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β3GalT7基因的小干扰RNA筛选及其表达载体构建

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第l7卷第2期 江苏大学学报(医学版) Vo1.17 No.2 2007年3月 Journal of Jiangsu University(Medicine Edition) Mar.2oo7 GalT7基因的小干扰RNA筛选及其表达载体构建 朱蜊燕,仇灏,岳爱环,马珍妮,吴 艳,胡鹤娟,吴士良 (苏州大学医学院基础医学系生物化学与分子生物学教研室、生化-I-_程研究所。江苏苏州215123) [摘要】 目的:以 Ca/T7(人Bl,3-半乳糖基转移酶7)基因为研究对象,运用RNA干扰技术平台,筛选出该基因 的有效小干扰siRNA并构建该基因的RNA干扰表达载体,建立其下调表达模型。方法:通过PCR方法筛选针对 Ga/7T基因的有效小干扰siRNA,并合成带有荧光标记的RNA oligo进一步验证其有效性,进而构建该基因的RNA 干扰表达载体建立其下调表达模型。结果:成功筛选到 C.a/T7基因的有效小干扰siRNA,并进一步成功构建 Ga/T7的RNA干扰真核表达载体。结论:成功构建 Ga/7T的真核干扰表达载体,继而可以获得 Ga/T7表达受 抑制的人胃癌细胞SGC7901克隆,为研究该基因在肿瘤发生发展中的作用提供实验模型。 [关键词】人131,3 乳糖基转移酶7基因;小干扰RNA;RNA干扰表达载体 [中图分类号】Q53 [文献标识码]A [文章编号】 1671—7783【2007)02—0093一o4 lf3 GaZT7:The screening of siRNA and construction of RNAi-vector ZHU Li—yah,Qiu Hao,YUE Ai—huan,MA Zhen—ni,删Yah,HU He-juan,删Shi-liang (Department ofBiochemistry and MolecularBiology,Medical School ofSuzhou University,Sughoa Jiangsu 215123,China) [Abstract] Objective:Based on the RNAi(RNA intefrering)technology to construct the knockdown model of ̄C,aZr7 gene.Methods:Using PCR method to screen the most effective small interference RNA 0f Gal/7,synthesised fluorescently.1abeled RNA oligos to detect its effectiveness and constructed the RNAi.vector of Z仃.Results:The knockdown model of ̄C,atr7 gene was successfully constructed. Conclusion:The constructed RNAi—vector of Z仃lay foundation to functional study of the gene. [Key words] GalT7 gene;small interference RNA;RNAi-vector 在高等真核生物中,半乳糖普遍存在于各种类型 文旨在运用RNAi干扰技术平台建立该基因的下调 的聚糖中,它们广泛存在于N-连接或O一连接糖蛋白 表达模型,为以后此基因的功能研究奠定基础。 和糊旨中,行使着重要的生物学功能。p1,3糖基转 移酶(131,3-Glycosyltransferase¥,CAZy family 31,EC 1材料和方法 2.4.1.)是糖基转移酶中的一个家族。主要包括: 1.1材料 pl,3.半乳糖基转移酶(131,3-Galactosyhransferas— 1.1.1细胞来源人胃腺癌细胞株SGC7901购自中 es)¨。J,pl,3-N.乙酰氨基葡萄糖转移酶(B1,3一N. 国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物 Acetylglucosaminyltransferases) 一引,fringe(LFNG, 学研究所。 MFNG,RFNG) 卜引,核心1131,3一半乳糖基转移酶 1.1.2主要试剂HneSilence RNAi Kit和SilenCir— (core 1 B1,3-Galactosyltransferases) 等几个亚家族。 cle RNAi Kit购自美国Allele公司;小牛血清购自上 pl,3.半乳糖基转移酶是催化半乳糖反应的一个代 海华美生物公司;RPMI1640完全培养基购自Gibco 表性的酶,催化半乳糖(Galactose,Ga1)和氨基己糖 公司;胰蛋白酶购自Sigma公司;Hpofcetamine ̄ Hex(NAc)之间形成B1,3连接。以卢3Ga/T1为信息 2000转染试剂购自Invitrogen公司。StuI内切酶、T4 探针,通过同源筛选的策略,目前已经从该家族中克 DNA连接酶购自MBI公司;DEPC购自上海华舜生 隆得到6个成员( Gal—T1, ,7'3,1"4,/'5,T6)。 物工程公司;RT—PCR试剂盒购自Promega公司;琼 GaiT'/基因是本实验室克隆到的一个新基因,本 脂糖、DNA标准参照物购自南京大治生物公司。 【基金项目】国家自然科学基金资助项目(30670462) 【作者简介】朱刑燕(1982一),女,硕士研究生;吴士良(联系人),教授.博士生导师.E—mail ̄shiliangwu@hotmail.coln 维普资讯 http://www.cqvip.com

