目的: 构建带有增强型绿色荧光蛋白EGFP及荧光素酶luciferase的真核表达载体pCMV-Luciferase-IRES2-EGFP,对肝癌细胞系Hepa1-6转染后进行稳定筛选,并将表达该载体的细胞系应用于小鼠原位肝癌模型构建,以对小鼠肝癌细胞进行稳定标记与活体示踪。 方法: 对pGL3-Basic质粒进行Xba I酶切、Klenow片段补平黏端、Xho I酶切获得luciferase小片段,与Xho I/Sma I 酶切pIRES2-EGFP质粒获得的载体大片段连接,获得重组质粒pCMV-Luciferase-IRES2-EGFP。酶切鉴定、测序比对确认序列完全正确后,以重组载体转染Hepa1-6细胞进行稳定筛选,以荧光显微镜观察EGFP表达,报告基因实验与LuminaⅡ成像系统检测荧光素酶活性。确认该细胞系中的质粒得到表达后,以该细胞系进行C57BL/6小鼠肝脏原位接种构建肝癌模型,以LuminaⅡ成像系统连续活体监测肝癌的生长,取离体的肝癌组织制备石蜡切片(HE染色)和冰冻切片(免疫荧光染色)分别观察离体肿瘤组织病理学特征及其中肝癌细胞绿色荧光蛋白表达情况。结果: 成功构建表达pCMV-Luciferase-IRES2-EGFP载体的Hepa1-6细胞系(EGFP-Luc-Hepa1-6),并以该细胞系成功构建C57BL/6小鼠原位肝癌模型,实现小鼠肝癌细胞的活体示踪与体外标记。 结论:成功构建EGFP-Luc-Hepa1-6细胞系,且以此细胞系构建的小鼠原位肝癌模型可以同时实现小鼠肝癌生长的连续活体监测与离体组织检测。
目的:探讨S100A9对人肝癌细胞系HepG2生物学行为的影响及可能机制。方法:采用免疫组织化学法与Western blot方法检测人肝癌组织与癌旁组织中S100A9蛋白表达水平;原核表达重组蛋白的方法构建重组蛋白GST-S100A9,用GST-S100A9处理肝癌细胞HepG2和肝正常细胞L02,然后用MTT法检测细胞存活能力,Transwell侵袭实验检测细胞侵袭力;Western blot方法检测肝癌细胞HepG2与肝正常细胞L02中晚期糖基化终末产物受体(RAGE)的表达水平。结果:S100A9在人肝癌组织中的表达较癌旁组织显著增高;GST-S100A9可以促进肝癌细胞HepG2的存活与侵袭,但对肝正常细胞L02无作用;RAGE的表达在HepG2细胞中较在L02细胞中显著升高;RAGE阻断抗体可阻断GST-S100A9对HepG2细胞的促存活与促侵袭作用,表明这些作用是通过RAGE介导的。结论:S100A9促进肝癌细胞HepG2的存活与侵袭依赖于RAGE。
采用分子质量为40kDa的马来酰亚胺聚乙二醇(mPEG-MAL),对重组人睫状神经营养因子突变体CNTF-C17的第17位半胱氨酸巯基进行定点修饰,通过离子交换层析获得单修饰产物Mono-PEG-CNTF-C17,并对其结构及体内外活性进行评价。实验结果表明,在pH 7.5的Tris-HCl缓冲液体中,蛋白质与修饰剂的为1:3,4℃下反应12h,修饰率可达到90%以上,修饰混合物通过一步阴离子交换层析可获得纯度98%以上的单修饰产物。荧光光谱(FL)及圆二色(CD)图谱显示Mono-PEG-CNTF-C17与原蛋白二、三级结构一致。TF-1.CN5a.1细胞增殖活性检测表明,Mono-PEG-CNTF-C17的比活达到了6.51×105 IU/mg,体内循环半衰期相对原蛋白显著提高了30.3倍。该研究可为开发CNTF长效产品提供基础。
