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肝脏特异性IgD高表达转基因小鼠的构建

来源:易榕旅网
青岛农业大学学报(自然科学版) 32(3):157~162,2015 University(Natural Science) Journal of Qingdao Agricultural 文章编号:1674—148X(2015)03—0157—06 肝脏特异性IgD.高表达转基因小鼠的构建 张希瑶 。,王喜凤 ,潘庆杰 ,闵令江 (1.青岛农业大学动物科技学院,山东青岛266109;2.中国农业大学生物学院,北京100093) 摘要:HIDS(高IgD综合征)的引发可能与IgD的升高有关。本试验利用5’RACE技术和免疫球蛋白可变区基因 的特异性扩增方法来构建小鼠sIgD(分泌型IgD)重链与轻链可变区基因,利用3’RACE扩增得到slgD重链与轻 链的恒定区基因,融合PCR方法得到slgD全长。我们分别构建了eAFPpALB—sIgDH、eAFPpAI B—IgL、eAFP— pALB--GFP和eApoEpAAT--slgDH、eApoEpAAT--IgL、eApoEpAAT--GFP载体,先进行细胞水平上的初步检 测,接着构建了转基因小鼠。对转基因小鼠的检测得知,slgD在肝脏和脾脏中RNA水平上有少量表达,后续对转 基因小鼠各个脏器的RCR及Q—PCR检测发现,sIgD在肾脏中有的较高表达。 关键词:IgD;高IgD综合征(HIDS);转基因小鼠 中图分类号:Q786 文献标识码:A DOI:10.3969/J.ISSN.1674—148X.2015.03.001 Establishment of Transgenic Mouse Model with High—level Liver—specific Expression of IgD ZHANG Xiyao ~。WANG Xifeng ,PAN Qingjie ,MIN Lingjiang (1.College of Animal Science and Technology,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China; 2.College of Biological Sciences,China Agricultural University,Beijing 100093,China) Abstract:Hyperimmunoglobulinemia D syndrome(HIDS)may be associated with high level of IgD.Our studv used the 5’RACE technique and specific amplification of rearranged/expressed immunoglobulin vari— able region genes to build the variable region of heavy and light chain of mouse IgD.Meanwhile,we used 3’RACE technique to build the constant region of heavy and light chain.Then we obtained complete genes of IgD through fusion of PCR.We built six different vectors,such as eAFPpALB—s!gDH、eAFPpALB— IgL、eAFPpALB--GFP and eApoEpAAT--sIgDH、eApoEpAAT--IgL and eApoEpAAT--GFP,and did preliminary investigation at cellular leve1.With those vectors,we generated transgenic mice successfully. Further detection of genetically modified mice showed that there were lOW levels of expression of sIgD in liver and spleen at RNA leve1.The follow—up PCR and Q—PCR for viscera of transgenic mice indicated that high levels of expression of sIgD could also be detected in kidney. Key words:IgD;hyperimmunoglobulinemia D syndrome(HIDS);genetically modified mice IgD基因是在进化上保守而古老的一种免疫球 蛋白重链基因类型l_】 ]。