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        慢病毒介導(dǎo)shRNA沉默大鼠肝BRL-3A細(xì)胞PDZK1對膽管側(cè)膜Bsep表達(dá)的影響

        2019-10-16 06:49:56楊方方彭偲偲宋紅萍
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)運(yùn)體病毒感染膽管

        楊方方,劉 萍,程 靜,彭偲偲,雷 亮,吳 濤,宋紅萍,

        肝細(xì)胞依靠細(xì)胞膜上的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體實(shí)現(xiàn)攝取和分泌膽汁的功能。在病理狀態(tài)下,肝細(xì)胞藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體發(fā)生顯著改變,參與誘導(dǎo)膽汁淤積性肝病發(fā)生[1]。膽管側(cè)膜ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)表達(dá)異常、功能下降是膽汁淤積性肝病的重要分子基礎(chǔ)[2]。PDZK1(NHERF3)蛋白能夠調(diào)控多種藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)和功能[3]。近年來發(fā)現(xiàn),PDZK1表達(dá)抑制或者缺失,可以導(dǎo)致其靶蛋白(轉(zhuǎn)運(yùn)體)的亞細(xì)胞定位異常、表達(dá)和功能下降。該研究篩選PDZK1基因的RNA最佳干擾靶點(diǎn),構(gòu)建其慢病毒干擾載體LV3/PDZK1 shRNA,體外觀測慢病毒介導(dǎo)的shRNA對BRL-3A細(xì)胞PDZK1的沉默效應(yīng)及對膽管側(cè)膜膽鹽輸出泵(Bsep)表達(dá)的影響。

        1 材料與方法

        1.1 材料BRL-3A細(xì)胞株購自ATCC;3個(gè)干擾靶點(diǎn)寡核苷酸序列及其對照序列的合成由武漢塞維爾生物提供;質(zhì)粒抽提試劑盒購自Roche公司;限制性內(nèi)切酶、DNA內(nèi)切酶、DNA連接酶和Taq聚合酶購自加拿大MBI Fermentas;中量抽提試劑盒購自杭州愛思進(jìn)生物技術(shù)有限公司;凝膠回收試劑盒購自北京天根生化公司;LV3 (H1/GFP&Puro)慢病毒載體購自上海吉瑪公司;Lipofectamine2000購自美國Invitrogen公司;PDZK1、Bsep抗體購自英國Abcam公司;最佳干擾靶點(diǎn)DNA oligo使用Designer 3.0(Genepharma)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),合成引物由蘇州吉瑪基因提供。

        1.2 方法

        1.2.1PDZK1最佳siRNA靶點(diǎn)的設(shè)計(jì)與篩選 分別針對3個(gè)靶點(diǎn)設(shè)計(jì)干擾大鼠PDZK1的siRNA序列(914、797、1 075);以5×104個(gè)細(xì)胞/孔的細(xì)胞密度接種BRL-3A細(xì)胞在6孔板中,24 h后,分別以3對siRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞6 h后換液,48 h后采用RT-PCR和Western blot方法檢測PDZK1表達(dá),篩選出最佳的RNA干擾靶點(diǎn)。大鼠PDZK1引物序列 F:5′-CTACGGTTTCTATCTGAGGGCG-3′,R:5′-AGGCAG TTCTTGACTTTGGCAG-3′;Bsep引物序列F:5′-CC CTCATACGGAATCCCAAGA-3′,R:5′-GGCGATGGG CAACTGAGAT-3′;β-actin引物序列F:5′-TGCTATG TTGCCCTAGACTTCG-3′,R:5′-GTTGGCATAGAGGTC TTTACGG-3′。

        1.2.2PDZK1shRNA慢病毒載體的構(gòu)建與鑒定 設(shè)計(jì)并合成針對最佳siRNA的shRNA靶序列;LV3-shRNA模板中的loop結(jié)構(gòu)選用了TTCAAGAGA以避免形成終止信號;正義鏈模板的5′端添加了GATCC,與BamH Ⅰ酶切后形成的粘端互補(bǔ);反義鏈模板的5′端添加了AATTC,與EcoR Ⅰ酶切后形成的粘端互補(bǔ)。正義鏈:5′-GATCC-(GN18)-(TTCAAGAGA)-(N18C)-TTTTTTG-3′;反義鏈:3′-G(CN18)-(AAGTTCTCT)-(N18G)-AAAAAACTTAA-5′;退火,將合成的DNA片段與帶有綠色熒光蛋白(GFP)的載體LV3 (H1/GFP&Puro)質(zhì)粒連接,構(gòu)建重組慢病毒載體LV3/PDZK1 shRNA,隨即轉(zhuǎn)入感受態(tài)的大腸桿菌;將轉(zhuǎn)化的大腸桿菌接種到含Apm抗性LB瓊脂培養(yǎng)基,培養(yǎng)16 h,挑取陽性克隆抽提質(zhì)粒,進(jìn)行酶切篩選,測序進(jìn)一步鑒定。測序正確的菌株采用高純度質(zhì)粒中量抽提試劑盒抽提質(zhì)粒。

