用牛αS1-酪蛋白基因构建乳腺生物反应器表达载体的研究

牛αS1-酪蛋白基因是制备乳腺生物反应器常用的表达载体,可以指导外源基因在动物乳腺中高水平表达。对牛αS1-酪蛋白基因的结构、表达载体的各种调控元件及其研究应用进展等方面作一综述。

人TPO基因定点整合荷斯坦牛αs1-酪蛋白基因打靶载体构建

应用LA-PCR的方法,从荷斯坦牛基因组中成功地扩增获得6.0 kb和1.78 kb两个基因片段,其中6.0 kb包括αs1-酪蛋白基因5′调控序列到第三内含子部分,1.78 kb包括αs1-酪蛋白基因第十二内含子到第十四内含子之间序列,作为打靶载体的同源臂;从新生儿血液基因组中扩增获得5.5 kb的血小板生成素(thrombopoietin,TPO)基因组序列,包括第一内含子部分序列到3′终止子后的序列。以水牛β-酪蛋白基因的5′调控区4.4 kb片段为启动子,以pLoxp质粒为打靶载体骨架,加上同源臂片段和目的基因TPO的片段,经多步酶切-连接-转化-筛选-鉴定基因重组过程,最终建成长达25 kb的人TPO基因定点整合荷斯坦牛αs1-酪蛋白基因打靶载体,PCR和酶切分析表明载体构建正确,为研制定点整合荷斯坦牛乳腺生物反应器奠定了基础。

牛αS1-酪蛋白基因5’-调节区的分子克隆

用牛αSl-酪蛋白cDNA作探针,从牛基因组文库中筛选出一段αSl-酪蛋白基因序列。由限制内切酶图谱和Southern印迹分析可以确定其中含有完整的αSl-酪蛋白基因的5’调节区。

荷斯坦牛κ-酪蛋白基因分型KASP检测方法的建立与应用

为筛选κ-酪蛋白优势基因型,本研究设计4个SNP位点,利用基因组检测已知CSN3基因型的13头牛,采集抗凝血,提取基因组DNA,采用竞争性等位基因特异性聚合酶链式反应(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)对样本进行分型,CSN3基因有AA、BB、EE、AB、AE、BE六种基因型。本研究实现了对北京地区213头荷斯坦种公牛及1003头母牛中CSN3三种常见变异体的全面筛选,从育种角度出发,基于κ-酪蛋白不同基因型与奶酪生产的产量和质量相关性,利用分子检测方法筛选与优良性状的优势基因型,发掘荷斯坦牛特色优质种质资源,为牧场选择合适的荷斯坦牛,提高乳蛋白率,从种源解决相关领域的技术瓶颈。

天祝白牦牛α_(S1)-酪蛋白基因和κ-酪蛋白基因的PCR-RFLP研究

利用PCR—RFLP技术熏检测了天祝白牦牛αS1-酪蛋白(αS1-casein,αS1-CN)基因和κ-酪蛋白(κ-casein,κ-CN)基因部分序列的遗传多态性熏结果表明:天祝白牦牛群体αS1-CN基因表现单态,κ-CN基因存在遗传多态性。κ-CN基因PCR-RFLP位点等位基因A和B的基因频率分别为0.0745和0.9255。κ-CN基因PCR-RFLP位点的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡定理(P>0.05)。天祝白牦牛群体内平均基因一致度、基因多样度和有效等位基因数分别为0.9311、0.0689和1.0739。

