人源性Notch1胞内段真核表达载体的构建及鉴定
2024-07-21
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维普资讯 http://www.cqvip.com ・32・ 中华神经外科疾病研究杂志(Chin J Neurosurg Dis Res)2008:7(1 人及 文章编号:1671—2897(2008)07—032—05 源鉴 ・论著・ 性Notch 1胞内段真核表达载体的构建 ' 疋 李斌 梁亮 甄海宁 林伟 晁晓东’ 董文鹏 李娟 章翔h(第四军医大学: 。西京脑科医院神经外科; 基础部医学遗传学与发育生物学教研室,陕西西安710032) 摘要 目的构建人源性Notch 1胞内段(NICD)真核表达载体plRES2一EGFP—NICD,并观察其在 通过反转录一聚合酶链反应(RT—PCR)从人脑胶质母细胞瘤细胞系U251 真核细胞中的表达。方法细胞中获得编码NICD的cDNA,定向克隆至真核表达载体plRES2一EGFP;经酶切和测序鉴定正确后, 应用脂质体法转染HeLa细胞,并通过蛋白免疫印迹法检测细胞内NICD的表达。结果 构建了真核 表达载体plRES2一EGFP—NICD,将其转染Hela细胞72 h后,蛋白免疫印迹法检测到细胞内NICD的表 达显著增高。结论成功构建了真核表达载体plRES2一EGFP—NICD,为研究Notch信号通路在人脑胶 质细胞瘤发生发展中的作用机制奠定了基础。 关键词Notch信号;胶质细胞瘤;真核表达 A 中国图书资料分类号 R 739.4文献标识码Construction and identification ofthe eukaryofic expression vector ofhuman Notch 1 intraceHular domain Bin’,LIANG l_ ̄lllg2,ZHEN Haining’,2N Wei’1,CHAO Xiaodong’,DONG Wenpeng’,12 Juan’, ZHANG Xiang’ ’Department of Neurosurgery,xiji, ̄Institute of Clinical Neuroscienee; Departenmt of Medical Genetics and evelDopmental Biology,Fourth Military Medical University,Xi ̄tn 710032,China Abstract Objective To construct the eukaryotie expression vector of human Notch 1 intracelllaru domain (NICD),plRES2一EGFP-NICD,and to examine its expression in vitro.Methods T0tal RNA was extracted from the U251MG ceHs and reverse transcription—polymerase chain reaction(RT—PCR)was performed to obtin tahe cDNA fragment encoding NICD.which was insertd inteo the plRES2一EGFP vector in—frame.And the new construct was confirmed by restirction enzynle digestion and DNA sequencing.}IeLa ceHs were transfectd wieth the plRES2一EGFP-NICD vector and plRES2一EGFP vector,respectively.The expression of NICD was detcted by eWestem blotting.Results The eukaryotie expression vector plRES2一EGFP-NICD Was constuctrd,and siegnificant increase of NICD expression Was detcted ien the HeLa cells 72 hours after transfection.Conclusion The eukaryotie expression vector plRES2一EGFP-NICD is constructed successfully.This study lay a foundation for the research on the mechanism of Notch signaling in tumorigenesis and development of glio ̄. Key words Notch sinaligng;Glioma;Eukaryotie expression Notch信号是一个在进化过程中高度保守的信 号通路,它通过相邻细胞问相互作用的方式精确地调 节着细胞的分化、增殖和凋亡,在生物体发育和肿瘤 发生发展过程中发挥着重要作用¨-5]。