非定向激活沉默基因簇挖掘链霉菌活性次级代谢产物研究进展

链霉菌(Streptomyces spp.)是活性次级代谢产物的主要生产菌,在发现结构新颖化合物上具有重大潜力。随着对链霉菌基因组数据的深入分析,发现大量产次级代谢产物合成基因簇处于沉默状态,因此利用非定向和定向策略激活链霉菌中沉默基因簇、挖掘结构新颖化合物成为当前的主要手段。本文主要综述了培养基组成改变或培养条件优化、共培养、添加化学激发子及全局性调控等非定向策略在挖掘链霉菌次级代谢产物中的应用以及取得的进展,以期为链霉菌次级代谢产物高效开发提供参考。

苏云金芽孢杆菌沉默基因cry2Ab3在大肠杆菌中表达及杀虫活性研究

对苏云金芽孢杆菌C0 0 2菌株cry2Ab基因阳性克隆pHT3 1 5 2Ab进行亚克隆和序列测定 ,在CenBank注册后经国际Bt杀虫蛋白基因委员会正式命名为cry2Ab3。序列分析表明该基因含有芽孢杆菌特异的RBS序列 ,但没有功能性启动子 ,为沉默基因。根据大肠杆菌T7表达载体pET 2 1b克隆位点和cry2Ab3开放阅读框架 (ORF)两端序列 ,设计合成一对特异引物L2ab5和L2ab3 ,高保真PCR扩增获得cry2Ab3完整ORF ,经酶切、连接构建了重组表达质粒pET 2Ab3。表达质粒导入大肠杆菌BL2 1 (DE3 ) ,IPTG诱导后 ,SDS PAGE电泳证实了cry2Ab3的表达。生物测定显示诱导培养物对棉铃虫初孵幼虫和小菜蛾二龄幼虫具有杀虫活性 ,能明显抑制二化螟二龄幼虫生长 ,但对甜菜夜蛾和玉米螟没有明显活性。进一步提取Cry2Ab3蛋白 ,生测结果表明其对棉铃虫LC50 为 3 2 5 5 μg g。

激活沉默基因以产生新抗生素的研究进展

基因工程技术的不断成熟使得人们寻找新抗生素和新生理活性物质的途径更加多样化,更具针对性。本文将具体介绍一种利用重金属选择压力激活金属耐受放线菌的沉默基因以获得新抗生素的方法,以及人们分析基因组测序发现很多隐藏的生物合成基因簇得到大量新的生物活性物质的方法,为今后科研工作做参考。

采用蛋白质组学技术筛选鼻咽癌细胞的甲基化沉默基因

为筛选鼻咽癌的甲基化沉默基因,采用二维凝胶电泳(2-DE)技术分离甲基转移酶抑制剂5-杂氮-2′-脱氧胞苷(5-aza-2-dC)处理与未处理鼻咽癌细胞5-8F的蛋白质,PDquest图像分析软件识别差异蛋白质点,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定差异蛋白质.然后采用Westernblotting和RT-PCR检测差异蛋白质nm23-H1在药物处理与未处理5-8F细胞中的表达水平,采用甲基化特异性PCR(MS-PCR)检测nm23-H1基因在药物处理与未处理5-8F细胞中的甲基化水平.建立了5-aza-2-dC处理与未处理5-8F细胞蛋白质的2-DE图谱,识别了49个差异表达的蛋白质点,鉴定了33个差异表达的蛋白质,其中包括nm23-H1在内的15个蛋白质在5-aza-2-dC处理后的5-8F细胞中表达上调,而18个蛋白质表达下调.Westernblotting和RT-PCR结果显示,nm23-H1在5-aza-2-dC处理5-8F细胞后表达上调,MS-PCR结果显示,在5-aza-2-dC处理5-8F细胞后nm23-H1基因甲基化水平下降,结果证实,nm23-H1基因是5-8F细胞中的甲基化沉默基因.15个5-aza-2-dC处理后表达上调的基因可能是5-8F细胞中的甲基化沉默基因,为筛选鼻咽癌甲基化失活基因提供了科学依据.

获取抗生素的新途径——沉默基因的激活

随着基因工程技术的不断发展和成熟 ,通过遗传学途径筛选新抗生素也得到了很快的发展。本文从遗传学途径出发 ,提出了筛选新抗生素的一种新思路———激活沉默基因。阐述了沉默基因的定义、理论依据、激活方法、实践意义等。并通过四个已获得成功的实例加以说明其在新抗生素筛选方面的进展。

微生物沉默基因簇激活方法的研究进展

微生物丰富多样的次级代谢产物一直都是天然药物的重要来源。随着微生物基因组学研究的深入,人们发现在现有的培养条件下很多生物合成基因簇未能表达,从而无法生成相应的代谢产物。这些处于沉默状态的基因簇给新型药物的开发带来了新的契机。本文综述了激活这些沉默基因簇的三种主要方法:调控基因改造、强启动子引入及小分子物质添加。激活微生物中沉默基因簇将有望得到结构新颖、活性显著的新活性分子。

