木薯MeMLO12基因克隆及其CRISPR-Cas9表达载体的构建

MLO基因是植物中特有的一类抗病性负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。本研究从木薯全基因组中克隆获得木薯MLO12基因的DNA和cDNA序列,并将其命名为MeMLO12。该基因全长3743 nt、编码区(ORF)全长1728 nt,具有一个完整的开放阅读框,含有15个外显子和14个内含子,编码586个氨基酸,蛋白的分子质量为67.2 kDa,等电点为8.85。该基因编码的蛋白定位在内质网膜上,无信号肽,在23~45、74~96、161~183、285~307、312~334、371~393、413~435 aa处形成7次跨膜结构域。qRT-PCR定量分析发现,受木薯黄单胞病菌侵染后,MeMLO12基因在木薯抗、感品种中的表达量存在明显的差异,参与木薯与黄单胞菌之间的互作,表现出负调控作用。选择该基因第11个外显子进行Snap Gene Viewer分析,获得了10 455条sgRNA的种子序列,从中选取3条靶序列约23 nt,碱基组成上3'末端含G结尾,将其构建到CRISPR-Cas9载体上,经验证,确认MeMLO12的3条靶序列已经成功构建到基因编辑载体上,将其命名为pSGR-Cas9-AT-MeMLO12载体。

牦牛六个多能性相关转录因子OSKMNL的克隆和多顺反子慢病毒载体的构建

旨在克隆牦牛6个多能性相关转录因子Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc、Nanog、Lin28(OSKMNL),构建多顺反子慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry。本研究以1头3~5月龄健康雌性牦牛胎儿的生殖嵴组织为研究材料,利用RT-PCR技术克隆牦牛6个多能性相关转录因子OSKMNL的完整编码区序列,并对其进行生物信息学分析;应用无缝克隆技术构建慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry;用293T细胞包装慢病毒,将包装好的慢病毒感染293T细胞和牦牛成纤维细胞,通过观察荧光表达和RT-PCR技术检测病毒感染情况(试验分为病毒感染组和空白对照组,每个组设置3个重复)。结果表明,克隆的牦牛OSKMNL基因的编码区大小分别为1 083、963、1 434、1 320、903、618 bp;序列分析发现牦牛OSKMNL氨基酸序列与黄牛的同源性在99%以上,其中Sox2、Klf4、c-Myc与黄牛的同源性为100%;进化树结果显示牦牛与黄牛、瘤牛、水牛的亲缘关系最近,与小鼠的亲缘关系最远;蛋白结构预测发现牦牛的6个转录因子OSKMNL都具有该基因家族相应蛋白功能的结构,比如POU结构域、HOX结构域、HMG结构域、Znf-C2H2结构域、HLH结构域、CSP结构域等;构建了慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry;慢病毒感染293T细胞发现试验组表达红色和绿色荧光;慢病毒感染牦牛成纤维细胞发现试验组表达红色和绿色荧光,RT-PCR结果显示预期大小的条带。本研究成功克隆了牦牛的6个多能性相关转录因子OSKMNL;构建了分别携带牦牛3个转录因子的慢病毒载体FUW-teto-OSM-EGFP和FUW-teto-KNL-mCherry;包装的慢病毒能感染牦牛成纤维细胞。有利于推动多能性相关转录因子OSKMNL在牦牛干细胞中的应用,也为后续研究牦牛iPSC做准备。

苦瓜McPDS基因克隆及CRISPR/Cas9基因编辑载体构建

以苦瓜八氢番茄红素脱氢酶(phytoene dehydrogenase,PDS)基因为靶标,构建其特异gRNA的CRISPR/Cas9基因编辑载体,以期为建立苦瓜CRISPR/Cas9基因编辑技术体系奠定基础。以苦瓜自交系B07叶片cDNA为模板,同源克隆苦瓜McPDS基因CDS序列。结果表明,McPDS基因CDS序列全长1731 bp,编码576个氨基酸,蛋白质相对分子质量为64.44 kD,理论等电点(PI)为7.09。跨膜结构分析结果表明,该蛋白为亲水性非跨膜蛋白。系统进化树分析结果表明,McPDS与黄瓜、甜瓜等葫芦科植物中的PDS蛋白同源性较高。此外,以McPDS为靶标基因,在5’端筛选2个高特异性靶点,经设计引物,成功构建1个双靶点CRISPR/Cas9基因编辑载体,为苦瓜基因编辑体系的建立奠定了技术基础。