重型颅脑损伤病人血清微小RNA-542-3p、长链非编码RNA牛磺酸上调基因1表达及其与预后的关系

目的探讨微小RNA-542-3p(miR-542-3p)、长链非编码RNA牛磺酸上调基因1(lncRNA TUG1)在重型颅脑损伤(STBI)病人血清中的表达及与病人预后的关系。方法2020年1月~2022年7月收治的128例STBI病人为重型组,130例轻、中型TBI病人为对照组,检测病人血清miR-542-3p、lncRNA TUG1表达量,采用Pearson法分析二者相关性。Logistic回归分析血清miR-542-3p、lncRNA TUG1对STBI病人预后不良的影响,并以受试者工作特征(ROC)曲线分析二者对STBI病人预后的预测效能。结果重型组病人血清miR-542-3p与lncRNA TUG1表达量分别低于和高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。STBI病人血清miR-542-3p与lncRNA TUG1表达量呈负相关(r=-0.595,P<0.001)。预后不良组血清lncRNA TUG1与miR-542-3p水平分别高于和低于预后良好组,差异有统计学意义(P<0.05)。高lncRNA TUG1水平是STBI病人预后不良的危险因素(P<0.05),高miR-542-3p水平是保护因素(P<0.05)。血清miR-542-3p、lncRNA TUG1联合预测STBI病人预后的曲线下面积(AUC)(0.939)高于单独预测的AUC(Z=2.410,P=0.016;Z=3.339,P<0.001)。结论STBI病人血清miR-542-3p表达下调,lncRNA TUG1表达上调,二者均可用于STBI病人预后预测,且二者联合的预测价值更高。

牛α-s1酪蛋白基因3＇端的克隆鉴定及序列分析

本文用牛α-sl酪蛋白基因cDNA为探针,筛选了以EMBL3为载体构建的牛基因组文库2×10~5pfu,得到一个阳性克隆。分别以牛α-sl酪蛋白基因cDNA全长、终止符前后序列为探针鉴定了该克隆,制作了较为详细的限制酶谱,亚克隆了相应片段,并对含有终止符和poly A加成信号的有关亚克隆进行了序列分析,结果表明:该克隆含有牛α-sl酪蛋白基因终止符下游3.5kb及上游10.2kb片段,与现有的该基因的资料相比较,限制酶谱存在部分差异,DNA序列有多处点突变,并有少量缺失。点突变在内含子和外显子均有发生,这是限制酶图谱差异的原因。

牛奶主要过敏原αs1-酪蛋白全长与片段区基因的克隆表达、纯化及免疫原性鉴定

目的:克隆并表达牛奶中主要过敏原αs1-酪蛋白的全长及N端、C端两个片段区基因,用于筛选与制备牛奶主要过敏原的单克隆抗体。方法:利用RT-PCR技术克隆αs1-酪蛋白基因,测序后将目的片段克隆入原核表达质粒pET载体,转化至大肠杆菌(E.coli)BL21(DE3)。经IPTG诱导表达,获得重组αs1-酪蛋白。用Ni2+亲和层析柱纯化,用Western blot和ELISA检测重组蛋白与牛奶过敏患者血清IgE的结合活性。结果:克隆获得αs1-酪蛋白全长的开放阅读框基因为645bp(含终止密码子),编码214个氨基酸。N、C端片段区基因(含终止密码子)分别为285、294bp,编码94、97个氨基酸。三种重组蛋白均能以可溶性表达形式纯化,经Western blot和ELISA检测都具有较好的免疫原性,而αs1-酪蛋白全长的免疫原性更强。结论:成功地克隆和表达了αs1-酪蛋白全长及N、C端两个片段区基因,为研制牛奶主要过敏原的单克隆抗体,制备牛奶主要过敏原的检测试剂奠定了基础。

连续3步缺口修复技术构建牛αS1酪蛋白-人溶菌酶杂合基因座

目的:构建一个牛αS1酪蛋白调控序列指导人溶菌酶(hLYZ)基因组序列的杂合基因座。方法:采用本实验室发明的连续3步缺口修复技术。将6个无痕连接的同源臂插入以pBR322为载体的骨架中,构成能进行3次连续基因抓捕的载体,利用Red同源重组系统介导的缺口修复技术,分别抓捕牛αS1酪蛋白3'端调控序列(9 kb)、hLYZ基因座序列(5 kb)、牛αS1酪蛋白5'端调控序列(20 kb),使这3个基因片段自动无痕地连接在基因抓捕载体上,形成牛αS1酪蛋白-hLYZ杂合基因座。结果:实验经过PCR扩增、限制性内切酶酶切验证和序列测定,验证了hLYZ的基因组序列对牛αS1酪蛋白编码基因组序列的精确置换。结论:这种修复技术为乳腺生物反应器高效表达大载体的制备提供了可行的思路及方法。

