检测miRNA活性的双荧光素酶单载体

本研究报道了微小RNA靶分子鉴定及其活性分析的内参内置型双荧光素酶单载体与其应用.利用非连接酶依赖的基因克隆技术,借助一步式二元搭桥耦联长距离PCR及大肠杆菌体内同源重组方法,将萤火虫荧光素酶基因(Firefly luc)融合到pRL-TK载体的海肾荧光素酶基因(Renilla luc)和氨苄青霉素抗性基因之间,构建为两种荧光素酶基因表达框并置的单载体报告系统,命名为pMiSensor. 在海肾荧光素酶基因的3′非翻译区引入多克隆位点Xba I和Apa I,便于克隆目的基因的3′UTR.海肾荧光素酶为报告基因,萤火虫荧光素酶为内参基因.多种哺乳动物细胞系的转染实验证实,pMiSensor可同时有效表达两种报告基因,其酶活显示出宽广的线性范围.通过构建pMiSensor-CCNE1报告载体,证明pMiSensor能够重现miR16对细胞周期蛋白CCNE1的调控作用.通过转染miR16抑制剂,证明pMiSensor-CCNE1可作为一种灵敏的生物感应器,探测细胞内微小RNA的活性变化.该双荧光素酶单载体具有重复性高、操作简便、定量准确的优点,适用于微小RNA靶分子的筛选、鉴定和确认, 也适用于在细胞水平定量分析微小RNA的活性变化.     

胃癌相关mir-148a靶向调控胃泌素受体CCKBR

目的：研究胃癌相关miR-148a与胃泌素受体CCKBR的调控关系,并分析其调控结合位点。方法生物信息学预测人CCKBR 3’ UTR上miR-148a 的结合位点;利用 PCR扩增 miR-148a 前体构建真核表达载体;Northern Blot检测miR-148a真核表达载体的表达;构建CCKBR 3’UTR野生型和突变型荧光素酶报告载体,并利用双荧光素酶活性分析检测分析miR-148a对CCKBR基因表达的调控和结合位点;Western Blot检测miR-148a过表达对CCKBR蛋白表达的作用。结果在人CCKBR 3’UTR上找到3个miR-148a的潜在结合位点;miR-148a真核表达载体构建成功,转染胃癌细胞后可显著过表达;miR-148a通过人CCKBR 3’UTR上423bp处的结合位点抑制CCKBR的基因表达;miR-148a过表达显著抑制胃癌细胞中CCKBR的蛋白表达。结论 CCKBR是胃癌相关miR-148a的靶基因,miR-148a通过其3’UTR上的结合位点抑制CCKBR的基因表达和蛋白合成,提示miR-148a可能通过调控CCKBR参与胃癌的发生发展。     

阿尔茨海默病中miR-29c对APP表达调控的初步研究

目的探讨microRNA29c（miR-29c）在阿尔茨海默病中的作用。方法采用了microarray芯片检测3月龄、6月龄APPswe/PSΔE9双转基因阿尔茨海默病小鼠大脑中microRNA表达情况并利用实时定量PCR验证结果可靠性,通过microRNA靶基因数据库预测选出与阿尔茨海默病相关的靶基因,构建miR-29c表达载体,将其转染SH-SY5Y及HEK-293T细胞,在高表达miR-29c的SH-SY5Y及HEK-293T细胞系中验证miR-29c对靶基因的调控作用。将靶基因APP mRNA的野生及突变3’UTR序列克隆到双荧光素酶报告基因载体,用双荧光素酶报告检测系统检测miR-29c与靶基因的结合位点。结果根据microRNA芯片结果筛选出在3、6月龄APPSWE/PS1ΔE9双转基因小鼠大脑表达均有差异的miR-29c,通过实时定量PCR证实miR-29c在3月、6月、9月龄小鼠中表达明显升高。通过microRNA靶基因数据库预测miR-29c可以调控阿尔茨海默病的靶基因APP,利用Western blot检测到高表达miR-29c的SH-SY5Y细胞及HEK-293T细胞中APP蛋白表达减少。将miR-29c表达载体与带有野生及突变APPmRNA的3’UTR的双荧光素酶报告载体共转染HEK-293T细胞,通过双荧光素酶检测系统检测未找到miR-29c与APP mRNA 3’UTR的结合位点。结论 miR-29c对APP表达的具有负向调控作用,但其调控位点可能不位于其3’UTR区域。     

