猪内源性逆转录病毒的分子研究进展
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专题13 基因工程(基础题+提升题+创新题三位一体)1.(2024届·广东深圳·一模)基因工程的发展离不开理论的突破和技术的创新。
下列科学研究体现了基因工程正式问世的是()A.艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验证明DNA可以转移B.沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出自我复制假说C.科学家利用质粒构建重组DNA载体并导入受体细胞中成功表达D.科学家发现了多种限制性内切核酸酶、DNA连接酶和逆转录酶2.(2024届·广东汕头·一模)下列选项中相关“反应”与“反应条件”不一致的是()A.A B.3.(2024届·广东江门·一模)在构建基因表达载体时,传统方法常受限于限制酶识别序列。
科研人员研发了新的DNA重组方法: In-Fusion技术。
该技术关键是要在目的基因两端构建与线性化质粒末端相同的DNA序列(即同源序列),然后用In-Fusion酶处理,使同源序列形成黏性末端,最终形成的重组质粒会在受体细胞内形成完整的重组序列。
主要操作过程如图示。
下列叙述错误的是()A.推测In-Fusion酶的作用是识别同源序列、形成黏性末端、连接磷酸二酯键B.载体A端和B端的序列不同,可防止目的基因与质粒反向连接及自身环化C.形成重组质粒时,如果温度远高于50℃,黏性末端的碱基不容易互补配对D.该技术无需识别特定切割位点,需识别目的基因与线性质粒任意同源序列4.(2024届·广东汕头·一模)镉(Cd)是重金属污染物,具有极强毒性。
烟草作为重要的经济作物,在生长过程中容易富集Cd,Cd通过烟气进入人体,长期积累可能会引发疾病。
N1NRAMP3是定位于液泡膜参与Cd转运的蛋白,研究人员以普通烟草为材料,通过转基因技术研究NINRAMP基因的功能,为研究烟草在Cd胁迫中的适应机制提供理论基础。
回答下列问题:(1)从数据库获得NtNRAMP基因的序列,设计引物F和R后利用技术扩增得到NtNRAMP基因的cDNA 片段,测序鉴定。
2024年高三年级试题生物一、单项选择题:共14题,每题2分,共28分。
每题只有一个选项最符合题意。
1.下列关于细胞分子组成的叙述,正确的是()A.多糖的元素组成不一定都是C、H、OB.微量元素Mg参与叶绿素的构成C.血红蛋白的Fe元素存在于氨基酸残基的R基上D.ATP可以为DNA和RNA的合成提供原料和能量2.根据能量的来源不同,主动运输分为下图三种类型。
某些光合细菌存在光驱动泵。
有关叙述正确的是()A.ATP驱动泵同时具有载体蛋白和ATP水解酶的功能B.协同转运分为同向和反向转运,由ATP直接提供能量C.利用光能的光驱动泵位于细菌叶绿体的类囊体膜上D.葡萄糖进入红细胞的运输靠协同转运蛋白3.下列关于细胞生命历程的叙述,错误的是()A.端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高B.自由基可能会攻击DNA或蛋白质分子,导致细胞衰老C.在植物和酵母菌里,细胞自噬通过液泡降解自身物质D.若细胞发生癌变,细胞膜上每种蛋白质的含量均减少4.在哺乳动物XX个体中,一条X染色体失活,形成巴氏小体(XY个体中没有巴氏小体),如图所示。
有关叙述错误的是()A.来自父本和母本的X染色体都有可能失活形成巴氏小体B.通过巴氏小体检查可以确定胎儿性别和查出性染色体异常的患者C.红绿色盲基因携带者的所有视网膜细胞都是正常的D.巴氏小体的形成能使X染色体上的基因在雌雄个体中有近乎相等的有效剂量的遗传效应5.下列有关变异和育种的叙述正确的是()A.诱变育种需要处理大量原材料的原因是基因突变具有不定向性B.培育白菜-甘蓝和抗虫棉的过程打破了不同物种间的生殖隔离C.使用秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体加倍,获得的个体都是纯合体D.杂交育种可将两个亲本的优良性状组合在一起,在F1中一定会出现新类型6.研究表明猪内源性逆转录病毒(PERV)能够将自己的基因整合到猪基因组中,如图是PERV的生活史示意图。
有关叙述正确的是()A.受体与PERV结合说明细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能B.过程①②③④都需要模板、原料、能量和酶C.分别用35S和32P标记PERV的蛋白质和RNA以探究其遗传物质D.过程④需要猪细胞提供核糖体和tRNA等7.在黑暗中生长的植物幼苗通常表现为黄叶,称为黄化苗。
第12卷 第1期2021年1月Vol. 12 No.1Jan. 2021器官移植Organ Transplantation【摘要】 目的 探讨目前国际上基因改造程度最大的基因编辑猪在临床前异种器官移植中的应用前景。
