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肿瘤坏死因子受体2编码基因重组质粒的构建及意义

2020-07-05 来源:榕意旅游网
・ 712 ・ 主里垫 量 至 旦釜! 鲞箜 塑 hi Remedies&Clinics,June 2012,Vo1.12,No.6 肿瘤坏死因子受体2编码基因重组质粒的 构建及意义 卫娜 白瑞车星星王泽慧 肖传实边云飞 【摘要】 目的构建真核表达质粒pcDNA6.0一TNFR2- 和pcDNA6.0一TNFR2196ARG。方法人工合成 TNFR2196MET目的片段,与pMD18一T simple载体连接形成克隆载体,再通过设计突变引物,PCR定点突变扩增 出含有突变位点的质粒,转化到肠埃希菌感受态细胞JM109中。通过氨苄青霉素抗药性筛选出成功转化的阳性 克隆,并进行扩增。抽提质粒进行测序鉴定,得到pMD18一T simple—TNFR2 FR2196MET、pMD18一T simple—TNFR2 菌液PCR和双酶切及测序鉴定。结果功。结论及pcDNA6.0,将TNFR2 、TNFR2 构建成pcDNA6.0一TNFR2-一和pcDNA6.0一TNFR2 。双酶切pMD18一T simple—TN— 插入pcDNA6.0线性质粒.即 真核表达质粒,转化到Eco|i感受态中,筛选阳性克隆行 酶切鉴定和测序分析验证TNFR2基因196M ̄x和196AaC表达载体构建成 成功构建表达载体为下一步心血管疾病研究奠定了实验基础。 【关键词】受体,肿瘤坏死因子,Ⅱ型;突变;遗传载体;心血管疾病 Tumor necrosis factor receptor 2 gene mutation eukaryotic expression plasmid:construction and implications WEI N .BAI Rui,CHE Xing-xing,WANG Ze—hui,XIA0 Chuan—shi,BIAN Yun-fei.*Department of cardidlogy, Shanx Medical University,Taiyuan 030HD01.China 【Abstract】Objective To construct the eukaryotic expression plasmid,pcDNA6.0-TNFR2 TNFR2, ̄G.Methods TNFR2 and pcDNA6.0一 target fragment was artificially synthesized and was linked to pMD18一T simple or fforming cloning vectors.This was followed by ampliifcation of plasmids with point mutation for further transforlna— tion into JM109.the competent E.col cells,via polymerase chain reaction on the basis of mutation primers designed previously.The positive clones via transofrmation were screened based on ampicillin resistance and were subjected to ampliifcation.The pMD18一T simple—TNFR2 pMD l 8一T simple—TNFR2 was obtained by sequencing of the extracted plasmids.The plasmids, .pMD18.T simple—TNFR2196A and pcDNA6.0。