广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (6): 132-138.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2022121803

• • 上一篇    下一篇

利用改良的CRISPR/Cas9系统构建猪PPARD载体及效率检测

吴雅婕1, 杨跃飞1, 范博钧1, 徐磊1, 鞠辉明1,2*   

  1. 1.扬州大学 兽医学院, 江苏 扬州 225009;
    2.江苏省动物重要疫病与人兽共患病防控协同创新中心, 江苏 扬州 225009
  • 收稿日期:2022-12-18 修回日期:2023-02-19 发布日期:2023-12-04
  • 通讯作者: 鞠辉明(1975—), 男, 江苏泰兴人, 扬州大学教授, 博士。 E-mail: hmju@yzu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(31872323); 江苏省自然科学基金(BK20201224); 江苏高校优势学科建设工程资助(2018); 江苏高校品牌专业建设工程资助(TAAP2018-2022)

Construction and Efficiency Detection of a Porcine PPARD Vector Using Improved CRISPR/Cas9 System

WU Yajie1, YANG Yuefei1, FAN Bojun1, XU Lei1, JU Huiming1,2*   

  1. 1. College of Veterinary Medicine, Yangzhou University, Yangzhou Jiangsu 225009, China;
    2. Jiangsu Collaborative Innovation Center for Animal Epidemics and Zoonoses, Yangzhou Jiangsu 225009, China
  • Received:2022-12-18 Revised:2023-02-19 Published:2023-12-04

摘要: 为了构建猪PPARD基因编辑载体并进行基因编辑效率检测,本研究利用改良的双位点编辑CRISPR/Cas9载体系统,根据PPARD基因结构和序列特点,设计2个能靶向切割PPARD基因的sgRNA序列,将2个PPARD sgRNA表达盒以串联的形式连接到一个CRISPR/Cas9载体中。将构建的质粒转染PK15细胞,提取各组细胞DNA,PCR扩增突变区域后,通过序列测定在DNA水平检测载体编辑效率。分别提取各组细胞总RNA及细胞总蛋白,利用qRT-PCR及Western blot在基因表达及蛋白表达水平上检测重组载体的基因编辑效率。结果发现,PPARD-2KO组DNA总突变率为45.83%(22/48);与正常对照组相比,PPARD基因编辑组中PPARD mRNA显著下降84%(P<0.01),PPARD蛋白表达量显著下降61%(P<0.01)。本研究利用改良的CRISPR/Cas9载体系统成功构建了高效PPARD基因编辑载体,并且未经药物筛选即可在细胞上实现高效率基因编辑,将大幅提高后续筛选单细胞克隆效率,推进对PPARD基因的功能研究。

关键词: 猪, PPARD, CRISPR/Cas9, 基因编辑

Abstract: To construct the porcine PPARD gene editing vector and detect the gene editing efficiency. In this study, two sgRNA sequences that can target the cutting of PPARD gene were designed according to the structure and sequence characteristics of PPARD gene, and the two PPARD sgRNA expression boxes were connected to a CRISPR/Cas9 vector in tandem. After the constructed plasmids were transfected into PK15 cells, the DNA of each group of cells was extracted. The mutant region was amplified by PCR, and the vector editing efficiency was detected at the DNA level by sequence determination.The total RNA and total protein of each group were extracted, and the gene editing efficiency of recombinant vectors was detected by qRT-PCR and Western blot at the level of gene expression and protein expression. The total mutation rate of the PPARD-2KO group was 45.83% (22/48). Compared with the normal control group, the PPARD mRNA in the PPARD gene editing group was significantly decreased by 84% (P<0.01), and the PPARD protein expression was significantly decreased by 61% (P<0.01). The results show that this study successfully constructed a high-efficiency PPARD gene editing vector by using the improved CRISPR/Cas9 vector system, and can achieve high-efficiency gene editing on cells without drug screening, which will greatly improve the efficiency of subsequent screening of single-cell cloning and promote the functional study of PPARD genes.