目的:建立由于油酸大量摄入造成的HepG2细胞脂肪变性模型;发现HepG2细胞发生脂肪变性前、后转录因子DNA结合活性的差异。方法:将HepG2细胞在含2mmol/L油酸的培养基中培养24h,通过油红O染色鉴定细胞中的甘油三酯含量,并确定发生脂肪变性的程度。分别提取对照组和实验组的核蛋白,利用转录因子富集技术catTFRE(a concatenated tandem array of the consensus transcription factor response element),同时运用深度覆盖的蛋白质组学手段,对HepG2细胞脂肪变性前、后的转录因子变化进行动态描绘和定量分析。最后,利用IPA(integrated pathway analysis)对DNA结合活性发生改变的转录因子进行功能分析。结果:对照组总共鉴定到170种转录因子,实验组总共鉴定到190种转录因子,两组总共鉴定到208种转录因子。HepG2细胞发生脂肪变性后,DNA结合活性发生变化的转录因子有101种(重复实验间差异小于2倍,不同处理间差异大于2倍),DNA结合活性加强的有67种,减弱的有34种。其中,调节糖代谢、脂代谢的关键转录因子MLX、MLXIPL的DNA结合活性减弱;NF-κB1的DNA结合活性增加,暗示了NF-κB介导的炎症反应的激活。IPA分析的结果表明,油酸激活了HepG2细胞内NRF2介导的氧化应激反应,促进了基因表达(gene expression)、细胞增殖(cell proliferation)、细胞分化(differentiation of cell)、细胞周期(cell cycle)及细胞存活(cell survival)的进程。结论:油酸诱导HepG2细胞脂肪变性会引起细胞内糖、脂代谢的紊乱,诱发炎症反应,并引起氧化损伤,但是在转录水平上,细胞通过加强脂类代谢基因的表达、减少糖类向脂肪酸的转化、促进细胞增殖及激活NRF2介导的氧化应激反应等,最终促进了HepG2细胞的存活。
AgrA作为金黄色葡萄球菌双组分信号转导系统(two-component signal transduction system, TCST)的反应调节因子,能调控细菌毒力因子的表达,在金黄色葡萄球菌致病过程中起着重要的作用。采用无限制克隆法构建AgrA表达载体,在AgrA蛋白的C端融合绿色荧光蛋白(GFP)标签,通过实时监测GFP的荧光强度来快速检测重组蛋白的表达水平。首先利用单因素实验,筛选出宿主菌株BL21-(DE3)-PlysS;其次,结合Box-Behnken试验设计,筛选出最优蛋白质表达条件:诱导时间为22h、转速为222r/min、诱导剂浓度为0.5mmol/L,AgrA产量达到5.56mg/L。最后,基于AgrA蛋白LytTR区域的非放射性凝胶阻滞实验(non-radioactive electrophoretic mobility shift assay, EMSA)验证了AgrA的生物活性。提出了反应调节蛋白AgrA在大肠杆菌高效可溶性表达的策略,为双组分信号转导系统的体外研究奠定基础,也为其他反应调节蛋白的可溶性表达与分离纯化提供了一个可行借鉴。
为提高植物对甲醛的吸收和耐受,利用拟南芥CAT的编码区构建植物过表达载体pk2-PrbcS-*T-CAT,在野生型(WT)烟草叶绿体中过量表达CAT产生2个表达量不同的转基因株系(C1、C3)。用10ppm、20ppm和40ppm气体甲醛处理WT和转基因烟草,分析过量表达CAT的转基因烟草对甲醛的吸收效率和耐受性。结果表明,转基因烟草对气体甲醛的吸收量明显高于WT,且随着处理浓度的升高,转基因株系叶片的可溶性总糖、总蛋白质和总叶绿素含量都显著高于WT;转基因株系叶片氧化损伤指标H202、丙二醛(MDA)和羰基化蛋白(PC)的含量都显著低于野生型。转基因烟草(C1)的PM H+-ATPase和氢泵活性在40ppm处理后为WT的3倍和2.5倍,C1的气孔导度为WT的2.67倍。这些结果表明,在烟草中过量表达拟南芥CAT能降低甲醛进入烟草细胞引起的氧化损伤,提高烟草对甲醛的脱毒能力,增强烟草对甲醛的吸收和抗性。揭示气体甲醛胁迫时质膜H+-ATPase和氢泵活性影响叶片气孔的导度,这可能是转基因烟草甲醛吸收效率提高的原因之一。
