2017年, 第37卷, 第2期 
刊出日期:2017-02-25
  

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    研究报告
  • 温杰, 宋琳琳, 张莹, 王荷, 何金生, 洪涛
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 1-7. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170201
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    构建可以稳定表达Aβ特异性单链抗体(scFv)的哺乳动物细胞株。应用重叠延伸PCR的方法,以前期建立的Aβ特异性单克隆抗体(A8)的轻、重链可变区基因为模板,构建scFv的基因片段,通过(G4S)3或p2A两种不同的连接肽(Linker)序列,拼接得到多种形式的scFv基因片段,用于构建真核表达载体。利用脂质体分别转染人宫颈癌细胞(Hela)和中国仓鼠卵巢细胞(CHO),Western blot鉴定scFv的表达情况;以潮霉素筛选获得稳定表达抗Aβ的scFv细胞株,以间接ELISA和斑点印迹分析所得scFv的抗原识别能力;采用体外细胞实验,在超微病理水平分析所得scFv的细胞保护作用。结果:成功构建了Aβ特异性scFv的3个真核表达载体pSecTag2/HygroA-VL-(G4S)3-VH、pSecTag2/HygroA-VH-(G4S)3-VL和pSecTag2/HygroA-VL-p2A-VH,获得了2株稳定表达Aβ特异性scFv的细胞株Hela-VL-p2A-VH和CHO-VL-(G4S)3-VH。Western blot结果表明了相应scFv的正确表达,间接ELISA和斑点印迹结果表明所分泌的细胞上清具有Aβ抗原识别能力,体外实验显示其具有阻断和抑制Aβ寡聚体细胞毒性的作用。稳定表达Aβ特异性单链抗体的细胞株有助于AD免疫治疗基础研究的进一步开展。

  • 李爱芳, 谷月, 李雪茹, 孙晖, 查何, 谢佳卿, 赵佳丽, 周兰
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 8-14. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170202
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    目的:探讨S100A6 对人宫颈癌细胞系HeLa和SiHa增殖、迁移的影响及其机制。方法:首先采用定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)检测宫颈癌细胞HeLa、SiHa和CaSki中S100A6 mRNA的基础表达,再分别采用重组腺病毒AdS100A6和AdsiS100A6干预HeLa和SiHa细胞,Western blot验证腺病毒感染是否成功;MTT法检测细胞增殖能力,划痕愈合试验检测细胞迁移能力,Western blot检测上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)指标E钙粘蛋白(E-cadherin,E-cad)、N钙粘蛋白(N-cadherin,N-cad)及p-Akt的蛋白水平,半定量反转录聚合酶链反应(reverse transcription and polymerase chain reaction,RT-PCR)检测PI3K-Akt信号通路下游靶基因Snail、Twist的表达。结果:与对照组相比,AdS100A6组的HeLa细胞3天时的OD492值和划痕愈合率均明显升高,并伴随E-cadherin降低和N-cadherin升高;而AdsiS100A6组的SiHa细胞5天时的OD492值和3天时的划痕愈合率明显降低,并伴随E-cadherin升高和N-cadherin降低;同时,在HeLa细胞中上调S100A6后p-Akt蛋白水平增加,该通路的下游靶基因Snail和Twist表达也明显上调。结论:S100A6可以增强宫颈癌细胞的增殖和迁移能力,其机制可能涉及EMT和PI3K-Akt信号通路的激活。

