改造地高辛标记DNA和检测试剂盒用于凝胶阻滞实验的新方法

凝胶阻滞实验(gel retardation),又称为电泳迁移率变动实验(Electrophoretic mobility shift assay,EMSA),是研究蛋白和DNA相互作用的一种技术。传统的32P标记探针的凝胶阻滞实验,具有很高的灵敏度,然而也有接触危险性的放射性同位素且不容易定量分析的缺点。最近利用非放射性标记的凝胶阻滞实验,已有很多成功的报道,该方法快捷,安全,灵活,但非放射性标记探针的凝胶阻滞试剂盒的费用却很高。在论文中,我们提供了一种改造地高辛标记DNA和检测试剂盒用于凝胶阻滞实验的新方法。首先将双链DNA探针末端引入EcoRⅠ粘性末端以便进行3′末端标记,然后利用价格比较便宜的地高辛标记DNA和检测试剂盒(DIG High Prime DNA Labeling andDetection Starter KitⅡ,Rohe)进行探针标记和凝胶阻滞信号检测。经过多次实验参数的摸索,最终得到了成功的结果,为利用地高辛标记DNA和检测试剂盒进行凝胶阻滞实验提供了成功的例子和方法。

玉米转录因子zmCBF1的凝胶阻滞分析

凝胶阻滞试验是分析核酸与蛋白质相互作用的有效方法,在转录因子的功能分析中得到了广泛应用。以玉米转录因子zmCBF1与顺式元件CRT的结合为例,建立了用于转录因子分析的GRA/EMSA实验体系,并对其在应用中可能出现的问题进行了分析。

通过荧光标记的凝胶阻滞技术分析Opaque2蛋白与ZmGRAS11启动子的结合位点

凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)是研究蛋白质与核酸结合的一种关键实验技术。EMSA技术兴起以来,使用放射性同位素、生物素标记核酸探针的手段已经非常成熟,但这两种传统的标记技术分别具有放射性探针稳定性差和生物素检测步骤复杂等缺点。近年来,尽管荧光标记探针逐渐被应用于EMSA中,但是对于利用荧光标记探针的EMSA仍缺乏系统的报道。对荧光标记的EMSA技术流程进行了优化和系统总结;利用6-羧基荧光素(6-carboxy-fluoroscine,FAM)标记ZmGRAS11启动子探针,通过EMSA检测其与Opaque2蛋白的结合,明确了蛋白和探针的适宜比例为8∶1。对GCN4 motif序列碱基进行突变并利用EMSA分析Opaque2与ZmGRAS11启动子之间的结合位点,结果表明GCN4 motif的“TGAC”核心基序在ZmGRAS11启动子与Opaque2蛋白的结合中可能起到了关键作用。研究结果为进一步探究Opaque2-ZmGRAS11转录调控模块在玉米籽粒发育中的作用机理提供了数据支撑。

番茄乙烯信号转录因子LeERF2在大肠杆菌中的表达和纯化

从破色期番茄果实中提取了总RNA,用RT-PCR方法从中克隆到了627bp全长LeERF2基因。测序结果分析表明,该LeERF2基因序列与已发表序列的同源性为100%。将LeERF2基因亚克隆至载体pET-30a上,构建了原核表达载体pET-LeERF2,将其转化到大肠杆菌BL21中。蛋白质诱导表达的温度为37℃,诱导剂IPTG浓度为1mmol/L,诱导时间为3h,LeERF2表达蛋白在细菌沉淀中约占菌体总蛋白的58%。应用Ni-NTA亲和层纯化回收的LeERF2表达蛋白的纯度为99%。银染凝胶阻滞实验表明,LeERF2蛋白能与含有GCC盒的逆境相关的几丁质酶启动子基因TLBP1结合。

联合包载阿霉素和siRNA阳离子脂质体的制备及体外评价

目的制备联合包载阿霉素和siRNA阳离子脂质体并进行体外评价。方法采用薄膜分散法制备载阿霉素阳离子脂质体(doxorubicin cationic liposomes,DCL),与siRNA静电复合得联合载药阳离子脂质体(liposome complexes,lipoplexes);动态激光散射法测定lipoplexes的粒径和zeta电位;透射电镜观察lipoplexes形态;超滤离心法测定lipoplexes中阿霉素和siRNA的包封率;琼脂糖凝胶阻滞实验考察lipoplexes中siRNA的结合能力;荧光显微镜观察MCF-7/ADR细胞对siRNA的摄取情况。结果所制备的lipoplexes外形圆整、分散均匀,当(2,3-二油氧基丙基)三甲基氯化铵与siRNA质量比为20时,其平均粒径为(125.7±2.7)nm,zeta电位为((45.8±1.5)m V,阿霉素包封率为(52.3±2.6)%,siRNA包封率为(88.1±1.8)%,且lipoplexes中siRNA可以紧密结合。与游离siRNA相比,lipoplexes可显著增加MCF-7/ADR细胞对siRNA的摄取。结论联合包载阿霉素和siRNA阳离子脂质体体外性质良好,能增加MCF-7/ADR细胞对siRNA的摄取,可用于小分子化疗药物和siRNA的共输送。

