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高迁移率族蛋白B1真核表达载体的构建及其对肿瘤坏死因子α报告基因活性的影响

生垦主亘匿鱼金鱼塾盘查;!!!生!旦箜!!鲞筮!塑壁!i璺』!里坚旦丛曼!韭堡!坚:丛!z!!!!!∑!!:!!:塑竺:!

171

论著

高迁移率族蛋白B1真核表达载体的构建及其对

肿瘤坏死因子一仪报告基因活性的影响

杨丽萍1,姚咏明1,李杰萍2,叶棋浓2,盛志勇1

(1.解放军总医院第一附属医院烧伤研究所,北京

100037;

2.军事医学科学院生物工程研究所,北京100850)

【摘要】目的克隆人的高迁移率族蛋白B1(HMGBl)基因,插入pc—DNA3载体中并检测其对肿瘤坏死

因子一a(TNF—a)报告基因活性的影响。方法

采用聚合酶链反应(PCR)技术,从人乳腺癌细胞系MCF一7基因

组中扩增出HMGBl基因,插入载体pc—DNA3中,确定所扩增的DNA序列;用蛋白质免疫印迹法(Westernblotting)在293T细胞中检测其表达;应用报告基因方法检测其对TNF—a报告基因表达的影响。结果酶切和测序结果表明扩增的HMGBl序列正确,大小为648bp。在293T细胞中正确表达相对分子质量约24000的HMGBl蛋白。下游基因TNF—q荧光素酶活性实验显示,构建的真核表达载体在内毒素刺激后以先增加后降低的方式影响TNF—a的活性,且对从95—120长度的TNF—a报告基因活性影响最明显。结论HMGBl以先增加后降低的方式影响TNF—a基因的表达,且主要通过26个碱基大小的片段发挥作用。

【关键词】高迁移率族蛋白B1}表达,报告基因活性}肿瘤坏死因子一a

中图分类号:Q786;Q813.11

文献标识码:A文章编号:1008—9691(2008)03一0171一04

Constructionofhighmobilitygroupbox一1proteineukaryoticexpressionfactor—a

reporter

vectoranditseffect

on

tumornecrosis

geneactivity

YANGLi—pin91,YAOYong-min91,£,Jie—pin92,YEQi-non92,SHENG

 

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Zhi—yon91.1.BurnsInstitute,First100037,China;2

Institute

HospitalAffiliated

toTheChinese尸LAGeneral

Hospital。Beijing

ofBiotechnology,AcademyofMilitaryMedicalSciences,Beijing100850,ChinaYong-ming(Email:f—ff@sina.corn)

To

clonehumanhigh

mobility

group

Correspondingauthor:YAO

[Abstract】

investigate

Objective

on

box一1

gene

protein(HMGBl)geneand

The

human

itseffecttumornecrosis

factor—a(TNF—a)reporter

cancer

activity.Methods

HMGBl

gene

wasamplified

cloned

fromhumanbreast

into

cellline

MCF一7genomicDNAbypolymerasechain

by

DNAsequencing.

gene

reaction(PCR)and

pc-DNA3.Theresulting

plasmidwasdetermined

HMGBlproteinexpressionwasidentifiedbyWesternblotingin293Tcellline.Reporter

applied

to

detectionwas

ofDNA

analyze

theinfluenceofHMGBl

on

TNF—a

gene

expression.Results

gene

Theresults

sequencingandenzymedigestionshowedthattheclonedwasexpressedin293Tcell300

tO

HMGBlwascorrect(648

gene

bp).HMGBIprotein

at

be

approximately24000.TNF一口reporter

at

activitywasincreased.peaking

txg/LHMGBl andthendecreaseddoseexceeding

can

500/xg/LHMGBl.95-120bpTNF—a

reportergene

activitywasthehighest.ConclusionHMGBl

markedlyregulateTNF-ageneexpressionin

an

up—to—down

manner。whichmightbesignificantlyaffectedbyfragment95—120bpinTNF—apromoter.

