3山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目(2004BS01012); 33通讯作者:E -mail :grli66bethesda @ 收稿日期:2008-06-20pEGFP -N3-t -PA 真核表达质粒的构建及其在成纤维细胞中的表达3王 栋 何成强 杨桂文 李国荣33(山东师范大学生命科学学院动物抗性生物学重点实验室,250014,济南∥第一作者24岁,男,硕士生)摘要 目的 利用基因工程技术克隆人组织纤溶酶原激活物(t -PA )基因并构建一种能高效、安全表达t -PA 的pEG FP -N3-t -PA 真核表达重组质粒,为进一步研制转基因动物奠定基础.方法 采用高效T riz ol 试剂快速从黑色素瘤细胞中提取总RNA ,RT -PCR 获得t -PA cDNA ,并将真核表达质粒pEG FP -N3和t -PA 基因片段分别双酶切,将回收的pEG FP -N3大片段(4.7kb )与t -PA 基因片段(1.1kb )重组.对pEG FP -N3-t -PA 质粒进行酶切鉴定和基因测序鉴定.脂质体介导pEG FP -N3-t -PA 转染成纤维细胞(NIH 3T 3),并用RT -PCR 法从mRNA 水平检测t -PA 的表达情况,用倒置荧光显微镜检测、分析其在NIH 3T 3细胞中的表达.结果 成功地从黑色素瘤细胞中克隆了t -PA 基因,并构建了以pEG FP -N3为载体的真核表达质粒载体,并能在真核细胞中表达、分泌t -PA.结论 含t -PA 基因真核表达质粒构建成功.关键词 组织纤溶酶原激活物; 真核表达质粒载体; 基因克隆; 成纤维细胞中图分类号 Q 344.13组织型纤溶酶原激活剂(tissue -type plasminogen activator ,t -PA )是一种丝氨酸蛋白酶,在体内广泛分布于血管内皮细胞、脑、成熟的卵母细胞、输卵管、胰腺等组织[1].它是由527个氨基酸组成的单链丝氨酸蛋白酶,具有选择性地在纤维蛋白表面活化纤溶酶原的性质,除参与机体凝血和纤溶的平衡调控外,还具有高效、特异的溶栓作用,是目前防治血栓性疾病最有效的药物之一[3,4].本研究用逆转录-聚合酶链式反应(Reverse T ranscriptase RT -PCR )技术,成功地从黑色素瘤细胞中克隆了人t -PA cDNA ,构建了含t -PA 基因的pEG FP -N3-t -PA 真核表达重组质粒载体,以期为探讨基因防治、以及转基因动物的研究奠定基础[1,2].1 材料与方法1.1 主要试剂 pEG FP -N3真核表达质粒由本实验室保存,总RNA 提取试剂盒,质粒提取试剂盒,RT -PCR 试剂盒,大肠杆菌菌株E .coli DH5α由天根生化公司提供,限制性内切酶,T 4DNA 连接酶,Ex T aq 酶、pM D18-T 载体由大连宝生生物公司提供;Lipofectamine 2000购于Invitrogen ;黑色素瘤细胞,成纤维细胞系(NIH 3T 3)由本实验室保存.其余试剂为电泳纯或分析纯.1.2 t -PA 基因引物设计 从G enBank 中查找下载人的t -PA 基因序列,由MEG A 4.0分析软件对t -PA 序列进行分析,阅读其框架,选取其具有功能的1060bp 的片段,根据引物设计原则设计一对引物,其5′端引物引入Hind Ⅲ酶切位点,3′端引物引入BamH I 酶切位点,并分别在上、下游引物的5′端引入4个保护碱基.上游引物是:5′-CG AT CG AAG CTT CG ATG T CTT AT C AGGG AAAC AG TG ACTG CT -3′(Hind Ⅲ);下游引物是:5′-C ATG ACGG AT CCCGG T CG C ATG TTG T C ACG-3′(BamH I ).1.3 t -PA 基因cDNA 克隆 依据T rizol 试剂盒说明,从人黑色素瘤细胞中提取总RNA ,按逆转录试剂盒使用说明进行RT -PCR 反应合成cDNA 第一链,然后以其为模板进行PCR 反应.取逆转录产物1μl ,加入5μl 10×Reaction Bu ffer ,4μl dNTP 混合物(2.5mm ol ΠL ),1μl Pyrobest DNA 聚合酶(2U Πμl ),t -PA 上游引物、下游引物各1μl ,加ddH 2O 至总体积50μl.将反应体系置于PCR 仪中,94℃预变性5min ,94℃30s ,56℃45s ,72℃1min ,31个循环后72℃延伸10min.1.0%琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物,并按回收试剂盒说明对RT -PCR 产物快速纯化回收.1.4 PCR 扩增产物的克隆和鉴定 PCR 产物回收后,在T 4DNA 连接酶的作用下,与pM D18-T 载体连接,16℃水浴4h ,连接产物转化入E .coli DH5α感受态细胞.37℃培养过夜,挑取转化生长的阳性菌落,应用质粒提取试剂盒提取重组质粒,分别用PCR 和双酶切对重组质粒进行鉴定.并送菌种至华大基因科技公司对阳性克隆片段进行双向测序分析.9012008年12月第23卷 第4期山东师范大学学报(自然科学版)Journal of Shandong N ormal University (Natural Science )Dec.2008V ol.23N o.41.5 pEG FP -N3-t -PA 真核表达重组质粒的构建[5] 用Hind Ⅲ和BamH I 双酶切回收的t -PA 片段定向插入用同法酶切的pEG FP -N3载体启动子下游,得到重组质粒pEG FP -N3-t -PA.