摘要：以电子设计用于猪的多位点基因打靶的人工锌指核酸酶为例,探索如何电子设计优化理想的人工锌指核酸酶,以减少人工锌指核酸酶的毒性。采用OPEN电子设计方法,生物信息学方法的预测分析ZFP的立体结构,设计优化合适的连接体和间隔体组合,并通过突变优化Fok I异源二聚体。采用OPEN法设计三指ZF序列,并连接为ZFP序列,设计出长度为6 bp且富含AT碱基的spacer,加上长度为4个氨基酸残基的inter-domain linker,连接FokⅠ切割结构域双突变子异源二聚体,并通过各种软件工具对ZFN的空间结构进行模拟预测,所设计得到的ZFN的有效率超过50%。探索获得电子设计理想ZFN的方案,即特异性结合DNA的锌指蛋白、最佳的linker和spacer的长度与组合以及优化的特异性切割的Fok I异源二聚体切割结构域。

摘要：锌指核酸酶是一种人工合成的融合蛋白,由特异性识别靶DNA的锌指蛋白结构域连接非特异性的Fok I切割结构域构造而成,能够在预定的DNA靶位点引起DNA双链中断,随后依靠非同源末端连接和同源重组修复两种途径修饰该位点。近些年来,该技术已广泛的应用于基因转变、基因修饰和基因治疗等方面的研究。本文将简要介绍锌指核酸酶结构与原理,重点对锌指核酸酶的设计和应用进行了回顾与展望。

摘要：为建立能同时快速检测牛星状病毒(bovine astrovirus,BAstV)和牛环曲病毒(bovine torovirus,BToV)的方法,本研究根据BAstV的ORF1a和BToV的S基因的保守区域分别设计了2对特异性引物,通过优化反应条件,建立了能够同时检测BAstV和BToV的双重RT-PCR方法。特异性结果显示,该方法与牛轮状病毒(bovine rotavirus,BRo V)、牛诺如病毒(bovine norovirus,BNoV)、牛冠状病毒(bovine coronavirus,BCoV)、牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus,BVDV)和牛嵴病毒(bovine kobuvirus,BKoV)无交叉反应;敏感性试验结果显示,该方法对BAstV和BToV质粒标准品的最低检出下限分别为1.12×10~4copies/μL和1.0×10~3copies/μL。应用该方法和各病原RT-PCR方法同时对221份河南省犊牛腹泻粪便样品进行检测,结果显示BAstV的阳性率为18.1%,BToV的阳性率为19%,其中BAstV和BToV共感染的阳性率为6.79%,双重RT-PCR方法和各病原RT-PCR方法的符合率为100%。结果表明,本研究建立的双重RT-PCR方法可用于BAstV和BToV的病原监测及流行病学调查。

摘要：17β-雌二醇脱氢酶Ⅳ（17β-Hydroxysteroid dehydrogenaseⅣ,HSD17B4）是一种在类固醇代谢过程中发挥重要作用的酶蛋白。为了阐明HSD17B4基因对水牛繁殖性能的影响,试验以奶牛HSD17B4基因序列（登录号：NM_001007809.2）为探针设计引物,利用PT-PCR克隆水牛HSD17B4基因,并对基因的核苷酸序列和蛋白质序列特征进行生物信息学分析。结果显示,水牛HSD17B4基因mRNA序列全长2 680 bp,其中5＇端长145 bp,3＇端长324 bp,CDS序列长2 211 bp,编码736个氨基酸。同源序列分析显示,水牛HSD17B4基因编码序列与其他物种具有较高的同源性,证明成功克隆水牛HSD17B4,为进一步阐明该基因在水牛上的作用机制奠定基础。

摘要：为建立能同时快速检测牛星状病毒(BAstV)和牛诺如病毒(BNoV)的方法,本研究根据BAstV ORF1a基因和BNoV RdRp基因设计了2对特异性引物,通过优化反应条件,建立了能够同时检测BAstV和BNoV的双重PCR方法。特异性试验结果显示,该方法对牛轮状病毒等5种犊牛腹泻常见病原的扩增结果均为阴性,仅BAstV和BNoV扩增结果为阳性,特异性较强;敏感性试验结果显示,该方法对BAstV和BNoV重组质粒的最低检测限分别为1.09×10^3拷贝/μL和1.42×10^3拷贝/μL,敏感性较高;批内和批间试验结果一致,该方法重复性好。利用该方法和各病原单一PCR方法同时对221份河南省犊牛腹泻粪便样品进行检测,BAstV和BNoV的阳性检出率分别为18.1%和9.96%,两种方法符合率为100%。本研究在国内首次建立了检测BAstV和BNoV的双重PCR方法,其特异性强,敏感性高,重复性好,为BAstV和BNoV的鉴别检测及其分子流行病学调查提供了技术支持。

