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猪内源性反转录病毒囊膜基因env真核表达质粒的构建及鉴定

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生 LETFERS IN BIOTE。CHNOLOGY Vo1.22 No.5 Sep. 201 1 物 技 术 通 讯 683 doi:10.3969/j.issn.1009—0002.201 1.05.019 研究报告 e 猪内源性反转录病毒囊膜基因 真核表达质粒的 构建及鉴定 叶小丽 ,吕茂民 ,颜奇坡 ,郭逸 ,吴健敏 ,田克恭。,马玉媛 ,章金刚 1.军事医学科学院野战输血研究所,国家生物医学分析中心病毒安全检测实验室,北京100850; 2.广西兽医研究所,广西南宁530001;3.中国动物疫病预防控制中心,北京100094 [摘要] 目的:构建猪内源性反转录病毒(PERV)囊膜基因enu的真核表达质粒pHCMV—env并加以鉴定,为研究 PERV的细胞嗜性和宿主范围奠定基础。方法:用RT—PCR方法扩增五指山猪来源PERV的env基因,将其插入 pGEM—T easy载体中,构建重组质粒pGEM—T—env,酶切鉴定正确后,将pGEM—T—env与pHCMV—VSV—G表达质粒 同时经EcoR I酶切消化后连接,构建重组表达质粒pHCMV—env,并进行酶切、测序鉴定;将鉴定正确的质粒 pHCMV—env转染HEK293T细胞,采用PCR、RT—PCR检测转染后env基因的整合和转录情况。结果:扩增得到五指 山猪来源PERV的env基因,并构建了pHCMV—env真核表达质粒,转染HEK293T细胞系后,该细胞系中有目的基 因的整合和转录。结论:构建了真核表达质粒pHCMV—env,并且在HEK293T细胞中能够整合并转录,为研究PERV 的细胞嗜性和宿主范围奠定了基础。 [关键词] 猪内源性反转录病毒;env基因;真核表达 [中图分类号]Q78 [文献标识码]A [文章编号] 1009—0002(2011)05—0683—04 C0nstructi0n and Identiifcation of Eukaryotic Expression Plasmid of Porcine Endogenous Retrovirus enp Gene YE Xiao—Li ,Lt)Mao—Min ,YAN Qi—Po ,GUO Yi , U Jian-Min2,TIAN Ke-Gongz,MA Yu-Yuan .ZHANG Jin-Gang ̄ 1.Laboratory for Viral Safety of NCBA,Institute of Transfusion Medicine,Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100850;2.Guangxi Veterinary Research Institute,Nanning 530001;3.China Animal Disease Control Cen— ter,Beijing 100094;China [Abstract]Objective:To construct and identify an eukaryotic expression plasmid of porcine endogenous retroviusr (PERV)env gene.Methods:The env gene of PERV was amplified by RT-PCR from total RNA of mononuclear cells in peripheral blood of Wuzhishan miniatuer pigs and inserted into pGEM-T easy vector to construct a recom— binant plasmid pGEM—T—env, which was identiifed by enzyme digesting.The eukaryotic expression plasmid pHCMV—VSV—G and pGEM—T-env were digested with EcoR I,and then linked together to construct the recombi— nant eukaryotic expression plasmid pHCMV—env。