  • 王小莉, 余庆, 袁雅红, 腾智平, 李东升, 曾毅
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 15-19. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170203
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    目的:探讨打靶恒河猴CD4+ T细胞的TRIM5α基因对其感染HIV-1能力的影响。方法:从恒河猴的外周血中通过磁珠分选获得CD4+ T细胞,并采用流式检测阳性率。构建打靶TRIM5α基因的TALEN质粒,通过电转导入CD4+ T细胞,流式分选出转染TALEN质粒的细胞,提取基因组T7E1酶切检测打靶效率。HIV-1病毒感染打靶TRIM5α的CD4+ T细胞,并通过ELASA检测病毒感染的情况。结果:成功地从恒河猴的外周血中分选出了CD4+ T细胞,流式检测阳性率为99.5%。打靶TRIM5α基因的TALEN质粒转染CD4+ T细胞的转染效率约为24.8%,并可成功打靶TRIM5α,打靶效率约为40%。ELASA检测结果表明打靶TRIM5α的恒河猴CD4+ T细胞对HIV病毒的感染能力增强。结论 打靶恒河猴CD4+ T细胞的TRIM5α基因可使其易感HIV病毒,为进一步建立恒河猴HIV-1感染动物模型奠定基础。

  • 项丽, 王申, 田海山, 钟美娟, 周汝滨, 曹定国, 梁朋, 张国平, 何滔, 庞实锋
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 20-25. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170204
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    目的:克隆小鼠c-Myc基因,构建原核表达载体并对其进行蛋白表达及纯化。方法:以TetO-FUW-OSKM质粒为模板经PCR扩增c-Myc基因,再通过基因重组技术与pET-3C载体相连转化大肠杆菌DH5α。经抗性筛选,PCR鉴定阳性重组子,测序正确后,重组质粒转化大肠杆菌Rosetta(DE3),IPTG诱导蛋白表达,SDS-PAGE对重组蛋白进行鉴定分析。结果:DNA电泳结果证实PCR扩增产物与预期大小一致,DNA测序结果显示与GenBank公布的c-Myc基因序列一致,IPTG诱导SDS-PAGE电泳后,在分子量64kDa左右出现诱导后蛋白新增条带,与预测的c-Myc分子量大小一致。结论:成功地构建了pET3C-Myc原核表达载体,表达并纯化出了c-Myc蛋白,为今后研究c-Myc蛋白及相关蛋白诱导体细胞成多能干细胞打下基础。

  • 冀君, 朱晨晨, 许鑫, 刘晓, 冷超粮, 史鸿飞, 姚伦广, 阚云超
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 26-32. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170205
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    为获得高效可溶表达的鸡贫血病毒凋亡素基因(CAV-Apoptin),根据大肠杆菌密码子偏爱性优化CAV-Apoptin基因序列,将其连接到含msyB伴侣基因的pBCX载体上,转化至大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达,经SDS-PAGE鉴定后应用镍柱亲和层析纯化蛋白质,采用显微镜观察、CCK-8实验与DNA ladders测定其抗肿瘤细胞的活性。结果显示,成功构建大肠杆菌表达载体pBCX-CAV-Apoptin,在37℃正常培养条件下的大肠杆菌中得到大量可溶性表达产物,融合蛋白质分子量大小约为42 kDa,50 ml菌液即可获得1.5 mg左右的纯化重组蛋白,CCK-8实验结果显示纯化后的重组蛋白作用36 h后可对套氏淋巴瘤JEKO-1、REC-1细胞生长产生超过60%的抑制率;显微镜观察与DNA ladder实验证明重组蛋白可诱导JEKO-1、REC-1细胞的凋亡,对HUVEC没有诱导凋亡的作用。免疫印迹分析表明重组凋亡素对JEKO-1细胞诱导了Caspase-3的激活,而对Caspase-8的表达没有影响。研究表明融合蛋白msyB-CAV-Apoptin可达到高效可溶表达,且表达产物具有特异抗肿瘤活性。

  • 罗枫雪, 李佛生, 姚民, 徐莺
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 33-39. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170206
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    对水稻KT/HAK/KUP钾离子转运蛋白家族OsHAK26起始密码子上游2 064bp序列进行分析,发现该序列除了具备TATA-Box、CAAT-Box等基本启动子元件外,还含有许多发育、激素、非生物胁迫等响应元件以及KT/HAK/KUP 家族启动子普遍存在的元件。用该片段及5'端缺失的-1 473bp、-963bp、-441bp、-193bp四个片段分别取代植物瞬时表达载体pBI-221的CaMV 35S启动子区域,并利用拟南芥叶肉原生质体进行瞬时表达分析。结果表明,这五种片段都具有一定的启动活性,随着长度减小,活性下降,但缺失-963bp~-441bp之间的片段却导致活性显著回升,推断该区段含有抑制元件,缺失 -441bp~-193bp之间的片段导致活性大幅下降,推断-441bp~-193bp为OsHAK26基因启动子的核心启动区域。

