第十一章:外源基因表达与基因工程药物ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物药学分子生物学药学分子生物学张张 徐徐江苏大学江苏大学 医学院医学院 分子生物学及检验教研室分子生物学及检验教研室我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物RNA干扰干扰(RNA interference, RNAi) 在生物体细胞内,双链在生物体细胞内,双链RNA诱导同源诱导同源mRNA特特异性降解,导致基因表达抑制异性降解,导致基因表达抑制,又称又称转录后基因转录
2、后基因沉默沉默 。RNARNA干扰作用机制:干扰作用机制:(1)siRNA形成:形成: dsRNA被被Dicer酶剪切成酶剪切成siRNA (2)RISC (RNA-induced silencing complex)形成形成(3)RISC 活化活化:siRNA解旋成为单链,无活性的解旋成为单链,无活性的RISC转变成活性形式转变成活性形式 (包含包含siRNA反义链反义链)(4)诱导靶诱导靶mRNA降解降解:在在siRNA反义链引导下反义链引导下,RISC识别并切割与识别并切割与siRNA反义链互补的靶反义链互补的靶mRNA;(5)dsRNA的再生成的再生成我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的
3、东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物siRNA (小干扰(小干扰RNA):):21-23nt,由长,由长dsRNA裂解而成的小片段,可诱导裂解而成的小片段,可诱导mRNA降解。降解。siRNA主要参与抵御外源主要参与抵御外源性病毒核酸的侵染。性病毒核酸的侵染。 细胞中存在两种细胞中存在两种RNA干扰现象:干扰现象:miRNA(微小(微小RNA):):由由miRNA前体剪前体剪切而成,可抑制切而成,可抑制mRNA翻译。翻译。 miRNA主主要参与内源性基因的表达调节。要参与内源性基因的表达调节。RNA干扰干扰(RNA interf
4、erence, RNAi)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物siRNA (小干扰小干扰RNA) miRNA (微小微小RNA)来源来源siRNA是外源性的,是外源性的,是是RNA干扰的中间产物干扰的中间产物miRNA是内源的是内源的是生物体固有是生物体固有结构结构siRNA是双链是双链RNAmiRNA是单链是单链RNADicer酶酶加工过程加工过程对称地来源于双链对称地来源于双链RNA不对称加工,仅剪切不对称加工,仅剪切miRNA的侧臂的侧臂作用位置作用位置siRNA可作用于可作用于mRNA的
5、的任何部位任何部位miRNA主要作用于靶标基主要作用于靶标基因因 3端非翻译区(端非翻译区(3-UTR)作用方式作用方式siRNA一般导致靶一般导致靶mRNA的降解,即为转录水平后的降解,即为转录水平后调控。调控。miRNA可抑制靶可抑制靶mRNA的的翻译,也可以导致靶翻译,也可以导致靶mRNA降解,即在转录后水平和翻降解,即在转录后水平和翻译水平起作用译水平起作用作用阶段作用阶段siRNA不参与生物生长,不参与生物生长,主要作用是抑制病毒感染主要作用是抑制病毒感染miRNA主要在发育过程中主要在发育过程中起作用,调节内源基因表达起作用,调节内源基因表达我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,
6、为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物RNA干扰技术的应用干扰技术的应用q基因治疗基因治疗(基因失活性治疗)(基因失活性治疗)(1)病毒感染性疾病)病毒感染性疾病 通过通过RNAi抑制抑制RNA病毒复制病毒复制q基因功能研究基因功能研究(功能失活策略功能失活策略) (2)基因过表达引起的疾病)基因过表达引起的疾病(如肿瘤)(如肿瘤) siRNA药物药物RNA干扰技术的实施策略干扰技术的实施策略体外合成体外合成siRNA、体内转录、体内转录shRNA 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感
7、到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基因打靶基因打靶(gene targeting) 利用利用同源重组原理同源重组原理对细胞特定对细胞特定内源基因内源基因进行改造的技术。进行改造的技术。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基因敲除(基因敲除(gene knockout):):宿主基因组宿主基因组中特定中特定功能基因功能基因的部分片段被的部分片段被同源
8、的外源同源的外源DNA片段替代片段替代,从而使,从而使靶基因失活靶基因失活。基因敲入(基因敲入(gene knockin):):外源功能基因外源功能基因与宿主与宿主基因组中的同源序列基因组中的同源序列进行同源重组,进行同源重组,插入到基因组中,从而在细胞内获得表达。插入到基因组中,从而在细胞内获得表达。基因打靶基因打靶(gene targeting)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基因敲除小鼠的产生基因敲除小鼠的产生1. 体外构建体外构建基因敲除载体基因敲除载体:靶靶基因同源基因同源DNA序
9、列序列+选择性选择性标记基因标记基因2. 将基因敲除载体导入将基因敲除载体导入ES细胞细胞:显微注射法、电穿孔法等显微注射法、电穿孔法等3. 筛选、鉴定发生了同源重组筛选、鉴定发生了同源重组的的ES细胞:细胞:标记筛选法、分标记筛选法、分子鉴定法子鉴定法4. 将将ES细胞导入细胞导入胚胎胚胎,胚胎植,胚胎植入假孕雌鼠的子宫入假孕雌鼠的子宫5. 小鼠交配传代获得小鼠交配传代获得特定的纯特定的纯合基因型子代小鼠合基因型子代小鼠我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Lepr8基因敲除小鼠比野生型小鼠(基