方法 将1只猪内源性逆转录病毒(PERV )敲除联合3种主要异种抗原基因敲除以及抑制补体活化、调节凝血紊乱、抗炎抗吞噬的9种人源化基因转入猪(PERV-KO/3-KO/9-TG )作为供体,获取其心脏、肝脏和肾脏,分别移植给3只恒河猴受体,建立猪-猴异种器官移植临床前研究模型。
观察血流重建后各移植物的功能状态并总结受体存活情况;监测移植物的血流动力学情况;比较各器官移植受体的血液学指标变化;观察移植物组织病理学表现。
结果 血流重建后各移植器官颜色红润、质地柔软、血流灌注状态良好。
术后1 d ,移植心脏、肝脏和肾脏均表现为动、静脉血流状态充盈,灌注情况良好。
心脏、肝脏和肾脏移植受体的术后存活时间分别为7 d 、26 d 和1 d 。
心脏移植受体术后1 d 肌酸激酶、肌酸激酶同工酶以及乳酸脱氢酶水平均升高,至术后6 d 逐渐恢复至接近正常水平。
术后7 d 各项指标均急剧升高。
肝脏移植受体术后2 d 天冬氨酸转氨酶水平升高,术后10 d 转氨酶基本恢复正常,但总胆红素持续升高。
术后12 d 天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶水平均出现升高,至术后15 d 达到高峰。
多基因编辑猪-猴心脏、肝脏、肾脏移植临床前研究初步报道张玄 王琳 张洪涛 杨诏旭 岳树强 杨雁灵 董海龙 陈敏 路志红 程亮 刘金成 俞世强 张更 秦卫军 李纪鹏 魏红江 杨璐菡 周亮 龙恩武 陶开山 窦科峰·论著 实验研究·结构式摘要转入人源化基因培育肝脏移植CRISPR/Cas9基因编辑恒河猴重建猪胚胎hCD46/hCD55/hCD59h β2M/hHLA-E/hCD47hTHBD/hTFPI/hCD39心脏移植基因编辑猪器官和人免疫系统更匹配且不含PERV肾脏移植敲除PERV敲除异种猪抗原基因供体猪PERV-KO GalT-KOβ4GaINT2-KO CMAH-KO体细胞DOI: 10.3969/j.issn.1674-7445.2021.01.008基金项目:国家“973计划”项目(2015CB554100);国家重点研发计划项目(2017YFC1103703)作者单位:710032 西安,空军军医大学西京医院肝胆外科(张玄、王琳、张洪涛、杨诏旭、岳树强、杨雁灵、陶开山、窦科峰),麻醉科(董海龙、陈敏、路志红),心脏大血管外科(程亮、刘金成、俞世强),泌尿外科(张更、秦卫军),实验外科(李纪鹏);云南农业大学动物医学院(魏红江);杭州启函生物科技有限公司(杨璐菡);四川省医学科学院暨四川省人民医院实验动物研究所(周亮、龙恩武)通信作者:陶开山,主任医师,教授,博士研究生导师,Email:**********************;窦科峰,主任医师,教授,博士研究生导师,Email :***************.cn·52·第12卷器官移植肾脏移植受体术后1 d 出现轻微蛋白尿,后因突发严重心律失常死亡。
猪内源性逆转录病毒的分子研究进展
摘要】 PERV是一种整合到猪基因组中的逆转录病毒,在异种移植、生物人工肝
等技术中可能感染人。
PERV存在于猪的各种组织器官中,并可体外感染人源细胞及细胞系,其复制、表达及对受体细胞的感染能力均与其分子结构相关,本文就PERV的分子方面进行综述,以期对PERV的进一步研究有所帮助。
【关键词】猪;内源性逆转录病毒;分子
【中图分类号】R394 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752(2015)17-0033-02
The pig endogenous retroviruses molecules is reviewed
Yue Shuai. Zhujiang Hospital of Southern Medical University, Guangdong Province, Guangzhou 510280, China
【Abstract】Passing PERV is an integrated in to the pig genome retroviruses, in xenotransplantation, biological artificial liver technology can infect people. Passing PERV exists in pigs of all kinds of tissues and organs, and can infection anthropogenic cells and cell lines in vitro, the replication, expression and infection ability of receptor cells are related to its molecular structure, molecular aspects were summarized in this paper, the passing PERV, in order to help the further study of the passing PERV.
