插入到pET22b+载体构建表达质粒并转化E.coliBL21(DE3),用IPTG诱导表达His-C31整合酶融合蛋白,His-Bind Quick Car-tridge纯化表达产物。重组蛋白作为抗原常规免疫家兔制备相应的多克隆抗体,Western blotting确定抗体的特异性,体外线性底物分子内重组检测系统检测抗体的活性。最后用该抗体检测了ΦC31整合酶在真核细胞HEK293中的定位和分布。结果:16℃条件下0.2 mmol/LIPTG诱导培养30 h,携带pET22b-ΦC31质粒的E.coliBL21(DE3)在YTG培养基中,可表达出大量的融合蛋白,该蛋白经体外线性底物分子内重组检测系统检验具有较高的活性。使用该融合蛋白免疫新西兰大白兔后,分离兔血清可得到ΦC31整合酶多克隆抗体,Western blotting和荧光免疫细胞组织化学方法证实,该抗体可特异性地识别细菌及细胞表达的ΦC31整合酶蛋白抗原。结论:本实验建立了表达ΦC31整合酶的方法,并成功制备了ΦC31整合酶特异性抗体。

φC31整合酶系统介导的位点特异性整合研究进展

来源于链霉菌(Streptomyces)噬菌体φC31的整合酶可介导链霉菌附着位点(attB)和噬菌体附着位点(attP)之间的同源重组,这种重组亦可在多种动植物细胞内进行;而且,该整合酶还可介导含attB位点的载体以位点特异性方式整合于多种真核生物基因组内的假attP位点,并使转基因持续高效表达。因此,φC31整合酶在基因修饰、基因治疗及转基因动物研制等方面得到了广泛的应用。文章就近年来φC31整合酶整合规律、提高效率方面的改进及安全性等相关领域的研究进展进行了综述。

位点特异整合酶φC31的作用机制及应用

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点特异整合酶(Site-specific recombinase,SSR),其能够精确并单向的促进attP位点与attB位点的重组,是继Cre/Loxp、FLP之后又一个倍受关注的位点特异整合酶,该整合酶已经成为基因治疗、转基因研究等领域的常用技术手段。现对φC31位点特异性整合酶的作用机制、整合位点及其在转基因和基因治疗中的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望。

φC31整合酶与生物医学

来源于链霉菌噬菌体фC31的整合酶可通过介导链霉菌attB序列与多种生物内源性特异性序列产生重组反应,将外源基因定点整合到生物基因组中。在基因治疗研究中应用φC31整合酶,可使外源基因长期高水平表达,从而达到较好的治疗效果;且由于外源基因定点整合,故安全隐患较小。此外,фC31整合酶还可以用来生产外源基因定点整合的转基因动物,在基础研究和应用研究领域都有很高的潜在应用价值。

φC31整合酶与转基因动物研制

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点性特异重组酶。它以单向整合方式进行重组,无须其他辅助因子,且整合效率高、表达稳定,所以近年来越来越多地被用来介导外源基因与宿主基因组的特异性整合,并被应用于哺乳动物的转基因整合技术中,它为攻克转基因动物研制过程中的随机整合、整合效率低、表达水平不高等技术瓶颈提供了新思路。对链霉菌噬菌体φC31整合酶的作用机制和特点优势作了简要的阐述,并对其广阔的应用前景作一展望。

ΦC31位点特异性整合酶DNA结合功能域的鉴定

DNA结合功能域的确定是阐明位点特异性重组酶整合机制的关键,而对酶DNA结合功能域进行突变研究是提高酶整合效率和整合特异性的重要方法.为了鉴定ΦC31位点特异性整合酶的DNA结合功能域,依据对ΦC31整合酶序列的生物信息学分析结果,利用PCR和克隆技术在pET22b原核表达载体上构建ΦC31整合酶重组截短突变体表达质粒,将获得的表达质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)菌株扩大培养并用IPTG诱导融合蛋白的表达,经镍柱纯化获得了纯度达90%以上的重组蛋白,分子量也与预期大小一致,Western印迹确定了重组蛋白的特异性.凝胶迁移滞后实验显示野生型以及截短突变体蛋白ΦC311-528、ΦC311-472、ΦC311-413能与细菌附着位点DNAattB和噬菌体附着位点DNAattP结合的条带,而截短突变体ΦC311-353、ΦC311-279、ΦC311-120观察不到相应的结合条带.6个截短突变体质粒在体内重组活性蓝白斑实验中均表现为蓝斑,显示出皆丧失体内重组活性.研究证实,ΦC31整合酶半胱氨酸富集域(第353～413位氨基酸)具有DNA结合的功能,而C末端缬氨酸富集区(第528～613位氨基酸)也与其重组活性相关.这为进一步了解ΦC31整合酶的结构与功能,最终引导其结构进化,提高其特异性和整合效率奠定了基础.

应用接头PCR的方法扩增假attP位点

φC31整合酶可高效介导外源基因特异、稳定地与哺乳动物基因组发生重组反应,基因组中被整合的位点为假attP位点.运用接头PCR的方法对φC31整合酶介导的含有attB序列及表达绿色荧光蛋白(GFP)的载体在牛基因组中的一个新的特异整合位点(假attP位点)进行扩增,并且显示接头PCR技术在克隆与已知序列相邻的未知旁侧序列上其具有高效、特异、灵敏等特点.