共表达3种纤维素降解酶的转基因小鼠模型的建立与分析

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.06.011

畜牧兽医学报 ›› 2016, Vol. 47 ›› Issue (6): 1162-1169.doi: 10.11843/j.issn.0366-6964.2016.06.011

共表达3种纤维素降解酶的转基因小鼠模型的建立与分析

何祖勇^1# ，刘志国^1，2# ，孙燕霞¹，丛佩清¹，陈瑶生^1*

（1.中山大学生命科学学院，有害生物控制与资源利用国家重点实验室，广州 510006；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

收稿日期:2015-11-19 出版日期:2016-06-23 发布日期:2016-06-20
通讯作者: 陈瑶生，教授，主要从事动物遗传育种研究，E-mail：chyaosh@mail.sysu.edu.cn
作者简介:何祖勇(1981-)，男，福建莆田人，副教授，博士，主要从事动物生物技术研究，E-mail:zuyonghe@foxmail.com，Tel：020-39943536；刘志国(1986-)，男，河北唐山人，助理研究员，博士，主要从事胚胎工程与转基因动物研究，E-mail: zhiguoliu2010@126.com，Tel：010-62813339。何祖勇和刘志国为共同第一作者
基金资助:
广东省自然科学基金项目（U1201213）；国家转基因动物新品种培育重大专项（2014ZX08006005-005）

Generation of a Transgenic Mouse Model Co-expressing Three Fibrolytic Enzyme Genes

HE Zu-yong^1#，LIU Zhi-guo^1，2#，SUN Yan-xia¹，CONG Pei-qing¹，CHEN Yao-sheng^1*

（1.State Key Laboratory of Biocontrol，School of Life Sciences，Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510006，China；2.Institute of Animal Science，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China）

Received:2015-11-19 Online:2016-06-23 Published:2016-06-20

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在应用转基因技术制作能特异性分解纤维素和木质素的转基因单胃动物，对于培育高饲料转化率的家畜具有重要的研究意义。利用2A肽策略构建由EF1α启动子驱动的可同时表达3种能够降解纤维素和木质素的酶（EGXA、BGL4和XYNB）的真核表达载体，并通过原核显微注射技术获得同时表达3种酶的转基因小鼠。经检测发现，2A肽能够介导3种酶同时在HEK293A细胞中正常表达。通过酶活分析、Western blot和免疫组织化学等检测发现，3种酶均能在转基因小鼠消化系统各组织中表达，并且具有正常活性。本研究结果表明，在EF1α启动子的控制下，2A肽能够在小鼠中介导EGXA、BGL4和XYNB的正常表达，并成功建立表达外源纤维素酶和木质素酶的转基因小鼠模型，为培育具有高饲料转化率的动物奠定研究基础。

关键词: &beta, -葡萄糖苷酶, 纤维素酶, 共表达, 转基因小鼠, 木聚糖酶, 2A肽

Abstract:

By expressing fibrolytic enzymes targeting cellulose and xylan through transgenic technology，new breeds of monogastric animals with enhanced feed conversion rates could be developed.Here we described the co-expression of cellulase genes EGXA and BGL4，and the xylanase gene XYNB，under the control of EF1α promoter and linked via 2A peptides，in both HEK293A cells and transgenic mice.Recombinant enzyme expression was detected in gastrointestinal tract as determined by both Western blot and immunohistochemistry，and were functionally active in cellulolytic enzyme assays.Notably，all 3 fibrolytic enzymes were highly expressed in the intestine tissue of transgenic mice.In summary，we have demonstrated that the EF1α promoter in conjunction with 2A peptide sequences could successfully mediate the co-expression of EGXA，BGL4 and XYNB genes in transgenic mice.The study presents a feasible method for generating genetically modified animals with enhanced feed conversion ability.

Key words: β-glucosidase, cellulose, co-expression, transgenic mice, xylanase, 2A peptide

中图分类号:

何祖勇，刘志国，孙燕霞，丛佩清，陈瑶生. 共表达3种纤维素降解酶的转基因小鼠模型的建立与分析[J]. 畜牧兽医学报, 2016, 47(6): 1162-1169.

