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关键词： 慕课   基因工程   目的论   翻译实践   信息型文本  

摘要： 随着新冠疫情席卷全球以来,慕课突破了时间和空间的局限,为现代教育提供了优质的服务和资源。许多教学团队将本土慕课配以英文翻译,使之变为国际性慕课。这不仅为中国文化与外界文化沟通搭起了桥梁,还能提高中国国际话语权。本报告围绕昆明理工大学2020年承办的慕课翻译项目展开,所选材料来自昆明理工大学生命科学与技术学院提供的慕课《基因工程》中六个视频的中文文稿。2020年7月,该项目圆满结束。直至今日,《基因工程》已被评为国际一流课程,登上了国际慕课的平台。慕课《基因工程》的内容涉及生物化学、微生物学、分子生物学等学科理论和实验知识。课程的主要目的是为学生今后开展基因工程研究打下理论基础。源文本属于信息型文本,其首要任务则是忠实完整地传递源文本的信息。此外,源文本兼具专业性和口语化的特点,所以翻译时对用词的准确性,逻辑的严密性,语言的简洁性都有很高的要求。本报告在翻译目的论的指导下,对在词汇、句法和语篇三个层面分析遇到的难题进行了分析,如词汇的处理、长难句的翻译、语态的变换以及如何实现语篇层面的连贯等。针对不同的难点,译者在目的论的三大原则的指导下,采用了直译法、增译法、合并法、语态调整、重复法等翻译方法予以解决,以期达到传递源语信息并实现跨文化交流的目的。译者总结了自己在本次翻译实践项目中获取的经验与不足,希望能对其他译者起到一定的参考价值和借鉴意义。此外,译者希望慕课《基因工程》的翻译对国际学者们交流探讨基因工程起到一定的推动作用。

关键词： 异种嵌合   胚胎干细胞   器官再生   大鼠   小鼠  

摘要： 多能干细胞在体外具有分化为所有体细胞类型且无限增殖的能力。因此多能干细胞可在体外分化为功能性细胞、组织,用于组织和器官的修复,也可在体内进行异种组织器官再生,以解决器官移植供体短缺问题。2010年,Hiromitsu Nakauchi等人,通过大鼠胚胎干细胞补偿Pdx1缺陷的小鼠囊胚,在Pdx1缺陷的小鼠中形成了大鼠胚胎干细胞来源的胰腺,并且可将嵌合体的血糖浓度维持在正常水平。然而,在利用相同的方法研究中,大鼠胚胎干细胞虽然可在裸鼠(小鼠)中生成胸腺,但并没有检测到大鼠T细胞,据此我们提出如下假说,即:由于物种间差异,利用多能干细胞进行胚胎嵌合时,某些类型细胞在异种动物体内可能不可再生。为了验证该假说,本课题选用大鼠和小鼠,不同物种中亲缘关系最为接近的两个物种,制备小鼠和小鼠之间的同种嵌合体以及大鼠和小鼠之间的异种嵌合体,通过对E13.5、新生胎儿以及成年三个时期嵌合体中再生细胞类型进行单细胞谱系分析,从而探究同种和异种之间再生细胞类型的差异。 对于同种嵌合,将td Tomato标记的m ESC注射到野生型小鼠囊胚中,胚胎移植后分别获得E13.5嵌合胎儿和新生嵌合体胎儿,形态正常,且周身有红色荧光表达。对这两个时期的嵌合体阳性细胞进行单细胞测序,分析发现E13.5及新生胎儿嵌合体中,嵌合的m ESC可分化形成成纤维细胞、心肌细胞、星形胶质细胞、小神经胶质细胞、神经元、内皮细胞、肝细胞、粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、B细胞、NK细胞和T细胞。进一步对成年后的嵌合鼠的血液进行分析,发现两月龄嵌合鼠血液中嵌合m ESC来源细胞占比高达67.2%,在这些细胞中,B细胞占比58.8%,T细胞占24.8%,粒细胞比例是6.11%,单核细胞占比29.8%;而六月龄嵌合鼠血液中嵌合m ESC来源细胞比例下降到12%,再生细胞中B细胞占比69.4%,T细胞占了16.3%,粒细胞比例是11%。 利用同样的方法,将带有Ds Red荧光标记的r ESC细胞注射到野生型小鼠囊胚中构建大鼠-小鼠异种嵌合体。观察到E13.5和新生嵌合胎儿形态正常,周身表达红色荧光。通过对大鼠-小鼠嵌合体的E13.5和新生胎儿期这两个时期进行单细胞测序,经过分析发现在E13.5和新生胎儿期大鼠ESC都再生形成了成纤维细胞、神经元、心肌细胞、内皮细胞、粒细胞、单核细胞和巨噬细胞。但与同种嵌合体相比较,并未检测到肝细胞、B细胞、NK细胞和T细胞。同样的,对2月龄异种嵌合鼠的血液分析,发现血液中r ESC来源的细胞比例仅有0.1%左右,并在血液中未发现CD45+大鼠造血细胞。 由于异种嵌合可能导致一定信号通路受阻,从而造成特定类型细胞无法生成。通过对同种和异种嵌合体间T细胞相关通路进行分析对比发现,同种嵌合中T细胞相关通路数多于异种嵌合;在相应的通路中,同种嵌合相应通路信号强于异种嵌合,相关基因也多于异种嵌合。 综上所述,本课题初步证明同种和异种嵌合体中所生成的细胞谱系是有差异的,异种嵌合中不能再生所有细胞类群,可能是异种之间存在信号通路的差异,细胞因子难以跨物种识别所导致的。这些差异的发现,部分器官可能在异种嵌合体中不能实现再生,为通过信号通路改造实现异种器官的再生奠定了理论基础。