摘要：为了研究脂肪酸脱氢酶2(fatty acid desaturases 2,FADS2)基因在奶牛乳腺细胞脂肪酸代谢中的作用,本研究在奶牛乳腺上皮细胞中对FADS2基因进行过表达和干扰,研究FADS2基因表达对脂肪酸合成相关基因的调控及对奶牛乳腺上皮细胞中甘油三酯含量的影响。针对FADS2基因的CDS序列设计siRNA和过表达载体pcDNA3.1-FADS2-EGFP,转染奶牛乳腺细胞检测FADS2基因过表达和干扰对脂肪酸代谢相关基因表达的影响及细胞中甘油三酯含量的变化。结果显示,试验成功获得过表达载体pcDNA3.1-FADS2-EGFP和干扰片段,转染细胞后具有良好的过表达和干扰效果。FADS2基因过表达后,1-酰基甘油磷酸酰基转移酶(AGPAT1)、固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白(SCAP)、3-磷酸甘油转移酶(GPAM)、脂肪酸延长链5(ELOVL5)、乙酰辅酶A酰基转移酶1(ACAA1)、脂肪酸脱氢酶1(FADS1)、二酰基甘油转酰基酶1(DGAT1)和过氧化物酶体增殖激活受体α(PPARα)基因显著下调(P<0.05),脂滴蛋白2(PLIN2)基因极显著上调(P<0.01)。FADS2基因干扰过后可引起AGPAT1、GPAM、ELOVL5、ACAA1、PLIN2和FADS1基因显著上调(P<0.05),脂肪酸合成胰岛素诱导基因1(INSIG1)极显著上调(P<0.01),DGAT1和PPARα基因显著下调(P<0.05)。甘油三酯检测结果显示,FADS2基因过表达和干扰均可降低奶牛乳腺上皮细胞中甘油三酯的含量。综上所述,在奶牛乳腺上皮细胞中,FADS2基因能调控脂质合成相关基因的表达,对乳腺脂质合成具有调控作用。

摘要：为揭示甲状旁腺激素样激素(parathyroid hormone-like hormone,PTHLH)基因对水牛繁殖性能的影响,本研究对水牛PTHLH基因进行克隆,并对其核苷酸和氨基酸序列进行生物信息学分析。以牛PTHLH基因为种子序列(GenBank登录号:NM_001290949),应用CE Design软件设计引物序列,运用PCR扩增和测序技术获得水牛完整编码区序列,使用DNAMAN、ProtParam、SOPMA、PSORTⅡPrediction等在线软件分析PTHLH蛋白的一级结构、二级结构、三级结构与理化性质,并进行同源性比对分析及系统进化树构建。结果显示,试验克隆了水牛PTHLH基因完整编码区序列,该序列长为534bp,可编码177个氨基酸。水牛PTHLH基因编码区核苷酸序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼的同源性分别为98.3%、90.4%、90.1%、98.1%、97.5%和89.2%,物种之间同源性较高,系统进化树分析结果与其亲缘关系远近一致,表明水牛PTHLH基因编码区在进化过程中比较保守。蛋白理化性质分析显示,水牛PTHLH蛋白分子式为C895H1451N271O266S2,分子质量为2 885u,半衰期为30h,理论等电点(pI)为10.00,水溶液在280nm处的消光系数为23 950,肽链N端为蛋氨酸(Met),不稳定系数为60.04,属于碱性不稳定蛋白;脂肪系数为72.15,总平均亲水性为-0.928,该蛋白属于不可溶性蛋白,亚细胞定位于细胞核、细胞质和线粒体。结构域预测结果显示,水牛PTHLH蛋白包含有1个PTH区域,同时还包含有1个低复杂度区域。二级结构分析显示,水牛PTHLH蛋白包含83个α-螺旋(46.89%)、17个延伸链(9.60%)、10个β-转角(5.66%)和67个无规则卷曲(37.85%),与三级结构预测结果相一致。试验构建了PTHLH基因真核表达载体pcDNA3.1-PTHLH,并通过电泳和测序验证了载体的准确性。PTHLH基因的成功克隆及其真核表达载体的成功构建为今后研究水牛PTHLH基因的功能和遗传特性提供了材料。