前期通过基因工程手段,构建了一株大肠杆菌工程菌E. coli WL204,该菌株可以有效利用木糖为底物发酵产L-乳酸。以废纸为发酵原料,研究该菌株利用木质纤维素发酵产乳酸的特性。原料以稀硫酸预处理后,经纤维素酶酶解,得到的水解液用Ca(OH)2脱毒后,接种 E. coli WL204,在7L发酵罐中发酵72h,每100g废纸可以产生31g乳酸,糖酸转化率为79%。结果表明,E. coli WL204可以木质纤维素原料为底物发酵生产L-乳酸,具有一定的工业化开发潜力。
慢病毒载体作为基因导入系统已被多次应用于基因治疗试验当中,近年来受到了广泛关注。转录通读是慢病毒载体应用过程中存在的潜在不安全因素之一。为了进一步完善慢病毒载体转录通读的检测方法,使检测结果更加直观准确,在已建立的在转录水平检测其转录通读的基础上,进一步模拟病毒载体整合入基因组的状态,于原病毒载体3'-LTR 后插入经密码子优化的LacZ报告基因。经转染细胞后进行原位染色,发生通读现象的细胞会被染成蓝色,从而在蛋白质水平直观地体现慢病毒载体的通读情况,说明所建立的方法是准确可行的。所得结论与qRT-PCR方法在转录水平检测的结果是平行相一致。原位染色检测法的建立为慢病毒载体转录通读的检测、提高慢病毒载体生物安全性的研究提供了技术支持。
为了解决在一些特殊位点上利用QuickChange方法进行定点突变时会在突变位点处额外插入引物序列导致突变失败的问题,对QuickChange法进行了改良。改良方法为:合成在突变位点处点突变的一对反向互补引物,分别进行单引物PCR扩增,将两种扩增产物混合,变性复性后加入Dpn I进行酶切,酶切产物转化大肠杆菌DH5α,抗性筛选阳性克隆进行测序验证。利用此法成功突变紫穗槐二烯合酶(amorpha-4, 11-diene synthase,ADS)基因中多个利用常规方法突变均因引入额外引物而无法成功的特殊位点,证明此方法实践上可行,而且也可以避免插入额外引物序列,这也从侧面证明额外引物插入的原因是双引物同时反应。
胰高血糖素样肽-1(GLP-1)能提高II型糖尿病患者β胰腺细胞的胰岛素分泌量并能促进β胰腺细胞增殖,是潜在的糖尿病治疗药物。设计一种GLP-1类似物AGGH,即GLP-1(A2G)的二联体与人血清白蛋白(HSA)的N端连接,并在融合蛋白GGH前添加一个丙氨酸(A)。PCR获得融合基因aggh,将融合基因连接到pGAPZαA质粒中。在酵母中利用甘油醛三磷酸脱氢酶(GAP)启动子组成型表达外源蛋白AGGH。研究结果显示:筛选获得表达重组菌株,基因组PCR和western-blot验证正确;以葡萄糖为最优碳源培养下,表达量达到68 mg/L;5 L发酵罐中,发酵52 h蛋白产量最高达238 mg/L。蛋白经四步纯化后,获得纯度为95.8%的AGGH融合蛋白。与利用醇氧化酶1(AOX1)启动子表达的AGGH比较,发现两者产量和活性没有明显差异。但是,GAP启动子表达获得AGGH融合蛋白更加方便,且发酵时间减少了27.8%(20 h)。
利用噬菌体展示技术筛选和鉴定新型人血清白蛋白(HSA)特异结合7肽,分析与垂体腺苷酸环化酶激活肽27(PACAP27)构成的融合多肽 ML-PACAP27与HSA的亲和结合力,以确定筛选的7肽 (ML1 和 ML2)在与其他药物多肽或蛋白融合状态下仍具有较高的HSA结合活力。利用噬菌体展示7肽库,经四轮筛选、筛选克隆的DNA测序、酶联免疫吸附技术分析(ELISA)初步鉴定筛选克隆与HSA的亲和作用,并利用等离子共振技术(SPR)定量测定合成的ML-PACAP27融合多肽与人血清白蛋白的亲和力常数。