underwent double enzyme digestion.Both TNFR2'96 ̄and TNFR2 96 0 were then inserted into pcDNA6.0.the linear plasmid.for construction of eukaryotic ex— pression vectors.pcDNA6.0.TNFR2 and pcDNA6.0一TNFR2‘ .which were subsequently transformed into com— petent E.coli followed by screening the positive clones as confirmed by polymerase chain reaction,double enzyme di— gestion and sequencing test.Results TNFR2 gene expression plasmids.pcDNA6.0一TNFR2 and pcDNA6.0一TN— FR2’ RG.were successfully constructed.as confimed by DNA sequencirng and enzyme digestion analysis.Conclusion The successful construction of pcDNA6.0一TNFR2 and pcDNA6.0一TNFR2 expression plasmids has provided oundatifon for further research on cardiovascular diseases. 【Key words】 Receptors,tumro necrosis factor,type II;Mutation;Genetic vectors constuctrion;Cardiovas— cular diseases 肿瘤坏死因子(TNF)是介导多向性炎症反应和 TNFR1相对分子质量55 000,TNFR2相对分子质量 免疫调节反应的细胞因子,具有广泛的生物学活性。 75 000,它们分别含有455个氨基酸和461个氨基 在免疫调节、抗病毒、炎症反应、内毒性休克以及某 些慢性病、恶液质性消瘦和营养不良综合征等细胞 反应中具有重要作用 ]。TNF产生的生物学活性是 通过存在于细胞表面的膜受体,即肿瘤坏因子受体 1(TNFR1)和肿瘤坏死因子受体2(TNFR2)介导。 基金项目:L【J西省科技攻关项目(2009031 1057—4) 作者单位:030001太原,山西医科大学第二医院心内科(卫娜、 白瑞、车星星、王泽慧、边云飞);“I西省医科大学第一医院(肖传实) 通信作者:边云飞,Email weina860603@163.corn 酸。研究证实其诱导的信号转导途径在冠心病慢性 炎症过程中起关键作用[5, 。TNFR2由肿瘤坏死因子 超家族成员1B基因(TNFRSF1B)编码,TNFRSF1B 基因位于染色体lp36.2。由10个外显子和9个内含 子组成,除外显子4、9、10的非编码区SNP外,最近 发现6号外显子196位(rs1061622位点核酸序列 676位)上有个单核苷酸多态(T/G)。我们通过大量 的病例对照研究对冠心病患者的TNFR2基因型分 析发现冠心病组rsl061622位点GG基因型较对照 中国药物与ll台i床2012年6月第 鲞箜 塑 堕垦 ! : 些 ! : : ! : 组差异有统计学意义[7],所以本实验旨在构建真核 表达质粒pcD NA6.0.TNFR2 和pcDNA 6.0一TN— petent Cell JM109。对平板上的菌落用M13.47/RV.M 引物进行PCR。检测所含质粒中插人片段的长度大 小。最后提取质粒DNA进行测序。其中M13—47: 5 .CCCCAGGCTI丫ITCCCAGTCACGAC一3 ,RV—M: FR2196ARG.为后续转染至细胞中进一步研究其功能提 供实验基础。 1材料与方法 1.1材料 1.1.1质粒和宿主菌:人工合成pMD18.T simple— TNFR2196MET菌种购自日本TaKaRa公司,真核表达 质粒pcDNA6.0菌种由山西医科大学寄生虫教研室 王海龙老师惠赠,Ecoli感受态细胞JM109购自北京 天根生化科技有限公司。 1.1.2酶类及试剂:定点突变试剂盒TaKaRa Mu— tanBEST Kit(Pyrobest DNA Polymerase、10xPyrobest BufferⅡ、dNTP Mixture、10xBlunting Kination Buffer、 Blunting Kination Enzyme Mix、ddH2O)、PCR突变引 物购自日本TaKaRa公司;胶回收试剂盒Gel/PCR DNA Fragments Extraction Kit购自台湾Geneaid公 司;限制性内切酶Hind 11和EcoR I、T4 DNA Lig— ase、10xBuffer R、10xLigation Buffer购自Fermentas 公司;DNA marker、PCR引物购自上海生工生物工 程有限公司:TIANprep质粒小提试剂盒Mini Plas— mid Kit购自北京天根生化科技有限公司;胰蛋白 胨、酵母菌提取物、琼脂购自美国Sigma公司,氨苄 青霉素钠购自上海吉凯基因技术有限公司..