Notch信号与 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30672371) 作者简介:李斌,硕士研究生,电话:(029)84775330,E-mail: forangel@gmail.con 肿瘤的关系最早发现于急性T淋巴细胞白血病,染 色体易位t(7;9)(q34;q34.3)使9号染色体上 Notch 1基因的胞内段编码区与7号染色体上T细胞 受体(T cell receptor,TCR)p基因的增强子和启动子 区融合,导致Notch信号组成型激活,引起肿瘤的发 生 ]。其后又有研究证实Notch胞内段具有引起细 胞恶性转化的能力" 。 Notch信号在中枢神经系统肿瘤的研究相对较 通讯作者:章翔,教授、主任医师,电话:(029)84775323,E—mail: xzhang@fmmu.edu.cn 少,目前已证实Notch信号通路异常存在于髓母细胞 瘤¨o一12]、脑膜瘤 及胶质细胞瘤¨ 引中。值得注 维普资讯 http://www.cqvip.com 中华神经外科疾病研究杂志(Chin J Neurosurg Dis Res)2008:7(1 意的是,究竟Notch信号是促进或抑制人脑胶质细胞 瘤的发生与发展,尚待进一步阐明。本研究旨在构建 人源性Notch 1胞内段真核表达载体,转染细胞后实 现细胞内Notch信号的组成型激活,为进一步探讨 Notch信号与人脑胶质细胞瘤生物学行为的关系奠 定研究基础。 材料与方法 一、材料 1.细胞株和菌种:U251细胞和HeLa细胞源自 美国模式培养物收集中心(American type cuhure collection,ATCC),由本实验室保存。TOP10大肠杆 菌感受态细胞购自Tiangen公司。 2.质粒:真核表达载体plRES2一EGFP质粒 (Clontech公司)由本校基础部病理学教研室李烦繁 博士惠赠。 3.主要试剂:TRIZOL⑩试剂、ThermoScript 。。RT— PCR试剂盒、Lipofectamine 。M200o为美国Invitrogen 公司产品,pGEM ̄-T Easy克隆试剂盒为Promega公 司产品,LA Taq DNA聚合酶、限制性核酸内切酶 (Xho I、BamH I、EcoR I)、T4 DNA连接酶、蛋白质 Marker为TaKaRa公司产品,DNA凝胶回收试剂盒购 自U—gene公司,质粒小量提取试剂盒购自Omega公 司,羊抗人Notch 1多克隆抗体、兔抗人Actin多克隆 抗体为美国Santa Cruz公司产品,辣根过氧化物酶标 记兔抗山羊、山羊抗兔IgG为北京中杉金桥公司产 品,增强化学发光(enhanced chemiluminescence)试剂 盒购自美国Pierce公司。引物合成和DNA测序由 Invitrogen公司完成。 二、方法 人源性Notch 1胞内段cDNA的克隆:从人脑胶 质母细胞瘤细胞系U251细胞中提取总RNA后,采 用RT—PCR扩增获得编码Notch 1胞内段的cDNA,并 克隆入pGEM ̄-T Easy载体,经酶切鉴定正确后送公 司测序,将测序正确的克隆命名为pGEM—T Easy— NICD。PCR弓l物:上游5=CTCGAG lAATATGGl TGCT GCTGTCCCGCAAG一3,(下划线部分为Xho I限制性核 酸内切酶位点,框内部分为Kozak序列);下游5: GGATccGcAcAcAGAcGcccGAAGG一3,(下戈0线部分 为BamH I限制性核酸内切酶位点)。PCR反应条 件:94cc预变性3 min;94 ̄C变性30 S,66cc退火30 S, 72cc延伸3 min,反应30个循环;72 ̄C延伸5 min。 PCR产物长度2484bp。 2.真核表达载体pIRES2一EGFP—NICD的构建: 将plRES2一EGFP载体用Xho I和BamH I进行双酶切 回收载体片段,将pGEM—T Easy—NICD用Xho I和 BamH I进行双酶切回收目的基因片段。载体与目的 基因按摩尔比1:5连接过夜后转化TOP10大肠杆 菌感受态细胞并平铺于含有卡那霉素(30 g/m1)的 LB培养基(Luria—Benani medium,LB)平板上,随机 挑选阳性克隆扩大培养后提取质粒进行酶切鉴定。 经酶切鉴定正确的克隆送公司测序。测序正确的克 隆命名为plRES2一EGFP—NICD。 3.细胞转染:按照Lipofectamine 。M2000使用说 明书,于6孔板中每孔接种4×10 个HeLa细胞,孵 育24 h后细胞生长至70%~80%融合度即进行转 染。细胞转染实验分为3组:试验组转染plRES2-' EGFP—NICD质粒,对照组转染plRES2一EGFP质粒,同 时设立平行对照组;每组设立三个复孔。 4.