大鼠Somatostatin基因重组慢病毒载体的构建与检测

大鼠Somatostatin基因重组慢病毒载体的构建与检测*
魏云艳,赵莉娟,孙蒙蒙,王瑾,于佳田,王德广*
(徐州医学院人体解剖学教研室,江苏徐州221004)
摘要:目的克隆大鼠生长抑素somatostatin(SST)基因和神经元突触素Synapsin(Syn1)的启动子序列,构建神经元特异性表达SST基因的重组慢病毒载体。方法采用RT-PCR法和PCR法分别扩增SST基因和Syn1的
启动子序列,并将其克隆至重组慢病毒载体系统(Lenti-EGFP),构建出以Syn1启动子序列为启动子、携带SST
基因的表达质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP;再将该表达质粒与pMDL、pRev和pVSVG用磷酸钙共沉淀法共
转染HEK293T细胞,获得重组的慢病毒载体,将病毒注射入大鼠海马,检测EGFP和SST的表达效果。结果经
测序克隆的SST和Syn1启动子与GenBank上的序列相比完全一致,并测得SST重组慢
病毒纯化后病毒滴度为1.5×109TU/ml,该病毒注射入海马可以转染神经元并表达SST。结论成功构建出以Syn1启动子序列为启动子,携带SST基因的重组慢病毒载体。
环氧大豆油生产工艺
关键词:生长抑素;神经元突触素启动子;慢病毒载体;构建
中图分类号:Q784  文献标志码:A文章编号:1000-2065(2015)11-0764-05
低频标签Construction and detection of a recombinant lentiviral
vector containing rat somatostatin gene
WEIYunyan,ZHAOLijuan,SUNMengmeng,WANGJin,YUJiatian,WANGDeguang*
(DepartmentofHumanAnatomy,XuzhouMedicalCollege,Xuzhou,Jiangsu221004)
Abstract:ObjectiveTocloneratsomatostatin(SST)geneandapromotersequenceofsynapsin(Syn1)intoalentivi
ralvectortoexpressneuronal-specificSSTgene.MethodsSSTgeneandthepromotersequencewereamplifiedbyRT-PCRandPCR,respectivelyandtheninsertedintoaLenti-EGFPvector,resultinginarecombinantplasmidLenti-pSyn-SST-2A-EGFP.TheresultantplasmidandthreeadditionalplasmidspMDL,pRevandpVSVGwereco-transfectedintoHEK293Tcellsusingcalciumphosphate-mediatedtransfectiontoobtainrecombinantlentivirusparti-cles.Thepackagedlentivirus(Lenti-pSyn-SST-2A-EGFPandLenti-pSyn-EGFP)wereinjectedintotherathippocampus.ThelevelsofEGFPandSSTweredetectedbyNisslstainingandimmunostaining.ResultsDNAsequen-cinganalysisshowedthesequencesofSSTandSyn1promoterwereconsistentwiththoseinGenBank,andtheresultantlentivirusvectorproducedaviraltiterof1.5×109TU/ml.Thelentivirusvectorcouldinducetheexpress
ionofEGFPandSSTgeneaftertransfectionintohippocampusneurons.ConclusionTherecombinantlentiviralvectorcontainingratSSTgeneandSyn1promotersequenceissuccessfullyconstructed.