实验结果表明:经筛选获得2个与人血清白蛋白特异性结合的7肽序列,其氨基酸序列分别为:ML1:LKSCKPL和ML2:SLKSHAL; ELISA分析结果显示,含有ML1和ML2的噬菌体均可亲和结合HSA,而且ML2的亲和结合作用高于ML1;SPR分析结果显示,ML1-PACAP27和ML2-PACAP27与HSA的解离常数(KD)分别为:8.1×10-6 mol/L和 3.7×10-6 mol/L,ML1-PACAP27与HSA的结合力高于ML1-PACAP27。 筛选和鉴定了两个可与HSA特异性结合的7肽序列,该7肽序列可用于特异偶联HSA的长效分子药物的重组融合表达或设计,可为延长分子药物的半衰期及新型药物研发提供新工具。
采用重叠延伸PCR方法合成阻遏蛋白的编码基因tetr和插入操纵基因teto的Ketogulonigenium vulgare山梨糖脱氢酶启动子psndhteto的基因序列,借助宽宿主质粒pBBR1MCS-5,构建四环素诱导表达的穿梭质粒,转化Ketogulonigenium vulgare,获得阳性重组菌株,实现卡那霉素抗性的调控表达,结果表明:培养重组菌株2小时后,添加0.4μg/ml的四环素诱导剂后,能够在含有卡那霉素的培养基中生长,不添加四环素诱导剂的重组菌株不能在含卡那霉素的培养基中生长,确定了最适四环素的诱导浓度为0.6μg/ml。
嘌呤核苷及其衍生物被广泛应用于食品和医药领域。利用诱变筛选技术可以获得嘌呤核苷类产品的工业生产菌株,但往往耗时,效率低,而且获得的某些高产菌株还存在不稳定的缺陷。菌株代谢调控与生理生化的研究为代谢工程优化嘌呤核苷类产品的合成提供了理论基础,利用代谢工程改造菌株合成嘌呤核苷也引起了研究人员的关注。系统地介绍了微生物嘌呤生物合成途径及其调控机制,综述了嘌呤核苷类产品及其衍生物的代谢工程研究进展,最后讨论了利用代谢工程改造菌株合成这些产品面临的问题及今后的研究方向。
基因的差异表达与组织、细胞的生物学性状和功能密切相关,随着对组织、器官分化及细胞、生物个体生长发育等的深入研究,大量差异转录基因的验证分析变得越来越重要。为此,该领域基于核酸互补配对和PCR原理建立了Northern blot和荧光定量PCR等一系列基因差异转录分析技术,利用这些方法对不同处理、不同组织器官、不同发育时段的基因差异转录进行了验证分析,为后续的基因功能分析奠定了坚实基础,并且通过检测分析,使基因差异表达分析方法由定性到定量、由繁琐复杂到简单快速、由以大量RNA为前提到对少量RNA样品的检测,甚至建立了单细胞荧光定量PCR方法,基因差异转录验证方法正在向更高效、精准方向发展,并使成本逐步降低。但是,到目前为止,生殖细胞等样品取样较为困难、精子等RNA含量较少样品的基因差异表达验证挑战性还仍然很大。从验证方法发展历程的角度,对基因差异转录验证方法进行了总结,希望为取样难度较大、RNA含量较低样品的基因差异表达分析提供有价值的参考。
口蹄疫病毒(FMDV)是小RNA病毒科,口蹄疫病毒属的典型成员,是一种基因组大约含有8 400个核苷酸的无囊膜单股正链RNA病毒。大量研究发现识别细胞表面受体并侵入细胞是FMDV感染宿主细胞非常重要的环节;对FMDV而言,利用哪种受体就决定了利用哪种內吞路径。近年来在口蹄疫病毒入侵宿主细胞方面进行了大量研究,在一定程度上解释了口蹄疫病毒感染机制方面的问题,为解决实际生产问题提供了重要依据。对前期工作进行阶段性总结,为后期深入研究口蹄疫病毒致病机制和探索更有效的防治措施提供参考。
氢化酶催化最简单的氧化还原反应,但蛋白结构却非常复杂,对其蛋白结构和催化功能的研究牵动着生物制氢、光电产氢催化剂及氢能源电池等相关绿色能源产业的发展。氢化酶通常可逆地催化质子还原产氢的反应,对氧化还原电位非常敏感,催化活性中心易于被氧化失活,活性蛋白的分离提纯十分不易,使得对其催化机制的认识推进缓慢。为了获取更多的氢化酶活性蛋白,许多研究团队先后对氢化酶开展了大量的同源或异源重组表达研究,就这类研究工作进行了扼要的总结和分析。