关键词： 谷氨酸棒状杆菌ATCC13032   GlcNAc   磷酸戊糖途径   糖酵解途径   甘露糖途径   关键酶优化  

摘要： N-乙酰氨基葡萄糖(Glc NAc)是葡萄糖单糖衍生物的一种,是众多微生物赖以生存的有利营养物质,分布范围广泛,已被普遍利用于医药、化妆品、农业、食品等各个不同的领域。主要作用为:预防类风湿性关节炎等疾病、作为健康的食品甜味剂、改善皮肤纹路和促进种子萌发等。目前产Glc NAc等方法主要为化学法,但是因为不环保等缺点,逐渐被成本低,无污染且工艺条件温和对微生物发酵法所替代。谷氨酸棒状杆菌自被发现以来,因为其既不会产生内毒素,也不容易受到噬菌体侵蚀裂解,被归类为“公认安全”(GRAS)生物,且易于生长,易于遗传处理,所以一直被用来作为基因工程改造的宿主菌株。本论文使用谷氨酸棒状杆菌ATCC13032作为基因工程宿主菌株。首先对和Glc NAc生成通路竞争的主要生长途径进行了改造,再对产物的逆转运途径进行筛选,增强流向Glc NAc合成途径的碳通量,提高原料利用率;随后优化Glc NAc合成途径中关键酶基因的表达并且阻断甘露糖途径,减少前体物质的消耗,达到增加Glc NAc产量的目的;论文的最后对发酵的基本条件进一步优化,再次增加Glc NAc的产量。本论文通过基因改造和发酵优化等手段进一步增加了谷氨酸棒状杆菌产Glc NAc的产量与得率,具体研究如下:(1)对与目标产物Glc NAc合成途径竞争碳通量的主要生长途径进行削弱,并且对Glc NAc逆转运途径进行阻断筛选。阻断谷氨酸棒状杆菌中的生长竞争途径磷酸戊糖途径,该途径的关键基因为编码6p-葡萄糖脱氢酶的基因zwf,对其敲除使Glc NAc产量提高了30.7%,48 h时发酵浓度达到19.3 g/L,转化率为0.32 g/g;对谷氨酸棒状杆菌代谢上的两个乙酰氨糖特异性转运蛋白基因Cgl2642和nag E进行单敲除和双敲除的筛选,选出最优阻断方案C.g4(△nag A/B-△ldh-△Cgl2642-△zwf)作为底盘菌株;对糖酵解途径采取as RNA弱化技术,进行三种程度的弱化,选出发酵结果最优的弱化菌株,48 h时终产量可达到23.3 g/L,转化率为0.38 g/g。(2)优化Glc NAc合成途径中关键酶基因的表达并且阻断甘露糖途径。对Glc NAc的中间合成途径的三个外源基因Glms、Gna1、yqa B进行了针对于谷氨酸棒状杆菌表达系统的密码子优化,使Glc NAc产量相比于对照菌提高了1.1 g/L,达到了20.2 g/L,得率为0.33 g/g;继续在密码子优化后的基因Gna1前添加融合标签,提高其转录和翻译速率,从而增强Gna1的表达,发酵48 h后,Glc NAc的合成浓度达到最终产量相比于对照菌提高11.4%,达到了21.2 g/L,得率为0.35g/g;敲除甘露糖途径关键基因nan E,发酵48 h后,Glc NAc的合成浓度达到最终产量相比于对照菌提高8%,达到了22.4 g/L,得率为0.37 g/g。(3)最后优化发酵条件,进一步提高Glc NAc合成浓度。对基因改造后的谷氨酸棒状杆菌发酵生成Glc NAc的培养基条件优化,确定100 g/L葡萄糖浓度和20 g/L玉米浆浓度最优;诱导剂IPTG添加时间为发酵3 h时(OD600≈3),优化后Glc NAc浓度为36.3 g/L,葡萄糖得率为0.36 g/g。最终在5 L罐中发酵120 h,合成Glc NAc浓度达到112 g/L,转化率达到0.348 g/g。