激活沉默基因以获取抗生素的发展动态

随着基因工程技术的不断发展和成熟,通过遗传学途径筛选新抗生素和新活性物质的方法不断出现。本文综述了采用基因工程手段激活沉默基因以开发新型抗生素和活性物质的发展动态。较为具体的介绍了两个采用此种方法取得成功的实例,为今后的科研工作提供参考。

沉默基因“闪亮”2006年诺贝尔医学奖

瑞典卡罗琳斯卡医学院10月2日宣布,将2006年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家安德鲁·法尔(AndrewZ.Fire,见下图)和克雷格·梅洛(CraigC.Mello),以表彰他们发现一种关闭特定基因作用的方法。

激活沉默基因的方法及在微生物制药领域的新进展

微生物的次级代谢产物在微生物制药领域一直发挥着重要作用。随着基因测序技术的发展,微生物基因组也在不断被解密,并发现了大量的具有潜在生物合成作用的沉默基因,激活这些基因,将会获得许多新颖有用的天然产物。本文将介绍几种激活沉默基因的方法,旨在为微生物制药研究提供新的思路。

新型抗结核药物研发:微生物非常规培养与沉默基因激活策略

由结核分枝杆菌感染引起的结核病是人类重要传染病之一。临床上结核菌耐药性日趋严重,不断出现的耐多药及广泛耐药结核病患者,使现有的一线至五线药物不能满足结核病防控需求。微生物来源的天然产物是药物先导化合物的重要来源。环境中存在大量常规培养条件下未培养微生物,同时微生物基因组中也存在大量未被表达的"沉默代谢途径"。运用各种方法对未培养微生物进行再培养,同时激活微生物的沉默代谢途径,进而获得潜在的新型抗生素药物已成为目前研究热点。文中系统阐述了近年来获取天然化合物所采用的微生物非常规培养技术及沉默代谢途径激活策略,同时总结了利用这两种方法获得的新型抗结核天然产物,并展望了这些方法在抗结核药物进一步研发中的应用前景。

沉默基因OsHRG-7增强水稻对褐飞虱的抗性

转录因子OsERF3在水稻诱导抗虫反应中发挥着重要作用(Lu et al.,2011)。在前期研究中,通过酵母双杂交从水稻文库中筛选到与OsERF3互作的一个功能未知蛋白,其基因在Gramene数据库中的序列号为Os11g0648400,将其命名为抗虫性相关基因7(herbivore resistance-related gene 7,OsHRG-7)。本研究测定褐飞虱Nilaparvata lugens为害水稻后OsHRG-7基因的表达情况,并利用分子生物学和反向遗传学等方法分析OsHRG-7基因在调控水稻防御褐飞虱中的作用,以明确OsHRG-7基因在水稻抗褐飞虱中的作用。

链霉菌沉默基因簇激活的多效性方法研究进展

链霉菌是微生物的主要类群,具有特殊的生理生化特征及代谢途径,可以产生大量结构新颖的活性物质,是天然药用活性先导化合物的重要来源。大量的全基因组测序分析表明链霉菌含有丰富的次级代谢产物合成基因簇,但天然来源的菌株由于培养条件限制,其大部分生物合成基因簇保持沉默或表达微弱,产生的次级代谢产物数量与其生物合成基因簇相比明显偏少,一些次级代谢产物丰富的天才菌株未能得到充分利用。文章重点阐述了采用改变培养基和培养条件、添加化学诱导剂(化学表观遗传修饰剂)及共培养等多效性方法激活链霉菌次级代谢产物合成基因在链霉菌次级代谢产物的二次开发上的新进展,为次级代谢产物丰富的链霉菌资源开发和充分挖掘提供了新途径。

真菌沉默基因簇激活策略研究进展

真菌次生代谢产物一直是天然药物的重要源泉,然而目前人们从真菌中发现新天然产物的几率越来越低。近年来,随着基因组测序技术的飞速发展,越来越多的真菌基因组被解密。生物信息分析显示,真菌基因组中编码天然产物的基因簇数目远远大于已从中发现的天然产物数量,提示真菌中尚存在大量的沉默基因簇有待深入发掘。因此,如何高效地激活真菌沉默基因簇已成为后基因组时代深度利用真菌资源的关键。系统总结了近年来真菌沉默基因簇激活策略的研究进展,以期为真菌资源的高效利用提供参考。

沉默基因(节选)

人真的可以接收到托梦吗?梦是记忆的随机拼接,但你确定梦中不是别人的记忆吗?一瓶1889年的婴儿标本,与被转手美国、西班牙、中国的拉菲1949有什么关系?北京郊区的废旧厂房为何与美国麻省理工大学的声学实验室设计相同?纳粹党旗为什么用"卐"符号?美国哥伦比亚大学,中国留学生江夏在导师施韦尔的指导下参与了"写梦计划",这个项目研制出梦境录像机,成功提取出人类的梦境并转化为影像。实验如同打开了潘多拉之匣,诡异的事情发生了。江夏作为被实验者,发现自己大脑中提取出的梦包含了部分记忆,更为震惊的是,这些记忆并不属于自己,而来自一百多年前的护士法伊娜!跟随梦境的指引,江夏终于发现在科学外衣之下,一切梦与记忆竟源自一段沉默基因,涉及一个跨越百年、覆盖人类的惊天计划!