Key words:somatostatin;synapsinpromotersequence;lentiviralvector;construction
生长抑素(somatostatin,SST)是由116个氨基酸的大分子肽裂解而来的十四肽,是作用比较广泛的一种神经激素,除下丘脑外,其他部位如大脑皮质、纹状体、杏仁核、海马以及脊髓等均有表达。SST通过与5个不同亚型的受体结合而产生不同的作用。人们在研究中发现,SST具有抗癫痫的作用,和其Ⅱ型受体结合,可以抑制突触前谷氨酸的释放进而抑制大鼠癫痫的发作[1];也有研究表明大鼠海马内注射SST可以降低癫痫发作时CA1区产生的电信号[2]。随着人们对该疾病发病机制认识的深入以及分子生物学技术的发展,基因已成为目前癫痫领域最有前途的手段之一。
重组慢病毒(recombinantlentivirus)载体因其具有无神经毒性、较低免疫原性和高效、稳定、长期表达目的基因等优点,已成为具广泛应用前景的病毒载体工具之一。目前,已有人尝试用腺相关病毒作
*基金项目:江苏省教育厅课题(14KJB310021)*通信作者,E-mail:deguangwang@xzmc.edu.cn
为载体将SST基因导入海马内癫痫,并有一定的疗效[3]。为降低SST在非神经细胞表达及影响,需使该基因的表达具有神经元特异性。神经元突触素Synapsin(Syn1)启动子具有神经元特异性,可介导目的基因特异性地在神经元中表达[4-5]。因此,本实验构建以Syn1为启动子、神经元特异性表达
SST基因的重组慢病毒载体。
1 材料和方法贴片变压器
1.1 材料Trizol试剂、血液/细胞/组织基因组提取试剂盒、质粒小提取试剂盒、琼脂糖凝胶回收试剂盒、DH5a感受态细胞、DNAmarker均购自北京天根生化科技有限公司;酚、氯仿、DEPC处理水、氨苄青霉素购自北京索莱宝公司;PCR逆转录反应试剂盒购自TOYOBO公司;酵母提取粉、胰蛋白胨、琼脂粉购自广东环凯公司。PCRPremixTaq购自TaKaRa公司;限制性内切酶MluI、SacI-HF、EcoRI-HF、XhoI和T4连接酶均购自美国NEB公司。慢病毒载体系统、HEK293T细胞、胎生牛血清、DMEM培养液、青霉素和链霉素购自杭州擎科梓熙生物技术有限公司,引物合成及测序由杭州擎科梓熙生物技术有限公
司完成。
1.2 方法
1.2.1 大鼠脑组织总RNA的提取雄性大鼠(购自徐州医学院实验动物中心)脑组织50~100mg,加1mlTrizol匀浆、冰上静置5min;加入200μl氯仿震荡15s、静置5min,4℃12000r/min离心10min,取水相,加等体积异丙醇轻柔混匀10次,-20℃静置30min,4℃12000r/min离心10min;弃上清,加入75%乙醇1ml洗涤2次,4℃7500r/min离心5min;弃上清,晾干,加入DEPC处理水100μl,55~60℃金属浴10min后轻柔吹吸使之充分溶解。1.2.2 目的基因SST的获取将提取的总RNA取1μl置于65℃金属浴热变性5min后,立即置于冰上,配制RT反应体系:5×RTBuffer2μl,RTEn-zymeMix0.5μl,PrimerMix0.5μl,总RNA1μl,加RNaseFree的双蒸水至10μl。37℃进行逆转录反应10min后,98℃5min失活反转录酶,得到cD-NA。扩增目的基因SST:根据GenBank数据库中提供的大鼠SST的基因序列,结合引物设计软件辅助设计用于克隆SST的引物,上游引物:5′ATATTA-GAATTCGCCACCATGCTGTCCTGCCGT3′(含EcoRI酶切位点)和下游引物:5′ATGGTCTCGAGGTAA-CAGGATGTGAATG-TC3′(含XhoI酶切位点),冰上配制PCR反应体系,PremixTaq25μl,PCRFor-wa
rdPrimer(10μmol/L)5μl,PCRReversePrimer(10μmol/L)5μl,cDNA1μl,超纯水补至50μl,95℃预变性10min,95℃变性30s,58℃退火30s,72℃延伸55s,共30个循环,72℃充分延伸10min,4℃终止反应。PCR产物经1%TAE电泳后切胶回收,获得纯化的SST基因并进行测序。
1.2.3 大鼠基因组的提取取大鼠肝脏30mg剪碎匀浆,加200μl蛋白酶K,56℃金属浴直至组织完全溶解,使用组织基因组提取试剂盒进行基因组提取,最终用双蒸水溶解基因组,1%TAE电泳检测提取的基因组。
1.2.4 神经元突触素Synapsin(Syn1)启动子序列的获取