靶向NBS1基因的 microRNA真核表达载体的构建及其活性鉴定

目的:构建靶向NBS1基因的 microRNA真核表达载体,鉴定其转染宫颈癌细胞株Hela后的生物活性?方法:根据NBS1mRNA序列设计合成四对pre- microRNA片段,定向克隆到pcDNA 6.2- GW/ EmGFP-miR真核表达载体上,并将其转染至Hela细胞株中?采用菌落PCR和测序分析鉴定插入序列的完整性;采用实时定量PCR分析鉴定重组体对NBS1mRNA表达的干扰效果以确定其生物活性? 结果:构建的四组重组体插入片段的碱基序列完全正确?重组体能干扰Hela细胞NBS1基因的表达,四组重组体NBS1 mRNA表达量分别为: 0.24±0.17 (NBS1mi-1组)?0.12±0.12 (NBS1mi-2组)?0.41±0.97 (NBS1mi-3组)?0.48±0.93 (NBS1mi-4组),其中NBS1mi-2组表达最低? 结论: 构建的四组NBS1 microRNA重组体在Hela细胞株中都具有生物活性, 且NBS1mi-2组的干扰作用最强? 载体构建成功,为应用microRNA靶向NBS1的肿瘤基因治疗的研究奠定了基础。     

含p53保守结合位点的microRNA表达载体的构建及应用

目的:构建含p53保守结合位点的microRNA(miRNA)表达载体,促进相关miRNA在具有野生型p53蛋白细胞中的高效表达。方法:改构miRNA表达载体pCMV-miR,在其多克隆位点前插入p53保守结合位点,分别将miR-138、miR-34a和miR-21前体序列pre-miR-138、pre-miR-34a和pre-miR-21插入上述改构的载体pCMV/p53-miR,将构建的pCMV/p53-miR-138、pCMV/p53-miR-34a和pCMV/p53-miR-21表达载体转染具有野生型p53的HeLa细胞和不表达p53的H1299细胞,分析p53对上述miRNA表达调控的影响。结果:转染改构的miRNA表达载体后,HeLa细胞中miR-138、miR-34a和miR-21的表达水平明显提高,它们对应的已知靶基因Cyclin D3、CDK2和PTEN的表达同时被显著下调。结论:在p53转录调控作用下,具有p53保守结合位点的miRNA表达载体能够更加有效地提高miRNA的表达水平;构建的载体不但可用于促进相关miRNA的表达,也能用于miRNA是否受p53调控的检测。     

用于筛选shRNA的新型双萤光素酶报告基因载体的构建及应用

目的:构建一个新型双萤光素酶报告基因载体用于准确高效地筛选有效抑制靶基因表达的shRNA。方法:采用PCR、定向克隆、基因重组等分子生物学方法,将双萤光素酶报告基因系统中需要的报告基因载体、shRNA真核表达载体和内参载体三个功能,整合于一个新型的双萤光素酶报告基因载体pFLuc-C-TK-RLuc-shRNA之中。应用该载体对靶向人PD1基因以及Furin基因的shRNA进行干涉效果比较。结果:应用p FLuc-C-TK-RLuc-shRNA载体进行单质粒转染方法与传统的三质粒转染方法均提示shRNA#1对靶基因PD1的抑制效果最优;但是使用新型双萤光素酶报告基因载体检测结果的标准差数值显著低于传统方法。以pFLuc-C-TK-RLuc-shRNA单质粒转染方法得到的各组样品结果的均一性显著提高,能够准确地反映出shRNA#3较shRNA#2具有更强的Furin基因抑制作用;而传统方法未能有效判断二者的差异。结论:新型双萤光素酶报告基因载体简化了操作步骤,降低了传统三质粒共转染方法所引起的检测结果大幅波动,进一步增强了双萤光素酶报告基因系统的信噪比,提高了筛选抑制靶基因表达shRNA的准确性。     