        1.2.3PDZK1 shRNA慢病毒包裝及滴度測定 測序通過的質(zhì)粒與pHelper 1.0載體、pHelper 2.0載體共轉(zhuǎn)染進(jìn)293T慢病毒包裝細(xì)胞,于37 ℃、5%CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h后收集293T細(xì)胞上清液,離心獲得病毒濃縮液,分裝后置-70 ℃冰箱中保存。采用倍比稀釋法測定重組慢病毒滴度。取對數(shù)生長期293T細(xì)胞,以2×103個(gè)細(xì)胞/孔接種至96孔板,分8組,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔,每孔加入含10% FBS的DMEM培養(yǎng)基100 μl,置37 ℃、5%CO2孵箱下培養(yǎng)24 h。準(zhǔn)備8個(gè)無菌的EP管,每管中加入90 μl的無血清培養(yǎng)基,取待測病毒原液10 μl加入第1個(gè)管中,混勻后,取10 μl加入第2個(gè)管中,以此操作直至最后一管。選取對應(yīng)細(xì)胞孔,棄掉90 μl培養(yǎng)基,加入90 μl稀釋好的病毒溶液,于37 ℃、5% CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱培養(yǎng)。各組加入病毒原液相當(dāng)于10、1、10-1、10-2、10-3、10-4μl;24 h后補(bǔ)足完全培養(yǎng)基至200 μl;48~72 h后,觀察綠色熒光表達(dá)情況。病毒滴度為每孔GFP陽性細(xì)胞數(shù)/病毒原液量。

        1.2.4BRL-3A細(xì)胞的LV3/PDZK1 shRNA重組慢病毒感染 轉(zhuǎn)染前1 d,取(2~3)×105個(gè)細(xì)胞/孔的BRL-3A細(xì)胞接種在6孔板上,培養(yǎng)24 h后將原有培養(yǎng)基棄去,加入2 ml的細(xì)胞完全培養(yǎng)基;置于5%CO2的培養(yǎng)箱中,于37 ℃培養(yǎng)至細(xì)胞匯合達(dá)到40%~60%;細(xì)胞換液,將病毒液與終濃度5 μg/ml polybrene加入新鮮培養(yǎng)基中,經(jīng)空病毒感染或未感染的BRL-3A細(xì)胞作為對照;8~12 h后觀察細(xì)胞狀態(tài),若細(xì)胞狀態(tài)無明顯病變,繼續(xù)培養(yǎng),24 h后更換新鮮培養(yǎng)基。BRL-3A細(xì)胞選用MOI=20進(jìn)行病毒轉(zhuǎn)染,病毒用量(μl)=(細(xì)胞數(shù)×MOI值/病毒原液滴度)×103;24~48 h觀察GFP的表達(dá)情況并拍照。

        1.2.5LV3/PDZK1 shRNA慢病毒對BRL-3A細(xì)胞PDZK1和膽管側(cè)膜Bsep基因表達(dá)的影響 收集經(jīng)慢病毒感染48 h的BRL-3A細(xì)胞,使用TRIzol試劑提取細(xì)胞總RNA,采用RT-PCR法檢測PDZK1、Bsep基因的mRNA表達(dá)水平,以空病毒感染的BRL-3A細(xì)胞的同樣檢測作為對照,以β-actin基因作為內(nèi)參。大鼠PDZK1、Bsep特異檢測引物見1.2.1。

        1.2.6LV3/PDZK1 shRNA慢病毒對BRL-3A細(xì)胞PDZK1和膽管側(cè)膜Bsep蛋白表達(dá)的影響 采用Western blot法將經(jīng)慢病毒感染48 h的BRL-3A細(xì)胞總蛋白以及膜蛋白分別提取、轉(zhuǎn)移至硝酸纖維膜,再浸于含PDZK1一抗(1 ∶500)與Bsep一抗(1 ∶500)的封閉液中,4 ℃過夜;加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的二抗(1 ∶3 000),室溫孵育0.5 h,用TBST在室溫下脫色搖床上洗3次,每次5 min;隨后與混合好的ECL溶液結(jié)合1~2 min,顯色拍照,以β-actin作為內(nèi)參。

