利用CRISPR/Cas9技术构建斑马鱼abcc2基因纯合突变体

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ABCC2属于ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporter)超家族C亚族的成员之一,又被称为多药耐药相关蛋白2(MRP2)。ABCC2主要在机体负责吸收和排泄的关键部位表达,包括肝脏、肠道和肾脏等。它的主要功能是参与胆汁形成、组织防御和有毒物质的排泄。本研究的主要目的是利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术实现斑马鱼abcc2基因的敲除工作,并对获得的abcc2纯合突变斑马鱼进行表型的初步分析,此外,我们还研究了abcc2基因功能与肝脏脂肪病变的关系。首先,根据斑马鱼abcc2基因外显子结构,从在线靶点设计网站上选取了四个靶位点,这四个靶位点依次位于第六、九、十五和二十一号外显子上。然后根据靶位点设计引物进行PCR扩增并通过体外转录法快速合成g RNA,无需构建质粒。接着我们用商业化的cas9蛋白和构建好的g RNA按照一定的浓度比例混合均匀,显微注射于处于单细胞期的斑马鱼胚胎中。为了确定g RNA的活性以及对F0代个体的阳性筛选,我们采用PCR产物直接测序法。此外,为了获得可稳定遗传的突变体,我们将阳性F0代斑马鱼与野生型进行交配获得F1代,并按照P0代阳性检测方式对F1代进行阳性检测,为了进一步确定具体的突变类型,使用TA克隆测序法进行鉴定。为了获得纯合突变体,我们选取造成移码突变的同种突变类型的雌雄斑马鱼进行相互交配获得F2代。自收集F2代胚胎开始,在体式显微镜下密切观察它的表型。若发现有遵从孟德尔遗传定律比例的纯合子特异表型,立马拍照保存,并采取PCR产物直接测序法进行纯合子鉴定。最后,我们还利用了中性脂肪的油红O染色方法对斑马鱼鱼苗进行整体油红染色来研究abcc2基因敲除是否会引起饥饿状态下斑马鱼肝脏的脂肪病变现象。结果显示,构建的4种gRNA中,3种是有活性的,可实现对abcc2基因的编辑。TA克隆测序法从F1代中筛选出了8种突变类型的杂合子,仅有一种未能产生移码突变。另外,我们从同种有效突变类型的F1代雌雄斑马鱼交配获得的F2代群体中成功筛选到了纯合子,并且纯合子比例占25%,符合孟德尔遗传定律。通过形态学观察,我们可以确定斑马鱼abcc2基因纯合突变体没有出现畸形,可正常地发育和生长,经历了合子期、卵裂期、囊胚期、原肠期、分节期、咽囊期以及孵化期等7个完整的发育阶段,且发育同野生型同步。但是油红染色结果显示,斑马鱼abcc2基因敲除可能与其在饥饿条件下出现的肝脏脂肪病变有关。总而言之,我们成功构建了abcc2基因敲除斑马鱼品系,并发现abcc2基因的缺失可能与斑马鱼幼鱼在饥饿状态下出现的肝脏脂肪病变有关。
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