腺相关病毒主要调控蛋白Rep78的表达及其与HBV-X基因启动子的体外结合

目的对腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)Rep78蛋白对乙肝病毒X启动子(HBV-X promoter)的可能作用进行初步研究。方法利用pMAL-Rep78(含有Rep78全长基因的表达质粒)在大肠杆菌中表达并纯化得到带有AAVRep78蛋白的MBP-rep78融合蛋白;通过SDS-电泳及免疫印迹(Western blot)鉴定蛋白表达。合成地高辛标记的X启动子3段探针;以非放射性凝胶电泳阻滞实验(EMSA)检测Rep78与HBV-X启动子的结合。结果得到纯化的MBP-rep78融合蛋白;EMSA结果显示Rep78蛋白在体外能够与HBV-X启动子DNA结合,并有剂量依赖关系。结论AAVRep78可以与HBV-X启动子结合。

苯并〔a〕芘对内皮细胞HSF1与HSE结合特性分析

目的研究苯并〔a〕芘(BaP)作用下热休克转录因子1(HSF1)与热休克元件(HSE)结合特性,分析BaP对热应激蛋白70(HSP70)的表达的影响。方法取对数生长期的猪主动脉内皮细胞传代培养,分别以不同浓度的BaP染毒(0、0.1、0.5、1、5、10μmol/L)24h,提取细胞核蛋白,用凝胶阻滞电泳实验(EMSA)检测结合率。结果低(0.1μM)、中剂量(0.5,1μM)BaP可使HSF1-HSE结合率上升,高剂量(5,10μM)BaP使HSF1-HSE结合率明显降低。结论BaP可改变细胞HSF1-HSE结合能力,低、中剂量的BaP使HSF1-HSE结合率升高,提示可促进HSP70表达,高浓度BaP可抑制HSP70的表达。

谷氨酸棒状杆菌ATCC 14067阻遏蛋白ArgR与L-精氨酸合成途径相关基因的相互作用

在细菌中阻遏蛋白ArgR通过与精氨酸合成途径相关基因中的保守序列结合,阻遏相关基因的转录。在谷氨酸棒状杆菌ATCC 14067中,精氨酸生物合成涉及的基因位于基因簇argCJBDFRGH和carAB中。构建重组菌株E.coli BL21(DE3)/pET22b-argR,诱导表达ATCC 14067来源的ArgR,成功得到目的蛋白。利用分子筛色谱柱对ArgR蛋白进行分析,表明ArgR蛋白相对分子质量在108 ku左右,在活性状态下ArgR蛋白为六聚体。合成生物素标记的谷氨酸棒状杆菌ATCC 14067来源的argC、argJ、argB、argF、argG、argH、carA基因片段,采用凝胶阻滞实验(EMSA)观察ArgR蛋白与其在体外的相互作用。结果表明,ArgR蛋白能够在体外与argC基因-26～+32 bp、argB基因-86～-29 bp、argG基因-161～-104 bp、carA基因-99～-42 bp结合,且与argB基因的结合程度最大,但不与argJ、argF、argH基因片段结合。本文首次将argC、argB、argG、carA基因中ArgR蛋白结合的靶标位点定位在60bp内,为更深入的研究谷氨酸棒状杆菌ATCC 14067中精氨酸合成的调控机制提供了理论依据。