HE Zu-yong，LIU Zhi-guo，SUN Yan-xia，CONG Pei-qing，CHEN Yao-sheng. Generation of a Transgenic Mouse Model Co-expressing Three Fibrolytic Enzyme Genes[J]. ACTA VETERINARIA ET ZOOTECHNICA SINICA, 2016, 47(6): 1162-1169.

参考文献

［1］BEDFORD M R.Exogenous enzymes in monogastric nutrition—their current value and future benefits ［J］.Anim Feed Sci Technol，2000，86(1-2)：1-13.
［2］KIM J C，SIMMINS P H，MULLAN B P，et al.The digestible energy value of wheat for pigs，with special reference to the post-weaned animal ［J］. Anim Feed Sci Technol，2005，122(3-4)：257-287.
［3］RAVINDRAN V，SON J H.Feed enzyme technology：present status and future developments ［J］.Recent Pat Food Nutr Agric， 2011，3(2)：102-109.
［4］WALSH G A，POWER R F，HEADON D R.Enzymes in the animal-feed industry ［J］.Trends Biotechnol，1993，11(10)：424-430.
［5］HALL J，ALI S，SURANI M A，et al.Manipulation of the repertoire of digestive enzymes secreted into the gastrointestinal tract of transgenic mice ［J］.Biotechnology (N Y) ，1993，11(3)：376-379.
［6］FONTES C M，ALI S，GILBERT H J，et al.Bacterial xylanase expression in mammalian cells and transgenic mice ［J］.J Biotechnol，1999，72(1-2)：95-101.
［7］TAKASHIMA S，NAKAMURA A，HIDAKA M，et al.Molecular cloning and expression of the novel fungal beta-glucosidase genes from Humicola grisea and Trichoderma reesei ［J］.J Biochem，1999，125(4)：728-736.
［8］GOLOVAN S P，HAYES M A，PHILLIPS J P，et al.Transgenic mice expressing bacterial phytase as a model for phosphorus pollution control ［J］.Nat Biotechnol，2001，19(5)：429-433.
［9］GOLOVAN S P，MEIDINGER R G，AJAKAIYE A，et al.Pigs expressing salivary phytase produce low-phosphorus manure ［J］.Nat Biotechnol，2001，19(8)：741-745.
［10］YIN H F，FAN B L，YANG B，et al.Cloning of pig parotid secretory protein gene upstream promoter and the establishment of a transgenic mouse model expressing bacterial phytase for agricultural phosphorus pollution control ［J］.J Anim Sci，2006，84(3)：513-519.
［11］HUANG M，LI Z，HUANG X，et al.Co-expression of two fibrolytic enzyme genes in CHO cells and transgenic mice ［J］.Transgenic Res，2013，22(4)：779-790.
［12］WANG J，DING M，LI Y H，et al.Isolation of a multi-functional endogenous cellulase gene from mollusc，Ampullaria crossean ［J］.Acta Bioch Bioph Sin，2003，35(10)：941-946.
［13］WANG J，DING M，LI Y H，et al.A monovalent anion affected multi-functional cellulase EGX from the mollusca，Ampullaria crossean ［J］.Protein Expr Purif，2003，31(1)：108-114.
［14］ZHANG H，YAO B，WANG Y，et al.Characterization，gene cloning and expression of new xylanase XYNB with high specific activity ［J］.Chin Sci Bull，2003，48(8)：761-765.
［15］LIU Z，SUN Y，FENG T，et al.Mammalian expression levels of cellulase and xylanase genes optimised by human codon usage are not necessarily higher than those optimised by the extremely biased approach ［J］.Biotechnol Lett，2014，36(11)：2169-2176.
［16］LIU Z，FENG T，JI Q，et al.Introduction of silent mutations in a codon-optimized xylanase (xynB) results in enhanced protein expression in HEK293A cells ［J］.Biotechnol Lett，2013，35(12)：2105-2111.
［17］LYND L R，WEIMER P J，VAN ZYL W H，et al.Microbial cellulose utilization：fundamentals and biotechnology ［J］.Microbiol Mol Biol Rev，2002，66(3)：506-577.
［18］DENG W，YANG D，ZHAO B，et al.Use of the 2A peptide for generation of multi-transgenic pigs through a single round of nuclear transfer ［J］.PLoS One，2011，6(5)：e19986.
［19］HASEGAWA K，COWAN A B，NAKATSUJI N，et al.Efficient multicistronic expression of a transgene in human embryonic stem cells ［J］.Stem Cells，2007，25(7)：1707-1712.
［20］TRICHAS G，BEGBIE J，SRINIVAS S.Use of the viral 2A peptide for bicistronic expression in transgenic mice ［J］.BMC Biol，2008，6：40.