其他试 剂如溴化乙锭、硼酸等购自美国Amersco公司。 LB液体培养基:胰蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,NaC1 10 g,加ddH:O至1 L,高压灭菌后4℃保存 备用;LB固体培养基:胰蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,NaCll0 g,琼脂粉15 g,加ddH2O至1 L,高压灭 菌后冷却至60℃加入氨苄青霉素钠使终浓度为 100 I ̄g/ml。 1.2方法 1.2.1构建pMD18.T simple—TNFR2。%旧载体:Gen. Bank上查询出TNFR2基因编码区(CDS区、)核苷酸 序列(GenBank accession number NM_001066),在基 因编码区起始密码子前和终止密码子后分别加上限 制性内切酶Hind m(AAGCTT)和EcoR I (GAATrC)序列,共1398 bp。首先合成单链小片段 DNA,再通过PCR方法,把单链小片段DNA拼接成 一条完整的双链DNA片段。然后在微量管里进行 连接反应:Inse ̄DNA 2 l,Vector DNA(pMD18.T simple)1 l,dH2O 2 txl,Ligation Solution I 5 l,16 cc保温30 min。将连接液全量转化至E-ct li Com. 5 .GAGCGGATAACAArr】 CACACAGG.3 .测序引 物pMD18 F:5 一GCCTCTTCGCTATI1ACGCCA一3 ,R 5 一GAGcGGATAAcAATI丫rcAcAcAGG一3 。人工合 成pMD 1 8.T simple.TNFR2 肿菌种由日本TaKaRa 公司完成。 1.2.2构建pMD18.T simple。TNFR2 重组体:原 理是利用导入变异点196位卜G的引物进行PCR 反应.对PCR产物进行末端平滑化及5 磷酸化处 理,再用高效连接试剂Ligation Solution I进行自身 连接(环化反应),然后转化、提取突变体DNA。①设 计合成突变引物:设计合成突变引物。使得TNFR2 第196位甲硫氨酸转变为精氨酸。定点突变引物上 游:5'-GGGATGCAGTCTGCACGTCC.3 (包含突变位 点),下游:5 一TGC rTCCATTCCCAGGGATGG一3 。② 定点突变聚合酶链反应:以pMD18一T simple.TN. FR2 一质粒DNA为模板进行定点突变PCR扩增 PCR反应液:Pyrobest DNA Polymerase(5 U/tz1)0.25 l,10xPyrobest Buffer I1 5 l,dNTP Mixture 4 l, Primer 1(20 I ̄mol/L)1 Ixl,Primer 2(20 ̄mol/L)1 l,Template 3.82 txl,灭菌蒸馏水5O l。94℃30 S, 58℃30 S,72 qC 5 min,30个循环:取5 txl PCR反 应液进行1%琼脂糖凝胶电泳检测:参照Gel/PCR DNA Fragments胶回收试剂盒说明书切胶回收(紫 外灯下操作)得到线性pMD18.T simple.TNFR2196 ̄G DNA。③进行连接反应:Blunting Kination反应液为: 线性pMD18一T simple—TNFR2 黼DNA 10 l,10× Blunting Kination Buffer 2 Ixl,Blunting Kination En— zyme Mix 1 txl,ddH2O 20 tzl,37 cIC反应10 min,70 cc 10 min。Ligation反应:取约5 1的上述反应液, 加入5 l的Ligation Solution I,l6℃反应1 h,将反 应液用热休克法全量转化至Ecoli感受态细胞中 离心3000 r/minx5 min,移走部分上清,余液混匀 后,吸取100 l已转化产物涂于LB平板(含100 p ̄g/ml氨苄青霉素钠),待液体吸收后,倒置平板,37 ℃温箱培养12—16 h,观察菌落生长情况。