斑马鱼卵黄脂磷蛋白在早期胚胎中促进L1-ORF2诱导的EGFP报告基因表达

为了探讨长散布核元件-1(long interspersed nuclear element-1,L1)在胚胎早期高表达的分子机制,将人L1的第二个开放阅读框(open reading frame 2,ORF2)(L1-ORF2,该文中简称ORF2),插入到pEGFP-C1质粒(C1)的EGFP基因下游,生成C1-ORF2表达载体,插入的ORF2可以影响EGFP报告基因的表达。将C1-ORF2等表达载体注射到斑马鱼(Danio rerio)早期胚胎中,结果表明,在所使用的表达载体中,只有插入ORF2的表达载体诱导EGFP报告基因高表达。C1-ORF2表达载体诱导的EGFP荧光强度随着胚胎的发育而显著降低。EGFP荧光报告蛋白在C1-ORF2中的表达受到组蛋白的抑制,0 h胚胎溶卵液(简称胚胎溶卵液)能减弱组蛋白对EGFP表达的抑制作用,从胚胎溶卵液中纯化的卵黄脂磷蛋白(lipovitellin,Lv)的作用强于胚胎溶卵液。凝胶阻滞实验表明,ORF2 DNA能与胚胎溶卵液蛋白、组蛋白和Lv结合。改变组蛋白、Lv和ORF2片段三者的添加顺序,结果证明Lv可以结合ORF2片段和组蛋白,从而干扰组蛋白与ORF2的结合。进一步研究发现,Lv增加了C1-ORF2 DNA对DNase I消化的敏感性。该研究获得以下结论:Lv可以与所有检测的DNA片段结合,但与ORF2的结合比与其他DNA片段的结合亲和力更高。Lv通过提高ORF2 DNA染色质的易接近性,激活ORF2诱导的斑马鱼早期胚胎EGFP基因的表达。

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。

金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型的构建与功能评价

【背景】抗生素的无序使用加剧了耐药性金黄色葡萄球菌超级菌株的出现,由其引发的感染已成为最难解决的感染性疾患。在生物体系外构建AgrA/C双组分系统的跨膜信号转导过程,对解决金黄色葡萄球菌的耐药性问题和发现新型抗菌药物具有重要的研究意义。【目的】人工模拟构建金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型,为生物体外研究金黄色葡萄球菌双组分信号转导的机制及以其为靶点的药物筛选提供新途径。【方法】在大肠杆菌宿主细胞中大量表达AgrA和Agr C蛋白,利用亲和层析和分子筛凝胶层析对其进行分离纯化,利用非放射性凝胶阻滞实验(EMSA)检测AgrA蛋白活性,并检测Agr C激酶活性;进而利用脂质体介导法在体外组装AgrA/C双组分信号转导模型,应用EMSA方法进行评价。【结果】分离纯化得到AgrA和Agr C蛋白,二者纯度均达到90%以上,均具有活性。在生物体系外构建了金黄色葡萄球菌AgrA/C双组分信号转导模型,该系统可增强AgrA对DNA的延滞作用,具有信号传递功能。【结论】初步构建AgrA/C双组分信号转导模型,该模型具有信号传递能力,有望作为针对金黄色葡萄球菌开发新型抗菌药物的筛选平台。

阿卡波糖生物合成调控蛋白的钓取与功能解析

【目的】发现游动放线菌Actinoplanes sp.SE50/110中阿卡波糖生物合成的调控因子,并提高其产量。【方法】首先,利用DNA亲和层析技术,钓取与阿卡波糖生物合成基因簇2个双向启动子区域结合的调控蛋白。然后,在阿卡波糖产生菌QQ-2中强化表达或敲除这些调控蛋白编码基因,进行体内功能验证。同时,利用大肠杆菌BL21(DE3)异源表达获得可溶性蛋白,通过凝胶阻滞实验验证蛋白与启动子区域的结合能力。【结果】经DNA亲和层析及蛋白质质谱分析,钓取出9个与双向启动子PWV和PAB结合的调控蛋白。在QQ-2中分别强化表达和缺失这9个调控基因后发现,基因ACPL_1889的强化表达使阿卡波糖产量提高25%,而该基因的缺失使产量降低22%;基因ACPL_5445、ACPL_3989的强化表达使阿卡波糖产量分别降低12%和39%,而这两个基因的缺失使产量分别提高15%和8%。对阿卡波糖生物合成基因转录水平的检测发现,强化表达基因ACPL_1889使acbA、acbB、acbW、acbV的转录水平升高,而缺失该基因使这4个基因的转录水平降低;敲除基因ACPL_5445使这4个基因转录水平均有提高;强化表达基因ACPL_3989使这4个基因的转录水平均下降,而其敲除使acbW和acbA的转录水平分别提高了约100倍和40倍。在凝胶阻滞实验中,ACPL_1889与ACPL_3989均能与acb基因簇的启动子区域结合。最后将正调控基因的强化表达和负调控基因的敲除进行组合,使阿卡波糖产量提升32%。【结论】本研究发现了9个与阿卡波糖生物合成基因簇的启动子区域结合的调控蛋白,通过体内、体外实验证明ACPL_1889为阿卡波糖生物合成的正调控因子、ACPL_5445和ACPL_3989为负调控因子,不但为揭示阿卡波糖生物合成的转录调控机制奠定了基础,而且这些调控基因的改造显著提升了阿卡波糖的产量。