[Keywords]highmobility

necrOSisfactor—a

group

box1protein;expression;luciferase

reportergeneactivity;tumor

业已明确,高迁移率族蛋白B1(HMGBl)作为一种新的晚期炎症介质,具有显著的胞外致炎效应n’。在脓毒症早期,肿瘤坏死因子一a(TNF—a)等细胞因子可迅速合成,随着炎症的发展,HMGBl则进一步促进其产生与释放,从而加剧脓毒症的发生发

基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2005CB522602),国家自然科学基金课题(30672178)

通讯作者;姚咏明,教授,博士生导师,EmailH—ff@sina.com作者简介:杨丽萍(1972一),女(汉族),山西省人,博士研究生,讲师,主要从事烧伤感染与免疫研究工作。

展。’。本实验中通过观察HMGBl对TNF—a报告基因活性及TNF—a不同片段活性的影响,旨在进一步明确HMGBl对TNF—a基因表达水平影响的分子机制。

1材料与方法

1.1

实验材料:SV40病毒转化的人胚胎肾细胞

293T,用含体积分数为10%的热灭活胎牛血清的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM)、于体积分数为5%的COz孵箱内37℃下常规培养(由本实验室保存)。pc—DNA3载体购自美国Promega公司;大肠

172

生国生堕匡堡金鱼墼垄查!!!!生i旦笙!!鲞箜!塑垦!!!』!堡丛旦坚曼!韭曼!竺!M!z!!!!:!!!:!!!塑!:!

杆菌DH5a表达p一半乳糖苷酶活性由本实验室保存。含人不同长度TNF—a报告基因质粒由北京大学顾军教授馈赠。限制性内切酶、DNA连接酶、Taq酶购自日本TaKaRa公司;DNA纯化试剂盒购自上海申能博彩公司fDMEM培养基、LipofectAMINE2000转染试剂购自美国Invitrogen公司;血细胞凝集素辣根过氧化物酶(HA—HRP)抗体购自美国Sigma公司。

1.2人乳腺癌细胞系MCF一7DNA的提取:按照北京Tiangen公司的说明书进行。将贴壁细胞处理为细胞悬液,加200弘I缓冲液,振荡至悬浮;加20

p1

蛋白酶K,混匀;加220弘l缓冲液,混匀;加220弘l无水乙醇,混匀,过CB3柱,依次用去蛋白液、漂洗液洗柱,彻底晾干残余的漂洗液,最后洗脱即得

MCF一7DNA。测定波长260nm处的吸光度(A)值。

1.3人HMGBl的聚合酶链反应(PCR)扩增:根据GenBank中报告的序列设计引物。上游引物为:

57一CGGAATTCTGGGCAAAGGAGAT一37;下游引

物为:5,_GCTCTAGATTATTCATCATCATC一37。上下游引物5’和3 

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7端分别携带EeoRI和XbaI酶切位点。PCR引物由北京赛百盛基因技术有限公司合成。PCR模板为人乳腺癌细胞系MCF一7

DNA。

PCR反应条件为:94℃变性1min,然后52℃复性l

min,72℃延伸5min,共25个循环。

1.4真核表达载体的构建、酶切鉴定与测序:将纯化后的上述PCR产物经EcoRI和XbaI酶切后连接到经同样酶切的pc—DNA3载体中,转化大肠杆菌DH5a,提取转化质粒。采用以上两种内切酶进行酶切鉴定,得到目的基因大小片段的克隆判定为阳性克隆,然后进行测序。

1.5重组质粒的真核表达鉴定:将测序正确的阳性克隆重新转化大肠杆菌DH5a,提取质粒去除内毒素后转染293T细胞,采用蛋白质免疫印迹法(Westernblotting),并使用特异性抗HA抗体检测其表达蛋白大小。1.6细胞转染

