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编号:10233184
人反义igf-Ⅱ基因真核表达载体pIGF-ⅡAs的构建*
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1998年第9期
     作者:张鸣青1 杨冬华1 毛积芳2 顾 红2 徐 重1

    单位:

    关键词:真核细胞/遗传学;基因,结构;基因,免疫球蛋白/遗传学

    华人消化杂志980920

    Construction of pIGF-ⅡAs:a eukaryotic expression vector for antisense human insulin-like growth factor Ⅱ gene*

    ZHANG Ming-Qing1, YANG Dong-Hua1, MAO Ji-Fang2, GU Hong2 and XU Chong1
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    1Department of Gastroenterology of Zhujiang Hospital, First Military Medical University, Guangzhou 510282, Guangdong Province, China

    2Department of Biochemistry, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

    Subject headings eukaryotic cells/genetics; genes, structural; genes, immunoglobulin/genetics

    Abstract

    AIM To construct a eukaryotic expression vector for antisense human insulin like growth factor Ⅱ (IGF-Ⅱ) gene.
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    METHODS A cDNA coding B domain of the human IGF-Ⅱ was synthesized and cloned into pGEM7Zf(+) vector. The IGF-Ⅱ fragment from restriction endonuclease digestion was further inserted into eukaryotic vector pcDNA3 in transdirection.

    RESULTS The sequence of cloned IGF-Ⅱ cDNA was proved to be the same as the designed. The constructed antisense IGF-Ⅱ pcDNA3 was identified to be correct by PCR and dot blotting hybridization.

    CONCLUSION A reliable and forthright method for chemical synthesis of small fragments gene and cloning was provided. A way for construction of pIGF-ⅡAs-A eukaryotic expression vector for antisense human IGF-Ⅱ gene was set up. This study is one of the basic work for IGF-Ⅱ antisense gene therapy for hepatocellular carcinoma.
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    摘 要

    目的 人反义igf-Ⅱ基因真核表达载体的构建.

    方法 PC/gene软件分析并设计人IGF-Ⅱ cDNA B区域,化学合成并得到人IGF-Ⅱ cDNA克隆于原核载体pGEM7Zf(+),将之反向连接到逆转病毒表达载体pcDNA3. 经定向设计,将IGF-Ⅱ反义基因插入真核载体,pcDNA3中.

    结果 经DNA双链测序证明,克隆的人IGF-Ⅱ cDNA序列与设计完全一致,构建所得反义IGF-Ⅱ真核载体pIGF-ⅡAs,经Dot blot, PCR鉴定结果正确.

    结论 为小片断的基因合成与克隆提供了简捷可靠的方法,得到了反义igf-Ⅱ基因真核表达载体,为肝癌的反义基因治疗提供了基础.

    0 引言
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    胰岛素样生长因子Ⅱ(insulin like growth factor-Ⅱ, IGF-Ⅱ)是一类具有胰岛素样生长刺激活性及免疫调节的67肽分子,其基因定位于11p15,11号染色体短臂的缺失与重排,可丧失对IGF-Ⅱ 基因的抑制性调控,导致IGF-Ⅱ呈持续性过表达. 肝脏是合成分泌IGF-Ⅱ的主要器官. IGF-ⅡRNA存在于各种组织中,在肝癌、结肠癌等多种肿瘤中IGF-Ⅱ表达增高. 我们既往曾从不同角度、不同水平研究证实,igf-Ⅱ基因的异常激活与肝细胞的持续增殖、生长、分化及恶性转化关系密切,尤其是在不典型增生肝细胞中存在着IGF-Ⅱ及其受体几乎一致性过量表达,从而提示IGF-Ⅱ及其受体可能通过自分泌及旁分泌机制参与肝癌的演变[1-3]. 为了深入探讨IGF-Ⅱ在肝细胞及肝癌细胞中生物效应及癌变机制,我们在IGF-Ⅱ cDNA片断化学合成与克隆的基础上进行IGF-Ⅱ反义真核表达载体的构建,为下一步基础治疗的研究奠定依据.

    1 材料和方法
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    1.1 主要试剂 碱基合成单体全套试剂购自加拿大Sangon, T4 kinase购自Biolabs,T4DNA ligase,限制性内切酶EcoRⅠ,XbaⅠ,载体pGEM7Zf(+),地高辛标记试剂盒购自Boehringer Mannheim;真核载体pcDNA3由第二军医大学毛积芳教授惠赠;IPTG,x-gal,DH5 α购自华美生物公司;Sequenase version 2.0 DNA 序列测定试剂盒购自US biochemical (USB);DNA/PCR纯化试剂盒购自上海华顺公司. α-32PdATP购自北京亚辉公司.