[1]	金鑫, 张曼, 杨银凤. 脾酪氨酸激酶参与酿酒酵母甘露聚糖诱导绵羊瘤胃上皮细胞β-防御素-1(SBD-1)的表达[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(5): 1082-1090.
[2]	金鑫, 张曼, 杨银凤. 脾酪氨酸激酶参与酿酒酵母甘露聚糖诱导绵羊瘤胃上皮细胞β-防御素-1(SBD-1)的表达[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(5): 1082-1090.
[3]	袁莉刚, 宋笑, 杨婕, 梁霞霞, 陈国娟. TGF-β1及其受体在性成熟前后藏绵羊睾丸的表达比较[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 750-757.
[4]	张曼, 金鑫, 王云鹤, 魏方, 温婧怡, 杨银凤. 酿酒酵母β-葡聚糖通过膜受体Dectin-1和TLR-2诱导绵羊瘤胃上皮细胞表达SBD-1的机制研究[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 781-790.
[5]	彭成璐, 张瑜, 丁雪东, 李玉, 冯士彬, 王希春, 李锦春, 吴金节. 7S β-伴大豆球蛋白通过NF-κB信号通路引起IPEC-J2细胞的炎性反应[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 870-878.
[6]	袁莉刚, 宋笑, 杨婕, 梁霞霞, 陈国娟. TGF-β1及其受体在性成熟前后藏绵羊睾丸的表达比较[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 750-757.
[7]	张曼, 金鑫, 王云鹤, 魏方, 温婧怡, 杨银凤. 酿酒酵母β-葡聚糖通过膜受体Dectin-1和TLR-2诱导绵羊瘤胃上皮细胞表达SBD-1的机制研究[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 781-790.
[8]	彭成璐, 张瑜, 丁雪东, 李玉, 冯士彬, 王希春, 李锦春, 吴金节. 7S β-伴大豆球蛋白通过NF-κB信号通路引起IPEC-J2细胞的炎性反应[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(4): 870-878.
[9]	王云鹤, 金鑫, 张曼, 魏方, 温婧怡, 赵霏霏, 杨银凤. 酿酒酵母菌及其灭活菌对绵羊瘤胃外植体β-防御素-1(SBD-1)表达的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(3): 581-591.
[10]	王云鹤, 金鑫, 张曼, 魏方, 温婧怡, 赵霏霏, 杨银凤. 酿酒酵母菌及其灭活菌对绵羊瘤胃外植体β-防御素-1(SBD-1)表达的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(3): 581-591.
[11]	李凡, 陈晓阳, 杨国雨, 李福昌. Wnt/β-连环蛋白信号通路在哺乳动物毛囊发育中的调控作用[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(11): 2186-2194.
[12]	张锦, 李庆贺, 郑麦青, 刘冉冉, 崔焕先, 文杰, 赵桂苹. 沙门菌感染雏鸡调节性T细胞变化的分析[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(11): 2302-2308.
[13]	胡焱, 段志强, 嵇辛勤, 赵佳福, 邓珊珊, 李世静, 熊建民. GST pull-down验证新城疫病毒基质蛋白与鸡importin β1蛋白的相互作用[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(1): 126-133.
[14]	方莉莉, 杨金芳, 荆海霞, 俞红贤, 张勤文, 李莉, 魏青, 王昕玥, 李凤, 陈勇豪, 杨玉莹, 李广祯. 雌激素受体在泌乳中期和静止期牦牛乳腺组织内的分布与表达[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(1): 211-217.
[15]	胡焱, 段志强, 嵇辛勤, 赵佳福, 邓珊珊, 李世静, 熊建民. GST pull-down验证新城疫病毒基质蛋白与鸡importin β1蛋白的相互作用[J]. 畜牧兽医学报, 2019, 50(1): 126-133.

共表达3种纤维素降解酶的转基因小鼠模型的建立与分析

Generation of a Transgenic Mouse Model Co-expressing Three Fibrolytic Enzyme Genes

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