用Red/ET重组酶构建基因打靶载体

基因敲除的小鼠模型是研究基因功能的一种重要资源。采用常规分子克隆的方法建立基因敲除的打靶载体存在构建效率低和难以获得长片段同源臂的缺点。因此快速高效地构建打靶载体,已成为获得特定基因敲除动物模型的关键环节。为研究Resp18未知功能分泌肽基因,应用一种新的DNA工程平台——Red/ET同源重组技术来构建其打靶载体,并比较了这一方法在构建不同长度同源臂中的效率。研究表明,Red/ET重组方法构建打靶载体具有很高的效率,可以获得较长的同源臂,并且不会引入突变,有助于获得更高的打靶效率。因此Red/ET重组为构建打靶载体提供了一种新的可靠的方法。

Red重组系统在克雷伯氏肺炎杆菌中的应用研究

通过改造pKD46与pCP20质粒为含四环素抗性标记的pKD46-Tc与pCP20-Tc重组质粒,初步建立了一套能在K.pneumoniae菌株中运用的Red重组系统。以荚膜基因中的高保守基因wzi为敲除对象,导入同源臂为250 bp的打靶片段△wzi::FK,转化后得到6个重组子,初步确定敲除了K.pneumoniae菌株的荚膜基因wzi。

利用Red同源重组系统构建兔次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶基因打靶载体

利用EL350基因工程菌进行同源重组,成功进行基因敲除已有报道,但利用该系统进行兔次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase,HPRT)基因突变和基因打靶方面的研究还没有报道。实验首先在已经筛选到含有兔全长HPRT基因BAC克隆(LBNL1-304M19)的基础上,利用Red重组系统,通过Gap-Repair方式从此克隆上将一段47kb无启动子的HPRT基因组片段(不含有第1个外显子)克隆到pBACLinkSp质粒上,产生pBACLinkSp-rHPRT质粒。然后基于pBACLinkSp-rHPRT质粒,设计不同的同源臂,从而删除了HPRT基因的不同编码区,成功构建了三个不同的HPRT基因打靶载体。同时对利用同源重组技术敲除不同大小的DNA片段的效率进行了研究。基于实验所构建的三个不同的兔HPRT基因打靶载体,为探索兔成纤维细胞和胚胎干细胞基因打靶的适宜条件,及进一步获得兔HPRT基因敲除动物疾病模型奠定了基础。

Red同源重组在大肠杆菌基因组修饰中的应用

Red同源重组技术发展迅速,已广泛应用于大肠杆菌基因组修饰,在点突变、基因敲除、序列整合等方面发挥着重要作用。简要综述了Red同源重组的重组机制和操作策略等研究进展,并介绍了Red同源重组在大肠杆菌基因组减小及多基因代谢途径优化方面的应用情况。

Red/ET重组AHBA生物合成基因簇打靶载体的构建与鉴定

为确定3-氨基-5-羟基-苯甲酸(AHBA)生物合成基因簇在链霉菌中与次生代谢产物的关系,运用PCR技术,从33株AHBA合酶基因阳性菌株扩增与AHBA生物合成基因簇中编码AHBA合酶(A)、氧化还原酶(O)、磷酸化酶(P)基因,获得24株AOP基因阳性菌株.根据靶基因A基因下游和P基因上游同源序列设计50 bp引物,中间插入卡那霉素抗性基因的DNA片段,进行PCR,获得外源DNA片段.经过电转化,将外源DNA片段和pKC1139-AOP重组质粒共转入含重组酶质粒大肠杆菌HS996/pSC101-BAD-gba-(Tet).在Red重组酶的作用下,外源DNA片段与重组质粒pKC1139-AOP上的AHBA基因簇的同源区域重组,构建了AHBA基因簇打靶载体.研究显示了Red/ET重组工作效率高、操作简单、精确的优点,可大大缩短构建打靶载体的时间.