        2 結(jié)果

        2.1 PDZK1最佳siRNA靶點(diǎn)的篩選采用RT-PCR法和Western blot方法從3對siRNA中篩選出最佳RNA干擾序列(表1、圖1),結(jié)果選定Pdzk1-rat-914對應(yīng)的序列進(jìn)行病毒包裝。

        2.2 PDZK1 shRNA慢病毒載體的構(gòu)建與鑒定重組慢病毒載體LV3/PDZK1 shRNA經(jīng)限制性酶切酶BamHⅠ與EcoRⅠ酶切,酶切結(jié)果表明,被EcoR Ⅰ切開的可能是陽性克隆(圖2)。將陽性克隆進(jìn)行測序鑒定證實(shí),攜帶PDZK1 shRNA的重組慢病毒載體LV3/PDZK1 shRNA得以成功構(gòu)建。

        表1 siRNA序列信息

        圖1 BRL-3A細(xì)胞轉(zhuǎn)染PDZK1 siRNA進(jìn)行篩選

        2.3 PDZK1 shRNA慢病毒重組體的包裝及其滴度測定Lipofectamine2000基因轉(zhuǎn)染試劑介導(dǎo)LV3/PDZK1 shRNA慢病毒質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞,培養(yǎng)72 h,熒光顯微鏡下觀察,可見GFP強(qiáng)表達(dá)(圖3)。以倍比稀釋方法檢測其病毒滴度為: 1×109TU/ml。

        2.4 BRL-3A細(xì)胞的LV3/PDZK1 shRNA慢病毒感染未經(jīng)LV3/PDZK1 shRNA慢病毒感染的BRL-3A細(xì)胞不表達(dá)GFP(圖3C),經(jīng)LV3/PDZK1 shRNA慢病毒感染的BRL-3A細(xì)胞,熒光顯微鏡觀察可見明顯GFP表達(dá)(圖3D)。

        2.5 LV3/PDZK1 shRNA慢病毒對BRL-3A細(xì)胞的PDZK1、Bsep基因表達(dá)的影響提取未經(jīng)感染的BRL-3A細(xì)胞(blank)、空載病毒感染48 h的BRL-3A細(xì)胞(NC)、LV3/PDZK1 shRNA慢病毒感染48 h的BRL-3A細(xì)胞(shRNA)總RNA為模板,進(jìn)行RT-PCR檢測,結(jié)果顯示shRNA組PDZK1、Bsep基因的mRNA相對表達(dá)水平為:(0.17±0.02)、(0.43±0.07);NC組PDZK1、Bsep基因的mRNA相對表達(dá)水平為:(0.97±0.06),(0.94±0.25);與NC組比較,shRNA組PDZK1、Bsep基因的mRNA相對表達(dá)水平顯著抑制(P<0.01),見圖4。由此提示,重組慢病毒LV3/PDZK1 shRNA能在mRNA水平有效沉默BRL-3A細(xì)胞的PDZK1、Bsep基因的表達(dá)。

        2.6 LV3/PDZK1 shRNA慢病毒對BRL-3A細(xì)胞PDZK1及Bsep蛋白表達(dá)的影響Western blot檢測blank、NC、shRNA這3個(gè)組BRL-3A細(xì)胞的PDZK1及Bsep蛋白表達(dá)情況。結(jié)果顯示與blank組和NC組比較,shRNA組的PDZK1和Bsep蛋白表達(dá)均顯著降低(P<0.01),見圖5。由此提示,在RNA水平沉默BRL-3A細(xì)胞PDZK1基因可有效抑制其PDZK1及Bsep蛋白表達(dá)。

        圖2 PDZK1 shRNA慢病毒載體的構(gòu)建示意圖

        圖3 LV3/PDZK1 shRNA慢病毒感染的細(xì)胞 ×100

        圖4 BRL-3A細(xì)胞中PDZK1及Bsep基因表達(dá)

        A:PDZK1基因表達(dá)情況;B:Bsep基因表達(dá)情況,以actin為內(nèi)參;與shRNA組比較:**P<0.01

        圖5 BRL-3A細(xì)胞中PDZK1及Bsep蛋白表達(dá)