关键词： 胚胎干细胞   核酸甲基转移酶   基因缺失   生物学特性  

摘要： DNA甲基化在哺乳动物的发育过程中起着至关重要的作用。DNA甲基化是由DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase，DNMTs)所催化，而两个DNMTs家族DNMT3和DNMT1分别负责甲基化的建立和甲基化的维持。胚胎干细胞(Embryonic stem cells，ESCs)是研究胚胎发育的一种重要的实验材料，它可以无限增殖、自我更新，并且能贡献到嵌合体的各个组织器官中。关于DNMTs在胚胎干细胞的相关机制的研究层出不群。在这里，我们使用经典的GSK3-β抑制剂CH99021(CH)、Mek/Erk抑制剂PD0325901(PD)以及白血病抑制因子LIF三种因子组成的2i/LIF培养体系培养的mESCs作为实验材料，利用CRISPER Cas9技术建立了DNMT1缺失的mESC系(DNMT1-/-ESCs)，并对其进行生物学特性分析以及进一步的诱导实验，具体结果如下：　　***1敲除小鼠胚胎干细胞系的建立　　首先，我们通过sgRNA的设计、载体连接、脂质体转染、药筛、挑单细胞等一系列方法拿到了68个细胞系，其次，我们对68细胞系提取DNA进行PCR检测发现，有4个DNA片段缺失的细胞系，我们对其进行了mRNA水平以及蛋白水平的检测，最终成功拿到了4个DNMT1敲除的小鼠胚胎干细胞系。DNMT1的成功敲除，为我们后续研究DNA甲基化对胚胎干细胞发育的影响提供了基础。　　***1敲除小鼠胚胎干细胞系的生物特性分析　　我们对成功拿到的DNMT1敲除的小鼠胚胎干细胞系进行了形态学观察、核型分析、AP染色、绘制生长曲线以及诱导三胚层分化等一系列实验进行检测，结果显示DNMT1缺失的小鼠胚胎干细胞系核型正常、表达多能性基因，并且具有小鼠胚胎干细胞的正常增殖与自我更新的潜能，但是DNMT1的缺失延缓了小鼠胚胎干细胞向三胚层分化的能力。　　3.抑制因子CH、PD及LIF单独添加对ESCs和DNMT1-/-ESCs的影响　　最后，我们将ESCs和DNMT1-/-ESCs用PD、CH及LIF单独诱导培养，通过形态学观察、qPCR分析、AP染色以及免疫荧光染色等方法对其进行分析。我们的实验首次发现，DNMT1的敲除阻碍了L-DNMT1-/-ESCs与PD-DNMT1-/-ESCs的形成，而并没有影响CH-DNMT1-/-ESCs的形成，说明了DNMT1仅在LIF与PD分别介导的两条信号通路中发挥重要作用。　　综上所述，我们首次在2i/LIF培养条件的基础上利用CRISPER Cas9技术建立了DNMT1缺失的DNMT1-/-ESCs。DNMT1-/-ESCs具有与ESCs相同的自我更新及体外分化能力，并且初步探讨了DNMT1在LIF、PD的信号通路中发挥的作用。

关键词： 谱系示踪   基因工程   免疫荧光   Cre-loxP系统   心肌细胞   心房小梁   细胞机制  

摘要： 在哺乳动物心脏发育和生长过程中,左右心房在血液循环中起重要作用;胚胎期的心房主要由祖细胞的分化与心肌细胞的增殖形成,而出生后心房的形成主要缘于心肌细胞的体积增大。心房发育的细胞增殖与分化是其发挥“贮血器”、“辅助泵”等功能的基础;理解心房发育的细胞机制对探究房颤等常见的先天性心律失常心脏疾病的发病原因非常重要。本文利用转基因工程小鼠,基于Cre-lox P系统的谱系追踪技术,分子生物学技术与组织化学等技术,在体视荧光显微镜,超高速共聚焦显微镜下对Nppa-GFP与Nppa-2A-Cre ER;Rosa26-td Tomato小鼠在胚胎发育E10.5-E18.5与出生后P0,P3,P5,P7,P14,P28,P8w等时期的心房进行观察。免疫荧光结果显示Nppa+细胞标记TNNI3阳性心肌细胞,并在E11.5-E12.0开始以及随后的发育过程中突入心房腔内形成Nppa+心肌小梁。在出生后观察到较粗壮的梳状心肌,提示这对于心房的正常收缩活动与泵血功能尤为重要。谱系追踪结果表明td Tomato+细胞只见于部分小梁心肌中,这表明突入心腔的小梁心肌细胞来源为非单一来源。本研究展示了从小鼠胚胎早中期开始直至出生后新生期与成年期较为完整的生命周期内心房心肌细胞的发育动态变化过程,进一步加深了对心房发育的细胞机制的理解,为研究心房发病机制奠定理论基础。