  • 王曦光, 王娟, 张琳
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 40-47. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170207
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    蛋白质的合成是一个复杂的过程,其中蛋白质丰度是衡量基因表达的一个最终指标,在生物体生命活动中具有重要作用的蛋白质通常都为高丰度蛋白质。通过对PaxDB网站拟南芥各组织器官蛋白质丰度的统计,并采用DAMBE和CodonW计算其对应基因的ITE和CAI值,最后用R语言分析蛋白质丰度与ITE的关系,并采用对数值替代原有的丰度值。结果表明,所使用的ITE较原有CAI的分析方法更有效,在拟南芥的基因中高表达基因在不同的组织中有相似的表达水平,拟南芥蛋白质丰度与ITE有很好的相关性,并且ITE值能更好地拟合拟南芥蛋白质丰度值的变化。

  • 李雪晴, 袁风娇, 程建青, 董运海, 李剑芳, 邬敏辰
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 48-53. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170208
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    目的:将loop置换杂合β-甘露聚糖酶AuMan5Aloop的H321突变回野生型酶AuMan5A对应的Gly,以分析杂合酶的酶学性质与H321的相关性。方法:采用大引物PCR技术将AuMan5Aloop基因(Auman5Aloop)编码H321的密码子CAC突变为Gly的GGT,构建突变酶基因Auman5Aloop/H321G;借助表达质粒pPICZαA将该突变酶基因在Pichia pastoris GS115中实施表达,并分析重组表达产物AuMan5Aloop/H321G的酶学性质。结果:AuMan5Aloop H321G置换前后的最适温度Topt均为75℃,高于AuMan5A的65℃;AuMan5Aloop/H321G在70℃的半衰期t1/270为300 min,介于AuMan5A(10 min)和AuMan5Aloop(480 min)之间;AuMan5Aloop/H321G比活性分别为AuMan5A和AuMan5Aloop的12.8和1.43倍;催化效率kcat/Km为后两者的14.1和1.12倍。结论:通过H321G置换及对3种酶的温度特性、比活性和催化效率的测定及比较,证实了H321对AuMan5Aloop的酶学性质有一定的影响。

  • 陈国强, 吴文涛, 王纪明, 廖韦红, 张海波, 咸漠, 雷廷宙, 魏玉西
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 54-62. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170209
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    基于筛选获得能够生产分子量较高且无色素的普鲁兰多糖酵母菌株,对其进行菌株鉴定、产多糖发酵条件优化和多糖产物鉴定,旨在为工业上普鲁兰多糖发酵提供新的菌株来源。以YPD固体培养基为筛选培养基,氯霉素为筛选压力,曲利苯蓝为筛选指示剂;通过形态学,ITS间隔序列分析对筛选出的A5菌株进行鉴定。采用单因子优化A5菌株的最佳发酵条件;利用普鲁兰酶酶解并结合薄层层析法、红外光谱以及凝胶渗透色谱进行结构鉴定和分子量的测定。A5菌株鉴定为出芽短梗霉属,并被命名为出芽短梗霉A5。最优的发酵条件8%(w/v)麦芽糖,1%(w/v)酵母粉,2%(w/v)蛋白胨,0.5%(w/v)K2HPO4,0.06%(w/v)(NH42SO4,0.03%(w/v)CaCl2,pH6,7%(v/v)接种量;经过结构鉴定得知:该菌株的胞外产物是普鲁兰多糖,分子量为63.84 kDa。由此获得了一株生产普鲁兰多糖的出芽短梗霉菌株A5,产物无色素且分子量较高。经过初步的发酵条件优化,在最佳发酵条件下发酵培养后,获得普鲁兰多糖的产量为22.9 g/L。综合上述结果可知,菌株A5能够作为工业上生产普鲁兰多糖的重要候选菌株。