        A:PDZK1蛋白表達(dá)情況;B:Bsep蛋白表達(dá)情況;與shRNA組比較:**P<0.01

        3 討論

        近年來,PDZK1對藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體的調(diào)控作用逐漸引起重視。PDZK1具有PDZ結(jié)構(gòu)域,可以特異性識別并結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體C末端大約5個(gè)氨基酸長度的特定序列模塊的肽類(PDZ結(jié)合域)。PDZK1大量分布在肝、腎、小腸,與多數(shù)轉(zhuǎn)運(yùn)體的分布一致。機(jī)體病理狀態(tài)通過誘導(dǎo)PDZK1表達(dá)改變,繼而引起某些轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)和功能異常。例如慢性腎病(CKD)大鼠的腎臟上皮細(xì)胞和腸道上皮細(xì)胞PDZK1表達(dá)受到顯著抑制,導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)體(Mrp4和OCTN1)定位紊亂和功能下降。因此,PDZK1已被視為轉(zhuǎn)運(yùn)體相關(guān)疾病的新的治療靶點(diǎn)[4]。

        炎癥誘導(dǎo)肝細(xì)胞膽管側(cè)膜ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)與功能改變,是造成膽汁生成和排泌受阻的直接原因[5]。α-萘異硫氰酸酯(ANIT)能夠誘導(dǎo)肝臟炎性細(xì)胞浸潤并且明顯影響肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)體(Bsep、NTCP),促進(jìn)膽汁淤積形成[6]。內(nèi)毒素誘導(dǎo)膽汁淤積大鼠的膽管側(cè)膜Bsep表達(dá)下調(diào)亦與肝組織炎癥程度緊密相關(guān)[7]。然而,炎癥影響ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體的機(jī)制尚不清楚。有報(bào)道[8]發(fā)現(xiàn)炎癥因子能夠抑制PDZK1蛋白表達(dá)。最新研究[9]顯示炎癥性肝損傷能夠引起PDZK1、膽管側(cè)膜Bsep和Mrp2表達(dá)均顯著下調(diào)。上述研究提示炎癥很可能通過PDZK1這一中介對膽管側(cè)膜ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體實(shí)現(xiàn)調(diào)控。

        因此,運(yùn)用RNA干擾技術(shù),針對大鼠PDZK1基因序列,設(shè)計(jì)與篩選出PDZK1基因的3個(gè)干擾靶點(diǎn)。從3個(gè)干擾靶點(diǎn)中篩選到PDZK1基因的最佳干擾靶點(diǎn)。設(shè)計(jì)并合成針對最佳干擾靶點(diǎn)的shRNA靶序列,連入LV3載體,成功構(gòu)建了LV3/PDZK1 shRNA慢病毒載體,實(shí)現(xiàn)了該慢病毒載體對大鼠BRL-3A肝細(xì)胞的有效感染。RT-PCR與Western blot檢測證實(shí),LV3/PDZK1 shRNA慢病毒載體能夠介導(dǎo)PDZK1 shRNA有效沉默BRL-3A細(xì)胞的PDZK1表達(dá),同時(shí)下調(diào)膽管側(cè)膜Bsep的表達(dá),提示PDZK1 shRNA可能通過沉默BRL-3A細(xì)胞的PDZK1,使BRL-3A細(xì)胞膽管側(cè)膜Bsep表達(dá)減少。而PDZK1下調(diào)引起B(yǎng)sep表達(dá)降低的機(jī)制可能與Bsep定位紊亂和發(fā)生降解有關(guān)。文獻(xiàn)[10]報(bào)道,轉(zhuǎn)運(yùn)體(Oap1a1)需要PDZK1協(xié)同招募驅(qū)動蛋白kinesin-1,才能正確地運(yùn)輸至肝細(xì)胞膜;敲除PDZK1可導(dǎo)致Oap1a1堆積在細(xì)胞內(nèi)并大量降解。另一項(xiàng)研究[11]發(fā)現(xiàn),人腎上皮HEK293細(xì)胞的PDZK1過表達(dá)能夠明顯上調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)體(MRP4)表達(dá)水平,可能與PDZK1減少M(fèi)RP4降解有關(guān)。綜上所述,PDZK1可能扮演著一個(gè)在細(xì)胞內(nèi)協(xié)助運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)體分子至細(xì)胞頂側(cè)膜,并且使其穩(wěn)定表達(dá)的伴侶蛋白的角色。

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