AtMET1基因克隆及化学诱导表达分析

抑制端粒保护蛋白TPP1表达诱导ATM依赖DNA损伤反应端粒保护蛋白TPP1shRNA逆转录病毒表达载体shTPP101，shTPP102，与表达外源性TPP1的TPP1睭A质粒共同转染293T细胞，WesternBlot检测shTPP1抑制外源性TPP1蛋白表达；RT睵CR检测shTPP1抑制小鼠胚胎成纤维细胞（mouseembryonicfibroblast,MEF）内源性TPP1mRNA的表达.再用shTPP1分别感染ATM＋/＋MEF和ATM－/－MEF细胞后，分别采用细胞生长曲线和BrdU掺入法检测细胞增殖，免疫荧光/端粒肽核酸荧光原位杂交法（IF/PNA睩ISH）检测端粒功能障碍诱导损伤灶（TIF）的形成.结果：shTPP101和shTPP102均能明显抑制外源性TPP1蛋白和内源性TPP1mRNA的表达，shTPP101和shTPP102作用于原代培养的MEFs后细胞生长缓慢，BrdU阳性细胞数量分别占8.0%和8.7%，显著低于对照细胞的29.3%(P<0.01,P<0.01)；而细胞表现为体积变大，形态扁平等类似细胞衰老的形态学改变；IF/PNA睩ISH法检测结果显示，shTPP1作用于ATM＋/＋MEF细胞后导致端粒DNA损伤标志物-磷酸化的H2AX（γ睭2AX）和53BP1损伤灶（TIF）的形成，定量结果显示约50%的ATM+/+细胞中出现至少5个TIF；而在shTPP1作用后的ATM-/-细胞中，端粒γ睭2AX和53BP1形成的TIF数量显著减少，出现5个TIF的细胞数量不足5%，与对照组细胞相比无显著性差异.结论：抑制TPP1表达后诱发端粒ATM依赖的DNA损伤反应，进而抑制细胞增殖，促动细胞衰老.【关键词】端粒;短发夹RNA;DNA;损伤反应0引言关键调控因子［1］.对肿瘤的研究发现，绝绝大多数肿瘤细胞在分裂增殖过程中保持稳定的端粒长度，因而通过干涉端粒的结构和功能有可能控制肿瘤发展［2］.当前发现端粒保护蛋白主要有6个亚单位：TRF1，TRF2，TIN2，Rap1，POT1和TPP1，他们共同组成端粒保护蛋白复合体（Shelterin）［3］，其中TPP1是形成蛋白复合体的关键因子之一［4-5］.我们通过采用靶向端粒结合蛋白TPP1小片段干扰RNA （siRNA）技术，构建TPP1短发夹RNA（shRNA）逆转录病毒介导的表达载体，观察抑制TPP1表达后所诱导的端粒DNA损伤反应以及对细胞增殖和衰老的影响.1.1材料构建TPP1的shRNA寡核苷酸和PCR引物由美国Sigma公司合成；RNA提取试剂盒、RT睵CR反应试剂盒、转染试剂lipofectamine （Invitrogen公司）；限制性内切酶BglⅡ,EcoRⅠ,HindⅢ（Biolabs公司）；γ睭2AX鼠mAb（美国Upstate公司）；凝胶成像系统（美国AlphaInnotech公司）；PCR扩增仪PTC200EngineCycler（美国MJResearch公司）；BX41型显微镜（日本Olympus公司）.的正义链和反义链经变性和退火反应后形成双链DNA，用限制性内切酶BglⅡ和HindⅢ将其定向克隆至逆转录病毒载体Retro瞤Super（含有嘌呤霉素抗性筛选标记），经EcoRⅠ和HindⅢ酶切鉴定得到的阳性克隆Retro瞤Super瞫hTPP1，简称shTPP1.表1shTPP101和shTPP102的碱基序列1.2.2细胞培养和转染将质粒shTPP101和shTPP102分别转染病毒包装细胞293T，转染操作按lipofectaminePlus说明实行：①接种1×105个293T细胞于10cm细胞培养盘中，37℃，50mL/LCO2培养过夜；②更换为无血清DMEM，逐滴加入转染试剂Lipofectamine（含4μgshTPP1质粒DNA），培养4～6h后，更换为完全DMEM培养基培养；③分别于培养24，48h后收集293T细胞培养上清感染MEF细胞，72h后加入2mg/L嘌呤霉素实行筛选.1.2.3WesternBlot检测shTPP1抑制外源性TPP1表达细胞转染72h后收集293T细胞，超声破碎细胞后，4℃,10000g离心20min，收集上清实行蛋白质定量测定.