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        miR-9對人胃癌細(xì)胞株活化白細(xì)胞黏附分子基因表達(dá)的靶向調(diào)控作用

        2019-01-24 08:33:28余丹純聶玉強(qiáng)黃耀星孫小娟
        關(guān)鍵詞:共轉(zhuǎn)染報告基因細(xì)胞株

        余丹純,聶玉強(qiáng),黃耀星,孫小娟

        廣州市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科,廣東 廣州 510180

        活化白細(xì)胞黏附分子(activated leukocyte cell adhesion molecule,ALCAM)也稱CD166,是一種廣泛存在于人體各個組織器官的糖蛋白,是免疫球蛋白超家族的成員之一,已有研究證實,其在胃癌組織中高表達(dá),且與轉(zhuǎn)移有關(guān)[1-3]。微小RNA(miRNA)是真核生物中一類21~25個核苷酸的非編碼小分子RNA,在進(jìn)化上具有高度保守性,通過與靶基因mRNA 3′端非編碼區(qū)(3′untranslated region,3′UTR)互補(bǔ)而抑制或促進(jìn)靶基因mRNA降解或抑制其翻譯,從而對基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)調(diào)控,作為一類潛在的癌基因或抑癌基因發(fā)揮作用[4-6]。探討研究靶向調(diào)控ALCAM的miRNA,可能為胃癌的治療提供新切入點。本研究運用生物信息學(xué)軟件預(yù)測靶向調(diào)控ALCAM的miRNA,并通過雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)、SYBR Green熒光定量PCR和Western blotting等實驗技術(shù)檢測驗證其靶向調(diào)控作用。

        1 材料與方法

        1.1細(xì)胞和主要試劑人正常胃黏膜GES-1細(xì)胞株和SGC-7901、MGC-803、BGC-823胃癌細(xì)胞株由ATCC引入,實驗室凍存。質(zhì)量濃度為100 g/L的胎牛血清、RPMI 1640培養(yǎng)基、DMEM培養(yǎng)基購自Gibco公司;DH 5α購自廣州博川生物科技有限公司;限制性內(nèi)切酶Sgf I和Not I購自NEB公司;pEASY-Blunt Cloning Vector購自北京全式生物技術(shù)有限公司;psiCHECK-2及Dual Luciferase Reporter Assay System購自Promega公司;miR-NC、miR-9 mimics、miR-9 inhibitor購自Ambion公司;總RNA和總蛋白提取試劑盒、PCR引物、Lipofectin 2000購自Invitrogen公司;逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、SYBR Green試劑盒購自TaKaRa公司;鼠抗人ALCAM單克隆抗體購自Thermo Fisher Scientific公司。

        1.2生物信息學(xué)預(yù)測調(diào)控ALCAM的miRNA采用MiRanda、TargetScan和Pictar 3個生物信息學(xué)軟件對調(diào)控ALCAM的miRNA進(jìn)行預(yù)測,選擇3種計算方法預(yù)測結(jié)果的交集。

        1.3細(xì)胞培養(yǎng)及實驗對象確定將GES-1、SGC-7901、MGC-803和BGC-823細(xì)胞株置于質(zhì)量濃度為100 g/L的胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)液中,在37 ℃、體積分?jǐn)?shù)為5%的CO2孵箱中培養(yǎng),每2~3 d用質(zhì)量濃度為2.5 g/L的胰酶消化傳代,取對數(shù)生長期細(xì)胞進(jìn)行實驗。SYBR Green熒光定量PCR檢測各細(xì)胞株ALCAM mRNA的表達(dá)量,確定實驗對象。

        1.4總RNA提取及RT-PCR收集細(xì)胞,Trizol試劑盒提取總RNA,在Bio Photometer Plus艾本德核酸蛋白測定儀上測定RNA的濃度和純度,按M-MLV說明書進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA備用。