@pMD18一 T simple.TNFR2 重组体的鉴定:挑取LB平板上 的单克隆菌斑,摇菌后取3.5 ml菌液用TIANprep 质粒小提试剂盒小量提取质粒DNA,常规1%琼脂 糖凝胶电泳检测。分别用TNFR2基因两端的Hind Ⅲ和EeoR I酶切位点进行酶切鉴定。反应体系:提 取的质粒10 p.1,Hind IU(10 U/tx1)1 Ixl,EcoR I(10 U/ 1)1 Ixl,10xBuffer R 4 l,灭菌蒸馏水20 l,反 应物轻轻混匀,37℃水浴4 h。酶切后常规电泳检测 TNFR2片段和载体的大小。经酶切鉴定后的菌液送 上海生工生物工程有限公司测序鉴定。 1.2.3 pcDNA6.0-TNFR2 舢和pcDNA6.0.TN. M:DM5000 DNA Marker;1~4:扩增严物PCR 一 FR2 %ARG载体构建:pMD 1 8-T simple—TNFR2 、 图1 pMD 1 8-T simple—TNFR2 pMD 1 8一T simple—TNFR2 ARc和pcDNA6.0质粒DNA 扩增产物的琼脂糖凝胶电泳 各取l0 l,分别进行Hindnl和EcoR I双酶切反 应,反应体系同前,37℃水浴4 h,常规电泳后切胶 回收TNFR2 唧、TNFR2 。与pcDNA6.0片段,将 TNFR2 %唧、TNFR2 。分别与pcDNA6.0片段按体 积比为10:1的比例混合,T4 DNA Ligase16℃过夜: 鉴定和测序进一步验证。将提取的质粒pMD18一T simple.TNFR2 % 重组体进行酶切鉴定(图3)。表 明:重组质粒经Hindm和EcoR I酶切释出的目的 片段相对分子质量约在1 398 bp左右.与理论预计 相符。将菌液测序,测序结果与GeneBank上发表的 TNFR2基因序列进行BLAST比对分析,测序结果 连接反应结束后,将连接产物转化人E.coli感受态 细胞,涂LB平板后过夜培养。在每个平板上用接种 针挑取约20个白色单菌落进行摇菌获得菌液。经 引物设计.上游引物:5'-CCCCCAGCTGAAGGGAG. CACT一3 .下游引物:5 .TACCCCGGGCCTFATCG— 示序列正确。 5000 bp GCA.3 。PCR反应体系:菌液2.0 l,上下游引物各 0.5 txl,2xMix 8 l,加ddH2O至2O p.1;PCR扩增条 件:95℃预变性10 min,95℃变性30 S,52℃退火 M:DMS000 DNA Marker;1-11:pMDI8一T simple-TNFR2 质粒 图2 pMD 1 8一T simple—TNFR2 30 S。72 cC延伸40 S,共30个循环,72℃终末延伸7 min,16 oC保存PCR产物。取5 l进行1%琼脂糖凝 胶电泳分析。 1.2.4 pcDNA6.0一TNFR2 姗和pcDNA6.0一TN— 质粒的琼脂糖凝胶电泳 M 1 2 FR2 惭的双酶切和测序鉴定:提取的pcDNA6.0. TNFR2 唧、pcDNA6.0.TNFR2 邶真核表达质粒, 以Hind11和EcoR I双酶切鉴定阳性克隆。双酶切 反应体系和反应条件同前。之后进行1%琼脂糖凝 胶电泳分析鉴定。阳性克隆送上海生工公司测序鉴 定。 2结 果 M:DM5000 DNAMarker;1,2:pMD18一T simple—TNFR2 萎一 阳性克隆 图3 pMD18一T simple—TNFR2 阳性克隆的酶切鉴定 2.3 重组pMD 1 8一T simple—TNFR2 唧、pMD 1 8.T simple—TNFR2 ple.TNFR2 、pcDNA6.0载体酶切结果:将提取 2.1 pMD18一T simple.TNFR2 椭扩增结果:以 pMD 1 8一T simple.TNFR2 %唧为模板设计突变上下游 的质粒pMD18.T simple.TNFR2 肿、pMD18.T sim. 、pcDNA6.0经Hind m和EcoR I酶切 1398 bp、空质 得到TNFR2 %唧1398 bp、TNFR2 4)。 引物,通过定点突变PCR扩增后将产物进行1%琼 脂糖凝胶电泳得到4090 bp左右目的片段,与预期 大小完全相符(图1),说明成功将pMD18一T simple. TNFR2 %僦扩增出来。 粒pcDNA6.0出现一个带。约5100 bp片段(见图 2.4 重组pcDNA6.0一TNFR2 、pcDNA6.0一TN. 2.2 pMD18.T simple.TNFR2 重组体的鉴定结 果:将质粒转化至感受态细胞中,涂板挑取单克隆菌 落,摇菌后提取质粒进行凝胶电泳,电泳结果见图 2.