鱼壁墨 堂盘查 Q 垒生箜 鲞箜 塑 』 垦 ANAT OPER SURG,‘2014。Vo123.N。.2 .小鼠微小RNA miR-21真核表达载体构建及其在293细胞的活性表达 龙 爽,粟永萍,任 洞,孙慧勤,王 涛 (第三军医大学预防医学院全军复合伤研究所创伤、烧伤与复合伤国家重点实验 ,室,重庆市纳米医药工程技术研究中心,重庆400038) 要] 目的构建小鼠微小RNA miR-21的真核表达载体,在人胚肾293细胞中验证其活性表达为进一步以此载体研究 miR・21的功能打下基础。方法根据小鼠miR一21的成熟序列及其上下游约170 bp的序列设计引物利用PCR技术从小鼠基因组 ,,[摘DNA扩增含有miR一21前体的片段382 bp,克隆到质粒pRc/CMV,对重组质粒经双酶切及测序分析,鉴定完全正确后转染人胚肾 293细胞,G418(1 000 mg/L)筛选后获得miR-21稳定表达细胞系,Northern blot验证其在293细胞的过表达;同时构建pmiR-21.Lu。 repotrer荧光素酶报告质粒,与miR一21重组质粒共转染293细胞进行荧光素酶活性分析,验证其调控活性。结果成功构建小鼠 miR-21的真核表达载体,其可以在293细胞中稳定高效表达,荧光素酶活性实验证实其有生物活性。结论成功构建小鼠miR 21 的真核表达载体,为进一步探讨miR-21的生物学功能奠定了实验基础。 [关键词]miRNAs;miR.21;真核表达载体;293细胞 [中图分类号]R394-33;R394.3;Q782 [文献标识码]A [文章编号]1672-5042(2014)02-0111-04 Construction of eukaryotic expression vector of mouse microRNA miR-21 and identiifcation its expression activity in 293 cells LONG Shuang,SU Yong—ping,REN Jiong,SUN Hui—qin,WANG Tao (Institute of Combined Injury,State Key Laboratory of Trauma,Burns and Combined Injury,Chongqing Engineering Research Center for Nanomedicine,College of Preventive Medicine,Third Mili- tary Medical University,Chongqing 400038,China) Abstract:Objective To construct the eukaryotic expression vector for mouse microRNA miR-21 and identification its expression activ— ity in 293 cells.Methods The genomic sequence containing pre—miR-21 was amplified from mouse genomic DNA by PCR and cloned into the pRC/CMV plasmid.The constructed recombinant plasmid pRC/CM ̄一mmu—miR-21 was transfected to 293 cells by lipofectamine 200o. and the stably transfected cells were screened with G418,from which total RNA was extracted for detecting the expression of mature miR-21 by northern blot.In the meantime,a luciferase report plasmid examing the activity of miR-21 named pmiR一21一Luc reporter was also consturc- ted,and luciferase activity analysis indicated the product of pRC/CMV—mmu・miR-21 indeed had biological activity.Results Both restriction enzyme digest¨ 著 ● ion analysi● s and sequencing proved the recombinant plasmids were constructed correctly.The miR-21 was highly expressed in the screened clones of 293 cells and it had good biological activity.Conclusion The eukaryotic expression plasmid of mouse miR-21 was successfully constructed,which laid the foundation of further investigation of the role of miR-21 during skin wound healing. Keywords:miRNAs;miR一21;eukaryotic expression vector;293 cells 微小RNAs(microRNAs,miRNAs)是一类由基因 是一类重要的调控分子,其在创伤修复中的作用也越 组编码的长度约20 nt的高度保守的内源性微小的非 来越受到重视 引。