取50μg蛋白质经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后电转移至PVDF膜，以抗睭A抗体检测TPP1睭A的表达水平.1.2.4RT睵CR检测shTPP1抑制MEF内源性TPP1mRNA的表达收集含有逆转录病毒的293T细胞培养上清，以MOI=500的病毒滴度感染MEF细胞，48h后重复感染1次，72h后收集细胞提取总RNA，采用RT睵CR检测shTPP101和shTPP102对MEF细胞内源性TPP1在转录水平表达的干扰作用.TPP1上游引物序列：5′ATGTCCGATTCAGGGTTGCTGG3′，下游引物序列：5′TCATACCTGGGTTAACTCAGACTCTG3′.同时扩增GADPH作为内参.GADPH上游引物序列：5′TCACCACCATGGAGAAGGC3′,下游引物序列：5′GCTAAGCAGTTGGTGGTGCA3′.PCR反应条件：94℃5min，94℃30s，55℃30s，72℃30s，共25个循环.;1.2.5细胞生长曲线和BrdU掺入实验MEF细胞经含有shTPP101和shTPP102表达质粒的逆转录病毒感染后，加入2mg/L嘌呤霉素筛选2wk获得稳定表达shTPP101或shTPP102的细胞.然后按5×104/孔接种于细胞培养6孔板中，分别于第0，2，4，6，8日作细胞计数，绘制细胞数量-时间的生长曲线.同时按2×104/孔的细胞接种8孔的chamberslide，培养过夜后加入BrdU（终浓度为10μmol/L），继续培养1h，固定细胞后以抗BrdU抗体检测掺入BrdU后的细胞及其数量.1.2.6免疫荧光/端粒肽核酸荧光原位杂交法（IF/PNA睩ISH）检测端粒功能障碍诱导的损伤灶（TIF）将逆转录病毒介导的shTPP1分别感染ATM+/+MEF和ATM-/-MEF细胞，2mg/L嘌呤霉素筛选2wk.按2×104/孔接种chamberslide培养过夜，按文献［6］行IF/PNA睩ISH法检测端粒上磷酸化的H2AX和53BP1的TIF形成.同时WesternBlot检测细胞中磷酸化的H2AX（γ睭2AX）水平.统计学处理：实验结果中两组计量资料之间的比较，采用x±s实行t 检验.2结果2.1逆转录病毒介导的shTPP1质粒的鉴定和功能检测按上述描述的方法构建逆转录病毒介导的shTPP1质粒.shTPP1质粒经限制性内切酶EcoRⅠ和HindⅢ酶切后，琼脂糖凝胶电泳结果显示约为300bp的片段，而空载体酶的片段为240bp左右，与预期值一致，即shTPP1的大小为60bp左右（图1A）.shTPP1与表达外源性的TPP1睭A质粒共同转染293T细胞后，WesternBlot结果显示shTPP101和shTPP102均能明显抑制外源性TPP1蛋白的表达（图1B）.RT睵CR结果表明shTPP101和shTPP102分别有效地降低了MEF细胞内源性TPP1在转录水平的表达（图1C）.A：shTPP1经EcoRⅠ和HindⅢ酶切；B：WesternBlot检测shTPP1作用后外源性TPP1蛋白的表达水平;C：RT睵CR电泳.M：标准分子质量;V：空载体;1：shTPP11;2：shTPP12;Tubulin：加样的蛋白量；GAPDH：内参.图1shTPP1质粒的构建和鉴定及其功能检测2.2抑制TPP1表达对细胞增殖的影响与对照组细胞相比，shTPP1作用于原代培养的MEFs后，细胞生长明显减缓.BrdU细胞增殖掺入实验进一步证实，BrdU阳性细胞数量在空载体质粒转染的对照细胞组中占29.3%，在shTPP101或shTPP102作用后的细胞分别仅占8.0%(t=11.49,P<0.01)和8.7%(t=10.96,P<0.01).