1.6.1细胞培养:293T细胞为本室保存,用含10%胎牛血清的DMEM于C0。培养箱(37℃,5%CO。)中培养。转染前24h将细胞接种于灭菌的24孔板,细胞密度大约为90%。

1.6.2不同剂量重组质粒对全长TNF—a报告基因荧光素酶活性的影响:将质粒用LipofeetAMINE2000瞬时转染293T细胞。将重组质粒DNA分为

100、200、300、500、1000和1

500弘g/L组,等量的空

载体pc—DNA3用于对照。每次转染实验中,重组质粒HA—HMGBl按照分组的剂量、表达p半乳糖苷酶的质粒0.1lug、全长TNF—a报告基因质粒0.2弘g与100弘l不含血清、抗生素及酚红的DMEM混合,再将2.5弘lLipofectAMINE2000与100pl相同的DMEM混合;将上述二者混合,室温放置20min后加入0.8ml含10%胎牛血清的细胞培养基中。24h

后收集细胞,测定荧光素酶和』3一半乳糖苷酶活性,其

中p半乳糖苷酶活性用于校正细胞转染效率。1.6.3一定剂量重组质粒对不同长度TNF一盘报告基因荧光素酶活性的影响:每次实验中重组质粒HA—HMGBl为300tzg/L、表达p半乳糖苷酶质粒为0.1,ug;TNF—a报告基因质粒0.2弘g,包括5个长度,分别是1—95、1—120、1—161、1—615、1—1135。等量的pc—DNA3空载体作为对照。转染4h后加内毒素,刺激24h后收集细胞,方法同上。

1.7荧光素酶和p半乳糖苷酶活性测定:荧光素酶活性测定按照Promega公司说明书进行。细胞用磷酸盐缓冲液洗1次,在24孔板中加入80肛1裂解缓冲液,室温轻摇15min;收集细胞裂解物至离心管中,持续振荡5min后离心,收集上清液,取10弘l用荧光计测定荧光素酶活性。用邻一硝基苯一口一D一半乳糖苷(0NPG)测定p半乳糖苷酶活性。取上清液10弘l与90pl缓冲液/p巯基乙醇溶液混合,加人

20肛14

t-g/L的ONPG,30℃孵育,直到出现浅黄色

为止;然后加入50弘l

mol/L的Na2C03溶液终止

颜色反应,测定样品在波长420nm处的A值。

2.1

人HMGBl的PCR扩增(图1):从乳腺癌细

胞系MCF一7基因组中扩增人HMGBl长度648

bp。

1:HMGBlIM:Marker

图1人HMGBl

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PCR扩增产物

中国中西医结合急救杂志2008年5月第15卷第3期

ChinJTCMWM

Crit

Care,May

2008,V01.15,No.3

173

2.2

pcDNA3一HA—HMGBl真核表达载体的构建500弘g/L时,TNF—a的活性开始下降。

(图2):用EcoRI和XhaI双酶切PCR产物后克

隆到经同样双酶切的pc—DNA3载体中,将得到的7

重组质粒命名为pcDNA3一HA—HMGBl。提取质粒6

后用上述相同内切酶进行酶切,然后DNA电泳,切5

出大小为648bp的片段。DNA序列结果证实,该插4

入片段为人HMGBl基因。-

靼懈装糕

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100

200

300

500

000

500

HMGB1浓度(pg/L)

图4不同剂量重组质粒HA—HMGBl对全长TNF—a

报告基因荧光素酶活性的影响

2.5一定剂量重组质粒HA—HMGBl对不同长度TNF—a报告基因荧光素酶活性的影响(图5):在HMGBl作用剂量为300肛g/L时,将HMGBl与不同长度TNF—a报告基因共同转染293T细胞。与不加内毒素比较,内毒素刺激后1—120长度报告基因M:Markerfl、2依次为质粒HA—HMGBl双酶切产物、