绵羊GSTA2基因克隆、生物信息学分析及真核表达载体构建

为阐明绵羊谷胱甘肽S转移酶α2(Glutathione S-transferase alpha 2,GSTA2)基因功能,利用牛GSTA2基因序列设计引物,提取绵羊皮肤组织总RNA,应用RT-PCR、基因克隆、生物信息学对GSTA2基因进行研究,构建真核表达载体,转染绵羊皮肤成纤维细胞,应用qPCR技术检测GSTA2基因的表达。结果表明,克隆到绵羊GSTA2基因672 bp编码区序列(GenBank登录号:OR440604.1),编码223个氨基酸,分子量为25.39 ku。氨基酸比对和系统进化树分析表明,绵羊与牛的GSTA2相似度最高,达87.39%。GSTA2的二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。构建的真核表达载体pcDNA3.1-GSTA2转染绵羊皮肤成纤维细胞后,GSTA2基因表达量极显著上调(P <0.001)。说明成功克隆了绵羊新基因GSTA2的CDS序列,并成功构建了其真核表达载体。

鼠源ATP5B基因克隆及其原核和真核表达载体构建

【目的】克隆鼠源ATP5B基因,构建其原核和真核表达载体,为研究ATP5B蛋白功能及其在病毒感染过程中的作用机制提供基础。【方法】克隆鼠源ATP5B基因编码区(CDS),运用ProtParam、ProtScale和SignalP-5.0等对ATP5B蛋白进行生物信息学分析。采用同源重组方法构建原核表达载体pGEX-4T-1-ATP5B-Flag和真核表达载体pcDNA3.0-ATP5B-Flag。以原核表达载体pGEX-4T-1-ATP5B-Flag转化大肠杆菌BL21感受态细胞,利用IPTG进行诱导表达,分析最适诱导温度和IPTG浓度。以真核表达载体pcDNA3.0-ATP5B-Flag转染HEK-293T细胞,通过Western blotting和间接免疫荧光试验(IFA)检测ATP5B蛋白在细胞中的表达及分布情况。【结果】鼠源ATP5B基因CDS长1590 bp,鼠源ATP5B蛋白由529个氨基酸残基构成,分子量为55 kD,理论等电点(pI)为5.21,属于稳定的疏水性蛋白,无跨膜结构域和信号肽,不属于分泌蛋白;鼠源ATP5B蛋白二级结构中α-螺旋占43.67%,无规则卷曲占32.51%,β-转角占9.45%,延伸链占14.37%。原核表达载体pGEX-4T-1-ATP5B-Flag经IPTG诱导后,通过考马斯亮蓝染色和Western blotting在81 kD处成功检测到融合蛋白,且主要以包涵体形式表达,诱导条件以30℃、0.5 mmol/L IPTG的效果更好。以真核表达载体pcDNA3.0-ATP5B-Flag转染HEK-293T细胞后,在55 kD处检测到Flag标签特异性条带,即ATP5B蛋白在HEK-293T细胞中成功表达,IFA检测结果表明该蛋白主要定位在细胞质中。【结论】成功构建鼠源ATP5B基因原核和真核表达载体,原核表达载体表达出的融合蛋白主要以包涵体形式存在,只有少量可溶蛋白,真核表达的ATP5B蛋白主要定位在细胞质中。鼠源ATP5B蛋白是理化性质稳定的疏水性蛋白,无信号肽位点,不属于分泌蛋白。

猪转录因子YY1基因克隆、序列特征及真核表达载体构建

YY1(Yin-Yang1,YY1)作为重要的转录因子对基因表达调控起到重要的作用。本研究旨在克隆猪YY1基因CDS区序列,利用生物信息学软件分析猪YY1基因编码蛋白的特性和功能。利用免疫荧光检测YY1在猪卵泡颗粒细胞中的定位;利用同源重组构建YY1真核表达载体,通过qRT-PCR及Western Blot(WB)检测YY1过表达载体在猪原代卵泡颗粒细胞中的表达效率。本研究成功克隆了猪YY1基因全长CDS区,生物信息学分析结果表明猪YY1蛋白由411个氨基酸组成,相对分子质量为44.3 kDa,为亲水性与酸性蛋白,无跨膜结构域与信号肽,二级结构主要含有α-螺旋(16.06%)、延伸链(19.71%)、β-转角(7.54%)和无规则卷曲(56.69%),YY1主要定位于细胞核,共含39个潜在的磷酸化位点,互作蛋白有EP300、E2H2、HDAC1、HDAC2等。免疫荧光检测发现YY1主要在猪原代卵泡颗粒细胞的细胞核中表达,qPCR和Western Blot检测结果显示该真核表达载体在猪原代卵泡颗粒细胞中成功表达。本研究为进一步探究猪转录因子YY1的生物学功能及提高母猪的繁殖率提供了理论依据。