    1.2 方法

    1.2.1 人IGF-Ⅱ cDNA片段的化学合成与纯化 根据igf-Ⅱ已知基因序列[4],经PC/gene软件分析和设计6个不同的(图1)24~39聚核苷酸片段,5'和3'端分别设计含XbaⅠ,EcoRⅠ酶切位点,以便定向克隆. 在ABI391DNA 合成仪分别合成纯化,片断设计见图2,构建策略见图4. 取F2,F3,F4,F5 4个片段磷酸化:F2,F3,F4,F5各取6μL (50amol/L),T4 kinase 1μL(10×106U/L), 10×T4 kinase buffer 4μL, ATP 0.5μL(5000amol/L),双蒸水10.5μL,37℃ 温育1h,70℃×10min,等体积酚、酚:氯仿、氯仿抽提,0.1体积3M NaOAc,2倍体积无水乙醇沉淀,700mL/L乙醇洗涤、晾干,溶于双蒸水10μL中;加F1,F6各5μL(50pmol),总体积为20μL,90℃×5min,缓慢退火至室温. 退火片段加10×T4 ligase buffer 2μL,T4 ligase (10×103U/L) 1μL,加水补至体积为20μL,14℃ 12h,70℃×10min,等体积酚:氯仿抽提,0.1体积3M NaOAc, 2倍体积无水乙醇沉淀,700mL/L乙醇洗涤,晾干,溶于双蒸水10μL中. pGEM7Zf(+)双酶切:质粒1μg加EcoRⅠ,XbaⅠ各1μL (10u/L),反应体积20μL,37℃水浴2h. 酶切片段经低溶点凝胶分离纯化大片段,溶于双蒸水10μL中,测A(OD值). IGF-Ⅱ cDNA质粒构建:双酶切pGEM7Zf(+)大片断与F1~6片断按1mol∶3mol混合,加T4 ligase buffer 4μL, T4 ligase 1μL, 总体积为20μL,14℃水浴12h,所得重组质粒称为pIGF-Ⅱ. pIGF-Ⅱ重组载体转化与筛选:Ecoli DH5α感受态制备[5],取pIGF-Ⅱ 10μL加入DH5α感受态200μL,0℃冰浴,30min;42℃ 90s;0℃冰浴,2min;上述溶液加入含1mL LB试管中,37℃,轻摇45min,离心,吸去上清,细菌沉淀用200μL LB重悬,涂于含X-gal, IPTG,AmpLB平皿上,37℃培养16h,进行兰白斑筛选,重组子pIGF-Ⅱ为白色克隆,对照为蓝色克隆. 人IGF-Ⅱ cDNA的序列测定:重组子质粒抽提纯化后,按USB测序试剂盒说明操作.
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    F1 5' CTAGAGCTTACCGCCCCAGTGAGA 3'

    F2 5' CCCTGTGCGGCGGGGAGCTGGTGGACACCCTCCAGTTCG 3'

    F3 5' TCTGTGGGGACCGCGGCTTCTACTTCAGCAGGCCCGCAG 3'

    F4 5' AGCTCCCCGCCGCACAGGGTCTCACTGGGGCGGTAAGCT 3'

    F5 5' AAGCCGCGGTCCCCACAGACGAACTGGAGGGTGTCCACC 3'

    F6 5' AATTCTGCGGGCCTGCTGAAGTAG 3'

    图1 化学合成的6个F1~F6单链核苷酸序列
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    CTAGAGCTTACCGCCCCAGTGAGACCCTGTGCGGCGGGGA

    TCGAATGGCGGGGTCACTCTGGGACACGCCGCCCCT

    GCTGGTGGACACCCTCCAGTTCGTCTGTGGGGACCGCGGC

    CGACCACCTGTGGGAGGTCAAGCAGACACCCCTGGCGCCG

    TTCTACTTCAGCAGGCCCGCAG

    AAGATGAAGTCGTCCGGGCGTCTTAA

    图2 化学合成IGF-Ⅱ部分cDNA序列图

    1.2.2 人IGF-Ⅱ反义真核表达载体的构建 构建途径如图5所示. IGF-Ⅱ cDNA片断的纯化[5]:pIGF-Ⅱ 30μg(30μL),加EcoRⅠ 2.5μL,XbaⅠ 2.5μL,10×H buffer 5μL, 双蒸水10μL, 37℃水浴3h,电泳小片断割胶,过柱纯化,含目的片断约100mL的琼脂糖块,将之置1.5mL Eppendrof管中,加入S1溶液300μL,50℃,10min,将溶解液注入吸附柱,离心弃液,将450μL W1液加入吸附柱,弃液30μL(双蒸水pH 8.0)加入柱中,高速离心后得到所需目的片断DNA溶于30μL双蒸水中,测A(OD值). pcDNA3质粒酶切纯化,方法同2.3,分离大片断割胶过柱纯化,溶于30μL双蒸水中,测A(OD值). IGF-Ⅱ cDNA片断与pcDNA3双酶切大片断按2mol∶1mol数之比混合后,加T4 ligase连接,方法同①,重组子为pIGF-ⅡAs. pIGF-ⅡAs鉴定,F2片断1μg制备探针按地高辛标记盒操作说明进行,标记毕浓度为20mg/L,取pIGF-ⅡAs质粒100ng作Dot blotting,以pIGF-Ⅱ(测序证实为阳性对照),pcDNA3,pSVK3,pGEM7Zf(+)为阴性对照, 以样本1,2,3,4,5及pcDNA3,pIGF-Ⅱ,pSVK3点样各100ng于NC膜,紫外线530nm照射10min,核酸固定经预杂交40℃,2h加标记探针杂交过夜,洗膜后,按地高辛显色系统操作说明进行,3h终止显色. 克隆产物的酶切鉴定:pIGF-Ⅱ,pIGF-ⅡAs,pcDNA3,pGEM7Zf(+)质粒各1μg,在20μL反应体积中,加入1μL EcoRⅠ,10×H buffer 2μL, 37℃ 1h后行10g/L琼脂糖凝胶电泳.
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    1.2.3 克隆产物的PCR鉴定[6] pIGF-Ⅱ,pIGF-ⅡAs,pcDNA3,pGEM7Zf(+)质粒DNA各200ng约2μL,4μL dNTP (2mmol),5μL MgCl2 (1.5mmol), 5μL 5×PCR buffer; F1,F6引物各2μL约50pmol,加双蒸水32μL,Taq酶0.6μL加液体石蜡50μL行PCR反应,反应条件:95℃ 5min,94℃ 45s,60℃ 45s,72℃ 45s×30循环;72℃ 10min,4℃ 2h,产物经PCR离心柱纯化盒纯化,按操作说明进行.
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    2 结果