蛋白免疫印迹检测NICD表达:转染细胞72 h 后裂解细胞提取总蛋白,用BCA(bicinchoninic acid) 蛋白定量试剂盒定量后进行8%十二烷基硫酸钠一聚 丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate—polyacryl— amide gel electrophoresis,SDS—PAGE)分离蛋白,采用 湿转法将蛋白质转移至聚偏氟乙烯(polyvinylidene dilfuoride,PVDF)膜上,5%脱脂奶粉封闭后分别用稀 释的一抗[羊抗人Notch 1多克隆抗体(1:100),兔 抗人Actin多克隆抗体(1:500)]及二抗[兔抗羊 IgG(1:5 000),羊抗兔IgG(1:2 000)]进行孵育, 最后采用增强化学发光法检测结果。 结 果 一、人源性Notch 1胞内段cDNA的克隆及鉴定 用RT—PCR方法从U251细胞总RNA中扩增编 码Notch 1胞内段的cDNA后进行1%的琼脂糖凝胶 电泳,结果显示在大约2 500bp的位置可见特异性目 的条带(图1 A),与预期结果完全一致。由于 pGEM ̄-T Easy克隆载体的多克隆位点中有两个对称 的EcoR I限制性核酸内切酶位点,而PCR引物两端 又分别引入了Xho I和BamH I限制性核酸内切酶位 点,因此在PCR产物克隆入pGEM ̄-T Easy载体后, 分别用EcoR I限制性核酸内切酶进行单酶切及Xho I和BamH I限制性核酸内切酶进行双酶切鉴定,1% 的琼脂糖凝胶电泳结果可见pGEM ̄-T Easy载体条 带(3 O15bp)和NICD cDNA条带(2 484bp),提示编 码Notch 1胞内段的cDNA已成功克隆入pGEM ̄-T Easy载体(图1 B、C)。酶切鉴定正确的克隆送公司 测序,测序结果用DNAMAN软件(Version 5.2.2)与 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 经外科疾病研究杂志(Chin J Neurosur ̄Dis Res)2008:7(1 动物的多个物种之中。迄今为止在人类共发现了4 种Notch受体,即Notch 1/TAN 1、Notch 2、Notch 3和 Notch 4/int 3。 Notch 1受体属于I型膜蛋白,分子量约300kD, 由细胞外亚基(Notch extracellular subunit,N叭)和跨 膜亚基(Notch transmembrane subunit,N。。。M)组成,两 个亚基之间通过ca¨依赖的非共价键结合在一起形 成异源二聚体。NEc包括36个串联排列的表皮生长 因子样重复序列和3个Lin-12/Notch重复序列。其 中第1 1、12个表皮生长因子样重复序列与Notch 1和 配体的相互结合有关,而Lin-12/Notch重复序列则介 导了NEc和NTM之间ca 依赖的相互作用。N 包括 跨膜区(transmembrane region)、重组信号结合蛋白. JK相关序列(RBP-JK-associated molecule sequence, RAM)、6个锚蛋白重复序列(Ankyrin repeats)、2个 核定位序列(nuclear localization sequence)、多聚谷氨 酰胺序列(ployglutamine stretch)以及脯氨酸.谷氨酸. 丝氨酸.苏氨酸富集序列(proline.glutamate.serine. threonine-rich sequence,PEST) 。其中RAM序列和 锚蛋白重复序列是Notch 1受体与DNA结合蛋白 CBF-1(C promoter-binding factor-1),即重组信号结合 蛋白-JK(recombination signal binding protein-JK,RBP- JK)相结合的区域,而PEST序列与Notch受体半衰期 的调节密切相关。 Notch 1受体最先以单链前体的形式合成,在高 尔基复合体内被furin样蛋白酶在其S.位点酶切为两 条多肽链,即N 和N 。配体与Notch 1受体结合后 促使NEc与NTM发生解离,同时激活后续的两次酶切 事件。首先,在N。 。细胞膜外侧靠近细胞膜处,由解 聚素金属蛋白酶(a disintegrin and metalloprotease, ADAM)家族的ADAM10/Kuz(Kuzbanian)或 ADAM17/J]t ̄瘤坏死因子转化酶(tumor necrosis factor.(it converting enzyme,TACE)对其s2位点进行 酶切,产生C端的酶切产物NEXT(Notch extracellular truncation)。随后由^y-secretase在细胞膜内部靠近胞 浆侧的s 位点,对NEXT进行酶切,从而释放了Notch 1受体真正的激活形式NICD,转位人细胞核发生核 内应答。 目前,国内尚未见有人源性Notch 1胞内段真核 表达载体的报道,亦未见人源性Notch 1胞内段对人 脑胶质细胞瘤生物学行为影响的相关研究。本研究 从人脑胶质母细胞瘤细胞系U251细胞总RNA中扩 增获得编码Notch 1胞内段的cDNA,将其克隆人基 于巨细胞病毒立即早期启动子(the immediate early promoter of cytomegaloviurs,PcMv IE)的pIRES2-EGFP 载体,构建了人源性Notch 1胞内段真核表达载体 pIRES2-EGFP-NICD。