1 湖南师范大学省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 心脏发育研究中心, 长沙 410081
2 广东省心血管病研究所, 广东省人民医院, 广州 510100广东省心脏病发病机制与精准防治重点实验室, 广州 510100
3 湖南师范大学省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 心脏发育研究中心, 长沙 410081广东省心脏病发病机制与精准防治重点实验室, 广州 510100
WBP11是 WW结构域结合蛋白家族的一员, 参与前体 mRNA剪接过程, 是重要的剪接因子。斑马鱼作为重要的模式生物之一, 其基因组中含有人类 WBP11的同源基因 wbp11。为了研究 WBP11在脊椎动物早期发育过程中的作用机制, 利用 CRISPR/Cas9技术构建了斑马鱼 wbp11基因敲除品系。首先, 在 wbp11基因的第二个外显子上设计基因敲除靶位点, 体外转录合成 sgRNA, 通过显微注射技术对斑马鱼进行基因敲除, 得到 F0代嵌合体斑马鱼。随后, 将嵌合体斑马鱼与野生型斑马鱼杂交, 所得到的 F1代斑马鱼进行基因型鉴定, 筛选出其中的杂合子斑马鱼, 并对杂合子斑马鱼的缺失条带进行测序, 结果显示其为 wbp11基因的 2种缺失突变。让同种突变的 F1代杂合子斑马鱼自交, 对得到的后代 F2进行基因型鉴定, 筛选获得了纯合子斑马鱼, 表明 wbp11基因敲除品系构建成功。经显微镜白光成像观察发现, 受精后 48 h的斑马鱼出现心包水肿、心脏线性化、骨骼弯曲畸形, 这可能是由于 wbp11基因突变引起剪接机制异常所导致的。此研究为探究 WBP11基因在脊椎动物的早期发育中的作用机制开辟了道路
斑马鱼 基因敲除 杂合子 wbp11 CRISPR/Cas9
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2 School of Economics and Commerce, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
3 Laboratory of Biomedical Photonics & Engineering, School of Basic Medical Sciences, Guangxi Medical University, Nanning 530021, China
4 Department of Physics, East Carolina University, Greenville, North Carolina 27858-4353, USA
5 Life Science Institute and Laboratory of Biomedical Photonics & Engineering, Guangxi Medical University, Nanning 530021, China
We propose and demonstrate a polarization diversity two-dimensional grating coupler based on the lithium niobate on insulator platform, for the first time, to the best of our knowledge. The optimization design, performance characteristics, and fabrication tolerance of the two-dimensional grating coupler are thoroughly analyzed utilizing the three-dimensional finite-difference time-domain method. Experimentally, of coupling efficiency is achieved with 1 dB bandwidth of 64 nm. The polarization-dependent loss is about 0.4 dB around 1550 nm. Our work provides new polarization multiplexing approaches for the lithium niobate on insulator platform, paving the way for critical applications such as high-speed polarization multiplexed electro-optical modulators.
lithium niobate on insulator polarization diversity two-dimensional grating coupler Chinese Optics Letters
2021, 19(6): 060006
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 Department of Physics, Florida State University, Tallahassee, FL 32306-4350, USA
Abstract
Journal of Semiconductors
2021, 42(1): 010302
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
Topological insulators (TIs) host robust edge or surface states protected by time-reversal symmetry (TRS), which makes them prime candidates for applications in spintronic devices. A promising avenue of research for the development of functional TI devices has involved doping of three-dimensional (3D) TI thin film and bulk materials with magnetic elements. This approach aims to break the TRS and open a surface band gap near the Dirac point. Utilizing this gapped surface state allows for a wide range of novel physical effects to be observed, paving a way for applications in spintronics and quantum computation. This review focuses on the research of 3D TIs doped with manganese (Mn). We summarize major progress in the study of Mn doped chalcogenide TIs, including Bi2Se3, Bi2Te3, and Bi2(Te,Se)3. The transport properties, in particular the anomalous Hall effect, of the Mn-doped Bi2Se3 are discussed in detail. Finally, we conclude with future prospects and challenges in further studies of Mn doped TIs.