大白菜BrCYP83B1基因的克隆及表达分析

【目的】细胞色素P450家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1基因的功能。【方法】利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1的表达模式,并构建其植物超表达载体。【结果】BrCYP83B1 cDNA序列全长为1500 bp,编码499个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1蛋白具有较高的同源性。启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1基因表达可能受激素调控。RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调。【结论】BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控。

枣ZjWRKY22基因克隆、亚细胞定位及表达载体构建

WRKY是植物特有的锌指型转录调控因子,参与调控植物抗逆、生长发育和新陈代谢。为探索易裂品种壶瓶枣WRKY转录因子ZjWRKY22的生物学功能,同时为揭示枣WRKY响应非生物胁迫的分子机制提供理论基础,对克隆ZjWRKY22基因编码区序列进行生物信息学预测,并对枣吊、茎、叶、花、果实进行差异表达分析。结果表明,从壶瓶枣中克隆得到ZjWRKY22基因CDS序列长1068 bp,共编码335个氨基酸,分子质量约为38.9 ku,等电点为5.92,分子式为C_(1682)H_(2582)N_(472)O_(568)S_(13);该蛋白中丝氨酸最多,占18%,为亲水不稳定蛋白质,无信号肽和跨膜结构域,含有76个磷酸化位点;二级结构类型以无规则卷曲为主,该基因具有典型的WRKY结构域,三级结构预测主要由4个β-折叠组成,分别为WRKYGQK、RGYYR、RKQVER、FIVTYT;属于WRKY家族Ⅱe组。同源序列比对显示,枣与杨梅、桃、扁桃、梅的同源性分别为75.86%、74.88%、74.41%和74.88%,系统进化树表明,枣ZjWRKY22与酸枣亲缘关系最近;实时荧光定量显示,ZjWRKY22在果实中表达量最高,具有组织特异性。进一步构建融合表达载体pCAMBIA1300-GFP-ZjWRKY22,通过农杆菌瞬时注射本氏烟草进行亚细胞定位,结果确定了ZjWRKY22蛋白位于细胞核中,同时成功构建了植物超表达载体pCAMBIA-1300-ZjWRKY22。

日本蛇根草OjDFR5基因的克隆与真核表达载体的构建

二氢黄酮醇4-还原酶具有明显的底物特异性,是类黄酮代谢途径中的关键酶,对不同花青素的合成与积累起到决定作用,直接影响植物的颜色性状。日本蛇根草是一种具有较好药用价值的研究材料。通过分子生物学方法克隆获得日本蛇根草中的二氢黄酮醇4-还原酶的编码基因,OjDFR5,并对该基因的序列进行分析,同时将其与真核表达载体pBI121进行连接,获得真核重组表达质粒pBI121-OjDFR5,并将重组质粒转入农杆菌GV3101感受态细胞中。研究结果一方面为该基因的功能解析奠定基础,同时也为探究日本蛇根草类黄酮代谢机制研究提供基因资源。

宗地花猪LOX基因CDS区克隆、真核表达载体构建及生物信息学分析

本研究旨在对宗地花猪LOX(Lysyl Oxidase)基因编码区(Coding Sequence,CDS)区进行克隆和分析,构建其真核表达载体,并对该基因进行生物信息学分析。实验采用RT-PCR克隆方法,以GenBank中公布的猪LOX基因序列为模板,克隆宗地花猪背最长肌组织LOX基因CDS区序列,测序鉴定后进行生物信息学分析,同时构建该基因真核表达载体pEGFP-C1-LOX。结果表明:克隆得到LOX基因CDS区全长1260 bp,编码419个氨基酸,编码蛋白的分子量为47009.34Da,有45个磷酸化位点,为无跨膜区域的疏水性蛋白,其核苷酸序列与牛、鸡、黑猩猩、狗、驴、羊、马及人的相似性分别为90.9%、74.6%、89.2%、91%、91.3%、90.8%、84.4%和44.5%,不同物种间相似性较高,进化过程中具有高度保守性,与牛、羊、驴、狗亲缘关系较近,LOX蛋白主要定位在细胞核。本研究首次克隆出宗地花猪LOX基因CDS区全长序列,并成功构建LOX基因真核表达载体pEGFP-C1-LOX,为进一步探索宗地花猪LOX基因功能及作用机制提供了理论基础。

