大肠杆菌基因密码锁的设计

发布时间：2017-03-27 11:10

  本文关键词：大肠杆菌基因密码锁的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着合成生物学快速发展,经过遗传改造的优良微生物广泛应用于生物医药、食品、生物材料、化工和能源等领域,但同时也伴随着紧迫的生物安全和生物技术产权纠纷问题,这些微生物一旦释放到外界环境,会带来难以预料的后果,如生态环境的破坏和技术创新的阻碍等。本文基于大肠杆菌的细胞分裂调控基因和必需基因,利用合成生物学、分子生物学等方法设计并构建了两种基因密码锁,以期达到人工控制细胞生长及保护微生物菌种的目的。主要研究结果如下:通过选择大肠杆菌细胞分裂抑制基因minC、minC-minD和微生物群体感应系统AHL-Lux R设计了2种细胞分裂调控基因线路,使细胞生长分别下降了53.34%和59.33%,有效地抑制了大肠杆菌的分裂和生长,并通过外源添加群体感应分子酰基高丝氨酸内酯(AHL)调控minC和minC-minD的表达,探索了其对细胞生长的精细调控。通过选择与大肠杆菌细胞呼吸相关的必需基因尿卟啉原III合成酶基因hemD及阿拉伯糖、IPTG(异丙基硫代半乳糖苷)诱导的伴侣蛋白ipgC和转录因子mxiE等基因元件设计了2种必需基因调控线路。一种是由阿拉伯糖直接诱导表达hemD的单层基因线路,另一种是由阿拉伯糖和IPTG共同诱导表达hemD的双层“与”门基因线路。结果表明,敲除hemD的菌株ΔhemD生长缓慢,加入诱导剂后均可激活单层和双层调控hemD表达的必需基因线路,可以有效调节微生物生长。本文所构建的2种类型的基因密码锁均可控制大肠杆菌的生长和存活率,从而可避免危险生物因子的传播和扩散,保护微生物改造的知识产权,减少菌种流失的经济损失,在生物安全和保护领域具有重要意义。
【关键词】：基因密码锁 细胞分裂 必需基因 细胞生长调控 生物安全
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q93
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 前言11-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 微生物菌种安全与保护策略13-16
• 1.1.1 物理防护13-14
• 1.1.2 构建毒素-抗毒素系统14
• 1.1.3 构建缺陷型菌株14-15
• 1.1.4 构建基因线路15-16
• 1.2 细胞生长的调控机制16-22
• 1.2.1 细胞分裂机制16-18
• 1.2.2 必需基因表达调控18-20
• 1.2.3 细胞程序化死亡20-22
• 1.2.4 外界环境的调控22
• 1.3 基因密码锁的应用22-23
• 1.3.1 工业生产22
• 1.3.2 生物安全22-23
• 1.3.3 知识产权保护23
• 1.4 论文选题依据及研究内容23-25
• 第2章 材料与方法25-39
• 2.1 材料25-28
• 2.1.1 菌株与质粒25
• 2.1.2 培养基25
• 2.1.3 药品和试剂25-27
• 2.1.4 仪器与设备27-28
• 2.2 方法28-39
• 2.2.1 菌体培养28-29
• 2.2.2 基因组DNA的提取29
• 2.2.3 质粒提取29-30
• 2.2.4 PCR30-32
• 2.2.5 3A-Assembly及酶切体系与连接体系32-33
• 2.2.6 酶切产物与PCR产物回收33-34
• 2.2.7 大肠杆菌感受态细胞的制备与热激法转化34-35
• 2.2.8 大肠杆菌电击转化35
• 2.2.9 菌落PCR筛选阳性克隆35-36
• 2.2.10 一步法定点突变36
• 2.2.11 标准元件的构建36-37
• 2.2.12 大肠杆菌恒定温度培养37
• 2.2.13 涂布平板法活菌数的测定37
• 2.2.14 荧光显微镜检测方法37
• 2.2.15 流式细胞仪荧光强度检测方法37
• 2.2.16 丙酮酸激酶活性检测方法37-38
• 2.2.17 苹果酸脱氢酶活性检测方法38-39
• 第3章 细胞分裂调控基因线路的设计与应用39-51
• 引言39
• 3.1 细胞分裂调控基因的功能分析39-45
• 3.1.1 细胞分裂调控基因的克隆39-40
• 3.1.2 单基因表达质粒的构建40-41
• 3.1.3 多基因表达质粒的构建41-43
• 3.1.4 细胞分裂调控基因的功能验证43-45
• 3.2 细胞分裂调控基因线路的组装与验证45-50
• 3.2.1 细胞分裂调控基因线路的设计45-46
• 3.2.2 细胞分裂调控基因线路的组装与转化46-47
• 3.2.3 细胞分裂调控基因线路的功能验证47-50
• 3.3 小结50-51
• 第4章 必需基因调控线路的设计与应用51-67
• 引言51
• 4.1 必需基因调控线路的设计51-55
• 4.1.1 必需基因hemD的克隆51-52
• 4.1.2 必需基因敲除菌株 ΔhemD的验证52-54
• 4.1.3 必需基因调控线路的设计54-55
• 4.2 必需基因调控线路的组装与验证55-65
• 4.2.1 单层基因线路的构建55-58
• 4.2.2 单层基因线路的验证58-60
• 4.2.3 双层“与”门基因线路的构建60-63
• 4.2.4 双层“与”门基因线路的验证63-65
• 4.3 小结65-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 作者简介74-75
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单75-76
• 致谢76

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5 张萍;窦建华;窦新华;潘敏;;基于单片机的智能电子密码锁设计[A];全国第19届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集（上册）[C];2008年

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本文编号：270313