1.2.4.1 摸索Syn1启动子序列进行PCR扩增时的退火温度根据已有研究提供的GenBank号[6]查到大鼠Syn1的基因序列,设计并合成引物。上游引物:5′GACGACGCGTGGGTTTTGGCTACGTC-CAGAGCAG3′(含MluI酶切位点)和下游引物:5′TATAATTATGAGCTCAAGGGGCAGTGG-GTCG-GTG3′(含SacI酶切位点),进行PCR时选用6个梯度的退火温度:50℃、54℃、58℃、60℃、62℃、66℃,3%TBE电泳选出最合适的退火温度。1.2.4.2 Syn1启动子序列进行PCR扩增PCR反应体系PremixTaq25μl,PCRForwardPrimer(10μmol
/L)5μl,PCRReversePrimer(10μmol/L)5μl,基因组1μl,超纯水补至50μl。PCR条件为95℃预变性10min,95℃变性30s,60℃退火40s,72℃延伸80s,35个循环,72℃充分延伸10min,4℃终止反应。PCR产物经1%TAE电泳后切胶回收,获得纯化的Syn1启动子序列。
1.2.5 重组慢病毒骨架质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的构建及鉴定
1.2.5.1 重组质粒Lenti-pSyn-EGFP的构建及鉴定将测序正确的Syn1启动子序列和骨架质粒Lenti-EGFP分别进行MluI/SacI限制性内切酶双酶切后电泳并切胶回收,回收的Syn1启动子序列与载体以质量3∶1的比例用T4连接酶4℃过夜连接。50μl体系的连接产物加到感受态细胞中,冰浴30min,金属浴42℃热激45s,冰浴10min完成转化。转化后加1ml无抗生素的LB培养液37℃,1h活化,室温下1000r/min离心5min,吸掉大部分上清液,用100~200μl剩余的培养基将细胞悬浮,涂布在氨苄青霉素平板上,37℃正向放置1h后倒置培养过夜。用牙
签挑单菌落至含氨苄青霉素的液体LB培养基中,37℃培养过夜,质粒小提取后进行酶切和测序鉴定。1.2.5.2 重组质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的构建及鉴定将测序正确的SST基因和重组质粒
Lenti-pSyn-EGFP分别进行EcoRI/XhoI限制性内切酶双酶切;同理,酶切产物进行连接、转化、活化、涂布、挑菌、LB培养以及质粒小提取后进行酶切和测序鉴定。
1.2.6 重组慢病毒载体Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的包装将HEK293T细胞培养于10cm培养皿中,待细胞生长达70%左右融合度、状态良好时,将构建的表达质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP(270μg)按比例与pMDL(176μg)、pRev(95μg)和pVSVG(68μg)四质粒混合至50ml,加入13.5ml0.25mol/LCaCl2采用磷酸钙共转染HEK293T细胞,在37℃、3%CO2孵育箱中培养48~72h,可见细胞萎缩、脱落等细胞病态反应,说明有重组慢病毒载体生成,此时在荧光显微镜下可观察到绿荧光蛋白(GFP)的表达情况,收集培养上清液和细胞,并将病毒细胞进行裂解,裂解后上清继续感染HEK293T细胞,扩大培养重组慢病毒[7]。1.2.7 重组慢病毒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的鉴定取25%的蛋白酶K1μl,加入病毒液5μl,经55℃反应1h后,水浴煮沸5min。取1μl所得产物做模板,分别使用SST引物和Syn1启动子引物进行PCR,PCR结束后电泳检测,其余病毒置于-80℃冰箱保存[8]。
1.2.8 重组慢病毒载体Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的病毒滴度测定使用流式FACS法检测病毒滴度,TU/μl=(P×N/100×V)×1/DF,P=%GFP+cells,N=转染细胞数=105,V=稀释后体积=20μl,DF=稀释倍数=1,10-1,10
-2等。最终测得Lenti-pSyn-2A-EGFP空载慢病毒滴度为2×109TU/ml,Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP慢病毒滴度为2×109TU/ml。