禽4型副黏病毒F基因的克隆及原核表达载体构建

扩增禽4型副黏病毒(Avian paramyxovirus type 4,APMV-4)新疆野鸭源分离株APMV-4/Pintail/CH(XJ)/01/2016的F基因,并构建原核表达载体。参考GenBank上公布的APMV-4序列,通过DNAStar设计F基因特异性引物,以APMV-4/Pintail/CH(XJ)/01/2016基因组RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增F基因编码区,连接于pMD19-T载体,用BamHⅠ和HindⅢ酶切原核表达载体pET-30a重组质粒,将酶切产物克隆至pET-30a多克隆位点上,转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞中,构建F基因原核表达载体,并对阳性重组质粒进行PCR和测序鉴定。结果显示,扩增出的片段大小为1701 bp,经测序鉴定该扩增片段为F基因全长,与GenBank中收录的APMV-4序列核苷酸相似性为99%;连接表达载体结果表明,原核表达载体pET-30a-F成功构建,为APMV-4诊断方法的建立提供了良好的技术基础。

中华倒刺鲃MYD88基因的克隆及表达载体构建

髓样分化因子88(Myeloid-Differentiation Primary Response Protein 88,MYD88)作为Toll样受体的关键接头蛋白,在先天性免疫中发挥重要作用。利用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)的技术克隆出了中华倒刺鲃(Spinibarbus Sinensis)MYD88基因的c DNA全长序列(GenBank编号:OQ079619),生物信息学分析表明:该序列全长1303 bp,其中开放阅读框855 bp,共编码284个氨基酸;MYD88蛋白具有死亡域和Toll/白介素1受体结构域;邻接法构建的系统进化树显示,中华倒刺鲃的MYD88和其他已报道的鱼类的MYD88聚为一支。先用PCR方法扩增MYD88基因的编码区片段,继而将其克隆到pcDNA3.1-MCS-3xflag载体中构建表达载体,随后对获得的表达载体做双酶切检测及测序检测,结果表明,表达载体构建成功。为进一步探讨MYD88基因在中华倒刺鲃先天性免疫中的作用提供了一定的依据。

寡核苷酸片段载体的酶切连接和无缝克隆构建方法比较

目的比较酶切连接和无缝克隆方法在构建pCGS3-CK载体上的优缺点,为寡核苷酸片段载体的构建提供参考。方法酶切连接是需要合成两条互补的寡聚核苷酸单链,然后经过退火形成具有黏性末端的双链结构片段,在DNA连接酶的作用下与具有相同酶切的线性化载体连接,形成环状质粒。无缝克隆是在目标序列两端各加上15~20个与载体序列同源性的碱基,然后经过退火形成双链结构的目的片段,在重组酶的作用下与线性化的载体连接,形成环状质粒。结果从阳性率角度进行比较,酶切连接的阳性率为95.65%,而无缝克隆的阳性率为89.13%。结论与无缝克隆方法相比,用酶切连接方法构建寡核苷酸片段载体阳性率高,实验成本低。

新麦草YUCCA基因克隆及其表达特性分析

【目的】克隆新麦草分蘖关键基因YUCCA并明确其表达特性,为该基因功能验证和育种利用奠定基础。【方法】以不同分蘖类型的新麦草分蘖节为材料,采用PCR法克隆新麦草YUCCA基因并进行同源序列比对,构建1300-cYFP-YUCCA过表达载体,利用烟草瞬时转染及蛋白质印迹法分析新麦草YUCCA蛋白的表达位置及表达情况,通过RNA-Seq数据及qRT-PCR分析验证YUCCA基因的相对表达量。【结果】成功克隆了新麦草YUCCA基因全长,大小为1336 bp,最大阅读框为1236 bp,并成功构建了1300-cYFP-YUCCA过表达载体。多序列比对结果显示,新麦草YUCCA主要与麦类作物的亲缘关系较近。表达特性分析发现,YUCCA基因在多分蘖型新麦草中的相对表达量远低于少分蘖型新麦草;与叶、根等组织相比,YUCCA基因在分蘖节中的相对表达量最高。烟草瞬时转化和蛋白质印迹法分析均显示,YUCCA蛋白可以正常表达,其亚细胞定位于细胞质中。【结论】YUCCA基因在调控新麦草分蘖中起下调作用,可用于后续YUCCA基因功能的研究。

罂粟生物碱合成关键酶STORR的基因克隆及其表达载体构建

为研究罂粟生物碱合成关键酶(STORR)在罂粟中的作用,该研究以罂粟叶片cDNA为模板,利用RT-PCR技术,克隆得到STORR基因,并对其序列进行测序分析,利用双酶切方法构建pCambia2301-KY表达载体。研究结果表明,成功克隆到STORR基因,通过生物信息学分析,该基因包含一个长度为2703 bp的完整开放阅读框,编码900个氨基酸,分子式为C4476H7097N1207O1328S46,理论分子质量为10.05 kD,理论等电点为6.45,不稳定指数为41.70,为不稳定蛋白。用KpnI酶切载体pCambia2301-KY线性化,与回收纯化产物进行重组反应,成功构建STORR基因表达载体,将表达载体成功转化农杆菌GV3101。该研究为后续进行STORR基因功能研究提供理论依据。