IgD基因普遍存在于除鸟 型究竟是如何合成的详细机制目前还不清楚。最初 有研究认为IgD只是作为B细胞表面的一个辅助 类之外的有颌类脊椎动物中,而其具体的功能还不 清晰。B细胞通过选择性拼接和类别转化重组 (CSR)两种方法产生结构不同的IgD_】 ]。IgD有 性抗原受体,传递与IgM不同的信号,在免疫记忆 和免疫调节过程中起作用,从而放大抗体反应_g]。 随着研究手段的不断成熟,IgD的其他功能也被不 断发掘。 跨膜型(mIgD)和分泌型(sIgD)两种类型,这两种类 收稿日期:2015—03—16 作者简介:张希瑶(1991一),女,山西天镇人,在读硕士,研究方向:免疫遗传学 通讯作者:王喜凤,E—mail:hbwcwangxifeng@sina.corn 158 青岛农业大学学报(自然科学版) 高IgD综合征(hyperimmunoglobulinemia D syndrome,HIDS),也称周期性发热综合征,也曾称 为变异型Still病、还原尿睾酮热等口 。HIDS是以 血清中IgD浓度升高、白细胞增多、血沉增快等为 生化特征和以周期性高热、腹痛、腹泻、关节炎、淋巴 结肿大等为生理特征的综合症。HIDS是可遗传 的,由于sIgD不能通过胎盘,无法通过母方血清直 接渗透而传递给子女l1 ,所以推测HIDS是常染色 体的遗传性疾病。HIDS复杂而冗长的发病期给患 者带来了巨大痛苦,其具体的致病机制却一直没有 一个明确的阐述,但是关于这方面的研究也一直没 有停歇。现在主流的理论是甲羟戊酸激酶(meval~ onate kinase,MVK)基因发生了错义突变,致使 MVK活性降低,从而导致HIDS的发作 。还 有一种说法是HIDS的发作是由IgD的产生引起 的。个体与不同抗原的接触,可能导致形成IgD复 合体,从而诱导单核细胞分泌大量的炎症因子,包括 TNF—d、II 一18、II 一1受体拈抗物、IL一6、IL一10 和血癌抑制因子¨] 。 由于HIDS的致病机理并不明确,所以针对性 药物的研制也就举步维艰,目前也没有有效的市场 化的药物出现,而临床上也只是根据患者的不同症 状来给出治疗方案。本研究主要着眼于HIDS这一 疾病,对IgD中sIgD的表达进行探索,由于slgD在 血清中的含量极低且半衰期短,所以构建了肝脏特 异高表达slgD的转基因小鼠模型。HIDS与IgD 有着密不可分的关系,对于IgD的详细研究可以对 此疾病的发病机理有更加深人的理解,可以推进相 关药物的研发与推广,进而提出针对性强的有效治 疗方案。本研究旨在为sIgD功能及受体的研究提 供良好的动物模型,进一步探讨HIDS发病机制。 1 材料与方法 1.1表达载体的构建 1.1.1 启动子和增强子的扩增 试验共构建了两种有不同启动子和增强子的载 体,分别为甲胎蛋白增强子(AFP)和白蛋白启动子 (ALB)、抗n胰蛋白酶增强子(AAT)和载脂蛋白E 启动子(ApoE),其中AAT扩增于人的基因组,其 余三个都扩增于小鼠的基因组。 1.1.2 目的序列的扩增 取小鼠的骨髓瘤细胞株X16C,提取RNA后反 转为cDNA,再以此cDNA为模板进行5’RACE和 3’RACE来扩增重链(sIgDH)。轻链(IgL)的3’端 是由3’RACE扩增的,但是5’端是仿照Soma Ro— hatgi提出的:小鼠的重排或表达的免疫球蛋白可变 区基因的特异性扩增方法l1 ,利用IgL的可变区 (V)中V2家族引物来进行扩增的,最终可扩增出的 sIgDH的全长为1 152 bp,IgL的全长为706 bp。 1.1.3 荧光蛋白(eGFP)的扩增 eGFP扩增于载体pcDNATM6.2一GW/EmG— FP—miR—neg control plasmid,该载体保存于实验 室,其上含有eGFP的基因片段,大小为764 bp。 1.1.4表达载体的获得 利用酶切与PCR融合的方法获得将载体eAF— PDALB—sIgDH、eAFPpALB—IgL、eAFPpALB— GFP以及eApoEpAAT—sIgDH、eApoEpAAT— IgI 、eApoEpAAT--GFP。 1.2细胞水平的验证 构建转基因小鼠之前,先进行了在细胞水平上 的验证,先将质粒以脂质体法转染入细胞中,以验证 其转染效率。选取了小鼠肝癌细胞HepA1—6细 胞,HepA1—6细胞为贴壁细胞。 试验前,需要先优化细胞的转染条件。转染试 验在24孔板中进行,通过Lipofectamine 2000(Lipo 2000)将GFP表达质粒瞬时转染入HepA1—6细 胞,转染质粒量包括100 ng,200 ng,500 ng,800 ng,1 000 ng共5组,每组包括3个重复,同时设不 转染对照组(blank)。试验进行48 h后观察GFP 表达阳性细胞的比率,当DNA质粒和脂质体使用 量增加时,细胞GFP阳性率增加,但是同时也使细 胞的死亡数增加。对细胞进行GFP阳性率计算,计 数方法为挑选4个视野进行细胞GFP阳性率的统 计,之后取平均数,计算平均的转染效率。最终确定 800 ng质粒/2 I 脂质体为HepA1—6细胞24孔 板转染时的最优转染剂量,转染效率为8O 9/6以上。 