馬驍驍 楊侃 晁天柱 薛慧慧 鄧倩云 常雪瑩 周宇荀
摘要:目的:構(gòu)建攜帶增強(qiáng)綠色熒光蛋白(enhanced green fluorescent protein, EGFP)和miR-505基因的慢病毒載體。方法:采用PCR方法從pcDNATM6.2-GW/ EmGFP-miR-505表達(dá)載體質(zhì)粒擴(kuò)增出miR-505 shRNA基因編碼區(qū)173bp、175、171bp片段,通過限制性酶切、T4DNA連接酶連接,分別將miR-505 shRNA基因插入慢病毒表達(dá)載體FUGW與L26Fsy(1.1)GW中,構(gòu)建成重組載體FUGW-miR-505-3p/5p/nc與Fsy-miR-505-3p/5p/nc。脂質(zhì)體介導(dǎo)下將慢病毒重組載體轉(zhuǎn)染至HEK 293T細(xì)胞,通過EGFP觀察轉(zhuǎn)染效率,RT-PCR方法檢測miR-505的表達(dá)量。結(jié)果:熒光顯微鏡下觀測到HEK 293T細(xì)胞轉(zhuǎn)染后有較強(qiáng)綠色熒光;RT-PCR顯示轉(zhuǎn)染FUGW-miR-505-3p/5p與Fsy-miR-505-3p/5p的HEK 293T細(xì)胞中對應(yīng)miR-505-3p/5p明顯升高。結(jié)論:成功構(gòu)建帶有EGFP和miR-505-3p/5p/nc shRNA基因的慢病毒表達(dá)載體。
關(guān)鍵詞:miR-505;慢病毒載體;HEK293T細(xì)胞;瞬時轉(zhuǎn)染;RT-PCR
中圖分類號:R34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1674-0432(2014)-04-24-3
miRNA(MicroRNA)是近年來備受關(guān)注的一類內(nèi)源性非編碼小分子RNA,長度為21~25個核苷酸,由具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)約70~90個堿基大小的單鏈RNA前體經(jīng)過Dicer酶加工后生成,通過與其目標(biāo)mRNA分子的3端非編碼區(qū)域(3'UTR)互補(bǔ)配對使其目標(biāo)mRNA分子的翻譯受到抑制[1~3]。自從1993年第一個miRNA被報道以來,人們發(fā)現(xiàn)miRNAs幾乎參與了所有重要的生物學(xué)過程的調(diào)控[4],miRNAs的異常表達(dá)與人類多種疾病相關(guān)[5]。迄今為止,700多種已被鑒定出來的人源性miRNAs調(diào)控了人類1/3以上基因的表達(dá)。
慢病毒為一類逆轉(zhuǎn)錄病毒的總稱,與其他逆轉(zhuǎn)錄病毒載體相比,慢病毒載體主要有以下幾個優(yōu)點(diǎn):其一,慢病毒載體既可以轉(zhuǎn)染處于有絲分裂活躍期的細(xì)胞,又可以轉(zhuǎn)染分裂緩慢及處于分裂終末期的細(xì)胞[6];其二,由慢病毒載體攜帶整合入宿主基因組的目的基因?qū)D(zhuǎn)錄沉默作用有較強(qiáng)的抵抗能力,在體外培養(yǎng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)中,由慢病毒載體攜帶導(dǎo)入的目的基因可以在宿主細(xì)胞中得到長期而穩(wěn)定的表達(dá);其三,慢病毒載體可以兼容多個轉(zhuǎn)錄啟動子,包括細(xì)胞特異性啟動子和在基因組中普遍存在的管家基因的啟動子;其四,經(jīng)過改建后的慢病毒載體可以容納約10kb左右的外源基因,因此大多數(shù)的cDNA都能被克隆入慢病毒載體。慢病毒載體的上述優(yōu)點(diǎn)使其成為體內(nèi)和體外基因轉(zhuǎn)移的一種有效工具,目前慢病毒也被廣泛地應(yīng)用于表達(dá)microRNA的研究中[7]。
泛素啟動子UBC為人和小鼠細(xì)胞的組成型啟動子,包含多種轉(zhuǎn)錄因子,且具有泛素系統(tǒng)本身的特性,與常用的病毒啟動子相比,其細(xì)胞來源的特性以及組成型表達(dá)的特點(diǎn)可能使它們更加適合驅(qū)動外源基因在哺乳動物細(xì)胞中的高效表達(dá)[8]。另外,大鼠SynaptinI (突觸蛋白I)啟動子(FsyI)是在神經(jīng)元中特異表達(dá)的啟動子。
為提高本研究所用miR-505在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的特異性,選用UBC作為啟動子的慢病毒載體FUGW與大鼠SynaptinI 的慢病毒載體L26Fsy(1.1)GW,構(gòu)建能高效表達(dá)miR-505的慢病毒載體,旨在為進(jìn)一步的研究打好基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 材料