人FOXO3a基因真核表达载体的构建及其功能验证

目的:构建带myc标签的人FOXO3a基因真核表达载体,并对其功能进行初步检测。方法:采用PCR技术,从乳腺文库中扩增人FOXO3a基因,并将其正确插入pXJ-40-myc载体;将重组质粒与空载体分别转染人乳腺癌细胞系ZR75-1、MCF-7后,通过Western印迹检测其表达情况,并用CCK8法测定细胞生长曲线。结果:双酶切和测序鉴定表明myc-FOXO3a真核表达质粒构建成功,转染乳腺癌ZR75-1、MCF-7细胞后目的基因成功表达;细胞生长曲线结果显示,转染myc-FOXO3a的乳腺癌细胞较空载体细胞生长较慢。结论:构建了带myc标签的人FOXO3a基因真核表达载体,为进一步研究FOXO3a在乳腺癌中的功能奠定了基础。     

FLT-1启动子荧光素酶报告基因重组体的构建和鉴定

目的：为探索FLT-1启动子靶向调控活性分析,克隆FLT-1启动子基因序列,构建并鉴定肿-1启动子调控的荧光素酶报告基因重组体pGL3-FLT—Basic—luc。方法：应用聚合酶链式反应（PCR）技术扩增FLT-1启动子序列,定向亚克隆至荧光素酶表达载体pGL3-Basic—luc中,构建含有正确目的基因的报告基因重组体pGL3-FIT—Basic—luc,通过限性内切酶酶切、PCR及测序进行鉴定。结果：通过酶切鉴定及基因测定证明,所克隆的基因产物与预期结果-致,序列无碱基突变。结论：成功构建了含有FLT-1启动子基因序列的荧光素酶报告基因真核表达载体,为下-步分析该启动子活性及血管疾病的基因治疗奠定基础。     

miR-126报告基因载体的构建及其功能鉴定

目的:根据miR-126的预测靶点构建荧光素酶报告基因重组质粒,并进行功能鉴定。方法:利用sanger数据库提供的miR-126靶序列设计引物,PCR扩增目的微小RNA(microRNAs,miRNAs)靶基因3'非编码区(three-prime untranslated regions,3'UTRs)序列,PCR产物双酶切,后连入经过同样双酶切的pGL3-control载体中,连接产物转化大肠杆菌DH5α,进行阳性克隆鉴定。同样,将候选靶基因3'UTRs突变,突变型3'UTR克隆入pGL3-control报告载体,构建野生型和突变型的报告基因重组质粒。将野生型和突变型的报告基因载体分别和化学合成的microRNA以及内参质粒共转染293TN细胞,进行双荧光素酶检测。结果:成功构建miR-126报告基因野生型和突变型重组质粒pGL3-VEGF-A-3'UTR和pGL3-VEGF-A-3'UTR,质粒测序及酶切结果完全正确。瞬时转染实验显示,过表达miR-126能直接抑制VEGF-A-3'UTRs报告基因活性。结论:miR-126对VEGF-A具有靶向调节功能。     

Mir-106b对阿尔茨海默病昼夜节律调控的初步研究

目的探讨mir-106b在阿尔茨海默病发病中的作用。方法取6月龄APPswe/PSΔE9小鼠脑组织,进行microRNA芯片的检测;利用real-time PCR对芯片检测结果进行验证;构建mir-106b表达载体,将其转染至SH-SY5Y细胞中构建mir-106b稳定转染的稳转细胞系。用Targetsan、Pictar、miRanda等靶基因预测软件,对mir-106b的靶基因进行预测,根据靶基因的功能选择可能与AD发病相关的靶基因,并用Western blot对所选择的靶基因在稳转细胞中的表达进行验证。用双荧光素酶报告检测系统检测mir-106b与其靶基因的结合位点。结果芯片结果显示,与野生型小鼠相比,6月龄APPswe/PSΔE9小鼠脑组织中mir-106b的表达下降,经real-time PCR验证,mir-106b的表达在APPswe/PSΔE9小鼠脑组织中的表达较野生型小鼠升高,差别具有统计学意义（P=0.03）。mir-106b稳转细胞系较对照mir-106b的表达升高2～5倍。神经PAS结构域蛋白2（neuronal PAS domain protein2,NPAS2）在mir-106b稳转细胞中的表达明显下降。双荧光素酶报告实验证实：与对照相比,带有NPAS2的3＇UTR的荧光素酶报告载体与mir-106b表达载体共转染,海肾荧光素酶/萤火虫荧光素酶的相对活性降低;荧光素酶报告载体的NPAS2-3＇UTR突变后与mir-106b表达载体共转染,海肾荧光素酶/萤火虫荧光素酶的相对活性升高。结论mir-106b可能通过调节机体生物钟基因NPAS2的表达,影响阿尔茨海默病人的生活节律,参与阿尔茨海默病的发生。     