which was identiifed by enzyme digesting and sequencing analysis. The plasmid pHCMV—env was extracted and transfected into the HEK293T cells,while its integration and transcrip— tion levels were identiifed by PCR and RT—PCR.Results&Conclusion:The recombinant eukaryotic expression plasmid pHCMV-env has been constructed and transfected into HEK293T cells successfully,which has laid a foun- dation for the research of the host range of PERV. [Key words]porcine endogenous retrovius;envr geue;eukaryotic expression 近年来在器官移植方面,猪一人器官异种移植 为穿膜蛋白(transmembrane,TM);较大的通过二硫 键和氢键与TM相连,暴露于囊膜表面,称为表面蛋 [收稿日期]2011-02—17 [基金项目]国家自然科学基金(30771610,30800829) [作者简介]叶小丽(1986一),女,硕士研究生 [通信作者]马玉媛,(E—mail)mayuyuanO7@l63.com; 章金冈0,(E—mail)zhangjg@nic.bmi.ae.en 的病原安全性引起了人们的广泛关注,其中,猪内 源性反转录病毒(porcine endogenous retrovirus, PERV)对异种移植的潜在威胁,更是医学研究的热 点l】 。PERV的enV基因编码病毒的囊膜蛋白,该囊 膜蛋白由2条肽链组成:较小的贯穿病毒囊膜,称 生 物 技 术通 讯LETTERS IN BIOTEC NOLOGY Vo1.H --1. 2—2一一No.. 5一b~ep..,2, —0—11 H白(surface unit,SU)。研究表明,env基因与PERV 的宿主范围、细胞嗜性、诱导宿主产生中和抗体等 密切相关[31。目前,国内还没有对中国特有小型猪来 源PERV的宿主嗜性进行研究的相关报道。因此,构 F1/R1各20 pmol,Phusion超保真酶0.4 U,加无菌 去离子水补至20 L。PCR反应条件:98 4 rain, 然后以98℃40 S、56 90 S、72℃90 S进行30个 循环,72 ̄C延伸10 rain。PCR产物经1%琼脂糖凝胶 电泳分析并纯化回收。按照载体pGEM—T easy 建env基因真核表达质粒,对研究PERV的感染机 制,确定其最易感细胞,进而分析其细胞嗜性范围 是很有意义的。 vector试剂盒说明书,将回收产物和pGEM—T easy vector进行连接,连接产物转化感受态DH5a,经蓝 本实验室已完成了对中国特有小型猪基因组 白斑筛选,挑选单个白色克隆进行扩大培养后抽提 中PERV存在的检测及亚型分析[41,并对其囊膜基 因进行了克隆及进化分析[53、蛋白二级结构和B细 胞表位预测等相关研究[61。在前期工作的基础上,我 们拟通过构建PERV囊膜基因env真核表达质粒, 配合反转录病毒载体及辅助质粒,包装产生以 PERV—Env为囊膜的假型病毒粒子,从而为进一步 确定PERV细胞感染谱打下基础。 1材料与方法 1.1 材料 五指山猪外周静脉血(EDTA—K 抗凝)来源于 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所;感受态大肠 杆菌DH5a和HEK293T细胞均由本实验室保存; 真核表达质粒pHCMV—VSV—G由本所王韫芳博士 赠送;载体pGEM-T easy vector购自TaKaRa公司; DNA聚合酶、Phusion超保真酶、性内切 酶、T4 DNA连接酶和DNA Marker DL2000等购自 NEB公司;dNTP、质粒小量提取试剂盒、DNA凝胶 回收试剂盒和M—MLV反转录试剂盒购自Promega 公司;TRIzol试剂、RPMII640细胞培养基和Lipo. feetAMINE 2000试剂盒购自Invitrogen公司; 纤维素膜(NC,qo77 mm,孔径0.45、0.22 Ixm)购自 Pall公司;DMEM/F12细胞培养基、胎牛血清和小牛 血清购自GIBCO公司。 1.2 引物设计和e/zp基因的扩增、克隆及鉴定 根据GenBank中五指山猪PERV序列(登录 号:EF133960)设计上游引物F1(5 一GCCACCATGC ATCCCACG rrA一3 ,6171 ̄6185 bp,下划线部分为 Kozak序列)、下游引物Rl(5r_GGTTGCA唧CAT CC1r] CATrCC一3 ,8197-8223 bp),用于扩增 PERV—env全长序列。采用淋巴细胞分离液分离五 指山猪外周血单个核细胞(PBMC),用TRIzol试剂 制备PBMC总RNA并反转录合成cDNA第一链。 以F1/R1为引物、以cDNA第一链为模板扩增env 基因。PCR反应体系包括cDNA l L,5xHF缓冲 液4 L,10 mmol/L dNTP混合物0.4 L,引物 质粒,进行Hindm双酶切鉴定。 1.3表达质粒pHCMV—env的构建及鉴定 酶切鉴定正确的pGEM—T—env和pHCMV— VSV—G质粒同时经EcoR I酶切消化,pHCMV载体 片段去磷酸化后与elzy片段连接,构建重组表达质 粒pHCMV—env,连接产物转化DH5a感受态细胞。 EcoR I双酶切鉴定重组质粒,鉴定正确的质粒由中 美泰和生物技术有限责任公司测序。 