        1.5ALCAM雙熒光素酶報告基因載體及突變載體構(gòu)建運用Primer 5軟件設(shè)計PCR擴(kuò)增引物,ALCAM-3′UTR-F:5′-GCGATCGCCCAATTGAAGCATGAACGTGG-3′,ALCAM-3′UTR-R:5′-GCGGCCGCATCTTTTAGGCATAGACGGGTATG-3′,ALCAM-3′UTR-Mut-F:5′-GGGAAA-ATGGTTTCTTATTTGTTTTGCATGGCTAAGCC-3′,ALCAM-3′UTR-Mut-R:5′-CCCCTTTTAGAAACCATTAAATGTTGACCAAGATTC-3′,擴(kuò)增合成ALCAM 3′UTR和ALCAM-mut 3′UTR片段,片段長度為 1 030 bp,兩端帶有Sgf I和Not I的酶切位點。將ALCAM 3′UTR和ALCAM-mut 3′UTR片段分別鏈接至T載體(pEASY-Blunt Cloning Vector),轉(zhuǎn)化感受態(tài)大腸埃希菌DH 5α,LB/Kam培養(yǎng)基篩選克隆成功重組子,分別命名為ALCAM-T和ALCAM-mut-T,送華大基因公司進(jìn)行基因測序。經(jīng)測序鑒定后分別提取ALCAM-T/ALCAM-mut-T陽性克隆和psiCHECK-2載體質(zhì)粒,雙酶切質(zhì)粒,將ALCAM 3′UTR/ALCAM-mut 3′UTR鏈接至psiCHECK-2,轉(zhuǎn)化感受態(tài)大腸埃希菌DH 5α,LB/Kam培養(yǎng)基篩選克隆成功重組子,提取質(zhì)粒,Sgf I和Not I雙酶切鑒定,分別命名為psiCHECK-2-ACALM和psiCHECK-2-ALCAM-mut。

        1.6雙熒光素酶報告基因活性檢測將SGC-7901細(xì)胞以1×105ml-1的密度接種于24孔板上(計數(shù)后,按5×104個細(xì)胞/孔接種),細(xì)胞匯合度為50%~60%時,根據(jù)Lipofectin 2000(Invitrogen公司)說明書,每孔加入20 μmol/L的miRNA 1 μl和0.5 μg質(zhì)粒進(jìn)行共轉(zhuǎn)染。實驗分組如下:(1)未轉(zhuǎn)染的空白對照組;(2)共轉(zhuǎn)染miR-NC、psiCHECK-2-ALCAM或psiCHECK-2-ALCAM-mut;(3)共轉(zhuǎn)染miR-9 mimics、psiCHECK-2-ALCAM或psiCHECK-2-ALCAM-mut;(4)共轉(zhuǎn)染miR-9 inhibitor、psiCHECK-2-ALCAM或psiCHECK-2-ALCAM-mut;每組設(shè)4個復(fù)孔。轉(zhuǎn)染24 h后,每孔用PBS洗2次,加入100 μl的PLB(Passive Lysis Buffer),室溫輕微振搖15 min,收集細(xì)胞裂解液,將20 μl細(xì)胞裂解液加入發(fā)光板后,用GloMax生物發(fā)光檢測儀讀取背景值2 s,每個樣品加入100 μl LAR Ⅱ 工作液,快速混勻,讀值2 s,讀值完畢后,每樣品再加入100 μl Stop & Glo?Reagent,快速混勻后,放入發(fā)光檢測儀中,讀值2 s。保存數(shù)據(jù),檢測結(jié)果分析,F(xiàn):螢火蟲螢光素酶;R:海腎螢光素酶,歸一化值=(R/F)樣品/(R/F)空白對照。