沉默基因(节选)

内容提要:人真的可以接收到托梦吗?梦是记忆的随机拼接,但你确定梦中不是别人的记忆吗?一瓶1889年的婴儿标本,与被转手美国、西班牙、中国的拉菲1949有什么关系?北京郊区的废旧厂房为何与美国麻省理工大学的声学实验室设计相同?纳粹党旗为什么用"卐"符号?

利用“沉默基因”降低胆固醇水平

科学家利用“沉默基因”降低胆固醇水平。最新研究发现，一种新型药物的简单注射可使胆固醇水平降低2／3，并能显著降低罹患心脏病和动脉阻塞的风险。

负调节基因nsdA在链霉菌中同源性及激活沉默抗生素合成基因簇的研究

nsdA基因是在天蓝色链霉菌中发现的抗生素合成负调控基因。以nsdA基因片段为探针，通过Southern杂交发现nsdA存在于多种链霉菌中。根据天蓝色链霉菌和阿维链霉菌的nsdA序列设计PCR引物，扩增多种链霉菌中nsdA基因并测序。发现在不同链霉菌中nsdA基因的相似性高达77％～100％。其中变铅青链霉菌与天蓝色链霉菌A3（2）的nsdA序列100％一致。变铅青链霉菌通常不合成放线紫红素，中断nsdA获得的突变菌株WQ2能够合成放线紫红素；在WQ2中重新引入野生型nsdA，又失去产抗生素能力。表明nsdA的中断可以激活变铅青链霉菌中沉默的放线紫红素生物合成基因簇的表达；nsdA的广泛存在及其序列高度保守则提示可以尝试用于这些菌种的抗生素高产育种。

从具沉默抗性基因的链霉菌中筛选新的抗菌物质

本文设计了一种新抗生素筛选方法。用抗生素抗性基因探针的菌落杂交方法，从大量野生型链霉菌中筛选可能含有抗生素抗性沉默基因的若干天然无抗菌活性的链霉菌作为诱变对象，再通过紫外线诱变，原生质体再生、融合等手段来处理这些链霉菌，使其产生了抗菌活性。其中孢囊链霉菌ＳＰ－９２９９的代谢产物对多株耐甲氧西林的葡萄球菌敏感。本文报道了筛选方法、筛选结果和ＳＰ－９２９９代谢物的抗耐药菌活性。

Hepatology Communications|CRISPR介导的单碱基编辑可高效沉默HBV S基因

HBV感染是肝硬化和肝细胞癌的主要危险因素之一。聚集的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)/CRISPR相关蛋白9(Cas9)已被用于精确编辑HBV基因组,并通过双链断裂(DSB)的非同源末端连接修复清除HBV。然而,CRISPR/Cas9介导的DSB引发宿主基因组的不稳定性,编辑基因组的效率较低,限制了其应用。CRISPR胞苷碱基编辑器(CBE)可以通过产生提前终止密码子来沉默基因。吉林大学第一医院和明尼苏达大学开展的一项联合研究开发了一种CRISPR碱基编辑器来精确编辑HBV基因组内的单核苷酸,从而沉默HBV基因的表达。HBsAg由HBV S基因编码。

基因沉默Dickkopf-1和Sclerostin表达对强直性脊柱炎小鼠骨代谢调节蛋白的影响

目的探讨Dickkopf-1及Sclerostin在强直性脊柱炎病理性成骨中的作用。方法构建基因沉默Dickkopf-1及Sclerostin的重组腺病毒载体,并将其转染到强直性脊柱炎小鼠模型体内,采用ELISA法检测骨代谢调节相关蛋白骨保护素(OPG)、骨桥蛋白(OPN)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)、骨保护素配体(RANKL)的表达情况。结果 Dickkopf-1+Sclerostin组和Sclerostin组的OPG、OPN、BMP-2表达量均高于对照组,Dickkopf-1组和Sclerostin组的OPN表达量均高于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。Dickkopf-1+Sclerostin组、Sclerostin组和Dickkopf-1组TNF-α和RANKL蛋白的表达水平均低于对照组,Sclerostin组和Dickkopf-1+Sclerostin组的TNF-α蛋白表达水平均低于Dickkopf-1组,差异均有统计学意义(均P<0.05);Sclerostin组和Dickkopf-1组RANKL蛋白表达水平均高于Dickkopf-1+Sclerostin组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论基因沉默Dickkopf-1、Sclerostin均明显抑制强直性脊柱炎症的发生发展,与转染单个基因沉默相比较,共同转染Dickkopf-1+Sclerostin基因在抑制强直性脊柱炎症的发生发展效果更好。