第37卷 第6期 2014年12月 遵义医学院学报 Vo1.37 No.6 Dec.2014 Journal of Zunyi Medical University MicroRNA一7基因敲减小鼠模型的鉴定 朱顺飞,李永菊,陈 超,胡 燕,赵娟娟,郭萌萌,陶弋婧,秦娜琳,徐 林 (遵义医学院免疫学教研室暨贵州省免疫学研究生教育创新基地,贵州遵义563099) [摘一要]目的鉴定miR一7基因敲减小鼠模型,为进一步研究miR一7的生物学功能奠定基础。方法常规剪取7只miR 7基因敲减(miR一7 knock down,miR一7KD)小鼠的脚趾和尾巴,分别用来提取基因组DNA和总RNA;剪取1只wT(wild type,wT)小鼠的尾巴,提取其: RNA;将提取的两组小鼠的总RNA逆转录成cDNA;分别以基因组DNA和cDNA为模 —板,用特异性引物PCR技术扩增目的基因增强型绿色荧光蛋白(enhanced green lfuorescent protein,EGFP)片段;提取wT和 miR一7KD小鼠7个不同组织器官的总RNA,利用Real—time PCR探针法检测各组织器官中miR一7成熟体的表达水平; HE染色观察miR一7KD小鼠心脏 肺脏以及结肠的形态学结构改变。结果PCR结果显示,模型小鼠的脚趾基因组DNA 和尾巴cDNA中均能扩增出载体目的基因EGFP片段;Real—time PCR结果显示,miR一7KD小鼠心脏、肝脏和脾脏等组织 器官miR一7成熟体的表达水平较wT小鼠均显著下调(P<0.05);HE染色结果显示,miR一7KD小鼠心脏、肺脏以及结肠 形态学结构发生了明显的病理性改变。结论成功鉴定了miR一7基因敲减小鼠模型,为后续深入探讨该分子的生物学功 能提供重要实验基础。 [关键词]miRNA一7;基因敲减;鉴定;表达 [中图法分类号]R332 文献标志码]A [文章编号]1000—2715(2014)06-0582-05 Identiication of murine mifcroRNA一7 knockdown model Zhu Shunfei,Li Yon, ̄u,Chen Chao,Hu Yah,Zhao Juanjuan,Guo Mengmeng,Tao Yijing,Qin Nalin,Xu Lin (Department of Immunology and Immunology Innovation Base of Postgraduate Education,Zunyi Medical Univer— sity,Zunyi Guizhou 563099,China) [Abstract]Objective To]dentit ̄ ̄the microRNA一7 knockdown(miR一7 KD)mice for successive research on its biological function.Methods Genomie DNA and total RNA were extracted from the toes and tails of seven miR 一7 KD mice.Total RNAs were extracted from the tail of one wild type(WT)mice and then reverse transcripted into cDNAs.Using genomic DNA and cDNA as template respectively,the objective fragment EGFP was ampli— lfed by PCR using speciifc primer.Total RNAs were extracted from seven kinds of tissues and organs in WT and miR一7KD mice.Then.the relative expression of miR一7 in seven kinds of tissues and organs were detected n— sing Real—time PCR.Moreover,the morphological changes of heart,lung and colon were observed by HE stai— ning.Results The objective fragment EGFP were ampliifed in Genomic DNA and cDNA from miR一7 KD mice. Compared with seven tissues and organs of WT mice,the relative expression of miR一7 in heart,liver,spleen, lung,kidney,thymus and pancreas from miR一7 KD mice were signiifcantly decreased(P<0.05).HE staining showed that the morphological structures of heart.1ung and colon from miR一7KD mice were signiicantly abhor- fmal compared with those rom WT mifce.Conclusion The miR一7KD mice model has been identified successfu1. 