  • 韦璇, 郝雅荞, Susanna Leong Su Jan, 吴言, 柳叶飞, 赵洪新
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 63-73. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170210
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    利用产油微生物生产特殊功能、高附加值的脂肪酸,具有良好的开发利用前景。以酿酒酵母(S. cerevisiae)和解脂耶氏酵母(Y. lipolytica)为出发菌株,以链长C4-C18的单一自由饱和脂肪酸作为唯一碳源,探究了两类酵母吸收利用、积累脂肪酸情况及胞内脂肪酸组成情况。结果表明:当碳链长C≤10时不能被利用,而且抑制细胞的生长,特别是当碳链长C≤8时,细胞很快被杀死;当碳链长C=11时,对细胞的生长有一定的抑制作用,菌体长势缓慢;碳链长C≥12时,对细胞生长没有影响;脂肪酸利用速度,偶数C脂肪酸 > 奇数C脂肪酸;Nile red全细胞脂类染色显示,S. cerevisiae胞内脂质主要集中于胞内周边膜部位,Y. lipolytica主要以脂质体形式存在胞内,及少部分在胞内周边膜部位;GC/Mass脂类成分分析表明,菌株S. cerevisiae S228C BY4741-pox1和S. cerevisiae S228C BY4741-pox1,3可以积累培养基添加的相应脂肪酸,而其他供试菌积累的脂肪酸链长C≥16,没有检测到培养基含有相应的脂肪酸。这些结果为利用酵母生产特殊功能脂肪酸,及开发特色高附加值油脂提供了有意义的参考。

  • 技术与方法
  • 徐振宇, 任红艳, 毕延震, 郑新民, 李莉, 张佳兰
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 74-80. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170211
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    单细胞PCR是以单个细胞所含的DNA或RNA为模板进行扩增,因此其模板的制备是影响整个反应成功与否的关键因素。利用三种不同蛋白酶K细胞裂解液(SDS细胞裂解液、NP-40细胞裂解液、Tween-20细胞裂解液)分别对体外培养成熟的单个猪卵母细胞进行裂解,并直接作为模板进行PCR扩增,结果表明:NP-40细胞裂解液制备的模板质量最好,其扩增效率为95%;其次为Tween-20细胞裂解液,其扩增效率为65%;SDS细胞裂解液产物中未检测到阳性条带。结合显微注射技术对sgRNA靶点活性进行检测,结果表明利用单细胞PCR结合显微注射的方法,在受精卵内对CRISPR/Cas9靶点活性进行检测确实可行,检测结果真实可靠。

  • 王笃强, 沈云龙, 廖远平, 李德彬, 刘虹均, 陈帅, 卢大儒, 朱化星
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 81-87. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170212
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    以酿酒酵母基因组为模板通过PCR分别扩增胱硫醚β合成酶(cystathionine β-synthase,CBS)和胱硫醚β-裂解酶(cystathionine β-lyase,CBL)目的基因片段,经无缝克隆构建表达质粒并转化大肠杆菌菌株E. coli BL21(DE3)。经诱导表达和纯化后,重组蛋白的纯度均达到90%,回收率均达到80%,可溶表达量分别为26 mg/L和332 mg/L。经催化活性测定,CBS的单位酶活为15 U/mg,CBL的单位酶活为72 U/mg。在此基础上初步开发了循环酶法同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)检测试剂盒,实验结果证明该试剂盒的有效性和稳定性均符合体外诊断检测的要求,其检测性能与市售进口同类试剂盒基本一致。