Red/ET重组在基因打靶载体快速构建中的应用

通过合理应用Red/ET重组技术实现基因打靶载体的快速构建。在Red/ET重组介导下,首先从基因组DNA中将靶基因片段亚克隆至打靶质粒载体中,随后将两端带有50 bp同源臂的抗性筛选基因插入并替换靶基因上的目标序列,如此两步操作即可完成一个传统型基因敲除打靶载体的构建;结合Cre-loxP系统,在传统型基因敲除打靶载体的基础上,经过再一轮的Red/ET重组就能够成功实现条件性基因敲除打靶载体的构建。整个实验过程不需要PCR扩增长、短臂序列,也不涉及酶切、连接反应,因此,不仅省时、省力,而且所构建的基因打靶载体序列准确,无突变。实验方法的建立为加速后基因组时代的基因功能研究提供了一条捷径。

利用PCR产物快速构建免HPRT基因无启动子打靶载体

目的探讨构建兔HPRT基因打靶载体的方法，为下一步获得兔HPRT基因敲除动物模型和转基因兔奠定基础。方法首先在已经筛选到含有兔全长次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（Hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase，HPRT）基因BAC克隆（LBNL1-304M19）的基础上，利用Red重组系统，从此克隆上将一段12．5kb无启动子的HPRT基因组片段克隆到pKS-质粒上，产生pKS—rHPRT质粒。然后基于pKS-rHPRT和pIGCN21质粒，通过PCR的方法获得两个不同的带有50bp HPRT基因同源序列的IRES-eGFPCre—Frt／Neo／Frt同源重组片段，最终构建HPRT基因敲除打靶载体和无启动子基因敲入型打靶载体。结果PCR、限制性内切酶及DNA序列测定，表明载体构建成功。结论成功快速地构建了HPRT基因敲除打靶载体和无启动子基因敲入型打靶载体。同时对利用同源重组技术敲除或插入DNA片段的效率进行了研究。

Red同源重组在大肠杆菌基因敲除中的应用

大肠杆菌基因敲除技术发展迅速,各种新型技术的出现使得其基因组的改造较以往更为快速、简单,尤其是Red同源重组技术在大肠杆菌基因敲除中的应用已经越来越成熟。综述了几种不同的Red同源重组技术,并分析了每种方法的原理及操作策略,指出了各种方法的特点及优势。

副溶血性弧菌基因敲除方法的建立及应用

目的摸索出一套副溶血性弧菌基因敲除的可靠方案,副溶血性弧菌致病相关基因的敲除对深入研究其致病机制有重要意义。方法通过融合PCR技术将目的基因上下游同源臂融合并克隆到自杀载体pDS132上,将重组质粒转化大肠杆菌S17λpir中,再接合转移到副溶血性弧菌菌株内,经pDS132质粒上sacB基因的反向筛选得到突变株。结果成功构建了副溶血性弧菌RIMD2210633菌株ΔopaR,ΔtoxR和ΔaphA三个基因突变株。结论通过自杀载体同源重组成功获得精确敲除的无痕突变株更有利于基因功能的研究,使后续副溶血性弧菌突变株与野生株的对比研究成为可能。

小鼠T279基因敲除胚胎干细胞的构建

目的:利用打靶载体技术构建小鼠T279基因敲除胚胎干细胞模型。方法:订购含小鼠T279基因的129BAC质粒和PL452,PCR扩增Retrieving同源臂及loxp-neo-loxp片段,利用PL253质粒进行目的片段的连接,并在EL350大肠杆菌中进行同源重组,构建T279打靶载体,将其电转染小鼠胚胎干细胞,利用Southern blot方法鉴定同源重组的阳性克隆。结果:经限制性内切酶酶切鉴定及DNA测序鉴定,T279打靶载体构建成功。Southern blot结果显示成功筛选到同源重组的敲除T279基因的胚胎干细胞克隆。结论:T279基因敲除打靶载体构建成功并筛选到了同源重组阳性的胚胎干细胞克隆。

小鼠性激素结合球蛋白条件基因打靶载体的构建

目的构建小鼠性激素结合球蛋白(Shbg)条件基因打靶载体。方法运用ET克隆的方法构建Shbg基因第4-7号外显子两侧插入loxp位点的条件性剔除载体。首先以BAC DNA为模板克隆出Shbg及其上、下游基因并打靶质粒载体(p BR322-MKAB),利用该质粒和BAC克隆,通过同源重组方式,获得套取质粒(p BR322-Shbg-Re);再分别以PL452及PL451为模板扩增出含Neo片段,经过再一轮的Red/ET重组成功实现条件性基因敲除打靶载体(p BR322-MK-SHBG-cko)的构建。结果经多个限制性内切酶酶切鉴定和测序证实,构建的p BR322-MK-AB、p BR322-Shbg-Re、SHBG-Ln重组质粒和Shbg条件基因打靶载体(p BR322-MK-SHBG-cko)结构正确,与设计相符。结论成功构建了小鼠Shbg条件基因打靶载体,为后续Shbg基因条件敲除小鼠模型的构建奠定了基础。