LAMB3重组慢病毒载体的构建、包装和鉴定

目的 构建含有LAMB3基因的慢病毒表达载体,并感染HaCaT细胞,评价重组慢病毒载体提高LAMB3基因及蛋白表达的效果。方法 提取皮肤组织的总RNA,通过反转录方法扩增LAMB3基因,将其连入慢病毒载体pCDH-CMV中,在感受态细胞DH5α中扩增培养,并进行LAMB3基因的测序鉴定,将重组的慢病毒质粒转染293T细胞,浓缩纯化病毒液,感染HaCaT细胞并提取细胞的总蛋白和总RNA,用qPCR方法检测LAMB3 mRNA在感染病毒的HaCaT细胞中的表达,通过Western blot方法检测LAMB3蛋白在感染病毒的HaCaT细胞中的表达。结果 构建的慢病毒载体pCDH-CMV-LAMB3经测序分析证实基因序列正确。包装后的慢病毒滴度为108PFU/mL。qPCR方法检测到感染病毒的HaCaT细胞中,LAMB3基因在转录水平上有表达,Western blot方法检测到感染病毒的HaCaT细胞中,LAMB3过表达组与空白对照组相比,LAMB3蛋白表达量显著增加,LAMB3蛋白在翻译水平有表达。结论 本研究构建的携带LAMB3基因的重组慢病毒能够感染HaCaT细胞,并使其LAMB3基因及蛋白含量增加。

羊口疮病毒 ORF116 基因真核表达载体的构建

为了构建羊口疮病毒ORF116基因的真核表达载体,以ORFV-JS株基因组为参考序列,PCR特异性扩增ORF116基因;将ORF116基因与pEGFP-N1载体连接后转化大肠杆菌感受态细胞,菌液PCR和测序筛选鉴定阳性单克隆;阳性克隆扩大培养后提取pEGFP-ORF116重组质粒,并进行酶切鉴定。结果:ORF116基因PCR产物为696 bp;菌液PCR共得到3个阳性单克隆,测序结果正确;pEGFP-ORF116重组质粒双酶切得到696 bp的ORF116基因片段。结论:试验成功构建了羊口疮病毒ORF116基因的真核表达载体,为进一步研究该基因的表达及编码蛋白的功能奠定了基础。

使用与Gateway技术兼容的T载体获得入门克隆

与Gateway技术兼容的农杆菌双元载体系统已开始应用于植物功能基因组的研究 ,但应用这些载体系统的一个瓶颈问题 ,是如何简单、经济和高效地将PCR产物或其他来源的目的DNA片段构建到入门载体上获得入门克隆 .为此 ,将传统的TA克隆技术与Gateway重组克隆技术进行整合 ,构建了与Gateway技术兼容的两种TA克隆载体 ,用于在克隆PCR产物或其他来源的目的DNA片段的同时获得入门克隆 .利用兼容Gateway技术的TA克隆载体有效地解决了上述瓶颈问题 .

香石竹ACC氧化酶基因的克隆与植物表达载体构建

根据已发表的ACO核苷酸序列 ,设计一对引物 ,以香石竹品种‘American’基因组DNA为模板 ,扩增出香石竹ACC氧化酶基因 ,将其连接到pMD18加T质粒载体上 ,通过中间载体pBluescriptSK ,构建了ACO基因正向和反向插入的植物表达载体 ,并将其导入了农杆菌。酶切检测表明该片段已插入表达载体 ,序列测定结果显示所克隆基因片段含 3个外显子 ,2个内含子 ,其中

蜜蜂(Apis mellifera)腺苷酸转移载体基因cDNA的电子克隆

以果蝇腺苷酸转移载体基因cDNA序列为信息探针,对蜜蜂EST数据库进行同源检索筛选,克隆了蜜蜂腺苷酸转移载体基因(Am ant)的cDNA序列(GenBank登记号为AY332626),该基因全长1 251bp。经RT-PCR克隆、序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致;该基因具有完整的开放阅读框架(ORF),编码蛋白为300个氨基酸,通过对人、果蝇、家蚕及烟草天蛾的腺苷酸转移载体蛋白序列比较,发现该基因具有高度的保守性;说明根据物种间同源基因序列,进行跨物种EST数据库的同源检索筛选、拼接,是基因克隆的一条有效途径。