        1.7SYBRGreen熒光定量PCR檢測ALCAMmRNA的表達(dá)水平運用Primer 5軟件設(shè)計PCR擴(kuò)增引物,ALCAM-F:5′-TTTTACTTACCAGGACAGC-3′,ALCAM-R:5′-GACATAGTTTCCAGCATC-3′,擴(kuò)增片段為327 bp;內(nèi)參GAPDH-F:5′-GCACCGTCAAGGCTGAGAAC-3′,GAPDH-R:5′-TGGTGAAGACGCCAGTGGA-3′,擴(kuò)增片段138 bp??偡磻?yīng)體系20 μl,PCR反應(yīng)條件:95 ℃ 5 min,95 ℃ 15 s,60 ℃ 15 s,72 ℃ 32 s,40 循環(huán),對60~95 ℃升溫整個過程進(jìn)行全程熒光信號收集,繪制融解曲線,每個樣本重復(fù)3次。2-△△Ct法分析樣品中ALCAM基因的相對表達(dá)量。

        1.8Westernblotting檢測ALCAM蛋白的表達(dá)水平收集細(xì)胞,用RIPA裂解細(xì)胞樣品并提取總蛋白,BCA法測量蛋白濃度;煮沸變性,經(jīng)SDS-PAGE凝膠電泳后,將蛋白轉(zhuǎn)膜至PVDF,洗滌封閉,4 ℃冰箱孵育一抗(鼠抗人1∶1 000 ALCAM單克隆抗體)過夜,TBST洗滌,然后室溫孵育二抗(羊抗鼠1∶10 000)1 h,以GAPDH為內(nèi)參,最后用ECL化學(xué)法進(jìn)行曝光、顯影;采用灰度分析軟件計算ALCAM蛋白相對表達(dá)量,實驗重復(fù)3次。

        2 結(jié)果

        2.1預(yù)測miR-9是ALCAM潛在的靶向調(diào)控基因應(yīng)用3個生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(MiRanda、TargetScan和Pictar)預(yù)測靶向調(diào)控ALCAM的miRNA,結(jié)果顯示,miR-9是ALCAM潛在的調(diào)控miRNA,ALCAM 3′UTR含有1個miR-9的結(jié)合位點。

        2.2各細(xì)胞株中ALCAM基因mRNA的表達(dá)SGC-7901、MGC-803和BGC-823胃癌細(xì)胞株ALCAM mRNA表達(dá)量分別為1.006±0.132、0.675±0.089和0.768±0.078,明顯高于人正常胃黏膜GES-1細(xì)胞株

        (0.004±0.0006),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),其中SGC-7901細(xì)胞株mRNA表達(dá)水平最高,確定其為實驗細(xì)胞株。

        2.3ALCAM3′UTR和ALCAM-mut3′UTR片段擴(kuò)增合成成功將ALCAM-T和ALCAM-mut-T送華大基因公司進(jìn)行基因測序,經(jīng)測序確認(rèn)擴(kuò)增出來的ALCAM基因3′UTR序列是正確的,ALCAM 3′UTR突變后hsa-miR-9-5p結(jié)合部位已經(jīng)突變,如紅色框部位所示(見圖1)。

        2.4miR-9與ALCAM基因3′UTR的相互作用分組轉(zhuǎn)染后通過雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,在SGC-7901細(xì)胞中,psiCHECK-2-ALCAM質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染了miR-9 mimics的細(xì)胞組相對熒光素酶活性(3.717±0.0578)較psiCHECK-2-ALCAM質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染了miR-NC、miR-9 inhibtor的細(xì)胞組或空白對照組(5.943±0.051、5.905±0.209、5.988±0.884)明顯降低(P<0.05)。而共轉(zhuǎn)染了psiCHECK-2-ALCAM-mut質(zhì)粒的miR-NC、miR-9 mimics或miR-9 inhibitor的細(xì)胞組相對熒光素酶活性(4.572±0.075、4.683±0.157、4.380±0.108)與空白對照組(4.491±0.016)相比,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),說明miR-9直接與ALCAM基因3′UTR互補(bǔ)結(jié)合而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用(見圖2)。

        圖1 ALCAM-mut-T質(zhì)粒突變部位測序示意圖Fig 1 ALCAM-mut-T sequencing of plasmid mutation sites

        注:與miR-9 mimics細(xì)胞組相比,*P<0.05。圖2 miR-9與ALCAM基因3′UTR的相互作用Fig 2 Interaction between miR-9 and ALCAM 3′UTR