将质粒eAFPpALB—GFP(简称为AA—GFP) 和eApoEpAAT--GFP(简称为AAT—GFP)利用 脂质体法转入HepA1—6细胞中,质粒量为800 ng 质粒/2“L,同时设置阳性对照cMV—GFP,具体的 操作如前叙述,结果如图l所示,图1中第一行为白 光下的细胞,第二行为蓝色激光下的细胞。结果说 明我们转入的载体有良好的表达效果。 1.3转基因小鼠的获得 将构建好的表达载体酶切线性化后进行显微注 射,将用eAFPpALB—sIgDH(简写为AA—IgDH) 载体和eAFPpALB—IgL(简写为AA一1gL)载体分 别用Bgl II和Nae I双酶切,再进行琼脂糖凝胶电 3期 张希瑶,等:肝脏特异性IgD高表达转基因小鼠的构建 161 合,还可以与其他免疫球蛋白的重链相结合,所以脾 脏中轻链表达并不能代表IgD的表达[27-30]。接着 我们又检测了转基因阳性小鼠和阴性小鼠不同器官 中RNA水平上IgD的重链与轻链的表达情况,Q— PCR检测说明了小鼠的肾脏中的IgD表达水平高 于其他器官的。 转基因动物模型技术在1980年首次成功后,经 历了多年的不断发展和完善,但是还是不能保证外 源基因可以完全高效稳定地整合到宿主的染色体 中,并且整合的随机性也无法有效解决。许多试验 结果表明,转入到动物体内的外源基因的表达受到 的影响因素远比体外细胞的多,而且制备过程及筛 选方法也比体外细胞复杂得多,所以外源基因是否 能够稳定表达也受到许多因素限制_参口 ] ] ] 3 船]。 ] 很多构建的转基因模型不能高效表达目的基因 或者根本不表达目的基因,也就是转基因活性低或 者无表达特异性,目前普遍的观点是由于染色体的 位置效应造成的 33]。位置效应指的是外源基因 整合位点周围的宿主基因组改变了它的作用模式, 使其发生异位或无法检测得到,从而也就无法正常 表达。甲基化作用是改变外源基因的一种方 式[27,34],若外源基因整合到高度甲基化的染色体区 域,则可能会出现染色体结构、构象、稳定性及与蛋 白质相互作用方式的改变,进一步使外源基因转录 失活从而影响表达。除了甲基化作用以外,还有很 多可能使外源基因失活的原因,比如外源基因整合 到异染色质区或高度重复序列区,还有邻近基因的 增强子和沉默子也可导致外源基因的激活或失活, 但二者并无绝对的对应关系,大多数情况下沉默子 对外援积阴德影响更为强烈L3 ]。值得指出的是, 外源基因和宿主基因组序列之间的细微相互作用能 够使位于高表达的转基因周围的基因组促进另外一 个转基因的表达¨3 引。 所以,我们此次的转基因小鼠没能在肝脏高效 的表达IgD可能就是由于染色体的位置效应造成 的,现在研究表明有方法可以预防出现位置效应对 目的基因表达的干扰,但不可能完全避免。能够克 服位置效应提高目的基因表达的方法有:利用绝缘 子、利用大容量的载体如BAC和YAC、使用强启动 子或在多种组织中均表达的启动子、使用基因组或 者是含有一个到几个内含子的cDNA作为转基因 以及在载体中使用Kozak序列(GCCA/GCCAT— GC)等等 。 ] ] ] ] ] 口 O 口 1 162 青岛农业大学学报(自然科学版) Spec No 2:R131—137 32卷 D with periodic fever syndrome EJ3.Arthritis Rheum,2007, 56(2):658—661 -[27]Chen K,Xu W,Wilson M,et a1.Immunoglobulin D enhances immune surveillance by activating antimicrobial,proinflamma— [-16]Ramanan A V。Schneider R.Macrophage activation syndrome 一一what s in a name EJ].The Journal of rheumatology,2003, 30(I2):2513—2516 tory and B cell stimulating programs in basophils[J].Nat Immunol,2009,10(8):889—898 [17]Houten S M,van Woerden C S,Wijburg F A,et a1.Carrier frequency of the V377I(1 129G>A)MVK mutation,associat ed with Hyper—IgD and periodic fever syndrome,in the Neth— [28]Swenson C D,Thorbecke G J.The effect of aging on IgD re— ceptor expression by T cells and its functional implications[J]. 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