关键词： 聚羟基脂肪酸酯   PHA合成   基因工程   代谢工程   混合菌发酵  

摘要： 由于化石资源日益枯竭和塑料污染加剧,迫切需求环境友好可降解的"绿色塑料".由细菌合成的具有良好生物降解性和生物相容性的聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHAs)被认为是最有前景的"绿色塑料"之一.概述PHAs的结构、材料特性和应用、生物合成代谢路径以及发酵方式,指出高昂的生产成本是限制PHAs大规模生产和应用的关键问题;总结以降低PHAs生产成本为目标的PHAs生物合成研究进展,包括PHAs合成菌株的基因工程和代谢工程优化、在开放条件下使用富集菌群发酵以及采用极端微生物合成特定PHAs.以低品质废弃生物质为原料,在开放条件下利用富集菌群合成PHAs的研究尤其受到关注,是废弃生物质高值资源化利用的一条重要途径.未来的研究中需进一步提升PHAs生产菌株的合成能力以及生产工艺的效率;有关基于富集菌群的PHAs生产,需对菌群结构和功能调控进行深入研究,构建稳定高效的PHAs合成菌群和工艺流程,以实现PHAs的低成本合成和广泛应用.

关键词： 单倍体胚胎干细胞   CRISPR-Cas9   基因编辑   遗传筛选   类精子干细胞  

摘要： 小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞携带一套来源于精子的遗传物质,与二倍体胚胎干细胞相似,拥有干细胞的自我更新和多向分化等特性,能够在体外长期稳定地培养。重要的是,该细胞能够代替精子在注入到卵母细胞中后,产生半克隆小鼠。因其兼具干细胞和精子特性,故又被称为“人造精子”细胞或者类精子干细胞。将孤雄单倍体胚胎干细胞与CRISPR-Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)等新型基因编辑技术结合起来,能够在细胞水平和动物个体水平进行精准、复杂和高通量的遗传改造,为基因的功能研究提供了强有力的工具。本文综述了孤雄单倍体胚胎干细胞的建立,及其在印记基因功能研究、遗传筛选、人类疾病模拟和蛋白质标签打靶等方面的应用。

关键词： 纤维素   纤维素酶   基因工程   基因组工程   蛋白质工程   研究进展  

摘要： 简述了纤维素酶的来源、组成及降解机理。重点总结了基因工程技术和基因组工程技术在纤维素酶基因研究中的应用,对比了基因工程技术和基因组工程技术在纤维素酶基因研究中的特点,突出了基因组工程技术在基因应用研究中的优越性。介绍了纤维素酶在酿酒、造纸业、农业、生物燃料业、制药业、废弃资源管理业等领域的最新应用。最后,还总结了纤维素酶应用研究过程中存在的问题和拟解决的关键难题,对该领域的未来发展进行了展望。

关键词： 微藻   细胞工厂   高价值化合物   基因工程  

摘要： 微藻在生产蛋白质、油脂、色素等方面具有作为细胞工厂的潜力,在解决传统生物量生产和市场未来的一些局限性方面发挥着推进作用。基因工程促进了微藻的改良,推动了微藻的产业化进程。本文综述了近年来微藻基因工程的研究进展以及基因工程在微藻生产生物燃料、医药等方面的应用。本文能为基因工程技术在微藻中的研究及应用提供思路,从而使微藻以及微藻产品变得更具有经济竞争力。

关键词： 杀虫作用   转基因作物   蛋白酶抑制剂   杀虫基因   基因聚合   植物防御   适应性反应   单基因  

摘要： 在植物防御中,蛋白酶抑制剂(PIs)是植物自身产生的对抗田间害虫的防御性物质。PIs是在植物组织中,通过“稳定的防御代谢”产生,在植物感知到信号后按需合成,是植物建立的主动防御系统的一部分。PIs已被利用约40年,最初为单基因法,由于昆虫对PI的适应,后来被多基因聚合/基因叠加所取代。考虑到害虫对单个杀虫基因的适应性反应,为了开发转基因作物来防治一起进化的害虫,基因聚合的观念不断受到重视。