        2.5miR-9對ALCAM表達(dá)的影響通過SYBR Green熒光定量PCR和Western blotting檢測miR-9對ALCAM表達(dá)水平的影響,結(jié)果顯示,psiCHECK-2-ALCAM質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染miR-9 mimics的細(xì)胞組ALCAM mRNA的表達(dá)水平(0.280±0.07)和蛋白表達(dá)水平(0.335±0.019)較psiCHECK-2-ALCAM質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染miR-NC、miR-9 inhibitor的細(xì)胞組或空白對照組ALCAM mRNA的表達(dá)水平(1.015±0.452、2.232±0.522、1.006±0.132)和蛋白表達(dá)水平(0.507±0.021、0.754±0.113、0.559±0.029)明顯降低(P<0.05)(見圖3~4)。

        注:與miR-9 mimics細(xì)胞組相比,*P<0.05。圖3 ALCAM mRNA的相對表達(dá)量Fig 3 Relative expression of ALCAM mRNA

        注:與miR-9 mimics細(xì)胞組相比,*P<0.05。圖4 ALCAM蛋白的相對表達(dá)量Fig 4 Relative expression of ALCAM protein

        3 討論

        多項研究發(fā)現(xiàn),ALCAM在多種腫瘤細(xì)胞包括乳腺癌、食管癌和結(jié)腸癌中高表達(dá)且與患者的預(yù)后有關(guān)[7-9]。而ISHIGAMI等課題組[1-3]的前期研究則發(fā)現(xiàn)了ALCAM在胃癌組織中高表達(dá),且與轉(zhuǎn)移有關(guān)。本研究通過SYBR Green熒光定量PCR檢測對比人胃黏膜GES-1細(xì)胞株及SGC-7901、MGC-803和BGC-823等胃癌細(xì)胞株中ALCAM mRNA的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)人胃黏膜GES-1細(xì)胞株中ALCAM基因的表達(dá)量極低,而各胃癌細(xì)胞株中ALCAM基因的表達(dá)水平升高,再次證實ALCAM在胃癌細(xì)胞中高表達(dá),與前期實驗結(jié)果一致。綜上,ALCAM基因與胃癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān),進(jìn)一步研究其調(diào)控機(jī)制將有助于胃癌的治療及改善預(yù)后。

        發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)腫瘤相關(guān)的miRNA可為腫瘤的治療提供新的切入點。本研究應(yīng)用MiRanda、TargetScan和Pictar 3個生物信息學(xué)軟件對調(diào)控ALCAM表達(dá)的miRNA進(jìn)行預(yù)測,均提示ALCAM 3′UTR有miR-9結(jié)合位點,推測miR-9可能是靶向調(diào)控ALCAM基因的miRNA。熒光素酶報告基因系統(tǒng)是目前常用的miRNA精確靶點驗證方法,其判斷原理是:miRNA與報告基因mRNA下游插入的預(yù)測靶基因3′UTR序列特異性結(jié)合后,將抑制報告基因的表達(dá),與對照組相比,報告基因熒光素酶活性將明顯降低。本研究分組共轉(zhuǎn)染miRNA和重組質(zhì)粒后經(jīng)雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)miR-9明顯抑制psiCHECK-2-ALCAM質(zhì)粒的熒光素酶活性,而對突變體psiCHECK-2-ALCAM-mut的熒光素酶表達(dá)無明顯影響,說明miR-9直接與ALCAM基因3′UTR互補(bǔ)結(jié)合而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。而進(jìn)一步通過SYBR Green熒光定量PCR及Western blotting檢測miR-9對ALCAM表達(dá)的影響,發(fā)現(xiàn)miR-9顯著抑制ALCAM mRNA和蛋白的表達(dá)水平。上述實驗闡明ALCAM基因在胃癌細(xì)胞株中高表達(dá),miR-9直接負(fù)性調(diào)控SGC-7901胃癌細(xì)胞中ALCAM的表達(dá),為今后胃癌治療的研究提供新方向,值得我們關(guān)注和深入研究。

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