连续3步基因抓捕构建牛αS1酪蛋白-人tPA杂合基因座

目的:构建一个利用牛αS1酪蛋白基因座完整的上下游调控序列指导人组织型纤溶酶原激活剂(tPA)基因组序列在乳腺特异性高效表达的牛αS1酪蛋白-人tPA杂合基因座。方法:采用连续3步基因抓捕的方法。首先,以pBR322载体作为骨架,插入预先无痕连接在一起的6个同源臂,构成能连续进行3次基因抓捕的抓捕载体;然后,在大肠杆菌内利用Red同源重组系统介导的缺口修复技术,第一步从含牛αS1酪蛋白基因座的细菌人工染色体(BAC)上亚克隆9 kb的牛αS1酪蛋白基因3'端侧翼序列到抓捕载体上,第二步从人tPA BAC上亚克隆17 kb的从起始密码子(ATG)到终止密码子(TGA)的人tPA基因组序列,第三步从牛αS1酪蛋白BAC上亚克隆20 kb的牛αS1酪蛋白基因5'端完整侧翼序列,并使这3个基因片段在抓捕载体上自动无痕地连接在一起,形成一个长约46kb的牛αS1酪蛋白-人tPA杂合基因座。结果:经过PCR扩增、限制性内切酶消化和序列测定验证,构建的杂合基因座中,原牛αS1酪蛋白基因组编码序列从起始密码子到终止密码子被人tPA基因组序列精确置换。结论:连续三步基因抓捕构建杂合基因座乳腺表达载体的技术,为乳腺生物反应器高效表达大载体的制备提供了探索性研究。

β-酪蛋白A2A2基因型奶牛在黑龙江省某牛场中的分布及泌乳性能

为探究β-酪蛋白A2A2基因型奶牛在牛群中的分布及泌乳性能,本研究对黑龙江省某规模化奶牛场第1胎次314头荷斯坦牛的血液样本中β-酪蛋白基因进行测序和分型检测;比较β-酪蛋白A1/A2基因型奶牛的分布规律及泌乳性能。结果表明:牛群中A1A1基因型频率为18.97%,A1A2基因型频率为48.41%,A2A2基因型频率为32.80%,A1基因频率为42.99%,A2基因频率为57.01%;β-酪蛋白不同基因型(A1A1、A1A2和A2A2)奶牛的泌乳量、乳脂和乳蛋白率等泌乳指标差异不显著。

高原娟姗牛β-酪蛋白A2纯合基因型的筛选鉴定

为了筛选出A2A2基因型娟姗牛,组建A2型奶牛育种核心群,为A2牛奶的开发应用奠定基础。从云南欧亚乳业公司鹤庆有机牧场核心群选取385头娟姗牛进行尾静脉采血,提取血液中基因组DNA,检测浓度和纯度后,将提取的DNA进行PCR扩增并送公司测序,同时对血清中β-酪蛋白的含量进行检测。经不同公司各自使用不同引物进行检测,结果一致。在所有娟姗牛中,检测到3种基因型:A2A2基因型198头、A1A1基因型29头、A1A2基因型158头;3种基因型奶牛分别占51.43%、7.53%和41.04%,A2基因频率达71.95%。娟姗牛β-酪蛋白的平均含量为5.58μg/mL,A2A2型和A1A2型奶牛的β-酪蛋白含量均显著低于A1A1型奶牛(P<0.05),但是A2A2型和A1A2型奶牛之间则无统计学差异(P>0.05)。结果表明,通过DNA测序检测突变位点核苷酸能够鉴定出A2A2基因型娟姗牛,β-酪蛋白含量测定不能分辨出A2A2型和A1A2型娟姗牛。与ELISA蛋白检测方法相比,DNA测序法具有快速准确、成本较低等优点,可作为牛群分型的理想方法。