活性升高幅度最大,为12.84倍;全长报告基因升高 

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原质粒HA—HMGBl

幅度次之,为2.25倍;而1_95长度报告基因变化不图2

pcDNA3一HA—HMGBl真核表达载体的酶切鉴定

明显,1—161和1—615长度报告基因则下降。

2.3重组质粒的真核表达(图3):将1肛g重组质粒10000

转染24孔板,转染步骤同前。用抗HA抗体检测到8000

相对分子质量为24000的蛋白,与预期结果一致。

趔6000

兴杈4

000

2000

1-95

l-120

卜16ll一6l5

1 1135

不同长度TNF—a报告基因

图5

300

ug/LHMGBl对不同长度TNF-a

报告基因荧光素酶活性的影响

3讨

近20年来,TNF—a和白细胞介素一1(IL一1)等早

1、2依次为阳性克隆1表达,阳性克隆2表达;M:Marker

图3

HMGBl重组质粒的真核蛋白表达

期炎症细胞因子在脓毒症发病中的作用已受到广泛关注,尽管拮抗TNF—a等细胞因子在动物实验中获2.4

不同剂量重组质粒HA—HMGBl对全长

得成功,然而这些干预新措施在多项脓毒症临床试TNF—a报告基因荧光素酶活性的影响(图4):在验中均未取得明显疗效。近年来,HMGBl作为脓毒293T细胞中,不加内毒素时,HMGBl对TNF—a的症晚期炎症介质的发现,重新开启了人们的研究思活性几乎没有影响.力Ⅱ人内毒素后,随着HMGBl浓路。研究证实,在脓毒症的病理过程中,TNF—a水平度的升高,TNF—a的活性也逐渐升高,最高可达到呈现双峰改变,说明其表达在早期和晚期出现了两4.8倍(HMGBl为300pg/L)。但是当其浓度超过

次高峰。3。感染早期内毒素激活p38丝裂原活化蛋

174

生垦主亘匡笙金鱼墼盘查!!!!堡!旦笙!!鲞箜!塑曼竖呈!!里丛里坚堡!韭曼!望!丛!!!!!!!∑!!:!!!型!:!

白激酶(MAPK)通路后,p38MAPK发生磷酸化,TNF—a基因表达水平增加;同时TNF—a又可进一步引起p38MAPK磷酸化和促进晚期炎症介质HMGBl的释放“。53。还有研究观察到,HMGBl在脓毒症晚期升高,一方面对动物具有致死毒性,另一方面分泌到细胞外与其他炎症介质TNF—a、IL一1、7一干扰素等相互作用,促进炎症效应放大哺3。因此,HMGBl作为新的重要炎症介质参与了脓毒症的发展,然而有关HMGBl介导脓毒症发生的确切机制仍未完全阐明,如何引起TNF—a释放的信号机制尚不清楚订3。我们既往的实验证明,通过抑制信号途径下调HMGBl产生可显著降低TNF—a基因表达水平。’。另有研究证实,HMGBl和TNF—a在体外存在相互诱生的关系;HMGBl抑制剂丙酮酸乙酯可

先增加后降低的方式影响下游基因TNF—a的表达,且主要通过26个碱基大小的片段发挥作用。该实验初步阐明了HMGBl对TNF—a合成的调节机制,为深入探讨HMGBl相关信号通路的分子基础及其干预途径提供了理论依据哺3。参考文献

[1]Mitola

1ar

S,Belleri

M,Urbinati

group

C,eta1.Cutting

protein

is

edge:extracellu.

highmobility

box一1

proangiogenic

cytokine[J].JImmunol,2006,176(1)112-15.

(23

Wang

H,LiaoH,Ochani

and

M,eta1.Cholinergic

survival

in

agonistsinhibit

sepsis

HMGBlrelease

improveexperimental

(J].NatMed,2004,10(11):1216-1221.