【Key words】The pig; Endogenous retroviruses; Molecular
随着医学的飞速发展,异种移植及生物人工肝逐渐成为可能,供体器官的选
择成为该技术面临的重要问题之一。
由于猪的解剖结构等方面都与人较为相似,
因而成为异种移植较理想的供体来源,但随着检验方法的进步,猪源供体存在两
大主要问题,其一:猪与人的免疫背景差异较大,可能引起强烈的超急性免疫排
斥反应,但可以通过敲出Gal基因或是在供体细胞内转入补体调节因子来解决;
其二:生物安全问题,生物饲养的科学化管理可以避免部分微生物的感染,但是PERV在长期的进化中已整合到猪的基因组中,难以在供体猪器官中去除,并可能导致人兽共患病的发生。
1.PERV的分子结构
PERV是一种C型逆转录病毒,其内有三个开放阅读框架(gap、pol、evn)。
evn基因在猪基因组中高度变异,根据衣壳蛋白基因亚家族的不同PERV有三种亚型分别为PERV-A、PERV-B、PERV-C。
其中PERV-A、PERV-B可以感染不同种属的
细胞甚至是人源细胞,但是PERV-C只能感染同种属细胞。
[1]在体外培养的过程
中发现,PERV-A和PERV-B可以形成重组体PERV-A/C,它对人细胞株的易感性比PERV-A增强500倍。
2.PERV在猪基因组中的插入
不同猪种系中PERV有11个不同的插入位置,包括3个PERV-A的插入位置、6个PERV-B的插入位置,2个PERV-C的插入位置,且1347C1, B3-7F,C2-6C三个
位置拥有完整的开放阅读框架结构,可以表达完整的病毒颗粒。
[2]Moalic等发现
大多数可以感染人源细胞(HEK293)的PERV都插入在了5kb的CpG岛区域,利
用KNP和NIH小型猪染色体文库筛选11个PERV插入位置。
不同的引物序列对101只6个种族的猪进行检测,发现其中60%包含一个PERV-A(907F)的插入位
置和5个PERV-B(B3-3G,B3-7G,742H1,1155D9 ,465D1)的插入位置;2个PERV-A
的插入位置(A1-6C,1347C1)和1个PERV-B(B3-7F)的插入位置在杜洛克猪中不存在,2个PERV-C(C2-6C,C4-2G)的插入位置只存在于韩国自然猪及小型猪细胞内。
猪
的不同种群,甚至是同一种群中的不同个体,PERV的插入位置都有所区别,因此
在进行异种移植等治疗时可对不同种群的猪进行选择,以降低PERV感染的危险性。
[3]
3.PERV在猪细胞中的表达
在长期的进化中PERV已整合到猪的基因组中,猪的各种组织器官均可表达PERV,但在不同的猪种系内PERV的复制能力有所差别。
[2]对来源于不同种系猪
的外周血单核细胞进行有丝分裂原刺激或无刺激,发现尤卡坦微型猪等种系可表
达高滴度的PERV,尤其是385型。
猪的各器官均可表达PERV但表达的滴度有所
不同,小型猪的肺及胸腺组织、大白猪的肾脏和肝脏等部位表达的滴度较高。
[4-5]为进一步明确猪不同器官PERV的表达情况,Iris Bittmann等对来源尤卡坦微型
猪358型的38种不同的器官、组织进行检测,通过扩增gap、pol基因的RNA对
猪组织细胞中PERV的RNA进行定量评估,结果表明肺、淋巴结、脾脏表达水平
最高;肺、脾脏可表达PERV-A的env基因RNA;只有肺可以高滴度表达PERV-C;只有猪肾脏组织中可以检测到PERV-A/C的DNA,但并未检测到其表达的RNA。
利用Gap蛋白及p15E进行免疫组化检测,发现肺、脾脏、淋巴结均可表达PERV
的蛋白质,脾脏细胞中表达水平最高。
[6]有学者对小型猪各器官、组织PERV表
达情况进行研究,肺、胸腺、淋巴结、脾脏均可表达,但以肺、胸腺表达水平最高,肾脏、心脏不表达。
[5]大白猪种中肾脏和肝脏的PERV表达能力最强。
[5]PERV在脾脏、淋巴结组织的高表达,可能与这些组织中的免疫反应相关。
猪
外周血单核细胞中PERV表达情况可基本反映出相应种属猪组织器官的表达情况,因此,在临床应用猪源供体时可参考PERV在单核细胞中的表达情况,对供体组
织器官进行选择。
[6]
4.结语
总之,随着猪源器官、组织、细胞在多种临床技术中的应用,PERV可能引起的人兽共患病越来越受到人们的关注,已有实验表明PERV可以在体内及体外感
染细胞及细胞系,因此,对于供体器官、组织的选择较为重要。
在猪的不同种群
中PERV的插入及表达情况都有所不同,而这也将影响PERV的感染能力。
目前,
对于何种种群来源的猪供体对人的感染可能性最小,仍需进一步研究。
【References】
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[6] Bittmann, I., et al., Expression of porcine endogenous retroviruses (PERV) in different organs of a pig. Virology, 2012. 433(2): p. 329-36.。