MYH7基因c.1574A>G突变致扩张型心肌病1S型家系分析

目的 采用全外显子组测序分析1例左心系统扩张患儿的基因变异情况,并进行家系分析,确认扩张型心肌病1S型(DCMIS)的病因。方法 收集1例左心系统扩张患儿的临床资料。采用染色体拷贝数变异测序(CNV-seq)检测患儿染色体结构缺失和重复情况。采用全外显子组测序分析患儿基因变异情况,采用Sanger测序对患儿及其父母、异卵双生姐姐变异位点进行验证。通过生物信息学分析评估变异位点的危害性。结果 患儿心脏彩色多普勒超声示左心功能降低,左心系统明显扩张增大,肺动脉高压,二尖瓣和三尖瓣反流。CNV-seq结果为seq[hg19]46,XN,未发现染色体异常。全外显子组测序分析结果显示,患儿β-心肌肌肉球蛋白重链7(MYH7)基因发生杂合变异[c.1574A>G(p.Glu525Gly)]。检索OMIM、ClinVar数据库,未见相关报道;检索ESP数据库、千人基因组数据库、ExAC数据库和gnomAD数据库,该变异位点未被收录,属于新发变异。Sanger测序证实变异存在,患儿父母、姐姐MYH7基因均正常。MYH7基因c.1574A>G(p.Glu525Gly)变异导致蛋白侧链O端与第484位赖氨酸侧链N端之间形成的氢键侧链相互作用消失。结论 c.1574A>G(p.Glu525Gly)为新发现的MYH7基因变异,是造成患儿左心系统明显扩张的原因。新发变异的检出丰富了DCMIS致病机制研究数据。

牛乳αS1-酪蛋白与大豆蛋白交叉过敏原的识别鉴定

为识别牛乳αS1-酪蛋白和大豆蛋白的交叉过敏原,鉴定其致敏特性,揭示交叉过敏机理,首先以牛乳过敏患者血清、αS1-酪蛋白小鼠单克隆抗体为探针,通过免疫印迹方法识别大豆蛋白交叉过敏原,然后通过生物信息学工具比对了交叉过敏原与αS1-酪蛋白的氨基酸序列相似性,进而通过体外消化实验和加热实验探究交叉过敏原的稳定性。结果表明:牛乳αS1-酪蛋白和大豆蛋白的交叉过敏原为β-伴大豆球蛋白α亚基(Gly m Bd 60K),十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳结果表明Gly m Bd 60K在2 min消化完全,并且加热对过敏原的交叉反应性没有影响。

青海牦牛乳中α_(S1)-酪蛋白的电泳研究

对 2 0 1头青海牦牛乳中αS1 酪蛋白 (αS1 CN)进行了电泳分析。结果发现 :(1 )αS1 CN有αS1 CNBB ,αS1 CNBC ,αS1 CNBE ,αS1 CNCC ,αS1 CNCE和αS1 CNEE 6种基因型 ;(2 )αS1 CN基因座受αS1 CNB,αS1 CNC 和αS1 CNE3个复等位基因控制 ,其基因频率分别为 0 0 896 ,0 631 8和 0 2 786 ;(3)青海牦牛αS1 CN有效等位基因数为 2 0 62 6个 ,基因杂合度为 0 51 5 1 8,基因纯合度指数为 0 393 9;(4)环湖型牦牛与高原型牦牛αS1 CN的多态性特征相似 ,两者之间的遗传距离很小 (3 34× 1 0 - 3) ,基因分化程度低 (0 70 % )。

