CN105969801A - 用于表达t4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒及其应用与方法 - Google Patents
用于表达t4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒及其应用与方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒及其应用与方法。质粒以piggyBac转座子为基础并带有Amp抗性基因,包含有作为外源基因的T4连接酶基因和作为标记基因的绿色荧光EGFP基因的功能表达框,质粒用分子生物学方法构建,且DDDDK与丝素轻链基因polyA之间含有ApaI和NheI专一性的两个酶切位点,采用ApaI和NheI双酶切通用型质粒,与T4连接酶基因连接后,与辅助质粒共同注射到家蚕受精卵内,利用转座子特性使绿色荧光蛋白基因和T4连接酶基因导入到家蚕基因组内,并稳定遗传和表达,获得转基因家蚕。本发明借助荧光标志基因筛选转基因家蚕,利用该家蚕丝腺细胞特异地合成分泌T4连接酶蛋白。
Description
技术领域
本发明涉及一种家蚕合成分泌外源蛋白的方法,尤其是涉及利用转基因技术的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒及其应用与方法。
背景技术
piggyBac转座子最初是从粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)TN-368细胞株的基因组中分离得到的,是目前发现的转座活性最高的DNA转座子。piggyBac转座系统是一种非病毒载体,转座效率较高。与sleeping beauty相比,piggyBac载体容量较大,可携带18kb,可以实现多基因的共表达,且转座片段被切除后不会在原位点留下印迹(footprint),基因组可以实现切除后精确修复,在可逆转基因的应用中具有重要作用。
piggyBac转座子介导的转基因家蚕丝腺生物反应器的研究开展了十几年,世界各国的科学家致力于外源基因的表达,已经建成了以丝素蛋白轻链启动子(Fib-L Promoter)、丝素蛋白重链启动子(Fib-H Promoter)和丝胶蛋白1启动子(Ser1 Promoter)表达外源蛋白的转基因家蚕丝腺生物反应器。
由于PiggyBac载体多数含有两个表达框,具有较多的元件和相同的酶切位点,所以,每次表达不同的外源基因时,需要从头构建质粒,组装启动子、信号肽、外源基因、polyA等结构,费时费力,工作效率低下。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提出了一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒及其应用与方法,利用转基因家蚕技术将T4连接酶基因导入家蚕基因组内,并在家蚕丝腺细胞中特异表达,开发出能合成分泌单一的T4连接酶的家蚕。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案的步骤如下:
一、一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒:
所述质粒为piggy-8716质粒,其碱基序列如SEQ ID NO.1,是以piggyBac转座子为基础并带有Amp抗性基因,包括piggyBac转座子的两个转座臂PBL和PBR,以及两个转座臂之间的两个分别包含有作为外源基因的T4连接酶基因和作为标记基因的绿色荧光EGFP基因的功能表达框。
一个功能表达框是A3启动子启动的绿色荧光蛋白基因表达框,即A3Promoter–EGFP-SV40,另一个功能表达框是包含家蚕丝胶蛋白1基因启动子、丝素蛋白轻链基因信号肽、六聚组氨酸、肠激酶酶切位点、T4连接酶基因和家蚕丝素蛋白轻链基因3’末端的表达框,即Ser1 promoter-Fibroin L chain signalpeptide-His 6-DDDDK-T4 Ligase-Fibroin L chain PolyA。
所述的piggy-8716质粒是用丝胶基因1启动子驱动T4 Ligase基因在家蚕中部丝腺特异性表达。
二、一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒的制备方法,包括以下步骤:
1)以带有ApaI酶切位点序列的T4连接酶5’端序列和带有NheI酶切位点序列的T4连接酶3’端序列为引物,以包含A3基因启动子-绿色荧光蛋白基因-SV40-丝胶蛋白1基因启动子-T4 Ligase基因-SV40([A3-EGFP-SV40]-[Serpromoter-T4 Ligase-SV40])的piggy-10522质粒为模板,其碱基序列如SEQ IDNO.2,通过PCR扩增获得长度为1536bp的T4连接酶基因,其碱基序列如SEQID NO.3;
2)用ApaI和NheI双酶切piggy-7192质粒,piggy-7192质粒的碱基序列如SEQ ID NO.4,得到长度为7190bp的包含[A3-EGFP-SV40]-[Ser1 promoter-FLSP-His 6-DDDDK-FLPA]和Amp抗性基因的基因序列;
3)连接步骤1)得到的T4连接酶基因和步骤2)得到的基因序列,得到含有[A3-EGFP-SV40]-[Ser1 promoter-FLSP-His 6-DDDDK-T4 Ligase-FLPA]和Amp抗性基因的piggy-8716质粒,其碱基序列如SEQ ID NO.1。
三、本发明所述通用型质粒在T4连接酶表达的应用。
四、一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒表达T4连接酶的方法,步骤如下:
采用分子生物学方法构建包含[A3-EGFP-SV40]-[Ser1 promoter-FLSP-DDDDK-T4 Ligase-FLPA]两个阅读框的piggy-8716质粒(其碱基序列如SEQ ID NO.1),作为在家蚕后部丝腺中表达的T4连接酶基因载体,该质粒以piggyBac转座子为基础包含有作为外源基因的T4连接酶基因和作为标记基因的绿色荧光EGFP基因表达框;
(1)采用显微注射的方法,将piggy-8716质粒(其碱基序列如SEQ ID NO.1)及能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒按浓度比1:1的比例导入家蚕产卵后6小时以内的受精卵内,利用piggy-8716质粒中的piggyBac转座子将T4连接酶基因插入到家蚕基因组内;
(2)蚕卵孵化后饲养至成虫,然后与非转基因家蚕交配制种续代,此代为G1代,在G1代一龄第二天,通过荧光体视显微镜观察筛选出体色表达绿色荧光EGFP标记基因的转基因家蚕,饲养至成虫再与非转基因家蚕交配制种续代成为G2代;
(3)G2代家蚕采用单蛾育,筛选出荧光体视显微镜下表达绿色荧光EGFP标记基因的家蚕,采用同蛾区蚕蛾相互交配制成G3代;
(4)G3代家蚕采用单蛾育,同蛾区表达绿色荧光EGFP标记基因的蚕蛾相互交配,制成G4代;
(5)从G4代开始并经连续3代采用绿色荧光体色的蛾区饲养、单蛾育和同蛾区蚕蛾交配的相同方法进行选择和交配,育成绿色荧光基因和T4 Ligase基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌T4 Ligase的转基因家蚕;
(6)通过家蚕丝腺细胞合成分泌T4 Ligase,并随家蚕吐丝结茧行为进入蚕茧。
所述的制备方法中的piggy-8716质粒是用丝胶蛋白1基因启动子驱动T4Ligase基因在家蚕中部丝腺特异性表达。
所述步骤(6)的T4连接酶基因在家蚕丝腺细胞特异表达,在家蚕丝素蛋白轻链信号肽的作用下分泌到丝腺腺腔,并随吐丝行为分泌到蚕茧。
本发明是先构建家蚕合成分泌T4连接酶基因的载体piggy-8716,再利用显微注射转基因家蚕技术将这种质粒与能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒(如图2所示)一起导入到家蚕受精卵内,依靠piggyBac转座子的转座特性,使绿色荧光蛋白基因和T4连接酶基因导入到家蚕基因组内,并得到稳定遗传和表达,从而创制成一种能够在家蚕丝腺细胞特异性合成分泌T4连接酶的转基因家蚕,自交使T4连接酶基因纯合,育成能分泌T4连接酶的转基因家蚕,然后利用该种家蚕合成分泌T4连接酶。
本发明具有的有益效果是:
本发明借助荧光标志基因筛选转基因家蚕,这种转基因家蚕能够在家蚕丝腺细胞特异地合成分泌T4连接酶,T4连接酶具有功能活性。本发明开发了一种新型的T4连接酶生产工艺,为大量生产T4连接酶奠定了基础。