10、因敲除小鼠比野生型小鼠(WT)出现明显体重增加现象出现明显体重增加现象我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物REG基因敲除鼠(下图)出现脊椎弯曲等早衰现象基因敲除鼠(下图)出现脊椎弯曲等早衰现象我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Gab1Gab1基因敲除导致小鼠缺血性血管新生、侧枝循环建立出现缺基因敲除导致小鼠缺血性血管新生、侧枝循环建立出现缺陷(图示上半部分),主要是由于血管内皮细胞管状结构形成陷
11、(图示上半部分),主要是由于血管内皮细胞管状结构形成的信号调控通路出现障碍而引起的(图示下半部分)。的信号调控通路出现障碍而引起的(图示下半部分)。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 酪氨酸酶酪氨酸酶基因敲除后,本来是黑色的小猪,基因敲除后,本来是黑色的小猪,变成了白色,表现出典型的白化病特征。变成了白色,表现出典型的白化病特征。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基因编辑基因编辑(gene e
12、diting) 对目标基因进行对目标基因进行“编辑编辑”,实现对特,实现对特定定DNA片段的敲除、加入等。片段的敲除、加入等。 CRISPR/Cas系统系统:由:由CRISPR基因座基因座与其串联的与其串联的Cas基因组成,通过序列特异基因组成,通过序列特异的的RNA介导,切割降解介导,切割降解DNA。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9CRISPRCRI
13、SPR:成簇规律间隔性短回文重复序列:成簇规律间隔性短回文重复序列CasCas:CRISPRCRISPR相关基因相关基因我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物RNA干扰(干扰(RNAi)siRNA、miRNARNA干扰技术策略、应用干扰技术策略、应用基因敲除基因敲除基因编辑基因编辑常用分子生物学技术:常用分子生物学技术:RNA干扰、基因敲除干扰、基因敲除小结小结我
14、吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物作作 业业 比较比较RNA干扰干扰与与基因敲除基因敲除的异同点,简述它们在药学的异同点,简述它们在药学中的应用。中的应用。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第十章第十章 外源基因表达与外源基因表达与 基因工程药物基因工程药物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基因
15、工程药物基因工程药物重组人胰岛素重组人胰岛素重组人白细胞介素重组人白细胞介素-2-2重组人干扰素重组人干扰素我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物外源基因表达:外源基因表达:利用分子生物学技利用分子生物学技术,在体外将外源基因重组至合适术,在体外将外源基因重组至合适表达载体上,通过有关技术将其导表达载体上,通过有关技术将其导入宿主细胞,借助宿主细胞内系统,入宿主细胞,借助宿主细胞内系统,合成具有生物活性的蛋白质。合成具有生物活性的蛋白质。基因工程技术:基因工程技术:基因克隆基因克隆(上游(上游技术
16、)技术)+ +外源基因表达外源基因表达(下游技术)(下游技术)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基 因 克 隆 上世纪上世纪7070年代发展起来的一种分年代发展起来的一种分子生物学技术,也称分子克隆。子生物学技术,也称分子克隆。 通过相应技术手段,将目的基因通过相应技术手段,将目的基因导入宿主细胞,并在宿主细胞内大导入宿主细胞,并在宿主细胞内大量复制。按步骤可概括为量复制。按步骤可概括为分、切分、切、连、转、筛。、连、转、筛。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的
17、世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物切连转筛获取目的基因和载体目的基因和载体连接重组DNA导入受体细胞重组体的筛选与鉴定基 因 克 隆我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 一、目的一、目的DNADNA的的分分离获取(分)离获取(分)二、载体的选择与限制酶二、载体的选择与限制酶切切(切)(切)三、目的三、目的DNADNA与载体与载体连连接(接(连连)四、重组四、重组DNADNA转转入受体细胞(转)入受体细胞(转)五、重组体的五、重组体的筛筛选与鉴定(筛)选与鉴定(筛
18、)基因克隆五个基本部分基因克隆五个基本部分我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(一)目的基因的获得(一)目的基因的获得1、化学合成、化学合成 适用于合成适用于合成分子量较小的目的基因分子量较小的目的基因 2、PCR及及RT-PCR合成合成序列已知的基因序列已知的基因3、基因组文库与、基因组文库与cDNA文库文库包含包含全面的基因和全面的基因和mRNA信息信息我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物适用
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