pcDNATM6.2-GW/ EmGFP-miR-505-3p/5p過表達(dá)質(zhì)粒,ASF/SF2過表達(dá)載體(上海invitrogen公司);載體質(zhì)粒FUGW、L26Fsy(1.1)GW由中科院上海神經(jīng)所惠贈;PCR引物、測序(上海生工);EcoRI酶、BamHI等核酸內(nèi)切酶、klenow大片段、去磷酸化酶、T4 DNA連接酶(大連寶生物工程有限公司);大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞DH5α(上海天根化工有限公司);無內(nèi)毒素小量質(zhì)粒抽提試劑盒、中量質(zhì)粒抽提試劑盒(上海生工);逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(MBI Fermentas 公司,美國);陽離子脂質(zhì)體lipofectamineTM2000(上海invitrogen公司);HEK293T細(xì)胞(本實(shí)驗(yàn)室保存);DMEM高糖培養(yǎng)基、opti-MEM培養(yǎng)基、FBS(Hyclone,美國),PBS、胰酶(上海寧盛生物科技有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 miR-505慢病毒載體的構(gòu)建及鑒定
首先利用以下一對引物:
PcDNA-left:5'CCGGAATTCAGTGGATCCTGGAGGCTTG
EcoRI BamHI
PcDNA-right:5'CCGGAATTCCAGATCTGGGCCATTTGTTC
EcoRI BglII
采用PCR方法將帶有側(cè)翼的miR-505-3p/5p/nc的shRNA基因從pcDNATM6.2-GW/ EmGFP-miR-505載體質(zhì)粒(以下簡稱pcDNA-miR-505)擴(kuò)增得到分別包含miR-505-3p,miR-505-5p及miR-505-nc(有相似結(jié)構(gòu)但無關(guān)序列的對照組)的shRNA基因。1%的瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產(chǎn)物,純化回收,EcoRI酶切,再次純化。
EcoRI酶切FUGW和L26Fsy(1.1)GW(以下簡稱Fsy)空載體成線性化,分別與miR-505 shRNA基因片段4oC過夜連接,轉(zhuǎn)化至大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞DH5α,經(jīng)菌落PCR篩選出插入目的基因的重組質(zhì)粒,試劑盒法提取質(zhì)粒,鑒于FUGW、Fsy空載體序列含有單一BamHI酶切位點(diǎn),miR-505目的基因片段在5'端也含有一個BamHI酶切位點(diǎn),進(jìn)行BamHI酶切檢測目的基因插入的方向和拷貝數(shù),測序確認(rèn)后,得到表達(dá)載體。將連接正確的重組載體命名為FUGW-miR-505-3p、FUGW-miR-505-3p、FUGW-miR-505-nc(簡稱FUGW-miR-505-3p/5p/nc),F(xiàn)sy-miR-505-3p、Fsy-miR-505-3p、Fsy-miR-505-nc(簡稱Fsy-miR-505-3p/5p/nc)。
1.2.2 細(xì)胞培養(yǎng)與轉(zhuǎn)染
1.2.2.1細(xì)胞傳代培養(yǎng) HEK293T細(xì)胞培養(yǎng)于含有10%的FBS和1%的青鏈霉素的DMEM高糖培養(yǎng)基中,置于培養(yǎng)箱中37℃,5% CO2,取對數(shù)生長期細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)染試驗(yàn)。
1.2.2.2脂質(zhì)體法轉(zhuǎn)染 采用脂質(zhì)體法將pcDNA-miR-505-3p/5p/nc與構(gòu)建成功的重組載體FUGW-miR-505-3p/5p/nc,F(xiàn)sy-miR-505-3p/5p/nc分別轉(zhuǎn)染至HEK293T細(xì)胞。
實(shí)驗(yàn)前將HEK293T細(xì)胞以5×105/孔密度接種于12孔板。轉(zhuǎn)染前2小時將DMEM高糖培養(yǎng)基換成opti-MEM培養(yǎng)基,待轉(zhuǎn)染的細(xì)胞為單層并處于對數(shù)中期,融合度選擇為70%~80%時進(jìn)行轉(zhuǎn)染。12孔板各孔轉(zhuǎn)染用質(zhì)粒與脂質(zhì)體Lipofectamine2000分別為2微克和4微升,轉(zhuǎn)染步驟按脂質(zhì)體Lipofectamine2000轉(zhuǎn)染試劑說明書操作。轉(zhuǎn)染后6小時更換成含有4%青鏈霉素的正常DMEM高糖培養(yǎng)基。轉(zhuǎn)染后細(xì)胞置培養(yǎng)箱37℃,5%CO2孵育48小時。48小時,Trizol法提取12孔板細(xì)胞的總mRNA。
1.2.3 RT-PCR法檢測miR-505-3p/5p含量 采用Trizol法抽提的總mRNA,具體操作按照說明書進(jìn)行,以總RNA為模板,以下列特異引物進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng),得到各目的基因的cDNA。