Journal of Semiconductors
2019, 40(8): 081507
湖南师范大学省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室,教育部重点实验室,生命科学学院心脏发育研究中心, 湖南 长沙410081
Asb11基因被报道与斑马鱼Notch信号的激活有关,本研究室过去的研究显示该基因在心肌和骨骼肌中特异性表达。因此推测Asb11基因可能是心脏发育相关候选基因。为了阐明Asb11基因在斑马鱼心脏发育过程中的作用,本文利用CRISPR/Cas9打靶技术构建敲除Asb11基因的斑马鱼品系。首先在线分析筛选出Asb11基因最适合的打靶位点,然后PCR扩增出Asb11基因gRNA的双链cDNA,再将Asb11基因的gRNA和Hcas9的mRNA共同注射到斑马鱼胚胎Ⅰ细胞期胚胎中。进行打靶的有效性检测,发现Asb11基因的一号外显子出现了碱基的缺失,表明CRISPR/Cas9 系统对Asb11基因的敲除是有效的。对其F0代、F1代、F2代进行筛选,成功获得了Asb11基因敲除的斑马鱼品系,为探究Asb11在心脏发育中的作用奠定了基础。
斑马鱼 Asb11基因 zebrafish Asb11 CRISPR/Cas9 CRISPR/Cas9
心脏发育研究中心, 省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 教育部重点实验室, 生命科学学院, 湖南师范大学, 湖南 长沙 410081
CRISPR/Cas9基因打靶技术是近几年发展起来的一种高效率的定向打靶技术, 被认为是遗传领域的革命性技术。Titin-Cap基因是本实验室已初步鉴定的斑马鱼心脏发育候选基因, 且国内外目前尚无斑马鱼Titin-Cap基因的敲除品系。为了研究Titin-Cap基因在心脏发育过程中的作用机制, 我们利用CRISPR/Cas9基因打靶技术建立斑马鱼Titin-Cap基因的敲除品系。测序结果显示, 注射了CRISPR/Cas9 gRNA的胚胎出现双峰, 说明在打靶位点附近出现了碱基缺失或插入, 证明我们设计的gRNA是有效的。对F0代突变体成鱼的筛选中, 测序结果同样显示有阳性结果。这些结果说明用CRISPR/Cas9基因打靶技术成功敲除了斑马鱼Titin-Cap基因, 获得了Titin-Cap基因敲除的嵌合体斑马鱼。
心脏发育 斑马鱼 Titin-Cap基因 heart development zebrafish CRISPR/Cas9 CRISPR/Cas9 Titin-Cap gene
湖南师范大学生命科学学院 蛋白质化学及鱼类发育生物学教育部重点实验室 心脏发育中心, 湖南 长沙 410081
为了在动物体内研究Fbxl5基因是通过什么机制导致斑马鱼心脏出现突变表型, 本文利用近几年兴起的CRISPR/Cas9打靶技术建立斑马鱼Fbxl5基因敲除品系。本文将打靶位点定位于Fbxl5的F-box结构域, 也就是Fbxl5的第五号外显子上。首先经过基因打靶网站分析筛选出针对Fbxl5基因F-box结构域最适合的打靶位点, 扩增出Fbxl5基因CRISPR/Cas9打靶双链DNA, 并转录为RNA, 与Hcas9共注射至斑马鱼胚胎。最后, 在注射48 h后对Fbxl5基因CRISPR/Cas9打靶的有效性进行检测。首先在注射48 h之后收集胚胎提取基因组DNA, 用特异性引物进行PCR扩增; 将纯化后的Fbxl5基因PCR产物连接到pMD18-T载体, 再经质粒提取, 测序分析, 通过与WT斑马鱼基因组序列进行比对发现Fbxl5-9号在PAM序列AGG下游缺失了4个碱基。证明该CRISPR/Cas9 系统在敲除心脏发育候选基因Fbxl5是有效的, 该研究为最终获得Fbxl5基因敲除斑马鱼奠定了良好的基础。