江苏大学学报(医学版) 第17卷 1.1.3引物设计设计引物采用Genetyx软件,并 经GenBank Blast进行同源检索后合成。引物由上 海英骏公司合成。 B-MG(预期扩增产物长度330 bp) F:5 .CTCGTGCTACTCTCTC I] ℃-3 R:5 -CATGTCTCGATCCCAC ITAAC-3 C,alT7的RT-PCR引物为:(预期扩增产物长 度302 bp) F:5 .CTATGTGCCCGAGTCCTrCTrCG-3 (1324-1346 nt) R:5 .GCAGTrGTrl'CCAGAGCCGAATG-3 (1603-1625 nt) 1.2 方 法 1.2.1 siRNA的设计利用互联网资源和小干扰 RNA设计原则选取四条可能的序列作为目标序列 (表1)。 表1 a3c,arr小干扰RNA候选序列的设计 Tab 1 Design of potential small interference RNA 1.2.2 siRNA内源表达系统的获得根据表1,按照 LineSilence RNAi Kit试剂盒说明,每条siRNA分别合 成正义链、反义链的下游基因特异性引物,通过PCR 方法得到 Ca/T/基因的siRNA内源表达系统。 1.2.3 GalT7有效SiRNA的筛选 按照lipo- fectamine 2000要求将通过PCR方法得到的siRNA 内源表达系统转染SGC7901细胞,48 h后收集细 胞。RT.PCR方法验证设计的siRNA的效率。 细胞的总RNA的提取采用Trizol一步法。以 所得到的细胞总RNA为模板,使用Promega公司的 试剂盒进行RT反应,得到 Ca/T/基因的cDNA。 随后PCR反应验证 Ca/T/基因mRNA水平的表 达变化,重复实验筛选出最为有效的siRNA。 1.2.4有效siRNA对 GalT7抑制效率的鉴定 根据之前筛选得到的有效siRNA,合成正义链3 端 带有TAMRA荧光标记的 GalT7的RNA Oligo,序 列如下:正义链5 -GCCUCAAAGUGUACAUCGAtt- 3 ,反义链5 .UCGAUGUACACUUUGAGGCtt-3 ,通 过脂质体方法将RNA oligo转染SGC7901细胞,荧 光成像系统观察细胞转染效果。 1.2.5 siRNA对 Ga/T7抑制效率的鉴定将合 成的siRNA Oligo按照lipofectamine 2000说明书转 染SGC7901细胞,转染48 h后收集细胞。RT.PCR 半定量验证有效siRNA的抑制效率:方法同前。 1.2.6 GalT7基因RNA干扰表达载体的构建 按照SilenCircle RNAi Kit说明合成 GalT7有效候 选序列的DNA插入片段,序列如下: 有效siRNA( Ca/T/.Si): A链:5 acaccGCCTCAAAGTGTACATCGAttgct- tgaaTCGATGTACACTIq'GAGGCt 3 B链:3 gCGGAG rITCACATGTAGCTaacgaact- tAGCTACATGTGAAACTCCGaaa姐5 : 阴性对照( Ca/T/-SCR): A链:5’acaccACGAGTGACTGCCATACATttgct- tgaaATGTATGGCAGTCACTCGTt 3 B链:3 gTGCTCACTGACGGTATGTAaacgaactt- TACATACC( CAGTGAGCAaaaaa 5 按照SilenCircle RNAi Kit说明书,将合成的两 个插入片段退火形成双链,以T4DNA连接酶定向连 接入带有酶切位点的pSilenCircle空载体中,连接产 物转化入感受态细菌DI-ISot,氨苄抗生素筛选培养。 随机挑选抗性菌落,摇菌抽提质粒进行酶切鉴定重 组子,在此基础上进行测序验证。 2结果 2.1 siRNA内源表达系统的获得 用PCR方法分别扩增得到所设计的4条siRNA 正义链和反义链的内源表达系统,每条表达系统仅 含启动子、siRNA片段和终止位点,约300 bp左右 (图1),可以在细胞内独立启动转录得到siRNA的 正义链和反义链,从而引起RNA干扰效应。 1:标准DNA分子质量参照物;2~5:4条候选干扰序列正义 siRNA转录本;6~9:4条候选干扰序列反义siRNA转录本 图1 ̄c,ar7的siRNA内源表达系统 Fig 1 Four 0otenti ̄small interference RNA transcript 0f G吐f丌 2.2 C,alT7有效siRNA序列的筛选 将所设计的4条不同siRNA的正义链和反义链 转染人SGC7901细胞株,48 h后分别测定每个细胞 株g3GalT7 mRNA水平的表达。RT-PCR结果显示, 以 ̄,-MG作为内参对照,转染第1和3条siRNA的 啪维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 朱刑燕,等. Ga/T7基因的小干扰RNA筛选及其表达载体构建 细胞/33GaiT7抑制效率十分明显,其余两条抑制效 果不明显。