构建过程见图1.1.6 pEG FP -N3-t -PA 重组质粒的鉴定 用构建的pEG FP -N3-t -PA 重组质粒转化E .coli DH5α感受态细胞,筛选阳性克隆,扩增,提取并纯化重组质粒DNA ;将重组质粒用双酶切(Hind Ⅲ和BamH I )鉴定.1.7 pEG FP -N3-t -PA 真核表达重组质粒转染成纤维细胞 将NIH 3T 3细胞培养至对数生长期,接种于6孔板,待细胞密度为70%～80%时,用Lipofectamine 2000转染试剂盒进行转染,转染方法按说明书进行.重组质粒量为2μg Π孔.加入转染试剂和质粒后,细胞放置37℃5%C O 2孵育箱孵育4h ,去除转染复合物并加入含10%小牛血清的新鲜培养液,培养24～48h ,荧光显微镜下观察.1.8 RT -PCR 法检测质粒转染成纤维细胞后t -PA 基因的mRNA 表达 收集培养的成纤维细胞(1.5×106个Πm l ),按T rizol 试剂盒说明书提取总RNA ,并以它为模板进行RT -PCR ,扩增t -PA cDNA ,其程序同前.图1 pEG FP -N3-t -PA 构建图图2 人黑色素瘤细胞中t -PA 基因的RT -PCR 产物1.DNA M arker D L2000;2、3、4、5.t -PA 基因RT -PCR 扩增产物.图3 pM D18-T -t -PA 重组质粒的鉴定结果1.重组质粒pM D18-T -t -P A 经PCR 扩增t -P A 基因产物;2.质粒pM D18-T -t -PA ;3.重组pM D18-T -t -PA 经Hind Ⅲ和BamH I 双酶切;4.DNA M ark D L2000plus.2 结 果2.1 t -PA 基因片段的扩增 用所设计的引物,对人黑色素瘤细胞中的t -PA 进行RT -PCR 扩增,其扩增的基因片段大约为1.1kb ,其中含酶切位点、起始密码子和终止密码子,结果见图2.2.2 t -PA 基因片段与pM D18-T 质粒连接和重组质粒的鉴定 纯化的PCR 产物经T 4DNA 连接酶与pM D18-T 质粒连接后,转化DH5α,随机挑选出阳性重组子菌落进行扩增培养,用PCR 法扩增出约1.1kb 的t -PA 基因片段;同样用Hind Ⅲ和BamH I 双酶切重组质粒也可分离到1.1kb 的基因片段和开环质粒pM D18-T (2.6kb ).结果见图3.2.3 测序结果及比对分析 将华大公司测序结果与G ene Bank 中的t -PA cDNA 序列进行比对,结果完全一致,见图4.2.4 t -PA 基因片段与pEG FP -N3质粒连接和重组质粒的鉴定 纯化的PCR 产物经T 4DNA 连接酶与pEG FP -N3质粒连接后,转化DH5α,随机挑选出阳性重组子菌落进行扩增培养,用PCR 法扩增出约1.1kb 的t -PA 基因片段;同样用Hind Ⅲ和BamH I 双酶切重组质粒也可分离到1.1kb 的基因片段和开环质粒pEG FP -N3(4.7kb ),结果见图5.2.5 pEG FP -N3-t -PA 质粒转染NIH 3T 3细胞后融合蛋白的表达 采用脂质体法将pEG FP -N3-t -PA 质粒转染NIH 3T 3细胞24h 后,倒置荧光显微镜下观察,见转染后的NIH 3T 3细胞发出的绿色荧光,说明质粒转染NIH 3T 3细胞后有融合蛋白的表达,见图6.2.6 RT -PCR 法检测t -PA 基因转染成纤维细胞后t -PA mRNA 表达水平 经对pEG FP -N3-t -PA 转染的细胞总RNA 进行扩增,结果转染重组质粒组扩增出约1.1kb 左右的cDNA 片段,见图7.11第23卷山东师范大学学报(自然科学版)第4期 图4 DNAstar 将测得序列与G enBank中已知序列E01466比对结果图5 pEG FP -N3-t -PA 重组质粒的鉴定结果1.D N A M ark D L2000plus ;2.重组质粒pEG FP -N3-t -P A 经H indⅢ和BamH I 双酶切后产物;3.质粒pEG FP -N3-t -PA ;4.重组质粒pEG FP -N3-t -P A 经PCR 扩增t -P A 基因产物.图6 pEG FP -N3-t -PA 质粒转染 NIH 3T 3细胞后融合蛋白的表达图7 t -PA 转染NIH 3T 3RT -PCR 结果1.DNA M arker D L2000;2.重组质粒pEG FP -N3-t -PA 转染NIH 3T 3细胞后t -PA 基因RT -PCR 扩增产物;3.重组质粒pEG FP -N3-t -PA 经PCR 扩增t -PA 基因产物;4.未转染质粒的NIH 3T 3细胞t -PA 基因RT -PCR 扩增产物.3 讨 论人组织型纤溶酶原激活剂(t -PA )由于对血栓具有较好的特异性亲和作用,溶栓效果好,溶栓后再出血的发生率低,在心肌梗塞症状发作后的短时间内给药效果明显,安全性高已经成为治疗血栓性疾病的首选药[5].但是其半衰期短,需持续用药,费用极为昂贵又使其大规模应用于临床受到了限制,因此将外源性t -PA基因导入体细胞,使之在局部持续分泌出活性较高的基因产物,以防治血栓形成的方法,具有良好的应用前景[6,7].用质粒携带目的基因转染靶细胞可以获得良好的目的基因表达,并且质粒制备简单,成本低,较少产生抗原性,重复使用性好,安全性高,适合临床应用[8].我们选用的真核质粒pEG FP -N3是一种新型真核表达载体,能在大多数哺乳动物细胞内高效表达,该载体除保留有能在多种细胞中促进重组蛋白高表达的人巨细胞病毒(C M V )增强启动子及易于插入外源基因片段的多克隆位点外,还含有EG FP 报告分子,当其和目的基因一起融合表达时,无需加任何底物、荧光性质稳定、对细胞无毒性、使用方便.