在4090处左右可见质粒DNA大小,可通过酶切 FR2-96ARG载体PCR鉴定结果:将图4中的1、2经双 酶切释出的片段TNFR2 幡r、3释出的片段TN. FR2m僦和4 ̄6释出的pcDNA6.0切胶回收后用T4 连接酶进行连接反应,连接后转化人感受态细胞中, 中国药物与临床2012年6月第12卷第 塑 塑!旦! 塑 ! 塑! Q : !!: ! : 50o0 3ooO 2O0o 1500 looO M:DM5000 DNA Marker;1、2:pMDI8一T simple—TNFR2 阳性克隆 3:pMDI8 T simple—TNFR2 阳性克隆;4-6:pcDNA6.0 图4重组质粒的双酶切结果 倒置培养挑取单菌落,摇菌后做PCR初筛。利用 TNFR2引物用1 l菌液进行PCR扩增和分析,产 物行琼脂糖凝胶电泳观察,重组质粒出现了约200 bp的条带,空质粒对照组和未连接上目的片l段的阴 性子则没有相应条带(见图5)。 1000 750 500 250 l00 M:DM5000 DNA Marker;1、3、5、7-9:重组质粒阳性子PCR扩增产物 2、4、6:阴性子;10.12:空质粒对照 图5重组体扩增产物的PCR鉴定 2.5阳性重组子pcDNA6.0 TNFR2 唧、pcDNA6.0. TNFR2 酶切鉴定结果:重组质粒经Hind m和 EcoR I双酶切后,行琼脂糖凝胶电泳观察,重组质 粒切出了约5100 bp和1398 bp的2个片段,分别 与载体PcDNA6.0和TN.FR2片段大小吻合,初步提 示可能是TNFR2基因片段己经插入到peDNA6.0 中(见图6)。 M:DM5000 DNA Mar一ker;1.3:pcDNA6.0・TNFR2 阳性克隆:  2:未酶切和连接成功;4,5:pcDNA6.0-TNFR2 阳性克隆 图6重组质粒pcDNA6.0一TNFR2 pcDNA6.0一TNFR2 的双酶切结果 2.6 重组质粒pcDNA6.0.TNFR2 1 96MET、pcD. NA6.0一TNFR2196ARG菌液测序结果:取PCR初筛 的和双酶切鉴定的阳性重组子的菌液进行测序.插 入片段的rs1061622位点的碱基排列顺序与目的片 段一致,说明pcDNA6.0.TNFR2’96MEF、pcDNA6.0一 rFNFR2 RG重组质粒构建成功,可用于下一步实验。 3讨 论 TNF的生物学效应是通过细胞表面的2种 TNF受体引发。TNF受体有两种:TNFR1和TNFR2. 均为I型跨膜蛋白。TNFR1在体内大多数细胞表面 广泛分布,相对分子质量为55 kDa,与TNF结合复 合体的解离常数Kd=200~500 pmol/L,半数解离时 间为180 min。TNFR2的表达主要局限在免疫细胞, 相对分子质量为75 kDa,Kd=30 70 pmol/L,半数解 离时间为10 min。TNFR1和TNFR2的胞外区都含 有4个富含半胱氨酸的结构域(cysteine.rich.do— main,CRD),每个CRD包含6个半胱氨酸的高保守 氨基酸序列[ 。CRD独特的折叠方式决定了TNF与 受体之间的特异性结合,与TNF结合部位是CRD2 和CRD3。虽然CRD1和CRD4不直接参与对TNF 的识别与结合,而它们的缺失导致与TNF的结合能 力显著下降。TNFR2的676位T突变为G,使得 CRD4的196位氨基酸改变,由Met196替换为Arg. 可能会影响TNF与TNFR相结合的能力。 大量的研究和综述资料总结出TNFR信号传导 通路主要包括caspase家族介导的细胞凋亡、衔接 蛋白TRAF介导的转录因子NF.KB和JNK蛋白激 酶的活化。信号传导通路之间及各通路内部含有各 种调节机制,使TNF的各种生物学功能协调发挥出 :来。TNF由保守胞内结合域如DD死亡结构域.通过 同型/异型受体相互作用蛋白调节胞内信号转导。 TNFR2虽不具有DD结构域.不能通过DD直接激 活细胞凋亡的机制,但有结合TNF受体相关因子 (TRAF)的基序,TNFR2与TRAF结合形成复合体 激活NF.KB和JNK激酶,诱导基因转录,促进细胞 存活,增殖和分化。Till等[9]将TNFR2的Met196替 换为Arg,突变体TNFR2招募TRAF2的能力以及 诱导依赖NF—KB的基因如clAP表达大幅减少.引 起不同程度的慢性炎症机制紊乱。 定点突变是研究基因功能的重要技术之一。