逆轉(zhuǎn)錄引物:miR-505-3p:5'GCGTCTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGGCAATTCAGTTGAGACGCAGAAAACCA
GC,
miR-505-5p:5'GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGT
ATTCGCACTGGATACGACAACATCAATA,
m16基因:5'GTCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTAT
TCGCACTGGATACGACCGCCAA
逆轉(zhuǎn)錄步驟按試劑盒說明書操作。制備的cDNA稀釋5倍作為模板,進(jìn)行實(shí)時熒光定量PCR反應(yīng),miR-505-3p基因上游引物:GCGAGCACCGTCAACACT,下游引物:TGGTGTCGTGGAGTCGGC,
miR505-5p基因上游引物:GCCCGGGAGCCAGGAAG,下游引物:CAGGGTCCGAGGTATTCGCAC,
m16基因上游引物:CGCGCTAGCAGCACGTAAAT,下游引物:GTGCAGGGTCCGAGGT。95oC變性2s,62℃退火延伸32s,共反應(yīng)40個循環(huán),分析溶解曲線。 △Ct=Ct(miR-505-3p/5p/nc)-Ct(m16),△△Ct=△Ct(miR-505-3p/5p)-△Ct(miR-505-nc)表示miR-505-3p/5p的表達(dá),2-△△Ct表示實(shí)驗(yàn)組與對照組miR-505表達(dá)量差異。
1.3 統(tǒng)計方法
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以均值+標(biāo)準(zhǔn)差表示,依SPSS10.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn),P<0.05表示差異具有顯著性。
2 結(jié)果
2.1 miR-505慢病毒重組載體的鑒定
PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%的瓊脂糖凝膠電泳示分別在173bp、175bp、171bp左右有特異擴(kuò)增條帶,與預(yù)期相符,產(chǎn)物單一,說明引物特異性較好(圖1)。
菌落PCR產(chǎn)物1%的瓊脂糖凝膠電泳出現(xiàn)3種特異性條帶,分別于:208bp、416bp、624bp左右(圖2),說明目的小片段插入載體上的拷貝數(shù)不同,分別為1、2、3。
根據(jù)載體與目的片段上BamHI酶位點(diǎn)位置,BamHI酶切可以鑒定插入片段的方向。瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果示,對于插入一個拷貝的重組載體來說,770bp左右處出現(xiàn)特異性條帶為正向插入,反之913bp處出現(xiàn)特異性條帶為反向插入。而對于插入兩拷貝的重組載體也顯示出兩種情況:770bp、161bp處同時出現(xiàn)條帶,913bp與161bp處同時出現(xiàn)條帶,前者為兩拷貝都正向插入,后者則為兩拷貝都反向插入(圖3)。
選取正向插入的重組載體進(jìn)行測序,結(jié)果與GenBank中提供的序列一致,證明載體構(gòu)建成功(圖4)。
以FUGW-miR-505-3p為例,構(gòu)建成功的載體圖譜如圖5。
2.2 miR-505對HEK293T細(xì)胞的轉(zhuǎn)染
質(zhì)粒轉(zhuǎn)染HEK 293T細(xì)胞后48小時,于熒光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),三組質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中都有EGFP綠色熒光表達(dá)有差異,組內(nèi)綠色熒光表達(dá)相差不大。其中FUGW組表達(dá)熒光強(qiáng)度最高,pcDNA組次之,F(xiàn)sy組最弱,(圖6)。
2.3 RT-PCR檢測細(xì)胞中miR-505表達(dá)水平
抽提總RNA,RT-PCR結(jié)果顯示:轉(zhuǎn)染48小時時,轉(zhuǎn)染質(zhì)粒pcDNA-miR-505-3p、FUGW-miR-505-3p與Fsy-miR-505-3p的細(xì)胞中miR-505-3p明顯增高,miR-505-5p幾乎無變化(圖7A,p<0.05)。轉(zhuǎn)染質(zhì)粒pcDNA-miR-505-5p、FUGW-miR-505-5p與Fsy-miR-505-5p的細(xì)胞中miR-505-5p也明顯增高,miR-505-3p幾乎無變化(圖7B,p<0.05),說明構(gòu)建的表達(dá)載體能實(shí)現(xiàn)microRNA的過表達(dá)。
3 討論