    2.1 IGF-Ⅱ cDNA的合成与克隆 pIGF-Ⅱ经转化大肠杆菌DH5 α后,平皿出现42个白色菌落,46个蓝色菌落,阴性对照均蓝色菌落,DH5α在抗体平皿无菌落. 挑4株白色克隆,经培养,质粒大抽后纯化测序,结果与设计一致(图3).

    2.2 pIGF ⅡAs的重组与克隆 pIGF ⅡAs重组子约300个,取5个克隆抽质粒,斑点杂交均呈阳性信号,对照为阴性信号,结果见图6.

    2.3 克隆产物的PCR克隆产物与鉴定 pIGF-Ⅱ,pIGF ⅡAs,pcDNA3,pGEM7Zf(+)4种质粒以F1,F6引物PCR扩增结果见图7.

    2.4 pIGF-Ⅱ,pIGF ⅡAs,pcDNA3,pGEM7Zf(+)4种质粒(EcoRⅠ)消化后电泳所得片段 分别为3.1kb,5.5kb,5.4kb,3.0kb,4条不同DNA片段如图8所示.
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    3 讨论

    我们根据IGF-ⅡmRNA前体确定的IGF-Ⅱ cDNA核苷酸序列及氨基酸一级结构的Bdomain(图1),缘Bdomain系igf-Ⅱ基因编码序列的5'端,利于反义RNA治疗,故选择此序列合成基因,F1~F6片断含XbaⅠ,EcoRⅠ,酶切位点,这样设计利于片断合成后定向克隆. igf-Ⅱ分6个片断合成,经PC/gene软件处理,充分考虑退火温度的均衡及二级结构的因素而设计,可避免退火效率低下和错配,通过一次生快速酶促连接反应得到的两端都是无磷酸基的igf-Ⅱ基因片断,与其连接产物的缺口相吻合,转入大肠杆菌DH5α后,获得足够的阳性克隆,如此构建的重组子经测序证实后可进一步用于igf-Ⅱ反义基因的构建,因pcDNA3与PcIGF-ⅡAs质粒片断相差不大,故用Dot blotting证实,结果经PCR同样扩增出106bp片断. 所以我们的设计获得了人IGF-ⅡcDNA反义表达载体. 目前pIGF-ⅡAs转入肝癌细胞,观察其生物学行为的研究正在进行.
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    致谢 顾健人院士在反义基因设计予以指导.

    4 参考文献

    1 Yang DH, Liu WW, Gu JR, Liu SL. The expression of the products of IGF-Ⅱ, IGF-Ⅱ receptors and CSF-1 receptors in human primary hepatocellular carcinoma and juxtacancerous liver tissue. J Med Coll PLA, 1993;8(4):368-371

    2 杨冬华,刘为纹,顾健人,万大方,刘尚廉. IGF-Ⅱ,IGF-Ⅱ受体和CSF-1受体/C-fms癌基因产物在肝癌、癌旁肝组织的细胞定位与表达. 中华消化杂志,1993;13(4):189-192

    3 杨冬华,徐重,杨波,顾健人,钱连方,曲淑敏. 不同肝病患者肝细胞中胰岛素样生长因子及其受体的表达. 中华医学杂志,1996;76(1):50-51
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    4 Bell GI, Merryweather JP, Sanchez-Pescador R, Stempien MM, Priestley L, Scott J et al. Sequence of a cDNA clone encoding human preproinsulin like growth factor Ⅱ. Nature, 1984;310(5980):775-777

    5 Davis L, Kuchi M, Battey J. Basic methods in molecular biology. 2nd ed. East Norwalk: Appletion and Lange, 1994:15-300

    6 Hugh G, Annette MG. PCR technology. Current innovations. 1st ed, Florida: CRC, 1994:20-30, 百拇医药(张鸣青1 杨冬华1 毛积芳2 顾 红2 徐 重1)