它 可以有目的改变DNA序列中的碱基,不仅可以阐明 基因表达的调控机制,还可研究蛋白质结构与功能 的关系,也可以改变目的蛋白的氨基酸,使之符合研 究者的要求_l0]。最常用的是用PCR技术进行定点突 变,其原理是利用导人变异点的引物进行PCR反 应,对PCR产物进行末端平滑化及5 磷酸化处理, 再用高效连接试剂Ligation Solution I进行自身连接 (环化反应),然后转化、提取突变体DNA。这种方法 ・ 716 ・ 主国堑塑量! 至 旦笙 鲞笙鱼塑 dies&Clinics,June 2012,V01.12,N。.6 se e成功率高,操作简单,经济,是一种进行定点突变的 有效的方法[“]。 前期实验我们已经发现TNFR2(TNFRSFl B)基 因翻译区196位2种单倍型(T、G)与冠心病的发病 相关,为了进一步研究不同单倍型对TNFR2基因表 达及功能的影响,我们通过定点突变的方法扩增了 TNFR2基因+90至+1475基因全长,并对676位点 (MAPK)or p38 MAPK pathways.Biochem J,2001,359(Pt3): 525.535. Fernandez・Veledo S,Vila.Bedmar R,Nieto—Vazquez L,et a1.C— Jun N—Terminal Kinase 1/2 activation by tumor necrosis factor-al— pha induces insulin resistance in human visceral but not subcu. taneous adipoeytes:reversal by liver X receptor agonists.J Clin Endocrinol Metab,2009,94(9):3583.3593. Schulz R,Heusch G.Tumor necrosis factor-alpha and its recep— tors 1 and 2:Yin and Yang in myocardial infarction.Circula— 进行了定点突变,构建了含有2种不同单倍型的 pcDNA6.0重组质粒。这两种单倍型重组质粒除了突 tion,2009,119(10):1386—1397. Popa C,Netea MG,van Riel PL,et a1.The rde of TNF-alpha in 变的位点外。其余序列完全一致,因此,实验结果能 够反映这个SNP位点对基因功能的影响。本实验设 计合成特异的引物,为方便克隆,在基因5 端、3 端 分别引人限制性内切酶Hindm和EcoR I的特异性 识别位点。我们利用pcDNA6.0质粒上的多克隆位 点。将扩增的TNFR2基因片段插人pcDNA6.0线性 质粒中,构建出pcDNA6.0一TNFR2真核细胞表达质 粒。通过酶切及测序证实重组pcDNA6.0.TN。 FR2 、pcDNA6.0一TNFR2 %僦构建成功。而pcD NA6/myc.hisB是一个同时带有稻瘟菌myc标签的 真核表达载体,在基因的功能研究中研究人员广泛 使用[121。可以利用其所携带的菌素抗性基因构建过 表达的稳定细胞株,为进一步研究TNFR2在心血管 疾病治疗中的作用提供了良好的实验基础。 参考文献 Rauert H,Stuhmer T,Bargou R,et a1.TNFR1 and TNFR2 regu— late the extrinsic apoptotic pathway in myeloma cells by multiple mechanisms.Cell Death Dis,20l l,2:194. [2] Jupp OJ.McFarlane SM,Aderson HM,et a1.TypeⅡtumour necrosis factor-alpha receptor(TNFR2)activates c.Jun N-termi— nal kinase(JNK) but not mitogen-activated protein kinase chronic inflammatory conditions,intermediary metabolism,and cardiovas cular risk.J Lipid Res,2007,48(4):751—762. Rizvi AA. 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