miR-505位于小鼠X染色體X:57647578-57647667處,ATP11C基因的第一和第二個外顯子之間的第一個內(nèi)含子中,對于其生物學(xué)功能的研究目前還處于起步階段。2010年,Verduci L等發(fā)現(xiàn)miR-505能通過作用于其靶標(biāo)ASF/SF2(可變剪接因子)發(fā)揮調(diào)控小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的增殖和衰老/凋亡的作用[9]。Karni R等發(fā)現(xiàn)在許多細(xì)胞中轉(zhuǎn)染ASF/SF2可以激活mTOR部分信號通路[10]。Yamamoto Y等在研究腫瘤多藥抗性時,發(fā)現(xiàn)miR-505是一個新的腫瘤抑制miRNA,與其呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的蛋白Akt3,與mTOR通路上的AKT屬于同一基因家族[11]。因此miR-505極有可能通過調(diào)控mTOR信號通路發(fā)揮其生物學(xué)功能,而mTOR通路是目前分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn),它能整合細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的信號,起到調(diào)控細(xì)胞代謝,生長,增殖和存活等過程的中心調(diào)控者的作用,mTOR通路的改變與多種疾病相關(guān)[12]。
在細(xì)胞水平對小RNA進(jìn)行研究,可采用合成的雙鏈siRNA或者構(gòu)建在表達(dá)載體上的shRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞進(jìn)行。由于有些類型細(xì)胞脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染效果差,轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的siRNA半衰期短,體外合成siRNA對基因表達(dá)的抑制作用通常是短暫的,因而使其應(yīng)用受到較大的限制[13]。
采用事先在體外構(gòu)建能夠表達(dá)shRNA的載體, 然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄shRNA,不但使脂質(zhì)體有效轉(zhuǎn)染的細(xì)胞種類增加,而且對基因表達(dá)抑制效果也不遜色于體外合成siRNA,在長期穩(wěn)定表達(dá)載體的細(xì)胞中,甚至可以發(fā)揮長期阻斷基因表達(dá)的作用[14]。
本實(shí)驗(yàn)成功將miR-505的基因片段克隆到具有神經(jīng)元特異性的慢病度真核表達(dá)載體中,并通過瞬時轉(zhuǎn)染的方法轉(zhuǎn)染HEK293T細(xì)胞,熒光顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)染構(gòu)建的慢病毒載體在HEK293T細(xì)胞中EGFP熒光表達(dá),實(shí)時定量PCR結(jié)果也表明HEK293T細(xì)胞中能高表達(dá)miR-505,證明構(gòu)建載體成功??傊?,我們將利用構(gòu)建成功的慢病毒表達(dá)載體對miR-505的功能進(jìn)行更加深入的研究,對miR-505調(diào)控的靶基因以及其他小分子RNA之間是否存在功能上的關(guān)聯(lián)進(jìn)行深入研究,以期進(jìn)一步闡明miR-505的功能。
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作者簡介:馬驍驍,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,碩士研究生,研究方向:分子遺傳學(xué);周宇荀,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,副教授,研究方向:醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)出版時間:2014-3-11 10:20:32
網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/22.1186.S.20140311.1020.002.html
在細(xì)胞水平對小RNA進(jìn)行研究,可采用合成的雙鏈siRNA或者構(gòu)建在表達(dá)載體上的shRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞進(jìn)行。由于有些類型細(xì)胞脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染效果差,轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的siRNA半衰期短,體外合成siRNA對基因表達(dá)的抑制作用通常是短暫的,因而使其應(yīng)用受到較大的限制[13]。