C33

WykesM

factor

N,LiuX

Q,Jiang

S,et

a1.Systemictumor

infections

necrosis

generated

cell

during

lethalPlasmodium

impairs

dendritic3987.

functionCJ].JImmunol,2007,179(6):3982—

[43

显著降低脓毒症大鼠肾组织TNF—a的基因表达,并改善脏器功能。q们。本研究旨在进一步探讨HMGBl对TNF—a表达水平影响的分子作用机制。

本资料显示,体外转染进入细胞的HMGBl可调节293T细胞的TNF—a基因表达水平。HMGBl在200肛g/L时TNF—a表达开始增强,300/zg/L达高峰,至500/zg/L时开始减弱,到1500/xg/L时则降低到对照水平。该结果证实了HMGBl对TNF—a合成具有直接调节效应,说明严重感染后TNF—a的再次产生可能与HMGBl延迟释放密切相关;另一方面,本资料也显示,当HMGBl达到1000/xg/L时,TNF—a活性开始下降,其确切原因尚不清楚,可能是高浓度HMGBl对细胞产生了毒性作用。当

300/xg/LHMGBl与不同片段的TNF—a报告基因

[93[53

Jiang

in

the

W,Pisetsky

release

of

DS.The

roleofby

IFN—alphaandnitricoxide

264.7

cells

stimulated

HMGBlRAW

acid

or

with

polyinosinic—polycytidylie

lipopolysaccharide(J].

JImmunol,2006,177(5):3337—3343.

Bianchi

ME,Manfredi

at

A.High—mobility

crossroads

between

groupbox1innate

and

(HMGBl)protein

adaptive

the

immunity[J].Immunol

Rev,2007,220:35—46.

[6]姚咏明,徐珊,盛志勇.高迁移率族蛋白Bl的组织损伤效应及

其干预途径[J3.中国医学科学院学报,2007,29(4):459-465.

[79

 

内容需要下载文档才能查看

姚咏明,盛志勇.脓毒症信号转导机制的现代认识(J].中国危重病急救医学,2003,15(1):3-6.

H,YaoYM,YuY,eta1.Role

transducerandof

expression

C8]Liu

of

Januskinase/signal

in

regulationof

activatoroftranscriptionand

pathway

inflammation—promoting

rat

activityhigh

mobility

groupboxproteinlin

peritoneal

macrophages(J].

Shock,2007,27(1):55—60.UlloaL,OchaniM,Yang

lethalityin

H,et

a1.Ethyllethal

Sci

pyruvateprevents

and

systemic

micewithestablishedNatl

Acad

sepsis

inflammation[J].Proc

12351—12356.

USA,2002,99(19):

共同转染细胞并采用内毒素刺激后,观察到1—120长度的TNF—a报告基因活性增加了12.84倍,进一步研究发现,在启动子95—120之问的位点可能是HMGBl作用于TNF—a启动子的主要作用部位。对此部分碱基分析发现存在一个经典的内毒素作用位点NF—IL一6,说明HMGBl对TNF—a的基因表达调节作用依赖于内毒素的刺激nu。本实验通过HMGBl对TNF—a报告基因活性的剂量效应观察以及对TNF—a不同片段活性的影响,证实HMGBl以

,’

^^●^^●^●^●^^^^^^

C103刘辉,姚咏明,于燕,等.大鼠腹腔巨噬细胞高迁移率族蛋白

B1诱生机制的初步探讨(J].解放军医学杂志,2004,29(1):

39—41.

(11)Uematsu

isoform

S,KaishoT,TanakaT,et

a1.TheC/EBPbeta

34 -kDa

in

LAPisresponsibleforNF-IL 6mediatedgene

inductionactivatedbacteria

macrophages,but

isnotessentialfor

intracellular5378—5386.

killing[J3.JImmunol,2007,179(8):

(收稿日期:2008一01—07)

(本文编辑:李银平)

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