转基因生物和基因打靶VIP

转基因动物(transgenicanimal)用人工方法将外源基因导入或整合到基因组内，并能稳定传代的一类动物特点分子及细胞水平操作，组织及动物整体水平表达第一页第二页，共51页。第二页第三页，共51页。基本原理目的基因显微注射受精卵或胚胎细胞整合植入输卵管外源基因：顺式作用元件结构基因报告基因(reportgene)融合基因第三页第四页，共51页。基本方法显微注射法胚胎干细胞法(embryonicstemcells,ES细胞)逆转录病毒感染法精子载体法转基因动物中外源基因的检测染色体及基因水平：斑点杂交、Southern杂交、PCR转录水平：Northern杂交蛋白质水平：Western印迹第四页第五页，共51页。第五页第六页，共51页。第六页第七页，共51页。第七页第八页，共51页。第八页第九页，共51页。第九页第十页，共51页。第十页第十一页，共51页。第十一页第十二页，共51页。转基因动物的应用基因特异表达的研究发现基因的新功能发现新基因建立基因表达、调控的动物模型建立人类疾病的动物模型等第十二页第十三页，共51页。第十三页第十四页，共51页。第十四页第十五页，共51页。第十五页第十六页，共51页。转基因植物(transgenicplant)基本方法获得目的基因受体细胞培养：如植物愈伤组织等目的基因导入受体细胞培养转化细胞筛选、培植、鉴定农杆菌介导的基因转移：冠瘿瘤Ti质粒(tumor-in-ducingplasmid)转移DNA(transferDNA,T-DNA)第十六页第十七页，共51页。转基因植物在医学上的应用生产药用蛋白生产新的疫苗等转基因植物的安全性探讨第十七页第十八页，共51页。基因打靶(genetargeting)通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，在生物活体内研究该基因的功能。基因敲除(geneknockout)：定向敲除基因敲入(geneknockin)：定向替代第十八页第十九页，共51页。基因打靶的必备条件胚胎干细胞(ES细胞)能在体外培养，保留发育的全能性打靶载体Neo（新霉素）阳性筛选标志HSV-tk阴性筛选标志：单纯疱疹病毒(herpessimplexvirus)胸腺嘧啶激酶(thymidinekinase)第十九页第二十页，共51页。基因敲除的基本程序打靶载体的构建打靶载体导入ES细胞：重组置换基因敲除ES细胞注射入胚泡胚泡植入假孕小鼠的子宫中嵌合体的杂交育种第二十页第二十一页，共51页。第二十一页第二十二页，共51页。基因打靶在医学中的应用基因打靶与遗传病基因打靶与肿瘤的研究基因打靶与生物制药第二十二页第二十三页，共51页。第十四章基因与疾病基因结构异常的分子机制基因结构变异与异常血红蛋白病基因结构变异与地中海贫血基因结构变异与血友病甲基因结构变异与血友病乙第二十三页第二十四页，共51页。基因结构异常的分子机制DNA一级结构变异的分子机制自发突变；诱发突变诱变因素：诱变剂碱基和核苷类似物：5-氟尿嘧啶；6-巯基嘌呤烷化剂：氮芥、环磷酰胺；活性烷基抗生素类：放线菌素D染色剂：吖啶黄亚硝酸盐电离辐射和紫外线照射第二十四页第二十五页，共51页。诱变剂的作用机制碱基类似物诱发突变取代天然化合物，引起配对错误，如5-嗅尿嘧啶使A-T变G-C改变DNA的化学结构亚硝酸盐（HNO2），氧化脱氨结合到DNA上诱发移码突变：如吖啶类紫外线及其它射线引起的DNA分子的变化第二十五页第二十六页，共51页。突变类型及其遗传效应突变类型点突变：转换，颠换；缺失；插入；倒位突变的遗传效应：改变了DNA的碱基排列顺序遗传密码的改变：错义突变；无义突变；同义突变；移码突变对mRNA剪接的影响蛋白质肽链中的片段缺失第二十六页第二十七页，共51页。第二十七页第二十八页，共51页。第二十八页第二十九页，共51页。第二十九页第三十页，共51页。第三十页第三十一页，共51页。第三十一页第三十二页，共51页。第三十二页第三十三页，共51页。第三十三页第三十四页，共51页。基因结构变异与异常血红蛋白病血红蛋白(Hb)变异的分子基础单个碱基替代密码子的缺失与嵌入移码突变终止密码突变融合基因第三十四页第三十五页，共51页。不稳定血红蛋白病成因与血红素接触的氨基酸发生了置换：疏水的“血红素口袋”在α-螺旋上的氨基酸发生了替代α1β1接触面上的氨基酸发生置换氨基酸缺失结果：血红素脱下，排出；珠蛋白，亨氏小体，溶血性贫血第三十五页第三十六页，共51页。血红蛋白M病高铁血红蛋白（HbM）：珠蛋白点突变，His被Tyr取代，氧亲和力下降，紫绀伴有红细胞增多症的异常血红蛋白病位于α1β2接触面上的氨基酸发生取代位于珠蛋白肽链羧基端的氨基酸间不能形成盐桥氨基酸取代影响β链与2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)的结合“血红素口袋”四周的氨基酸被取代第三十六页第三十七页，共51页。第三十七页第三十八页，共51页。第三十八页第三十九页，共51页。第三十九页第四十页，共51页。第四十页第四十一页，共51页。第四十一页第四十二页，共51页。第四十二页第四十三页，共51页。基因结构变异与地中海贫血地中海贫血：珠蛋白肽链合成受到抑制所引起的溶血性贫血α-地中海贫血：α链的合成受到抑制α-珠蛋白基因家族：α类：α和ζ；β类：β、γ、δ和εα-地中海贫血的分子基础第四十三页第四十四页，共51页。β-地中海贫血原因：β链的合成明显减少或完全不能合成突变对基因表达的影响：转录水平降低RNA剪接异常翻译缺陷RNA修饰缺陷生成不稳定的β珠蛋白基因缺失引起的β0-地中海贫血第四十四页第四十五页，共51页。第四十五页第四十六页，共51页。第四十六页第四十七页，共51页。第四十