采用事先在體外構(gòu)建能夠表達(dá)shRNA的載體, 然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄shRNA,不但使脂質(zhì)體有效轉(zhuǎn)染的細(xì)胞種類增加,而且對基因表達(dá)抑制效果也不遜色于體外合成siRNA,在長期穩(wěn)定表達(dá)載體的細(xì)胞中,甚至可以發(fā)揮長期阻斷基因表達(dá)的作用[14]。
本實(shí)驗(yàn)成功將miR-505的基因片段克隆到具有神經(jīng)元特異性的慢病度真核表達(dá)載體中,并通過瞬時轉(zhuǎn)染的方法轉(zhuǎn)染HEK293T細(xì)胞,熒光顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)染構(gòu)建的慢病毒載體在HEK293T細(xì)胞中EGFP熒光表達(dá),實(shí)時定量PCR結(jié)果也表明HEK293T細(xì)胞中能高表達(dá)miR-505,證明構(gòu)建載體成功??傊覀儗⒗脴?gòu)建成功的慢病毒表達(dá)載體對miR-505的功能進(jìn)行更加深入的研究,對miR-505調(diào)控的靶基因以及其他小分子RNA之間是否存在功能上的關(guān)聯(lián)進(jìn)行深入研究,以期進(jìn)一步闡明miR-505的功能。
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作者簡介:馬驍驍,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,碩士研究生,研究方向:分子遺傳學(xué);周宇荀,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,副教授,研究方向:醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)出版時間:2014-3-11 10:20:32
網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/22.1186.S.20140311.1020.002.html
在細(xì)胞水平對小RNA進(jìn)行研究,可采用合成的雙鏈siRNA或者構(gòu)建在表達(dá)載體上的shRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞進(jìn)行。由于有些類型細(xì)胞脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染效果差,轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的siRNA半衰期短,體外合成siRNA對基因表達(dá)的抑制作用通常是短暫的,因而使其應(yīng)用受到較大的限制[13]。
采用事先在體外構(gòu)建能夠表達(dá)shRNA的載體, 然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄shRNA,不但使脂質(zhì)體有效轉(zhuǎn)染的細(xì)胞種類增加,而且對基因表達(dá)抑制效果也不遜色于體外合成siRNA,在長期穩(wěn)定表達(dá)載體的細(xì)胞中,甚至可以發(fā)揮長期阻斷基因表達(dá)的作用[14]。
本實(shí)驗(yàn)成功將miR-505的基因片段克隆到具有神經(jīng)元特異性的慢病度真核表達(dá)載體中,并通過瞬時轉(zhuǎn)染的方法轉(zhuǎn)染HEK293T細(xì)胞,熒光顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)染構(gòu)建的慢病毒載體在HEK293T細(xì)胞中EGFP熒光表達(dá),實(shí)時定量PCR結(jié)果也表明HEK293T細(xì)胞中能高表達(dá)miR-505,證明構(gòu)建載體成功??傊?,我們將利用構(gòu)建成功的慢病毒表達(dá)載體對miR-505的功能進(jìn)行更加深入的研究,對miR-505調(diào)控的靶基因以及其他小分子RNA之間是否存在功能上的關(guān)聯(lián)進(jìn)行深入研究,以期進(jìn)一步闡明miR-505的功能。
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作者簡介:馬驍驍,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,碩士研究生,研究方向:分子遺傳學(xué);周宇荀,東華大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)研究所,副教授,研究方向:醫(yī)學(xué)分子遺傳學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)出版時間:2014-3-11 10:20:32
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