我们和其他学者均发现,miR-21 编码单链RNA分子,通过与对应的靶mRNA的3’非 在皮肤创伤愈合过程中表达上调,创面局部抑制其表 翻译区(3’untranslated region,3’UTR)的非完全或完 达能够显著削弱愈合的速度与质量,证实其是创伤促 全配对结合,从而阻止其翻译或破坏其稳定性,实现对 愈的重要分子,也提示其可能是促进创伤愈合的新的 基因表达的调控 。越来越多的研究表明,miRNAs 治疗靶点l4 。为进一步研究miR-21作为潜在治疗靶 参与了细胞增殖、凋亡、分化等众多基础生物学事件, 点的可行性,本研究构建了miR-21真核表达质粒,为 后续使用其进行创面局部干预治疗奠定了基础。 doi:10.1 1659/jjssx.1672-5042.201402001 [基金项目]国家自然科学基金资助项目(30901558);烧伤、创伤与 1材料与方法 复合伤国家重点实验室自主课题(SKLZZ201122) [通讯作者]王涛,E—mail:wangtmmu@hotmail.corn 1.1材料 [收稿日期]2014-01一l1 [修回日期]2014-02—12 质粒pRc/CMV、pMIR—Reporter、B一半乳糖苷酶质粒、大肠杆 ・1 12・ 局解手术学杂志 2014年第23卷 第:期 』壁 ! 垦兰 旦 : 竺: 菌DH5a和293细胞由本所保存。快速质粒提取试剂盒、胶回 收试剂盒、8半乳糖苷酶检测试剂盒和荧光素酶活性检测试剂 盒购于Promega公司,基因组DNA提取试剂盒和PCR产物纯 化试剂盒为Omega公司产品。限制性内切酶、Taq DNA聚合 酶、T4DNA连接酶、总RNA提取试剂RNAiso购自TaKaRa公 司,引物和探针由上海英骏公司合成,Lipofectamine20o0购自 Invitrogen公司。尼龙膜为Roche公司产品,杂交液购自Clon— tech。 1.2 方法 1.2.1 PCR引物的设计与合成 根据Sanger miRBase数据 库所提供的含有miR-21前体序列(pre—miR-21)的小鼠基因组 序列,针对pre—miR一21上游154 bp和下游136 bp之间的382 bp 的区域设计引物,并在引物上引入末端的保护性碱基、Hind llI 和Xba I的酶切位点(下划线序列)。引物由上海英骏生物技 术有限公司合成。引物序列如下:F:5’-CCCAAGCTTCCCTGT— TCA唧G唧GC-3’:R:5’一TGCTCTAGA CTTGATACTGCT— GCTGTrGT-3’。 1.2.2 PCR扩增 取C57小鼠1只,剪取尾部组织,依照试 剂盒说明提取全基因组DNA。以小鼠基因组DNA为模板,行 PCR扩增,得到约390 bp的目的片段,退火温度为50℃。 1.2.3真核表达载体pRC/CMV—mmu—miR一21构建与鉴定 以HindⅢ和Xba I对质粒pRC/CMV行双酶切,酶切后对产物 进行胶回收。同时对PCR扩增的mmu—miR-21基因的产物以 PCR产物纯化试剂盒进行纯化后也以Hind llI和Xba I双酶 切,酶切后重复进行产物纯化。将酶切纯化后的pRC/CMV和 mmu—miR一21PCR片段以T4DNA连接酶16 qc连接过夜,电转法 转入E.coli DH5c ̄感受态细菌,LB平板筛选氨苄青霉素抗性克 隆,菌落PCR初步鉴定阳性克隆,Hind llI/Xba I双酶切鉴定后 送测序进一步证实。 1.2.4 pmiR一21一Luc repo ̄er荧光素酶报告质粒的构建 合 成含有与miR一21分子完全互补的寡核苷酸序列.F:5’ CAAT— GCACTAGTTCAACATCAGTCTGATAAGCTAgctcagcAATGCA一3’; R:5’一AGCTTGCA ITgctgagcTAGC TTATCA GACTGATGTFGAAC— TAGTGCATrGAGCT一3’。正向序列下划线为其与成熟的miR一 206分子完全互补的DNA序列;小写字母序列为引入的Blp I 酶切位点序列,以便于连接成功后的鉴定;反向序列与正向除 完全互补外,在两端引入了Sac I和HindⅢ突出的酶切位点序 列,以斜体大写字母表示。以Sac I和HindⅢ对pMIR—Reporter 质粒进行双酶切而后纯化回收与寡核苷酸退火产物以T4DNA 连接酶16℃连接过夜,电转法转入E coli DH5a感受态细菌, LB平板筛选氨苄青霉素抗性克隆,Hind m/Xba I双酶切鉴定 后送测序进一步证实。 1.2.5细胞转染与稳定克隆的筛选 人胚肾293细胞,在 含10%新生牛血清的DMEM高糖培养基中于37℃、5%CO,的 孵箱中培养。转染前24 h以胰酶消化293细胞,计数后以每孔 1×10 的数目接种于24孔板内。转染按照Lipofectamine 2 000 的说明书进行,分别转染pRC/CMV空载体和pRC/CMV inmu— miR-21等2个组别。转染后6 h,更换其完全培养基。转染后 24 h,换以含G418(1 000 ug/mL)的筛选培养基进行筛选,3周 后获得稳定细胞系,扩大培养。 1.2.6稳定转染293细胞miR一21的Northern blot检测 转 染后获得的稳定细胞系用RNAiso裂解,提取总RNA具体方法 参照说明书进行。DNA探针序列miR一21:5'_TCAACAT— CAGTCTGATAAGCTA.3’,采用地高辛在3’末端标记探针。