F-box基因家族 基因敲除 Fbxl5 Fbxl5 F-box gene family CRISPR/Cas9 CRISPR/Cas9 gene mutation
1 广西科学院生物物理实验室, 广西 南宁 530007
2 广西大学行健文理学院, 广西 南宁 530004
3 广西职业技术学院食品与生物技术系, 广西 南宁 530226
4 美国东卡罗来那大学物理系, 北卡罗来那州格林维尔 NC27858
应用拉曼光谱学结合奇异值分解方法在单细胞尺度上对杀虫贪铜菌(C. necator) H16 菌株在不同的氮源下合成聚β-羟基丁酸(PHB)的代谢动态进行分析。结果显示，硫酸铵是PHB 发酵的理想氮源，对应PHB 发酵速度、效率和产量在测试氮源中表现最好。奇异值分解结果显示，源自RNA、DNA、蛋白质和PHB 的拉曼峰是发酵的主要特征，随着发酵进程的延伸，菌体细胞差异、产物含量差别逐渐增大。分析PHB 产物快速合成过程，可见表征核酸、蛋白质和PHB 的782、1574、1660、1732 cm-1 等峰的强度变化活跃；不同氮源下，782 cm-1 峰与1660 cm-1 峰的强度呈正相关，而1660 cm-1 峰与1732 cm-1 峰的强度呈负相关。因此，不同氮源可能影响细胞的RNA 代谢和蛋白质代谢，从而间接影响PHB 的合成。拉曼光谱结合数据挖掘技术可以分析微生物发酵过程中的代谢信息，从分子光谱的角度为寻找最佳的发酵条件提供新的信息。
生物光学 拉曼光谱 奇异值分解 氮源 聚β-羟基丁酸 单细胞分析
湖南师范大学 蛋白质化学及鱼类发育生物学教育部重点实验室心脏发育研究中心, 湖南 长沙 410081
目的:构建含有小鼠Lrrc10 (Leucine-rich Repeat Containing protein 10)基因的重组腺病毒表达载体。方法:设计小鼠Lrrc10特异性引物, 以小鼠cDNA为模板, 通过PCR扩增出mLrrc10的编码区, 并引入HA标签蛋白和Sal Ι酶切位点。该片段经凝胶电泳纯化后插入pMD-18T载体。测序后, 用Sal Ι和Hind III酶切, 将目的片段亚克隆至pAd-track-cmv穿梭载体中。用Pme Ι线性化后, 用100 ng转化细菌 BJ5183, 在细菌内同源重组后得到 pAd-Lrrc10质粒。pAd-Lrrc10经PacⅠ线性化后用LipofectamineTM 2000转染 293A细胞, 包装得到含Lrrc10基因的病毒重组子。将病毒重组子在293A细胞中扩增后, 反复冻融得到滴度较高的含Lrrc10的病毒液。将收集的病毒液感染心肌细胞, 绿色荧光观察 GFP、免疫印迹检测Lrrc10-HA蛋白的表达。结果:用病毒液感染原代心肌细胞, 24小时后在荧光显微镜下可观察被感染的细胞发出绿色荧光, 提取心肌细胞总蛋白, Western可检测到Lrrc10-HA融合蛋白的表达。结论:小鼠Lrrc10腺病毒载体构建成功, 并可将编码Lrrc10-HA的目的片段导入心肌细胞中表达。
腺病毒载体 心肌细胞 adenovirus vector Lrrc10 Lrrc10 cardiomyocyte
湖南师范大学蛋白质化学及鱼类发育生物学教育部重点实验室, 心脏发育研究中心, 湖南 长沙 410081
Mesp1属于bHLH转录因子家族, 对早期心脏中胚层的形成十分重要。为研究Mesp1在心脏发育过程中的功能, 本文构建了可诱导表达Mesp1的慢病毒载体, 转染进P19细胞, 经嘌呤霉素筛选并扩大培养后, 成功建立起经强力霉素诱导后可稳定过表达Mesp1基因的细胞系P19-Mesp1, 为研究Mesp1心脏发育相关功能提供有用的细胞研究模型。
可诱导慢病毒载体 强力霉素 稳定细胞系 inducible lentiviral vector Mesp1 Mesp1 DOX P19 P19 stable cell line