植物双元表达载体pCRI1210的构建及其功能验证

pBI121是转基因研究中的常用载体,但是其多克隆位点相对较少,所携带的GUS基因检测较为复杂。为了增加其多克隆位点,增强其表达效率,简化其检测方法,本研究在pBI121载体的基础上,在其骨架中插入含有CaMV35S启动子、棉花β-tubulin基因内含子和CaMV 35S polyA终止子的干涉表达框,该表达框含有GFP报告基因。通过验证,所插入的干涉表达框能够正常表达插入的外源基因,且GFP基因可以正常表达。该载体被命名为pCRI1210,它是一种双元植物表达载体,既可以用来当作表达载体,又可以用作干涉载体。本研究为转基因研究提供了一种非常实用的工具。     

A novel system for rapid screening of effective siRNA target sites by one step transfection with a single vector

siRNA technique has been widely used to study the gene functions and to develop disease therapeutics. One of the challenges of RNAi application is to obtain the most effective target specific siRNA sequences. Currently the process to select and validate optimal siRNA sites for a given gene, which is usually based on screening by using Western blot, Northern blot or Q-PCR, remains empirical and time consuming. Although few fluorescence-based siRNA sequence selection systems have proven useful, the rapid and efficient screening of siRNA target sites is still challenging. In the paper, we developed a quick and efficient method to screen siRNA target sites with a novel single vector system, which contains the following cassettes: (1) an eGFP reporter gene expression cassette followed by a multiple cloning site and SV40 pA for insertion of a target sequence; (2) siRNA expression cassette containing a dual PoI III promoter driving in opposite directions; and (3) an internal loading control, mCherry reporter gene. Based on this one-step transfection with single vector system, we could rapidly screen effective, target specific siRNA fragments in an unbiased manner by judging the fluorescence intensity ratio of eGFP to mCherry. The generation of this novel vector system will promote the application of siRNA in basic research and disease therapy.     

靶向细胞外基质磷酸糖蛋白的microRNA的筛选及鉴定

目的:寻找靶向细胞外基质磷酸糖蛋白(MEPE)基因的微小RNA(miRNA),并检测其对人HeLa细胞内源性Mepe基因表达的影响。方法:通过NCBI检索人源Mepe的3’UTR,利用miRNA预测工具TargetScan预测可能靶向Mepe的所有miRNA,通过双萤光素酶报告基因系统检测miRNA与Mepe3’UTR的结合情况,从而初步筛选出可能靶向Mepe的miRNA;同时,用Western印迹检测miRNA经转染后对Mepe基因表达的影响。结果:利用TargetScan预测出36条可能靶向Mepe的miRNA,根据分值及匹配情况从中挑选出6条进行验证;与转染空载体pGL3-cm的相对荧光素值相比,转染miR-376a的相对荧光素值降低较为明显,而当Mepe3’UTR与miR-376a结合位点突变后,miR-376a不能抑制萤光素酶的活性;Western印迹结果显示miR-376a能明显抑制MEPE的表达。结论:miRNA-376a可能是靶向Mepe基因的miRNA,为进一步研究MEPE的功能奠定了基础。     