这为我们后期转基因动物的鉴定及基因表达位置的确定奠定了基础.本研究通过应用基因重组技术,成功构建了pEG FP -N3-t -PA 真核表达载体;将该载体转染NIH 3T 3细胞,荧光显微镜下观察证实该载体在真核细胞内可成功表达t -PA -EG FP 融合蛋白,这为今后血栓相关性疾病的t -PA 基因治疗研究奠定了坚实的基础,也进一步为利用显微注射法制备转基因动物铺平道路.111第4期王 栋,等:pEG FP -N3-t -PA 真核表达质粒的构建及其在成纤维细胞细胞中的表达第23卷 第23卷山东师范大学学报(自然科学版)第4期 4 参考文献[1] H oylaerts M,Rijken D C,Iijnen H R,et al.K inetics of the activation of plasm inogen by human tissue plasm inogen activator[J].J Biol Chem,1981,(257):2912[2] 张永忠.转基因动物的应用与展望[J].山东师范大学学报(自然科学版),2001,16(1):83～87[3] C ollen D.On the regulation and control of fibrionlysis[J].Thromb Haem ostasis,1980,43(1):77[4] Bell L D.Chem ical synthesis,cloning and expression in mammalian cells of a gene coding for human tissue-type plam inogen activator[J].G ene,1998,63(4):155[5] 萨姆布鲁克J,拉塞尔D W.分子克隆实验指南第三版[M].黄培堂等译.北京:科学出版社,2002.45～105[6] W augh J M,K attash M,Li J.et al.G ene therapy to prom ote thromboresistance:Local overexpression of tissue plasm inogen activator to prevent arterialthrombosis in an in viv o rabbit m odel[J].Proc Natc Acad Sci US A.1999,96(3):1065～1070[7] 张会亮,王建英,等.tPA特性及其利用转基因乳腺生物反应器生产研究进展[J].山东医药,2008,48(1):143～144[8] 庄文忠.动植物生物技术的交叉渗透及展望[J].山东师范大学学报(自然科学版),2002,17(1):79～80CLONING OF THE t-PA GENE AN D CONSTRUCTION OFpEGFP-N3-t-PA EXPRESSION VECTORWang D ong He Chengqiang Y ang G uiwen Li G uorong(C ollege of Life Science,K ey Laboratory for Animal Anti-S tress,Shangdong N ormal University,250014,Jinan,China)Abstract Objective T o construct a recombinant eukary otic expressing vector pEG FP-N3-t-PA including functional region of human tissue-type plasminogen activator(t-PA)gene to provide a basis for further study on the research of transgenic animals.Methods The t-PA cDNA was obtained from melanoma cell with RT-PCR and inserted into the Hind III and BamH I site of the plasmid pEG FP-N3,then,pEG FP-N3-t-PA was trans fected into NIH 3T3mediated by Lipfectin2000T M.The recombinant plasmid was proved success ful by restriction enzyme digestion and DNA sequencing.The expression of the chimeric protein was con firmed by fluorescent microscope and the t-PA expression level was tested by RT-PCR.The t-PA gene was cloned and the pEG FP-N3-t-PA vector was constructed.The t-PA expression in the eukary otic cell could be detected in the group with trans fected t-PA gene.The recombinant eukary otic expression plasmid is success fully constructed.K ey w ords T issue-type plasminogen activator; Eukary otic expression plasmid; gene cloning; NIH3T3 211。