取 20 g总RNA上样,行20%尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳进行 分离,半干转印恒流0.4 A转尼龙膜1 h。紫外交联 1 200 p.J/min.而后80℃烘烤1 h,加入探针后于42℃杂交过 夜。洗膜后以含5%脱脂奶粉的PBST封闭1 h,碱性磷酸酶 (AP)标记的地高辛抗体1:l 000在37℃孵育2 h,NBT/BCIP 系统进行显色。 1.2.7重组miR-21真核表达质粒的荧光素酶活性检测 收集培养的293细胞,转染前1 d铺24孔板,培养24 h后将对 照空质粒与重组miR-21表达质粒(每孔200 ng)分别与pmiR一 21 Luc reporter和B一半乳糖苷酶质粒(每孑L 100 ng)进行共转 染,设3个复空。转染后24 h弃去细胞培养液,PBS洗2次,每 空加入细胞裂解液150 l,充分裂解细胞后,按照说明书分别 进行样品的荧光素酶活性和B一半乳糖苷酶活性测定。计算荧 光素酶/B一半乳糖苷酶活性活性比值(Luc/ ̄一ga1),以均数±标 准差( 4-S)表示,以空质粒对照组活性为100%,计算重组 miR-21真核表达质粒的相对荧光素酶活性。 1.2.8统计学处理 数据以均数±标准差(i±s)表示,进 行单因素方差分析,检验水准以P<0.05认为有统计学意义。 2结果 2.1 PCR扩增含有pre—miR一21的基因组片段 以小鼠基因组DNA为模板进行miR一21前体对应的基因 组片段扩增,PCR产物在1%琼脂糖凝胶上电泳,在390 bp处 有一清晰特异扩增条带,片段大小与预测长度相符(图1)。 2.2 重组质粒pRC/CMV—mmu miR.2l构建 Hind III/Xba I双酶切pRC/CMV—mmtl—nfiR.21重组载体, 1%琼脂糖凝胶电泳,可见大小约为0.4 kb和5.5 k}1片段。其 中0.4 kb片段为含有miR一21的前体片段,5.5 kh片段为pRC/ CMV载体,经测序证实插人片段与预测结果完全相符(图2)。 2.3重组pmiR一21一Luc reporter荧光素酶报告质粒构建 回收Sac I/HindⅢ双酶pMIR—Reporter质粒的产物与前述 寡核苷酸的退火产物进行连接后电转感受态菌,涂氨苄青霉素 抗性LB平板后培养挑取克隆摇菌。对所得的克隆行Blp I单 酶切可见阳性克隆能够被成功线性化,出现大小约6 500 bp的 条带(图3)。进一步测序证实插人片段与预期设计完全相符。 2.4 稳定转染pRC/CMV—mlTIH—miR一21的293细胞 miR一21表达的Northern blot鉴定 对稳定转染pRC/CMV空载体和pRC/CMV—rtlmH miR一21 重组质粒的293细胞提取总RNA,行Northern blot检 ̄miR-21 结果显示:转染pRC/CMV空载体的293细胞没有杂交信号,而 转染pRC/CMV—mlnu—miR-21重组质粒的293细胞中可见明显 而特异的杂交条带(图4)。 局解手术学杂志 2014年第23卷第2期 J REG ANAT OPER SURG,2014,Vo1.23,No.2 学者认为,miR.21在静脉曲张难愈性创面表达上调, 参与了创面难愈的发生_】 。这种截然相反的结论是 实验动物种属的差别所致,还是实验材料的不同所致, 很有理清的必要。我们认为其在损伤后的广谱表达上 调,抑制后的修复延迟,都提示miR.21具有作为促愈 靶点的潜力。而创面直接注射裸质粒是一种有效的实 验性促愈效应观察手段,为此我们构建了miR-21的真 核表达载体。 作为内源性分子的miRNAs通常是通过pol-1I启 动子启动转录,进而经过复杂的剪切加工才形成成熟 的单链功能分子¨ 。但利用人工的shRNA的质粒 骨架,引入类似于siRNA的较短设计序列也可以实现 miRNA产物的高效加工表达 。然而,作为内源性 调控分子的miRNAs的加工有其特殊性,这一点在 miR-21分子的表现很明显,miR-21分子的表达除了受 到转录调控外,还存在TGF-/Smad通路的转录后调 控 。考虑到后续创面研究的实际情况,存在创面大 量TGF一¥分子的表达¨ 。因此本研究选择了带有 CMV启动子的pRc/CMV质粒。我们将含有pre.miR一 21片段的大约400 bp的PCR产物克隆到该真核表达 载体,经酶切鉴定和测序验证,成功构建了重组质粒。 然而,其能否成功表达成熟的miR.21产物还需要验 证,因为转录出的序列的正确加工有赖于其与周围序 列相互作用的结构,克隆产物未必一定能加工出成熟 miR-21的分子。为此我们进行了后续的鉴定工作,将 重组真核表达质粒转染到293细胞,经培养基中G418 的筛选压力获得持续稳定表达的细胞,进而通过 Northern blot检测到其确实高效表达了成熟的miR-21 分子。miRNA的作用方式主要是与靶mRNA分子的 3’非翻译区(3’UTR)结合,从而导致靶mRNA的降解 或抑制它的翻译。我们进一步通过荧光素酶报告基因 活性分析,确认该质粒表达的miR ̄l可以抑制报告基 因的活性,表明其具有功能。这些工作为后续在皮肤 创面研究miR一21的功能和以其为靶点的促愈策略初 步奠定了基础。 [参考文献] [1]Ambros V.MicroRNA pathways in flies and woruls:growth,death,fat, stress,and timing[J].Cell,2003,113(6):673—676. 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