Key words: pig, PPARD, CRISPR/Cas9, gene mutation

中图分类号:  Q78; S828.2

[1] 李优磊. PPAR信号通路在调控猪皮下脂肪与肌内脂肪差异沉积中的作用及机制研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2018.
[2] WICKRAMASINGHE N M, SACHS D, SHEWALE B, et al. PPARdelta activation induces metabolic and contractile maturation of human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes[J]. Cell Stem Cell, 2022, 29(4): 559-576, el-e7. DOI: 10.1016/j.stem.2022.02.011.
[3] LUQUET S, LOPEZ-SORIANO J, HOLST D, et al. Peroxisome proliferator-activated receptor delta controls muscle development and oxidative capability[J]. FASEB Journal: Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 2003, 17(15): 2299-2301. DOI: 10.1096/fj.03-0269fje.
[4] 卜鸿静, 岳磊, 韵晓冬, 等. 引进猪种与我国地方猪种生产效率及肉质特性比较[J]. 山西农业科学, 2014, 42(1): 74-77. DOI: 10.3969/j.issn.1002-2481.2014.01.19.
[5] 潘玉春. 浅谈地方猪种开发中的几个问题[J]. 中国猪业, 2013, 8(12): 43-45. DOI: 10.16174/j.cnki.115435.2013.12.009.
[6] 许金蔓. 猪PFKM基因对细胞代谢以及线粒体功能的影响[D]. 扬州: 扬州大学, 2020.
[7] 彭玥晗. 猪PLIN1基因对骨骼肌卫星细胞代谢以及线粒体功能的影响[D]. 扬州: 扬州大学, 2021.
[8] 徐磊, 彭玥晗, 许金蔓, 等. 去乙酰化酶3对线粒体功能和猪生长发育影响的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2019, 46(9): 2560-2566. DOI: 10.16431/j.cnki.1671-7236.2019.09.008.
[9] 梁晶, 王红卫, 程利安, 等. 北京黑猪PPARD基因G32E多态位点与脂肪沉积相关性状的关联分析[J]. 中国畜牧兽医, 2015, 42(7): 1793-1799. DOI: 10.16431/j.cnki.1671-7236.2015.07.025.
[10] HUANG W H, MA Z X, XU Z Y, et al. Detection of novel SNPs and mapping of the fatness QTL on pig chromosome 7q1.1-1.4 region[J]. Genetics and Molecular Research: GMR, 2011, 10(4): 3090-3097. DOI: 10.4238/2011.December.14.2.
[11] GUPTA D, BHATTACHARJEE O, MANDAL D, et al. CRISPR-Cas9 system: A new-fangled dawn in gene editing[J]. Life Sciences, 2019, 232: 116636. DOI: 10.1016/j.lfs.2019.116636.
[12] 卢俊南, 褚鑫, 潘燕平, 等. 基因编辑技术:进展与挑战[J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(11): 1184-1192. DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.2018.11.006.
[13] CONG L, RAN F A, COX D, et al. Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems[J]. Science, 2013, 339(6121): 819-823. DOI: 10.1126/science.1231143.
[14] 鞠辉明,徐磊. 基于多位点同时敲除的CRISPR/Cas9载体及其构建方法和应用:CN202110084936.7[P]. 2022-01-28.
[15] 徐磊, 赵育蓉, 胡悦旻, 等. 基于CRISPR/Cas9系统的多基因敲除载体的构建及其敲除效率检测[J]. 农业生物技术学报, 2022, 30(5): 1023-1030.
[16] SHI H B, ZHANG C H, ZHAO W, et al. Peroxisome proliferator-activated receptor delta facilitates lipid secretion and catabolism of fatty acids in dairy goat mammary epithelial cells[J]. Journal of Dairy Science, 2017, 100(1): 797-806. DOI: 10.3168/jds.2016-11647.
[17] 刘会杰, 臧蕾, 马雪英. PPARD的研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2016(1): 52-54. DOI: 10.13881/j.cnki.hljxmsy.2016.0015.
[18] LIU S C, FENG Y L, SUN X N, et al. Target residence of Cas9-sgRNA influences DNA double-strand break repair pathway choices in CRISPR/Cas9 genome editing[J]. Genome Biology, 2022, 23(1): 165. DOI: 10.1186/s13059-022-02736-5.