双元载体提供组蛋白H3/H4拷贝1的elp3Δ菌株的构建

人Elongator是在转录中有功能的组蛋白乙酰转移酶(HAT)复合物,为研究其催化亚基Elp3功能,构建了酵母组蛋白H3/H4拷贝1的双元表达载体pRS316CFT,通过PCR介导的基因敲除,获酵母基因组H3/H4缺失由双元载体提供单拷贝H3/H4的elp3Δ菌株.敏感性实验表明该载体提供H3/H4可维持酵母正常生长.本工作为构建H3/H4乙酰化位点突变菌株,用功能互补在体内研究人Elp3 HAT活性功能奠定了基础.

重组酶Cre的逆转录病毒载体的构建及鉴定

目的 构建表达重组酶 Cre的逆转录病毒载体并进行初步的体外感染研究 .方法 将 Cre基因片段插入到逆转录病毒载体 p Mx- IRES- GFP中 ,转染包装细胞系获得表达Cre的病毒颗粒 ,体外感染 NIH- 3T3细胞 ,通过绿色荧光蛋白GFP测定病毒滴度 .结果 构建了表达 Cre的逆转录病毒载体 p Mx- IRES- GFP- Cre.通过包装细胞系得到的含有病毒颗粒的培养上清 ,这种培养上清具有体外感染细胞的能力 ,病毒滴度为 10 5cfu·m L- 1 .结论 用逆转录病毒体系表达重组酶Cre并能有效地进行体外感染 .

家蚕核型多角体病毒ie0基因对病毒复制和转录的影响

ie0基因是家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的一个晚期基因,该基因编码氨基酸序列的高度保守性及多种结构域提示其在病毒感染过程中的重要性。利用Red同源重组技术,分别对BmNPV ie0基因编码不同结构域的序列以及完整序列进行敲除构建ie0缺失型病毒,以野生型病毒为对照,研究ie0序列完全或部分缺失对病毒转录、复制及对宿主细胞致病能力等方面的影响。结果表明ie0基因完整序列或编码各结构域的序列缺失后均会对病毒产生不同影响:宿主细胞中完全缺失型和部分缺失型病毒滴度均有不同程度降低;完全缺失型和部分缺失型病毒基因组的拷贝数均与野生型病毒无显著差异;部分缺失型病毒的晚期和极晚期基因转录水平变化与ie0基因完全缺失型病毒相一致,均显著低于野生型病毒,并且缺失锌指结构域编码序列的影响最为明显。MTT检测结果也显示ie0基因完全缺失后病毒对宿主细胞的致病能力有所下降。亚细胞定位显示IE0蛋白在细胞质、细胞核中均有分布,但主要位于细胞质。综上所述,ie0基因为BmNPV病毒增殖、基因组复制的非必需基因,但对病毒晚期和极晚期基因的转录具有调控作用,影响最为显著的为锌指结构域的编码序列,且该基因的缺失会导致病毒对宿主细胞的致病能力有所下降。

酶法产L-丙氨酰-L-谷氨酰胺重组大肠杆菌pepD/pepN基因的敲除及其发酵优化

L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(L-alanyl-L-glutamine,L-Ala-L-Gln),是目前国内外公认的L-谷氨酰胺载体,在临床医学和营养学等领域有广泛应用。为了减少丙谷二肽在生物酶法生产过程中菌体对其降解,利用λRed同源重组系统,敲除大肠杆菌中肽酶D和氨肽酶对应的编码基因。与野生型菌株相比,双敲除突变菌株的全细胞酶活提高了0.29倍。对该菌株进行摇瓶发酵优化,得到最优培养基为(g/L):葡萄糖12、酵母提取物10、胰蛋白胨10、(NH_4)_2SO_4 1、KH_2PO_4 3、K_2HPO_4 1、MgSO_4 0.2;最优发酵温度为27℃;最佳反应条件为:Gln 200 mmol/L、Ala-Ome·HCl 200 mmol/L,反应p H 8.5,反应温度25℃。在最优条件下发酵36 h,丙谷二肽产量达到了14.51g/L反应液,是优化前的4.74倍。