增殖受到抑制的细胞在显微镜下表现为体积变大、形态扁平等类似细胞衰老的形态学改变（图2）.2.3抑制TPP1表达对端粒DNA损伤反应的影响shTPP1作用于ATM+/+细胞后，γ睭2AX明显增高，而在ATM-/-细胞中则未检测到(图3A)；在空载体质粒转染的ATM+/+细胞中γ睭2AX形成TIF的阳性率为5%，在shTPP101或shTPP102作用后的ATM+/+细胞则分别为45%(t=15.49,P<0.01)和40%(t=11.26,P<0.01)；53BP1在空载质粒转染的ATM+/+对照细胞中形成TIF的阳性率为4.0%，而在shTPP101或shTPP102作用后的ATM+/+细胞中TIF分别为42%(t=14.72,P<0.01)和35%(t=9.97,P<0.01)；TPP1受到抑制后，ATM+/+细胞中γ睭2AX形成TIF的信号（绿色）、53BP1形成TIF的信号（绿色）与端粒PNA睩ISH杂交的信号TTAGGG睩ISH（红色）相重合，表明DNA损伤反应发生在染色体的端粒.定量分析显示，大约50%的ATM+/+细胞中出现至少5个由γ睭2AX或53BP1形成的TIF（图3B，C）；ATM-/-细胞在shTPP1作用后的细胞中形成TIF的数量与空载体转染细胞相比无明显差异，ATM-/-细胞中出现5个TIF的细胞数量不足5%（图3D），表明抑制TPP1表达后诱导端粒发生了ATM依赖的的DNA损伤反应.3讨论端粒除保持染色体的完整性外，在调控细胞的增殖水平方面起着关键性作用.哺乳动物细胞通过端粒上特有的蛋白区分正常染色体末端不被识别为损伤的DNA而诱发ATM（ataxia瞭elangiectasiamutated）或ATR（ataxia瞭elangiectasiaandRad3related）介导的DNA损伤反应［7］，出现DNA损伤蛋白53BP1和γ睭2AX在端粒的聚积，导致细胞增殖衰竭或凋亡［8］.端粒功能障碍引起的细胞增殖衰竭和凋亡是机体清除衰老细胞的一个重要途径，也是机体构成的一道重要癌变防御屏障.绝绝大多数肿瘤细胞在分裂增殖过程中保持稳定的端粒长度，因而在肿瘤细胞中诱导端粒功能障碍有可能成为新的治疗策略.A：WesternBlot检测ATM+/+和ATM-/-细胞中的γ睭2AX；B：IF/PNA睩ISH显示ATM+/+和ATM-/-细胞端粒中γ睭2AX形成的TIF；C：IF/PNA睩ISH显示ATM+/+和ATM-/-细胞端粒中53BP1形成的TIF；D：定量分析γ睭2AX和53BP1在ATM+/+和ATM-/-细胞端粒中TIF的形成.V：空载体;1：shTPP11;2：shTPP1.图3抑制TPP1表达诱发细胞端粒ATM依赖的DNA损伤反应端粒保护蛋白在调控端粒的结构和功能方面起着关键性作用.最近O餋onnor等［9］发现，TPP1表达的缺失能够导致端粒保护蛋白复合体的形成障碍，Chen等［10］则发现TPP1具有调控胞核输出通路信号作用，直接调节其他端粒保护蛋白亚单位在核内水平.鉴于TPP1在端粒保护蛋白复合体中的重要功能，我们设想是否能够通过抑制TPP1表达而诱导端粒功能障碍、抑制细胞增殖，为此我们构建了针对TPP1的siRNA表达载体（shTPP1），并观察其对端粒DNA损伤反应的影响.MEF细胞经shTPP1作用后，内源性TPP1mRNA表达受到完全抑制，伴随细胞生长明显迟缓，BrdU摄入细胞的阳性率较空载质粒转染的细胞减少3倍左右；同时shTPP1作用后细胞出现体积变大，形态扁平等细胞衰老的形态学表现.结果说明经shTPP1抑制内源性TPP1表达后能够抑制细胞增殖，导致细胞衰老.真核细胞的端粒DNA隐藏于保护蛋白复合体之中，从而避免被细胞自身的DNA损伤检控机制识别为DNA双链断裂（double瞫trandbreak,DSB）而诱导DNA损伤反应.抑制TPP1表达导致细胞衰老是否能够归因于DNA损伤反应而引起的端粒功能障碍呢？为此我们对端粒DNA损伤反应实行了检测，结果显示，经shTPP1作用抑制TPP1表达后，DNA损伤蛋白H2AX的磷酸化水平明显增高，TIFs发生率在shTPP1作用后的ATM+/+细胞中达到40%~45%，明显高于转染空载质粒的ATM+/+对照细胞的4.0%~5.0%；而且γ睭2AX和53BP1形成的TIF 信号与端粒PNA睩ISH杂交信号相重合，表明DNA损伤反应发生在染色体的端粒.