1.2.9重组慢病毒载体Lenti-pSyn-EGFP及Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的检测根据大鼠脑图谱确定海马CA1区坐标,(AP=-3.5mm,ML=±2mm,DV=-2.8mm),分别注射3μlLenti-pSyn-EGFP或Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP,手术4天后用4%多聚甲醛灌注取脑、后固定4h、30%蔗糖沉淀后30μm冰冻切片。Lenti-pSyn-SST-2A-EGFPP注射动物行Nissl红荧光染;Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP注射动物的切片行SST免疫荧光染,切片使用10%小牛血清封闭30min,兔抗SST(1∶100,Sigma,SAB4502861)4℃孵育48h,二抗使用TRITC驴抗兔(Jackson公司)室温孵育2h,甘油封片,Olympus荧光显微镜(BX40)观察并照相。
2 结果
2.1 SST目的基因的获得大鼠SST基因通过RT-PCR扩增出约380bp的基因片段,电泳检测与预期结果一致(图1);SST基因送公司测序,将测序报告与欲得到的目的序列相比对,显示获得SST基因片段序列完全正确。
2.2 Syn1启动子序列的获得大鼠Syn1启动子序列克隆时,其PCR退火温度设置了6个梯度,PCR后进行电泳,结果如图2。分析其结果可知除50℃和54℃外均可获得Syn1启动子,最终选定60℃为其退火温度。PCR扩增得到约1133bp的基因片段,PCR产物电泳后得到的条带与预期结果一致(图
3)。
M.DNAmarkerI;1、2.SST基因片段
图1 PCR扩增SST
目的基因的电泳鉴定图
M.DNAmarkerI;1~6分别为50℃、54℃、58℃、60℃、62℃、66℃
图2 Syn1启动子在不同退火温度的PCR产物电泳鉴定图
M.DNAmarkerI;1.Syn1启动子基因片段
图3 PCR扩增Syn1启动子序列的电泳鉴定图
2.3 重组表达质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的构建 见图4。2.4 重组慢病毒载体和Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的表达2.4.1 Lenti-pSyn-EGFP空载慢病毒的表达 冰冻切片的红荧光Nissl染显示,在注射空载慢病毒大鼠海马CA1部位明显的GFP表达细胞,有明显的突起;Nissl荧光染显示GFP阳性细胞显示神经元的形态,白箭头示红的Nissl和GFP荧光重叠的神经元(图
5)。
图4 重组表达质粒Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP
履带式陶瓷加热器
的构建图谱
A.慢病毒载体注射;A1.GFP的表达;A2.Nissl荧光染;B.重组SST慢病毒注射;B1.GFP的表达;B2.SST免疫荧光染;A3和B3为叠合图像,白箭头标记GFP绿荧光和红荧光重叠的神经元
图5 重组慢病毒载体和Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP的表达
2.4.2 Lenti-pSyn-SST-2A-EGFP病毒的表达海马注射SST慢病毒后在海马CA1部位有GFP阳性神经元,其绿荧光和SST阳性的红荧光有重叠(图5白箭头所示),说明外源基因SST大鼠脑内的神经元有表达。
3 讨论
慢病毒是逆转录病毒家族的一个亚,可以高效率感染处于分裂期和非分裂期的细胞。使用慢病毒作为载体是近年来出现的一种新的基因转移工具,借助慢病毒可以将其携带的外源基因高效整合到宿主细胞基因组中,外源基因可以在宿主细胞中实现稳定长期的表达[9]。与其他逆转录病毒不同,慢病毒采用活化的细胞核输送途径转导非分裂、终末分化的细胞体(如神经细胞和造血细胞),是一种用途更广泛、更常用的工具,已经成为基因的首选。
SST是作用比较广泛的一种神经激素,通过与5个不同亚型的受体结合而产生不同的作用。目前,已有研究表明SST与其2型受体结合能抑制癫痫[1],因此本实验构建SST基因载体,拟通过增加
SST在脑内某些特定脑区的表达量来癫痫。
神经元突触素(Syn1)是一种囊泡吸附蛋白,与突触的结构和功能密切相关,可特异性地分布在
突触前囊泡膜上,参与神经递质的释放,其基因的启动子序列具有神经元特异性,可介导目的基因特异性地在神经元中表达[4-5]。由于本实验要将生长抑素导入神经元内表达,因此我们选用Syn1的启动子序列来介导SST基因特异性地在神经元中表达。
消音工程本实验成功构建了以Syn1为启动子序列的表达SST基因的重组慢病毒载体,能够使目的基因SST在神经元中高效特异性地表达,为研究SST基因在相关疾病中的作用奠定基础。
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收稿日期:2015-06-01 修回日期:2015-10-25
本文编辑:程春开

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