重复实验后选择第1条siRNA作为 /33GaiT7的高效siRNA,结果见图2。 300bp 400bp 500bp SGC7901细胞在激发波长为540 nm时发出玫瑰红 荧光(图3)。 2.4 siRNA对/33Ca/T?抑制效率的鉴定 RT-PCR结果显示,化学合成的siRNA oligo对 /33Ga/T7基因的抑制作用非常显著,抑制效率达到 90%以上(图4)。 600bp 2.5/33Ga/T7基因RNA干扰表达载体的构建 -MG 根据PCR方法筛选得到的高效siRNA,分别合 成带有酶切位点的正义链和反义链,退火后与预切 好的载体pSilenCircle连接,构成重组质粒pSilenCir- cle-sia3C.a2T7。同时将siRNA序列打乱次序并 BLAST同源检索后,构建pSilenCircle-Scr/33Ga/T7作 为对照,Stul内切酶酶切鉴定重组质粒,若质粒发生 自连接则得到3.5 kb和1.1 kb的两条带,而质粒与 DNA插入片段连接则得到4.6 kb的一条带(图5)。 I:标准DNA参照物;2:SC,C ̄901细胞;3~6:分别转染了4条候 选序列的SC,C ̄901细胞 图2不同siRNA引起的a3c,d ̄的mRNA表达变化 Fig2 RT-PCR profiles 0f in five different cells 77 mRNA 2.3 荧光成相系统观察转染后细胞 将细胞置于荧光显微镜下,可以看到转染后的 进一步测序结果表明序列已正确插入载体中。 图3荧光显微镜观察转染后细胞 Fig 3 SGC7901 transfected with siRNA by chemical synthesis 架,将其转染入细胞,利用表达框架中的U6启动子 3001 ̄ 分别转录得到siRNA的正义链和反义链,进而观察 是否能引起目的基因的表达下调;再使用合成的立 ,8-MG 即可用的RNA双链体鉴定筛选所得的高效siRNA 的基因沉默效率。 1:标准DNA参赠物;2:SC,C ̄901;3:SGC7901细胞转染化学合 成 GaiT7的siRNA 图4化学合成siRNA对p3c, ̄抑制效率的检测 Fig 4 RT-PCR profiles邶36;口f77 mRNA in cells transfc ̄d with siRNA by chemical synthesis 2ooobp 3 500bp 3讨论 5 4 3 2 l 5000bp 目前为止,制备siRNA的方法各有不同¨ M], 较为常用的方法有通过化学合成、体外转录、长片段 dsRNA经RNaseⅢ类降解体外制备,以及通过siR- NA表达载体或者病毒载体、PCR制备siRNA表达 框架在细胞中表达产生siRNA。在本实验进行的高 效siRNA筛选时,选用PCR方法制备siRNA表达框 l:lKb DNA分子量参照物;2:pSilenCircle—S G 仃;3:经Stul 内切酶酶切pSilenCircle—S ̄C.aZT7;4:pSilenCircle—scq∞ z仃;5:经 Stul内切酶酶切pSilenCircle—scqB3 z仃; 图5 p3c, ̄-RNAi载体的构建及鉴定 F-嚷5 Construction and identiifcation of 6 77-RNAi vector 维普资讯 http://www.cqvip.com

江苏大学学报(医学版) 第17卷 SilenCirele RNA干扰试剂盒是带质粒的RNA 200l,276(25):22032—22040. 干扰系统,它使用基于RNA的u6聚合酶Ⅲ启动子 和优化的终止子,从而在靶细胞内可以精确地形成 小分子干扰RNA(siRNA)。通过质粒上携带的筛选 标记,转染哺乳动物细胞,可建立siRNA表达的稳 定细胞系。通过Silencircle质粒与正义的DNA插 [6]Kataoka K,Huh N.A novel beta1.3-N.acetylglucosami- nyltransferase involved in invasion of cancer ceHs as as. sayed in vitro[J].Biochemical and Biophysical Re. search Communicati0ns,2002,294(4):843—848. [7]Cole SE,Levorse JM,Tilghman SM,et a1.Clckroegula- tory elements control cyclic expression of lunatic fringe 入片段或反义的DNA插入片段相连接,便可介导 siRNA的产生,或者单个质粒与一个具有发夹结构 的DNA插入片段相连接,也可介导siRNA的产生。 本实验通过成功构建了 GalT'/的RNA干扰真核 表达载体,继而可以获得 Ga/T7基因表达受抑制 的人胃癌细胞SGC7901克隆,为研究该基因在肿瘤 发生发展中的作用提供了实验模型。 