在TPP1缺失的ATM+/+细胞中大约50%的细胞中出现至少5个TIF，但ATM敲除（ATM-/-）细胞在TPP1表达抑制后，γ睭2AX并无显著改变，也极少见到γ睭2AX或53BP1在端粒上形成TIF，表明抑制TPP1表达诱导的端粒DNA发生损伤反应依赖于ATM.【参考文献】［1］RamiroE.Verdun,JanKarlseder.Replicationandprotectionoftelomer es［J］.Nature,2007,21,447(7147)：924-931.［2］YibinD,SandyC.Roleoftelomeresandtelomeraseingenomicinstabilit y,senescenceandcancer［J］.LabInvest，2007,87（3）：1071-1076.［3］deLangeT.Shelterin：Theproteincomplexthatshapesandsafeguardshumantelomeres［J］.GenesDev，2005,19(18)：2100-2110.［4］CristofariG,SikoraK,LingnerJ.Telomeraseunplugged ［J］.ACSChemBiol，2007,2(3)：155-158.［5］LiuD,SafariA,O餋onnorMS,etal.PTOPinteractswithPOT1andregulatesitslocalization totelomeres［J］.NatCellBiol,2004,6(7)：673-680.［6］TakaiH,SmogorzewskaA,deLangeT.DNAdamagefociatdysfunctionaltel omeres［J］.CurrBiol,2003,13(17)：1549-1556.［7］d餉ddadiFagagnaF,TeoSH,JacksonSP.Functionallinksbetweentelomeres 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大豆酪氨酸氨基转移酶基因的克隆与表达分析胡英考;李晓晓;李雅轩;蔡民华【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2010(030)006【摘要】采用电子克隆与实验克隆相结合的方法获得了大豆酪氨酸氨基转移酶基因的cDNA序列,GenBank登录号为DQ003328.序列分析结果表明,该cDNA序列含有一个编码425个氨基酸的完整的开放读码框,5′非翻译区具有多个同框终止密码子,3′端具有3个加尾信号和polyA尾巴.启动子区除含有通用核心元件外,还含有许多与光反应有关的作用元件.氨基酸序列比对和系统发育分析结果显示,不同物种之间酪氨酸氨基转移酶的氨基酸序列同源性较高.电子表达分析和RT-PCR组织表达分析结果表明,该基因的表达量与组织中叶绿体含量具有很高的关联,强光逆境能够上调该基因的表达.【总页数】7页(P1092-1098)【作者】胡英考;李晓晓;李雅轩;蔡民华【作者单位】首都师范大学,生命科学学院,北京,100048;首都师范大学,生命科学学院,北京,100048;首都师范大学,生命科学学院,北京,100048;首都师范大学,生命科学学院,北京,100048【正文语种】中文【中图分类】Q785【相关文献】1.茶树丙氨酸氨基转移酶基因的克隆与表达分析 [J], 白培贤;王丽鸳;韦康;阮丽;成浩;张芬;张成才2.番木瓜酪氨酸氨基转移酶基因CpTAT的分离与分析 [J], 申艳红;陈永萍;杨菲颖;鲁娜3.大豆阴蔽响应基因GmIF-3的克隆与表达分析 [J], 黎艳; 蒋亨珂; 孙歆; 尚静; 余靓; 刘春燕; 杨文钰; 杜俊波4.大豆胞囊线虫病抗性候选基因GmRSCN-6克隆与表达分析 [J], 包冬芳;董海冉;王俊;张婵娟;赵雪;韩英鹏5.紫苏酪氨酸氨基转移酶基因片段的克隆及表达分析 [J], 吕晓玲;郝磊;王芳;黄晨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