1.4细胞培养及转染 常规方法培养HEK293T细胞,至对数生长期 时接种到底面直径10 ClTI的细胞培养皿中,调整细 胞密度为6x106/皿,在含10%胎牛血清的DMEM 中,于37oC、5%CO:培养箱中培养18-24 h,待细 胞生长达60%-80%汇合度时弃去培养液,用无血清 培养基洗涤细胞2次,按照LipofectAMINE 2000试 剂盒说明书,将上述鉴定正确的重组表达质粒 pHCMV—env和空载体pHCMV分别转染HEK293T 细胞。 1.5 转染细胞基因组中env基因整合及转录情况 的检测 提取转染后HEK293T细胞基因组DNA和总 RNA,并按M—MLV反转录试剂盒说明书将总RNA 反转录合成eDNA第一链,分别以基因组DNA和合 成的cDNA为模板,用检测引物F2(5"-GCTACCTC 1TrC1TrG1TrGGCTATGC一3 ,7134-7157 bp)、R2(5 一 CACCACCTGTCA I1AACCAGGTACC一3 .7376~7399 bp)检测env基因在HEK293T细胞中的整合和转录 情况。PCR反应体系包括模板DNA/cDNA 2 IxL, 10xPCR缓冲液2 L,10 mmol/L dNTP混合物2 IxL,F2/R2各20 pmol,raq DNA聚合酶1.5 U,加 无菌去离子水至20 L。PCR反应条件:94℃预变性 5 rain,然后以94℃30 S、58oC 45 S、72oC 30 S进 行30个循环,72℃延伸5 min。以转染空载体 pHCMV的HEK293T细胞和正常HEK293T细胞的 基因组DNA和eDNA作为阴性对照。 686 通讯生技术TTER LETT S INBIOTECHNOLOGYVo1…. 2…2 Nto..5 b) —ep..,2, …011一 PERV属反转录病毒科/正反转录病毒亚科 反转录病毒属。根据env基因的不同,可将PERV分 为3种不同的亚型,即PERV-A、PERV-B和 PERV—Cll11。PERV—A和PERV—B的宿主范围较宽, 能感染多种人源细胞系、猪细胞系和其他一些物 [2]Louz D, Bergmans H E,Loos B P, et a1. Reappraisal of biosafety risks posed by PERVs in xenotransplantation[J].Rev Med Virol,2008,18(1):53-65. [3】Kuddus R H,Gandhi C R,Rehman K K,et a1.Identification of novel porcine endogenous beta retrovirus sepqences in miniature swine[J].J Virol,2001,75(6):2765—2770. 种,而PERV—C仅能感染1种人源细胞系和2种猪 细胞系_l21。据文献报道,影响PERV宿主嗜性的区域 [4】Ma Y Y,Lv M M,Xu S,et a1.Identiifcation of full—length proviral DNA of porcine endogenous retrovirus from Chinese Wuzhishan miniature pigs inbred[J].Comparat hnmunol Micro・ 主要存在于表面蛋白的A多变区(VRA)、B多变区 (VRB)和脯氨酸富集区(PRR)t”~41。 以往的研究表明,中国特有小型猪PERV的 env序列与其他PERV的env序列存在差异[14,进一 步分析发现差异主要集中于SU的VRA、VRB和 PRR区。因此,中国特有五指山猪来源PERV的宿 主范围可能与国外来源PERV的宿主范围也存在差 异。在本实验中,我们从中国特有五指山小型猪外 周血淋巴细胞中扩增得到PERV的env基因,经克 隆、鉴定后替换真核表达质粒pHCMV—VSV—G中的 VSV基因,构建得到PERV eny基因的真核表达质 粒pHCMV—env。该真核表达质粒能整合入 HEK293T细胞并转录,用其包装携带PERV囊膜的 假型病毒粒子,解决了目前PERV分离纯化技术不 成熟,不便于进一步研究PERV与宿主细胞表面受 体的相互作用和PERV的细胞嗜性的问题。 用该真核表达质粒包装的假型病毒粒子,具有 与中国特有五指山猪来源PERV相同的宿主嗜性范 围,可以用其感染多种动物细胞,研究PERV的细胞 感染谱,为进一步确定稳定易感的细胞株,进而构 建PERV的体外细胞感染模型和体内安全性评价系 统打下了基础。 参考文献 [1】Leyh R G,Wilhelmi M,Walles T,et a1.Acellularized porcine heart valve scaffolds for heart valve tissue engineering and the irsk of cross——species transmission of porcine endogenous retro- virus[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2003,126(4):1000—1004. biol Infect Dis,2010,33:323-331. 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