基因敲除技术研究进展

基因敲除（gene knockout）是从基因水平上研究基因功能最有效的方法之一。近来年,随着基因编辑技术的发展,基因敲除技术日趋成熟。文章从基因敲除的发展、技术原理以及在不同种生物中的应用等方面进行了阐述,概述了近几年基因敲除的方法及应用,以期为临床合理有效使用基因敲除技术提供参考。

小鼠TSC21基因敲除打靶载体的构建和胚胎干细胞同源重组克隆的鉴定

目的:构建小鼠TSC21基因敲除打靶载体,电转胚胎干细胞(ES细胞)并筛选同源重组阳性克隆。方法:订购含TSC21基因的129 BAC克隆,PCR扩增2对同源臂,利用PL253、PL452质粒进行目的片段的连接和同源重组,构建打靶载体并电转ES细胞,利用Southern blot方法鉴定同源重组阳性ES细胞克隆。结果:构建了TSC21基因敲除打靶载体,经过限制性内切酶鉴定及DNA测序鉴定,TSC21基因敲除打靶载体构建成功。Southern blot结果显示成功筛选到打靶序列同源重组阳性ES细胞克隆。结论:TSC21基因敲除打靶载体构建成功并筛选到同源重组阳性ES细胞克隆。

减毒鸡白痢沙门菌△aroA株的构建与致病性分析

以鸡白痢沙门氏菌c79-3强毒株为亲本,通过λ-red同源重组系统构建鸡白痢沙门菌aroA基因缺失株△aroA,并进行了测序验证和毒力试验。结果表明,aroA基因缺失株的生长速度较亲本株缓慢,且该缺失株具有良好的遗传稳定性;相比野生菌株,aroA基因缺失株的毒力发生了下降,雏鸡攻毒死亡率较亲本株低。本研究获得的减毒鸡白痢沙门氏菌aroA基因缺失株△aroA,为进一步研究鸡白痢沙门氏菌aroA基因的功能和后续减毒活疫苗开发奠定了基础。

Pseudomonas plecoglossicida NyZ12基因无痕敲除方法的建立

旨在建立一种适合环己胺降解菌NyZ12基因无痕敲除的可靠方法。通过overlapping PCR技术将目的基因上下游同源臂融合并克隆到自杀载体pEX18km上,将重组质粒转化到大肠杆菌S17pir中,再通过接合转移到假单胞菌NyZ12菌株内,经pEX18km质粒上sacB基因的反向筛选得到突变株并通过PCR方法和测序鉴定。结果显示,成功构建了假单胞菌NyZ12菌株orf4637的基因突变株(NyZ12Δ4637)。通过自杀载体同源重组可以成功获得敲除的无痕突变株,且突变株基因组上没有任何抗性筛选标记残留,为环己胺降解菌NyZ12基因功能研究提供了可靠的基因敲除技术。

大肠杆菌sdaA、sdaB,pgpB基因的敲除及其对磷脂酰丝氨酸合成的影响

利用Red同源重组技术敲除大肠杆菌sdaA、sdaB和pgpB基因,阻断大肠杆菌磷脂酰丝氨酸合成途径中的底物L-丝氨酸和磷酸乙醇酸的部分分解代谢,以达到提高磷脂酰丝氨酸在菌体内含量的目的。将出发菌株和重组菌株进行摇瓶发酵,发酵1 000 min后,采用高效液相色谱法分析磷脂酰丝氨酸的产量。试验结果表明sdaA、sdaB、pgpB基因敲除后,磷脂酰丝氨酸在菌体总磷脂中的含量提高了一倍多,说明通过基因工程手段改变大肠杆菌中磷脂酰丝氨酸合成的部分代谢途径,初步获得磷脂酰丝氨酸产量提高的菌株,具有较好的应用前景。