体外特异识别双链DNA的TALEs设计合成与初步应用

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目的:食源性致病菌污染是影响我国食品安全的最主要因素之一。本研究的总体目标旨在以大肠杆菌O157等食源性致病菌的特异双链DNA为靶标分子,获得高特异性双链DNA结合蛋白,并为建立食源性致病菌快速检测方法提供研究思路。分目标是利用生物信息学技术得到特异的靶标物质的DNA序列,建立特异的TALEs DNA模板,通过大肠杆菌系统翻译,获得特异的高亲和力的DNA结合蛋白,并且尝试建立可行的实验室检测方法,对TALEs体外识别的方法进行有效探索。  方法:1、应用商业化产品与实验室结合的方法,先根据目的DNA构建可用于体内基因组敲除的TALENs,然后通过测序以及生物信息学的其他技术排除重复序列众多的干扰,寻找到完整的TALENs基因,再鉴定发挥识别DNA功能的TALEs,最后通过特异引物的设计采用PCR的方法获得特异TALEs的基因;2、通过大肠杆菌原核表达系统,建立pET-22b-TALEs表达载体。先对其进行小量的诱导表达,摸索实验条件。当条件成熟后再对其进行大量诱导表达,最后实现TALEs蛋白的高效可溶性表达;3、通过金属螯合层析技术,利用6×His标签可以与金属离子镍产生有生物选择行的结合的特点,建立完备成熟的TALEs蛋白纯化实验室程序;4、通过凝胶阻滞和SPR的方法证明TALEs在体外环境下与DNA的结合能力;5、通过生物素-链霉亲和素系统将目标DNA连接到聚苯乙烯材料材料上,再通过TLAEs与DNA特异结合的原理,并对实验条件进行一系列的探索优化之后,初步实现基于ELISA的TALEs检测DNA的目的。  结果:1、成功的在获得了TALEs蛋白的基因,长度约2100bp,并通过测序证明该序列正确可以正确翻译;2、通过构建的表达载体,成功的实现了TALEs蛋白的大量可溶性表达,并通过蛋白纯化获得了纯度较高的含有6×His标签的目的蛋白;3、将生物素标记的双链DNA结合在金片上,将目的蛋白稀释不同的梯度,利用SPR技术证明了TALEs在体外环境中可以结合双链DNA。4、当TALEs蛋白与完全匹配的DNA结合时,整个DNA的分子量会变大,当DNA存在错配时,这种结合就会减弱。因此采取了凝胶阻滞实验,通过调整实验条件在琼脂糖凝胶电泳中再次得到了TALEs体外结合DNA的结果;5、探索了基于ELISA法的TALEs结合DNA的实验,通过实验条件的调整初步实现了采用ELISA法的思路对体外目的DNA特异性检测的目的。并通过统计分析得到差异有统计学意义(p<0.05),与其他实验结果相互印证。  结论:1、通过适当理性设计,能够在10天之内成功获得可特异结合dsDNA的TALEs基因;2、通过原核表达获得的含有6×His标签的目的蛋白经过纯化能够满足后续实验需要;3、通过灵敏度高的SPR和灵敏度较低的凝胶阻滞实验均能证明TALEs与DNA在体外的结合能力;4、通过实验初步证明了采用TALEs基于ELISA法能够在体外检测大肠杆菌16S rDNA。
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