低聚半乳糖糖基化法降低牛乳α_(s1)-酪蛋白抗原性和免疫原性

用等电点沉淀法从牛乳中提取酪蛋白,根据αs-酪蛋白对尿素溶液溶解特性从酪蛋白中提取αs-酪蛋白,并用阴离子交换层析使αs1-酪蛋白与αs2-酪蛋白分离。用低聚半乳糖通过在一定条件下的美拉德反应对αs1-酪蛋白进行糖基化处理,通过竞争ELISA实验检测αs1-酪蛋白糖基化产物的抗原性。结果表明,该糖基化产物的抗原抗体结合常数Kd较αs1-酪蛋白上升3.7倍,即低聚半乳糖糖基化处理使αs1-酪蛋白的抗原性得到显著降低。用动物实验和非竞争ELISA实验检测αs1-酪蛋白糖基化产物的免疫原性,结果显示免疫原性降低19%,该实验证实对降低牛乳αs1-CN抗原性和免疫原性具有显著效果,为开发较理想的、切实可行的新脱敏奶粉生产技术提供了科学依据。

基于BALB/C小鼠模型评价牛乳αs1-酪蛋白的致敏特性

目的:评价过敏原的过敏症机理。方法:首先通过口腔灌胃的致敏方式建立αs1-酪蛋白致敏的BALB/C小鼠模型,通过测定小鼠特异性IgE抗体水平进行模型鉴定。评价αs1-酪蛋白对小鼠肥大细胞蛋白酶、组胺、细胞因子水平的影响,并进行临床和病理切片观察。结果:第42天用αs1-酪蛋白大剂量灌胃小鼠后,各组小鼠特异性IgE抗体水平显著升高,都产生不同程度的过敏症状,且中、高剂量组小鼠过敏反应强于低剂量组;以阴性小鼠为对照,致敏小鼠的肥大细胞蛋白酶、组胺、IL-4、IL-5、IL-10和IFN-γ细胞因子含量均显著升高,且随着致敏剂量的增加而增加;组织病理切片结果显示:αs1-酪蛋白中剂量和高剂量组小鼠产生了明显的炎症反应,局部肺泡隔塌陷或增厚,脾脏和胸腺中有淋巴结病灶产生,且小肠黏膜间质有炎细胞浸润。结论:基于BALB/C小鼠模型进一步揭示了αs1-酪蛋白的致敏机理。

牛α_(S1)酪蛋白基因变异及其与生产性状的关系

αS1酪蛋白是牛乳中含量最高的蛋白,其基因的多态类型会影响奶牛的产奶性状和牛乳的一些加工特性,人们已经对其进行了广泛研究。牛αS1酪蛋白基因编码区全长17 508 bp(不计启动子序列),由19个外显子和18个内含子构成,外显子与内含子长度比例为1∶14.4。尽管其编码区突变率较高,但侧翼序列比较保守。到目前为止,牛αS1酪蛋白共发现有9种变异体,由核苷酸非同义替换、插入或缺失及外显子跳跃造成。牛αS1酪蛋白蛋白质序列及DNA序列的高度差异性揭示其编码基因可能是一个高速进化的基因家族。αS1酪蛋白基因与泌乳性状之间的关联性可以用基因调控区,特别是转录因子结合位点存在突变位点来解释。但是,有关牛αS1酪蛋白基因变异体还存在一些未探明的结果,因此,阐明其基因的结构特点并进一步揭示它们与生产性状之间的关系是非常必要的。

青海本地黄牛乳中一种新α_(S1)酪蛋白等位基因

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对８４ 头青海本地黄牛乳汁中αＳ１酪蛋白（αＳ１ＣＮ） 进行分析时，发现一种新的αＳ１ＣＮ 基因Ｅ，它以杂合子的方式存在，基因频率为０００６０ 。