一种带增强子的原核高效表达载体的构建及初步应用

构建的pTO-T7大肠杆菌高效融合表达载体,调控序列中有一个Ω序列和一个T7启动子串联;多克隆位点(MCS)包括8个常用酶切位点;可进行融合表达或者非融合表达,根据不同的需要加以选择;融合蛋白N端为T7g10的12个起始氨基酸,C端为His标签;含kan抗性基因作为选择标记。将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因克隆至pTO-T7载体,在E.coli中的表达结果表明,融合EGFP达到菌体总蛋白量的50%以上,90%以上的融合蛋白以可溶性形式存在,融合后的EGFP仍保持原有的荧光性质。与同时构建的不含Ω序列的pT-T7载体的表达产量的比较研究结果表明,Ω序列在pTO-T7载体中能显著提高表达效率。     

核酸疫苗双表达载体的构建及表达

将微小病毒内部核糖体进入位点(IRES)基因克隆到质粒pVAXI载体多克隆位点,构建出核酸疫苗双表达载体pVI。将绿色荧光蛋白(EGFP)基因和新霉素磷酸转移酶(neor)基因作为报告基因,连接到pVI载体IRES基因的前后两处多克隆位点,构建出表达载体pEIN。通过脂质体介导的方法将该载体转染COS-7细胞,筛选到同时表达绿色荧光蛋白和新霉素磷酸转移酶的表达株,表明成功地构建了核酸疫苗双表达载体,为构建多价核酸疫苗及带有分子佐剂的核酸疫苗打下了基础。     

miR-Sens--a retroviral dual-luciferase reporter to detect microRNA activity in primary cells

MicroRNA-mRNA interactions are commonly validated and deconstructed in cell lines transfected with luciferase reporters. However, due to cell type-specific variations in microRNA or RNA-binding protein abundance, such assays may not reliably reflect microRNA activity in other cell types that are less easily transfected. In order to measure miRNA activity in primary cells, we constructed miR-Sens, a MSCV-based retroviral vector that encodes both a Renilla luciferase reporter gene controlled by microRNA binding sites in its 3' UTR and a Firefly luciferase normalization gene. miR-Sens sensors can be efficiently transduced in primary cells such as human fibroblasts and mammary epithelial cells, and allow the detection of overexpressed and, more importantly, endogenous microRNAs. Notably, we find that the relative luciferase activity is correlated to the miRNA expression, allowing quantitative measurement of microRNA activity. We have subsequently validated the miR-Sens 3' UTR vectors with known human miRNA-372, miRNA-373, and miRNA-31 targets (LATS2 and TXNIP). Overall, we observe that miR-Sens-based assays are highly reproducible, allowing detection of the independent contribution of multiple microRNAs to 3' UTR-mediated translational control of LATS2. In conclusion, miR-Sens is a new tool for the efficient study of microRNA activity in primary cells or panels of cell lines. This vector will not only be useful for studies on microRNA biology, but also more broadly on other factors influencing the translation of mRNAs.     

A Modified MultiSite Gateway Cloning Strategy for Consolidation of Genes in Plants

The genome information is offering opportunities to manipulate genes, polygenic characters and multiple traits in plants. Although a number of approaches have been developed to manipulate traits in plants, technical hurdles make the process difficult. Gene cloning vectors that facilitate the fusion, overexpression or down regulation of genes in plant cells are being used with various degree of success. In this study, we modified gateway MultiSite cloning vectors and developed a hybrid cloning strategy which combines advantages of both traditional cloning and gateway recombination cloning. We developed Gateway entry (pGATE) vectors containing attL sites flanking multiple cloning sites and plant expression vector (pKM12GW) with specific recombination sites carrying different plant and bacterial selection markers. We constructed a plant expression vector carrying a reporter gene (GUS), two Bt cry genes in a predetermined pattern by a single round of LR recombination reaction after restriction endonuclease-mediated cloning of target genes into pGATE vectors. All the three transgenes were co-expressed in Arabidopsis as evidenced by gene expression, histochemical assay and insect bioassay. The pGATE vectors can be used as simple cloning vectors as there are rare restriction endonuclease sites inserted in the vector. The modified multisite vector system developed is ideal for stacking genes and pathway engineering in plants.