附图说明
图1是本发明的piggy-8716质粒结构图。
图2是能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例如下:
A)制备本发明质粒:
以带有ApaI酶切位点序列的T4连接酶5’端序列和带有NheI酶切位点序列的T4连接酶T4连接酶3’端序列为引物,以含A3基因启动子-绿色荧光蛋白基因-SV40-丝胶蛋白1基因启动子-T4 Ligase基因-SV40([A3-EGFP-SV40]-[Ser promoter-T4 Ligase-SV40])piggy-10522质粒(其碱基序列如SEQ ID NO.2)为模板,获得长度为1536bp的T4连接酶基因(其碱基序列如SEQ ID NO.3),且该序列5’端含有ApaI酶切位点,3’端含有NheI酶切位点。
用ApaI和NheI双酶切piggy-7192(其碱基序列如SEQ ID NO.4),得到含[A3-EGFP-SV40]-[Ser1 promoter--FLSP-His6-DDDDK-FLPA]和Amp抗性基因的7190bp的序列;连接上述两个获得的目的片段,得到含有[A3-EGFP-SV40]-[Ser1promoter--FLSP-His6-DDDDK-T4 Ligase-FLPA]和Amp抗性基因的piggy-8716质粒(其碱基序列如SEQ ID NO.1)。
B)表达T4连接酶:
将上述构建的piggy-8716质粒(图1)及能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒(图2)按1:1比率混合,2种质粒的总浓度为0.4μg/μl,质粒溶解在pH=7、0.5mM的磷酸缓冲液中,然后采用显微注射方法导入家蚕产卵后6小时以内的受精卵内,导入总体积为10μl。将显微注射的蚕卵在25℃、85%湿度条件下饲养至成虫,与非转基因家蚕杂交传代,是为G1代。在转基因实验的G1代一龄第二天,通过荧光显微镜(Olympus,SZX12,日本)观察共获取表达EGFP标志基因的转基因阳性家蚕5个蛾区。
将转基因阳性家蚕饲养至成虫与非转基因家蚕杂交传代,是为G2。自第G2代以后的转基因家蚕均采用单蛾育,在一龄期通过荧光体视显微镜观察,挑选表达EGFP标志基因的转基因家蚕,饲养至成虫,同蛾区交配,进而培育得到G3代、G4代,使T4连接酶基因纯合。
在G4代时,随机取3个蛾区的5龄第3天家蚕各1条,提取后部丝腺细胞基因组DNA为模板,采用Inverse PCR扩增piggy-8716质粒在家蚕基因组中的插入片段,对扩增片段进行克隆、测序和染色体定位分析,结果显示,T4连接酶基因分别插入到第5号染色体12517989处、第7号染色体13732041处和第19号染色体516550处,都是插入在基因间隔区,证明转座子已经插入到每一个转基因家蚕家系的基因组内。
表1 转基因阳性家蚕外源基因插入位点分析结果
从G5代开始选择EGFP基因型纯合的蛾区饲养,采用同蛾区蚕蛾交配,育成EGFP基因纯合、中部丝腺细胞能够合成分泌T4连接酶的转基因家蚕新品种。
提取上述测定插入位点的3个家系的家蚕茧丝蛋白为材料,采用SDS-PAGE电泳和His6抗体的Western blot技术分析证明转基因家蚕能够表达T4连接酶。
综上可以看出,利用本发明方法可以用家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒快速、方便地构建转基因家蚕外源基因表达质粒,能够在家蚕丝腺细胞高效合成T4连接酶,T4连接酶可以像蚕丝一样由丝腺分泌进入腺腔,并进一步吐出蚕体。该性状已能够稳定表达并遗传。采用本方法能够大量生产T4连接酶,能够提高蚕桑经济效益,提高蚕农收入。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒,其特征在于:
所述质粒为piggy-8716质粒,是以piggyBac转座子为基础并带有Amp抗性基因,包括piggyBac转座子的两个转座臂PBL和PBR,以及两个转座臂之间的两个分别包含有作为外源基因的T4连接酶基因和作为标记基因的绿色荧光EGFP基因的功能表达框。
2.根据权利要求1所述的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒,其特征在于:
一个功能表达框是A3启动子启动的绿色荧光蛋白基因表达框,即A3Promoter–EGFP-SV40,另一个功能表达框是包含家蚕丝胶蛋白1基因启动子、丝素蛋白轻链基因信号肽、六聚组氨酸、肠激酶酶切位点、T4连接酶基因和家蚕丝素蛋白轻链基因3’末端的表达框,即Ser1promoter-Fibroin L chain signalpeptide-His 6-DDDDK-T4Ligase-Fibroin L chain PolyA。
3.根据权利要求2所述的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒,其特征在于:所述的piggy-8716质粒是用丝胶基因1启动子驱动T4Ligase基因在家蚕中部丝腺特异性表达。
4.权利要求1~3任一所述的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)以带有ApaI酶切位点序列的T4连接酶5’端序列和带有NheI酶切位点序列的T4连接酶3’端序列为引物,以包含A3基因启动子-绿色荧光蛋白基因-SV40-丝胶蛋白1基因启动子-T4Ligase基因-SV40的piggy-10522质粒为模板,其碱基序列如SEQ ID NO.2,获得长度为1536bp的T4连接酶基因;
2)用ApaI和NheI双酶切piggy-7192质粒,piggy-7192质粒的碱基序列如SEQ ID NO.4,得到长度为7190bp的包含[A3-EGFP-SV40]-[Ser1promoter-FLSP-His6-DDDDK-FLPA]和Amp抗性基因的基因序列;
3)连接步骤1)得到的T4连接酶基因和步骤2)得到的基因序列,得到含有[A3-EGFP-SV40]-[Ser1promoter-FLSP-His6-DDDDK-T4Ligase-FLPA]和Amp抗性基因的piggy-8716质粒。
5.根据权利要求1~3任一所述通用型质粒的应用,其特征在于:用于T4连接酶表达的应用。
6.一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒表达T4连接酶的方法,其特征在于该方法的步骤如下:
(1)采用显微注射的方法,将piggy-8716质粒(其碱基序列如SEQ ID NO.1)及能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒按浓度比1:1的比例导入家蚕产卵后6小时以内的受精卵内,利用piggy-8716质粒中的piggyBac转座子将T4连接酶基因插入到家蚕基因组内;
(2)蚕卵孵化后饲养至成虫,然后与非转基因家蚕交配制种续代,此代为G1代,在G1代一龄第二天,通过荧光体视显微镜观察筛选出体色表达绿色荧光EGFP标记基因的转基因家蚕,饲养至成虫再与非转基因家蚕交配制种续代成为G2代;
(3)G2代家蚕采用单蛾育,筛选出荧光体视显微镜下表达绿色荧光EGFP标记基因的家蚕,采用同蛾区蚕蛾相互交配制成G3代;
(4)G3代家蚕采用单蛾育,同蛾区表达绿色荧光EGFP标记基因的蚕蛾相互交配,制成G4代;
(5)从G4代开始并经连续3代采用绿色荧光体色的蛾区饲养、单蛾育和同蛾区蚕蛾交配的相同方法进行选择和交配,育成绿色荧光基因和T4Ligase基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌T4Ligase的转基因家蚕;
(6)通过家蚕丝腺细胞合成分泌T4Ligase,并随家蚕吐丝结茧行为进入蚕茧。
7.根据权利要求6所述的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒表达T4连接酶的方法,其特征在于:所述的piggy-8716质粒是用丝胶蛋白1基因启动子驱动T4Ligase基因在家蚕中部丝腺特异性表达。
8.根据权利要求6所述的一种用于表达T4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器通用型质粒表达T4连接酶的方法,其特征在于:所述步骤(6)的T4连接酶基因在家蚕丝腺细胞特异表达,在家蚕丝素蛋白轻链信号肽的作用下分泌到丝腺腺腔,并随吐丝行为分泌到蚕茧。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160928 |