  • 综述
  • 陈刚, 吴骏, 祝贺, 于天飞
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 88-92. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170213
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    脊髓损伤后的常规治疗手段是在有效时间内进行手术缓减外力压迫,防止脊髓神经进一步受损。细胞替代治疗理论上可治愈脊髓损伤,不同类型细胞可从各角度产生治疗作用,包括损伤后的脊髓轴突再生、神经元再建和轴突髓鞘化等,进而促进功能恢复。对近年来干细胞治疗脊髓损伤研究中的最新结果进行了概述,以期为干细胞治疗脊髓损伤的研究提供参考。

  • 孙鉴锋, 王建新
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 93-100. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170214
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    目前,生物遗传学领域在区分复杂性状的研究上正面临着巨大挑战,许多方法都被用来应对这项挑战,其中分子标记法,QTL作图法和序列分析法等就是用来区分控制复杂性状基因的主要应对策略。测定生物复杂性状对于研究生物多样性具有重要意义,也是进一步研究基因控制性状作用机理的重要途径,但是,现有的方法并不成熟也不完善,因此给有效区分复杂性状带来了一定难度。近年来,由于生长曲线能够有效地描述复杂性状,基于生长曲线来区分复杂性状的方法是目前常用的方式,Functional Mapping(FM)就是其中具有代表性的一种方法。在过去的十年间,FM方法是复杂性状区分效果最好的,但不能有效处理非单调类型的生长曲线。Earliness index(E-index)方法的问世,解决了非单调类型的曲线不能有效识别的难题,它能够将任意生物类型的复杂性状发展过程描述为生长曲线并加以区分。基于E-index方法的原理,开发了一套E-index Application(EIA)分析工具,该工具中集成了E-index方法,利用生物数据可视化技术动态绘制生长曲线,包含数据获取、数据处理和结果输出等功能,为遗传工作者的研究提供了良好平台。仿真实验的结果证明了EIA分析工具具有高效、实时和准确的性能,是区分复杂性状的有力工具。

  • 夏启玉, 李美英, 杨小亮, 肖苏生, 贺萍萍, 郭安平
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 101-110. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170215
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    转基因检测是转基因生物安全监管的重要环节。目前需要一种适合于大规模筛查的快速检测转基因成分的方法,以扩大转基因生物安全的监测范围。免疫层析试纸条是一种快速免疫分析技术,是目前常用的快速检测方法之一,具有操作简单、样品量少、检测快速、成本低等优点,已在医学、食品和环境等多个领域广泛应用。介绍了免疫层析试纸条的组成结构、检测原理及免疫标记物,并总结了其在转基因检测方面的研究进展。

  • 梁士博, 刘佳莹, 刘杰, 杨江涛, 李集临, 张延明
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 111-120. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170216
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    新一代测序技术(Next-generation sequencing,NGS)在阐明复杂和高度重复的基因组结构,DNA序列与基因组结构变异同重要农艺性状之间的关系等方面具有重要作用。从NGS系统的开发与作物基因组测序,NGS与转录组分析,NGS与全基因组关联图谱,及SNPs开发与预测育种等方面,综述了NGS技术在作物基因组研究中的应用,可为作物基因组研究提供理论基础。

  • 单洪瑜, 刘仁泽, 郝梦琪, 董晓雨, 郭长虹, 郭东林
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 121-126. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170217
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    植物铁蛋白是植物体重要的铁调节蛋白。许多研究表明植物铁蛋白与氧化胁迫抗性之间具有较强关联。植物铁蛋白不仅能抵御高铁产生的氧化毒性,在很多氧化胁迫及环境胁迫抗性中也发挥作用。对植物铁蛋白在氧化及逆境胁迫中的应激加以综述,为铁蛋白在生物工程领域的应用提供理论依据。

  • 讲座
  • 王佃亮
    中国生物工程杂志. 2017, 37(2): 127-132. https://doi.org/10.13523/j.cb.20170218
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    细胞药物具有自身特点和优势,对肿瘤、自身免疫性疾病等疑难病症具有较好疗效,起到了其他药物难以发挥的作用。但细胞药物在研发过程中,也存在伦理、安全等问题。针对这些问题,提出了一些解决策略,并介绍了细胞药物最新临床研发情况,对其广阔的发展前景进行了展望。