诱导性基因表达系统1．诱导性基因表达系统(inducible gene expression system) 允许转基因在特定的时间或特定的组织、细胞类型内调控基因表达⽔平。

⽬前，应⽤最⼴泛的诱导性表达系统是基于⼀种可诱导的四环素操纵⼦调控系统Tet-On/Tet-Off和雌激素受体与激素他莫昔芬(tamoxifen)系统。

(1)Tet可控基因表达系统：到⽬前为⽌，在转基因⼩⿏中最⼴泛使⽤的可控基因表达系统是基于⼤肠埃希菌四环素(tetracycline, tet)操纵⼦的tet基因表达调控系统。

tet操纵⼦的调节机制是通过tet阻遏⼦(tet repressor，tetR)来实现的。

tetR蛋⽩结合到被称为四环素操控序列(tet operator, tetO)的DNA上⾏使转录阻遏作⽤。

四环素阻⽌tetR结合到tetO上，从⽽逆转tetR导致的转录抑制。

通过将tetR基因的DNA结合域序列与单纯疱疹病毒 VP16的基因表达激活域序列融合在⼀起，可表达⼀个四环素控制的转录激活蛋⽩(tet transcriptional activator, tTA)。

tTA需结合到合适的Tet反应启动⼦才能发挥作⽤；Tet反应启动⼦是⼀些成串的 tetO重复序列(tet response element, TRE)，置于巨细胞病毒(CMV)的最⼩启动⼦上游，以便与VP16的激活结构域适当地对齐，使得tTA的结合可以激活转录。

Tet可控基因表达调控系统分为Tet-Off和 Tet-On(图3-2)。

图3-2 Tet-Off和Tet-On⽰意图(2)Tet-Off系统：在没有四环素存在时，tTA蛋⽩持续作⽤于tet启动⼦上，使基因持续表达。

在需要转基因保持在⼀个持续表达状态下，该系统是⾮常有⽤的。

加⼊四环素时，四环素可与tTA结合使tTA蛋⽩的结构变化，使其不能与启动⼦结合，从⽽使其驱动的基因表达⽔平下降。

为了使该系统保持“关闭”状态，必须连续添加四环素。

而表达 被抑制的 ＲＮ 株系 中几乎检测 不到 Ａｔ Ｌ Ａｉ Ｇ ＢＩ基 因的表达 。这 些 Ａ Ｌ １表达 水平 不 同的拟南芥 株 系 ＧＢ
的获得 可为该基 因功能 的后续 研究 以及在农业生产 中的应 用奠定一定基础 。 关 键词 拟南芥血红蛋 白 １ ；超表达 ；Ｒ ＮＡｉ
Ｑ ８ ７６ 文献标识码 Ａ 文章编号 １ ０—４ １２ １ ）４０ １ —４ ０ ０２ ２ （ ０ ０ ０—４ ３０ 中图分类号
白、 截短 的血 红 蛋 白ｌ 。非 共 生 的血 红 蛋 白可 以 分 Ａｔ Ｌ 】 ］ Ｇ Ｂ１在农业 生 产 中 的应 用 进行 探讨 。
为 ２类 ， 红 蛋 白 ｌ Ｈｂ ） 血 红 蛋 白 ２ Ｈｂ ） 血 （ １和 （ ２。 Ｈｂ ｌ几乎 存 在 于整 个 植 物 界 ， 物 和非 生物 胁 迫 都 生
第 ２ ９卷 第 ４期 ２ １ 年 ８月 ００
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业大学学源自报 Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ４ １２ ．
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ＡＨｂ ） 低氧 胁迫 中 的作用 已经 研 究 得 比较 清楚 。 制性 内切 酶 、 接 酶 、 ＮＡ 分 子质 量 标 准 等 购 自大 １在 连 Ｄ Ａｔ １通 过 与 低 氧 胁 迫 下 大 量 产 生 的 一 氧 化 氮 连宝 生物 公 司 ， 它 化学试 剂 为 国产分 析 纯 。 ＧＩ Ｂ 其 （ ＮＯ） 应 形 成 Ｓ亚 硝 基 血 红 蛋 白 ， 而 清 除 了 １２ ｐ ｌｅ ｃｉ ⅡＳ （ ／ ｔ Ｂ 反 ＿ 从 ． Ｂｕ ｓ ｒ ｔ Ｋ ． Ａ ＧＬ ｐ ） １的构 建 ＮＯ， 少 了低 氧胁 迫下 ＮＯ 的释放 ｌ ］ 减 ＿ 。同时 ， ６ 。 在低