pIRES2-EGFP载体在多克隆位 点与增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)编码区之间设计有脑心肌炎病毒的内 核糖体结合位点(the internal ribosome entry site, IRES),从而实现了NICD和EGFP的共表达,为后续 实验中观察细胞转染效率,流式细胞仪分选或筛选稳 定转染的细胞克隆提供了便利条件。通过脂质体介 导的方法将pIRES2-EGFP-NICD载体转染HeLa细胞 后,荧光显微镜可见转染细胞的胞浆和细胞核中均有 特异性绿色荧光蛋白的表达,蛋白免疫印迹证实转染 细胞内NICD的表达明显增高。这为以后进一步研 究Notch信号与人脑胶质细胞瘤发生发展的关系奠 定了实验基础。 参考文献 I Ehebauer M,Hayw'ard P,Martinez—Arisa A.Notch signaling pathway [J].Sci STKE,2006,2006(364):cm7. 2 Miele L,Golde T,Osborne B.Notch signaling in cancer[J].Curt Mol Med,2006,6(8):905—918. 3 Miele L.Notch signaling[J].Clin Cancer Res,2006,12(4):1074 l079. 4 Louvi A,Artavanis—Tsakonas S.Notch signalling in ve ̄ebrate neural development[J].Nat Rev Neurosci,2006,7(2):93—102. 5 Artavanis-Tsakonas S,Rand MD,Lake RJ.Notch signaling:cell fate control and singal integration in development[J].Science,1999,284 (5415):770—776. 6 Ellisen LW,Bird J,West DC,et a1.TAN一1,the human homolog of the Drosophila notch gene,is broken by chromosomal translcoations in T lymphoblastic neoplasms[J].Cell,1991,66(4):649—661. 7 Capobianco AJ,Zagouras P,Blaumueller CM,et a1.Neoplsatic transformation by truncated alleles of human NOTCHI/TANI and NOTCH2[J].Mol Cell Biol,1997,17(11):6265—6273. 8 Dumont E,Fuchs KP,Bommer G,et a1.Neoplsatic transformation by Notch is independent of transcriptional activation by RBP-J singalling [J].Oncogene,2000,19(4):556—561. 9 Jeffries S,Capobianco AJ.Neoplastic transformation by Notch requires nuclearlocalization[J].Mol Cell Biol,2000,20(11):3928—3941. 10 Fan X,Mikolaenko 1,Elhassan 1,et a1.Notchl and Notch2 have opposite effects on embryonal brain tumor growth[J].Cancer Res, 2004,64(21):7787—7793. 1 1 Hallahan AR.Pritehard J1.Hanscn S,et a1.The SmoAl mouse model reveals that notch singaling is critical for the growth and survival of sonic hedgehog—induced medulloblastomas[J].Cancer Res,2004,64 (21):7794—7800. 1 2 Yokota N,Mainprize TG,Taylor MD,et a1.Identiifcation of differentially expressed and developmentally regulated genes in medulloblastoma using suppression subtraction hybridization[J]. 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