利用CRISPR/Cas9系统构建猪PFKM基因定点突变细胞株

肌型磷酸果糖激酶(PFKM)是作用于果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-双磷酸的关键调节酶,在机体葡萄糖代谢、肌肉发育等多个生物过程中起关键作用。根据猪PFKM序列结构特点设计sgRNA序列并构建CRISPR/Cas9基因敲除质粒。敲除质粒转染猪PK15细胞并经嘌呤霉素筛选,极限稀释法筛选出单细胞克隆,提取各个细胞克隆DNA,利用PCR扩增敲除区域序列,通过序列测定确定是否敲除成功,利用实时荧光定量PCR及Western blot分别检测PFKM mRNA及蛋白质表达水平。结果表明:转染CRISPR/Cas9基因敲除质粒筛选到的单细胞克隆中,有2株细胞PFKM基因序列发生基因突变,其中1个克隆为碱基插入,另1个为碱基插入、替换及缺失;qRT-PCR定量检测结果表明,筛选到1株细胞PFKM mRNA表达量下降89.41%,差异极显著。Western blot检测结果表明,与正常细胞组相比,2组敲除细胞株中PFKM蛋白表达量分别下降78.77%、81.63%,差异显著。这一研究显示利用CRISPR/Cas9系统成功获得了2株PFKM基因敲除细胞株,为后续研究PFKM基因在猪肌肉发育、能量代谢及线粒体功能等方面的作用奠定了基础。

藏绵羊PFKM基因克隆、生物信息学及组织表达分析

本研究旨在分析藏绵羊PFKM的序列特征、生物信息学及其在不同发育阶段(1日龄、3月龄、1岁龄和3岁龄)肌肉组织中的表达模式。以成年(3岁龄)藏绵羊的背最长肌cDNA为模板,克隆PFKM基因的编码区序列,并进行生物信息学分析。利用实时荧光定量(RT-qPCR)技术检测PFKM基因在背最长肌、心肌、冈上肌、肱二头肌、肺脏、肝脏、脾脏和肾脏中的表达情况,并检测不同发育阶段上述组织中PFKM mRNA表达水平的变化。同时,用Western Blot检测不同年龄阶段藏绵羊背最长肌中PFKM蛋白的表达水平。结果表明,藏绵羊PFKM基因的CDS区全长2 556 bp,共编码851个氨基酸,与绵羊参考序列相比存在19个突变位点,与绵羊(98.82%)和山羊(98.59%)具有较近的亲缘关系;预测PFKM蛋白为亲水性蛋白,不存在信号肽,主要分布在细胞质中,蛋白的二级结构以α-螺旋为主,PFKM蛋白与10个糖酵解相关蛋白质分子间存在潜在的相互作用;RT-qPCR结果显示,随着年龄的增加,PFKM mRNA在藏绵羊各组织中基本呈现先上升后下降(1日龄<3月龄<1岁龄>3岁龄)的表达趋势,背最长肌中PFKM蛋白的表达也先上调后下调。本研究获得了藏绵羊PFKM基因完整的CDS区,发现其在物种间的保守性较高,并在藏绵羊肌肉生长发育过程中发挥重要的作用。