[19] XU H, XIAO T F, CHEN C H, et al. Sequence determinants of improved CRISPR sgRNA design[J]. Genome Research, 2015, 25(8): 1147-1157. DOI: 10.1101/gr.191452.115.
[20] JINEK M, CHYLINSKI K, FONFARA I, et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity[J]. Science, 2012, 337(6096): 816-821. DOI: 10.1126/science.1225829.
[21] 许金蔓, 徐磊, 彭玥晗, 等. 利用CRISPR/Cas9系统构建猪PFKM基因定点突变细胞株[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2020, 41(4): 36-39. DOI: 10.16872/j.cnki.1671-4652.2020.04.006.
[22] 彭玥晗, 徐磊, 许金蔓, 等. 利用CRISPR/Cas9系统构建猪PLIN1基因敲除载体及其效率检测[J]. 中国兽医杂志, 2021, 57(4): 1-4, 137.
[1] 邹镭, 邢兵, 杨柳. 利用CRISPR/Cas9系统构建LMNA基因突变AC16人心肌细胞系[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(3): 163-170.
[2] 陈莹, 周祖平, 邢兵, 蒲仕明. 基于CRISPR/Cas9系统构建Slfn2基因敲除的小鼠肺癌细胞系[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2022, 40(4): 173-179.
[3] 卢宇翔, 农志文, 宿程远, 陈瑞聪, 刘凡凡, 黄智, 陈孟林. 微曝气-ABR处理养猪废水及微生物群落分布[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2018, 36(4): 90-98.
[4] 高凯翔, 宋德贵, 李丹, 覃菁菁. 利用复方中药防治猪支原体肺炎的对比实验[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2015, 33(1): 165-168.
[5] 梁任山, 俸祥仁, 刘婷婷, 张杰, 宋德贵. 复合中药代替抗生素治疗猪气喘病的研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2013, 31(3): 209-212.
[6] 宋德贵, 辜澜涛, 俸祥仁. 薄垫料—外发酵养猪新技术及其对比试验[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2012, 30(2): 123-126.
[7] 钟成华, 张文东, 刘鹏, 陈建. 包埋固定化复合菌低温下处理养猪废水研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2011, 29(3): 52-56.
[8] 陈敦学, 石常友, 宾石玉, 褚武英, 唐万林, 林谦. 哺乳藏猪肠道CAT1、EAAC1和Pept1 mRNA的发育性表达分析[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2010, 28(1): 63-67.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 董淑龙, 马姜明, 辛文杰. 景观视觉评价研究进展与趋势——基于CiteSpace的知识图谱分析[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(5): 1 -13 .
[2] 马乾然, 韦笃取. 基于线性耦合储备池计算的电机系统混沌预测研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 1 -7 .
[3] 颜闽秀, 靳琪森. 多维混沌系统的构建及其多通道自适应控制[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 8 -21 .
[4] 赵伟, 田帅, 张强, 王耀申, 王思博, 宋江. 基于改进YOLOv5的平贝母检测模型[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 22 -32 .
[5] 高飞, 郭晓斌, 袁冬芳, 曹富军. 改进PINNs方法求解边界层对流占优扩散方程[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 33 -50 .
[6] 周桥, 翟江涛, 荚东升, 孙浩翔. 基于卷积门控循环神经网络的Web攻击检测方法[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 51 -61 .
[7] 林玩聪, 韩明杰, 靳婷. 基于数据增强的多层次论点立场分类方法[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 62 -69 .
[8] 温雪岩, 谷训开, 李祯, 黄英来, 黄鹤林. 融合释义与双向交互的成语阅读理解方法研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 70 -79 .
[9] 宋冠武, 陈知明, 李建军. 基于ResNet-50的级联注意力遥感图像分类[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 80 -91 .
[10] 徐紫钰, 吴克晴. Caputo型分数阶微分系统正解的唯一性[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2023, 41(6): 92 -104 .
版权所有 © 广西师范大学学报(自然科学版)编辑部
地址:广西桂林市三里店育才路15号 邮编:541004
电话:0773-5857325 E-mail: gxsdzkb@mailbox.gxnu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发