基因编辑技术在哺乳动物上的研究应用进展

基因编辑技术是近几年兴起的对目标基因组进行高效、定点、精准编辑的技术,主要通过人工核酸内切酶在基因组特定位点进行双链断裂,从而引入DNA片段插入或缺失,实现靶位点的基因敲除、基因定点突变和基因修复等.基因编辑技术被广泛运用在多种动物上,取得了重要成果,前景广阔.文章对基因编辑的发展历程以及在多种哺乳动物上的研究现状和进展进行综述,并对技术瓶颈进行讨论.

AICAR通过激活Foxc1信号抑制小鼠F9细胞增殖

为了探索5-氨基咪唑-4-氨甲酰核糖核苷(AICAR)抑制小鼠F9细胞(F9 embryonal carcinoma cells)增殖的作用机制,本文构建了Foxc1的慢病毒真核表达载体,通过实时定量PCR、免疫荧光染色、双荧光素酶报告基因检测系统以及细胞增殖检测试验,探索AICAR抑制小鼠F9细胞的增殖作用机制.结果发现,AICAR可以在RNA和蛋白水平促进Foxc1的基因表达,并可以作用于核转录因子κB通路.另外在培养液中添加AICAR或过表达Foxc1都能抑制F9细胞的增殖.信号通路报告载体检测发现Foxc1可以激活核转录因子κB通路以及细胞周期相关的通路.总之,本研究证明,AICAR通过激活Foxc1通路及其下游多条信号通路来抑制F9细胞增殖.

神经钙蛋白δ的功能及其分子作用机制

神经钙蛋白δ(neurocalcinδ)作为神经钙敏感蛋白(neuronal calcium sensors,NCSs)家族的重要成员之一,具有分布广泛、结构较保守的特性.早期研究发现,神经钙蛋白δ具有两对EF手结构(EF1,EF2,EF3和EF4).EF1不能结合Ca2+,而EF2、EF3和EF4与Ca2+结合能促使其N端豆蔻酰暴露,进而实现其由细胞质到细胞质膜的转移定位以及与靶蛋白的结合,从而发挥重要效应.本综述根据神经钙蛋白δ的"Ca2+-豆蔻酰基开关"特性,一方面介绍其能与膜鸟苷酸环化酶反应,参与cGMP信号转导,进而影响视觉和嗅觉,甚至血压等生物学活动;另一方面,介绍神经钙蛋白δ通过与S100β、网格蛋白、肌动蛋白、微管等蛋白质之间的相互作用,并参与细胞内囊泡运输,从而影响细胞内大分子包装、运输等过程.本文还阐明了神经钙蛋白δ参与精子发生、细胞癌变、肾病发生等过程.由于神经钙蛋白δ对了解某些疾病的发生原理、信号转导过程、细胞内信息调控网络等具有重要意义,本综述将为研究相关疾病提供新的研究方向与理论基础.

一种通用型piggyBac转座子诱导细胞永生化载体的构建及其基本功能验证

为了构建一种高效、通用的细胞永生化载体pTP-hTERT,通过人工合成、PCR、酶切连接等方法,对传统piggyBac(PB)转座子系统进行改造。改造后的载体含有转座必需元件、PB转座酶(PBase)表达框、共表达筛选元件和人端粒逆转录酶(hTERT)基因表达框。其中筛选元件中绿色荧光蛋白(EGFP)基因和嘌呤霉素抗性(Puror)基因以猪捷申病毒2A自我剪切肽相连,以实现共表达。为验证载体元件功能,使用该载体转染HEK 293细胞,并对筛选出的阳性细胞进行RT-PCR、Western blotting(WB)、热不对称PCR(Tail-PCR)和细胞克隆亚甲蓝染色与统计分析。载体测序鉴定与细胞培养结果表明,通用型永生化载体pTP-hTERT构建成功,转染HEK293细胞后能筛选出抗嘌呤霉素细胞单克隆;WB结果显示P2A可高效切割EGFP和Puror融合蛋白,证明筛选标记基因功能正常;Tail-PCR结果表明该载体以转座整合插入宿主基因组;亚甲蓝染色统计结果显示由pTP-hTERT引发的细胞阳性克隆数与对照组相比显著提高(P<0.01)。PB转座子永生化载体pTP-hTERT的构建为永生化细胞系的建立提供了工具,同时也为其他真核载体的构建和改造提供了参考。

沼泽型水牛FST基因克隆分析与组织表达模式

旨在克隆水牛卵泡抑素(follistatin, FST)基因,并对该基因进行生物信息学分析,检测其在水牛不同组织中的表达情况,为进一步探讨FST在水牛胚胎发育过程中的功能奠定基础。从水牛卵巢组织中提取RNA,反转录成cDNA后,利用RT-PCR技术克隆获得水牛FST基因CDS区的全长序列,并进行生物信息学分析。结果显示,水牛FST基因编码区全长1 035 bp,编码344个氨基酸。水牛FST基因与黄牛、鸡、绵羊、人、黑猩猩、褐家鼠、野猪和山羊的同源性分别为99.1%,81.4%,98.4%,91.9%,91.4%,89.3%,93.4%和81.4%,且在不同物种间高度保守,符合生物的进化规律。FST蛋白包含40个α-螺旋、63个延伸链及241个无规则卷曲,分别占11.6%(40个),18.3%(63个)和70.0%(241个),为经典分泌蛋白。qRT-PCR结果显示,FST在水牛胃、肌肉、卵巢、睾丸、心脏、肝脏、肺脏和脾脏组织中均有表达,其中在肺脏和卵巢中表达最高,睾丸中表达最低。本研究克隆得到了沼泽型水牛FST基因,并对不同组织内FST进行了基础的生物信息学分析,为阐明FST在水牛胚胎发育过程中的功能,提高水牛胚胎发育水平提供理论基础。

HADC6抑制对牛体细胞基因转染效率的影响

为了使靶基因适当的表达,除了利用高效的启动子之外,也可提高DNA转移效率,增加到达细胞核的DNA量。本研究利用RNAi技术在牛胎儿成纤维细胞(BFFs)中,通过特异性siRNA成功干扰组蛋白脱乙酰化酶6(HADC6)表达。同时,通过检测BFFs绿色荧光蛋白(GFP)表达,证明HADC6干扰致使电穿孔法、化学方法 (如阳离子脂质体法)的转染效率得到明显提高。