摘要：本研究参考黄牛甲状旁腺素(parathyroid hormone,PTH)基因序列设计引物,运用PCR扩增技术对水牛PTH基因进行克隆,并用生物信息学方法对序列进行分析。结果显示,成功克隆了水牛PTH基因完整编码区序列(CDS)348bp,可编码115个氨基酸。该基因编码区序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼的同源性分别为99%、93%、91%、97%、96%和92%,表明PTH基因在不同物种间高度保守。系统进化树分析表明,水牛与黄牛PTH基因亲缘关系最近。此外,在水牛PTH基因CDS上共发现了3个碱基突变,其中两个属于同义突变,一个属于错义突变。氨基酸序列分析表明,该蛋白属于碱性、亲水、稳定型蛋白质,其分子式为C_(570)H_(941)N_(167)O_(164)S_8,分子质量为13.01ku。二级结构分析显示,水牛PTH蛋白以α-螺旋和无规则卷曲为主,与三级结构预测结果相一致。亚细胞定位分析显示,水牛PTH蛋白分布在细胞质(26.1%)、线粒体(21.7%)、细胞外(包括细胞壁)(17.4%)、内质网(13.0%)、细胞核(8.7%)、高尔基体(4.3%)和其他部位(8.7%),推测PTH蛋白可能在运输、结合及细胞被膜等方面发挥信号转导和转录调控作用。

摘要：【目的】克隆沼泽型水牛VASA基因5′侧翼序列,对启动子进行生物信息学分析及转录活性检测,为后续水牛繁殖性能的分子机理研究奠定基础。【方法】根据GenBank已公布的河流型水牛(Bubalus bubalis)的VASA5′侧翼序列,经过同源比对,设计PCR引物。以沼泽型水牛血液基因组为模板扩增VASA基因5′侧翼序列并进行测序和生物信息学分析。将扩增的VASA基因5′侧翼片段插入pEGFP-1多克隆位点处,构建pVASA-EGFP-1载体。载体经脂质体转染HEK-293T和CHO细胞系,分析其转录活性。【结果】成功克隆沼泽型水牛VASA 5′侧翼序列及部分CDS区序列,共3 081bp,同源性分析表明,沼泽型水牛VASA基因5′侧翼序列与河流型水牛、黄牛、绵羊、山羊、小鼠和人的相似性分别为99%,96%,93%,95%,90%和79%。对其5′侧翼序列2 000bp进行启动子预测及转录因子结合位点预测,发现在其翻译起始位点上游-635--586处存在TATA box,启动子区存在Nobox、Stat1、Stat3、Stat4、Stat5a、Stat5b、Stat6、Gata3、Smad2、Smad3和Smad4等反式作用因子结合位点,其中Stat家族基因在VASA启动子区存在多个结合位点,且同一位点又存在多个Stats基因结合的情况。水牛VASA启动子能启动EGFP在HEK-293T细胞中的表达,但非常微弱;能启动EGFP在CHO细胞中表达,且启动活性与CMV启动子相似。【结论】成功克隆了沼泽型水牛VASA基因启动子,分析了其启动子序列特征并成功验证其组织特异性和转录活性。

摘要：试验旨在对水牛甲状旁腺素1受体(parathyroid hormone 1receptor,PTH1R)基因CDS区进行克隆,并对所获序列进行生物信息学分析,以期丰富水牛PTH1R基因研究的基础数据。提取水牛基因组DNA,以牛PTH1R基因为参考序列(GenBank登录号:NM-001075332.1),应用Primer Premier 5.0软件设计引物序列,运用PCR扩增及测序获得水牛完整CDS区序列,使用DNAMAN、ProtParam、SOPMA、PSORTⅡPrediction等在线分析软件分析PTH1R的一级结构、二级结构、三级结构与理化性质,并进行同源性分析及构建系统进化树。结果显示,试验成功克隆了水牛PTH1R基因完整编码序列,该序列长为2 283bp,CDS区长1 770bp,序列已提交GenBank,登录号:MF380401,可编码589个氨基酸。PTH1R基因CDS区核苷酸序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼同源性比对结果显示,其同源性分别为99.4%、93.2%、93.5%、95.3%、98.1%和93.9%,物种之间同源性较高,进化树分析结果与其亲缘关系远近一致,表明水牛PTH1R基因编码区在进化过程中比较保守。蛋白理化性质分析显示,水牛PTH1R蛋白分子式为C2996H4616N792O823S30,分子质量为65 860.22u,半衰期为30h,理论等电点(pI)为8.37,水溶液在280nm处的消光系数为117 770,肽链N端为M(Met),不稳定系数为43.36,属于碱性不稳定蛋白。脂肪系数为88.61,总平均亲水性为0.007,该蛋白属于不可溶性蛋白。二级结构分析显示,水牛PTH1R基因蛋白中包含有218个α-螺旋、114个延伸链、44个β-转角、213个无规则卷曲,与三级结构预测结果相一致。综上所述,PTH1R基因编码区在长期生物进化过程中具有较强的保守性,PTH1R基因的成功克隆及分析为进一步揭示其遗传特性提供了理论依据。