during somitogenesis[J].Developmental Ceu,2002,3 (1):75—84. [8] Moran JL,Johnston SH,Rauskolb C,et a1.Genomic structure,mapping,and expression analysis of the m砌一 malin aLunatic,Manic,and Radical firnge genes[J]. Mamm Genome,l999,10(6):535—541. [9]Tongzhong Ju,Richard D.Cummings,A unique molec- ular chaperone Cosmc required for activity of the m肿- [参考文献] [1]Kolbinger F,Streif MB,Katopodis AG.Cloning of a hu- mail UDP-galactse:2-aceteamido-2-deoxy-D- uc0se 3- galactosyltransferese catalyzing the formation of type 1 malin corae l B3・galactosyhransferse[J].PNAS,e 20o2,99:l66l3一l66l8. [10]Elbashir SM,Harborth J,Lendeckel W,et a1.Duple- xes of 21.nucleotide RNAs mediate RNA interference in chains[J].J Biol Chem,1998,273(1):433—440. [2]Amado K,Almeida R,Cameiro F,et a1.A family of cultured mammalin ceials[J].Nature,2001,41l (6836):494—498. human B3-Galactsoyhransfersees[J].J Biol Chem, 1998,273(21):12770—12778. [11]Holen T,Ama ̄guioui M,Wiiger MT,et a1.Positional effects of short interfering RNAs targeting the human co- [3] Isshiki S,Togayachi A,Kudo T,et a1.Cloning,ex- pression,and characterization of a novel UDP-galaetose: agulation trigger Tisue Factor[J].Nucleic Acids Res, 2002,30(8):1757—1766. B-N-acetylglucosamine 81, 3-glactasylotransferse e(B3Ga1-1"5)responsible for synthesis of type 1 chain colorectal pancreatic epiheltia and tumor cells derived [12]Brummelkamp TR,Bemards R,AgaIIli R.A system ofr stable expression of short interfering RNAs in mammali- n cealls[J].Science,2002,296(5567):550-553. [13]Paddison PJ,Caudy AA,Bemstein E,et a1.Short hair- pin RNAs(shRNAs)induce sequence-speciifc silencing thereform[J].J Biol Chem,1999,274(18):12499— 12507. [4]ShiraishiN,NatsumeA,TogayachiA,et a1.Identiifca- iton nd charaacterization of three novel 81,3-N-acetyl- glucsamieny hransferases structurally elratd eto het 131,3- in mammalin ceHs[J].Genesa Dev,2002,16(8):48 9—958. [14]Billy E,Brondani V,Zhang H,et a1.Speciifc interfer- ence with gene expression induced by long,double- strnded RNA in mouse embrayonal teratocareinoma cell galactsylotransferse feamily[J].J Biol Chem,2001,276 (5):3498—3507. [5]Togayachi A,AkashimaT,Ookubo R,et a1.Molecular cloning and characterization of UDPGIcNAc:lactosylce- lines[J].Proc Nad Acad Sci USA,2001,98(25): 14428—14433 ramide bl,3-N-acetylgIucosaminyltransferase(b3Gn- T5),an essential enzyme for the expression of HNK-1 【收稿日期】2007一Ol一22 【本文编辑】何承志 nd Lewias X epitopes on glycolipids[J].J Biol Chem, 

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