1y,which may provide a useful animal model fol‘SUet-essive investigation on the biology function of miR一7 mole— eule. [Key words]MiRNA一7;knock down;identiifeation;expression [基金项目]国家自然科学基金资助项目(NO:81260398);教育部新世纪优秀人才计划项目(NO:NCET一12—0661);贵州 省国际合作项目(NO:10C315)。 [通信作者]徐林,男,博士,教授,硕士生导师,研究方向:肿瘤免疫,E-mail:xulinzhouya@163.COIII。 ・582・ 6期 朱顺飞等・MicroRNA一7基因敲减小鼠模型的鉴定 微小RNA一7(microRNA一7,miR一7)是新近 研究报道的miRNA家族成员之一,定位于第15号 染色体,已有大量文献报道其在细胞和组织器官发 育以及多种肿瘤的发生和生长中发挥着重要 作用¨ 。如Liu等 研究发现,miR一7可靶向 作用于RAF1蛋白,抑制血管内皮细胞的增殖;Me. za—Sosa等 研究发现,miR一7通过抑制肿瘤蛋 白KLF4的表达,进而促进上皮细胞的转化;Po1. 1ock等 研究发现,miR一7可通过P53信号 途径抑制大脑皮层的发育。由于miR一7在不同 细胞以及组织器官中的靶分子不同,因此其机 体细胞发育和组织器官功能的确切机制仍待大量 研究阐明。我们课题组在前期实验中利用miRNA sponge(海绵体)技术原理,成功构建了miR一7的 真核表达载体pEGFP—C2一miR一7一sponge,其可 以有效下调人肺癌细胞中miR一7成熟体的表 达 J,并利用此载体构建了miR一7基因敲减小鼠 模型。本研究中,我们常规剪取了miR一7基因敲 减小鼠的脚趾和尾巴,分别提取其基因组DNA和 总RNA,利用PCR技术扩增目的基因一增强型绿 色荧光蛋白(enhanced green lfuorescent protein,EG— FP)片段;利用Real—time探针法检测两组小鼠7 个不同组织器官中miR一7成熟体的相对表达水 平,以鉴定miR一7基因敲减小鼠模型;并初步观 察模型小鼠中心脏、肺脏等组织器官的形态学结构 改变,以期为后续深入研究miR一7分子在不同细 胞以及组织器官发育中的生物学功能提供前期的 实验基础。 1材料与方法 1.1 材料6~8周SPF级FVB小鼠和第5代 miR一7KD的FVB小鼠[广州赛业生物科技有限 公司,许可证号:SYXK(苏2010—0003)];Premix Ex TaqVersion2.0、RNAiso删Plus、2xSYBR(r) PremixExTaq TM(TaKaRa);T RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit(Fermentas);miR一7的Real— time PCR探针(MBI公司);IANamp Genomic DNA Kit(天根公司);HE染色液(泰康医疗);分析纯级 三氯甲烷、无水乙醇、异丙醇(重庆川东化工); C1000 Thermal cycler荧光定量PCR仪、S1000 Thermal cycler PCR仪(Bio—Rad公司);LEGEND MICRO21R型低温离心机(Thermo)。 1.2 方法 1.2.1小鼠脚趾基因组DNA和尾巴总RNA的提 取常规剪取7只miR一7KD小鼠的脚趾和尾巴, 分别用来提取其基因组DNA和总RNA;剪取1只 wT小鼠的尾巴,提取其总RNA。基因组DNA的 提取方法和反应体系均按照TIANamp Genomic DNA Kit试剂盒说明书操作。RNA提取操作如下: 每50~100 mg组织中加入RNAisoPlus 1mL,匀浆 器研磨,每毫升匀浆液加入200 IxL三氯甲烷,剧烈 震荡15 S,室温静置5 min,10 000 rmp低温离心10 arin,将离心后得到的上清液移人新的离心管中,随 后加入500 txL异丙醇,室温静置10 min,12 000 rmp低温离心10 min,可见管底RNA絮状沉淀,弃 上清,75%乙醇1mL洗涤RNA沉淀,7 300 rpm低 温离心5 rain,弃上清,干燥RNA沉淀,加入60  ̄LRNAse flee water溶解该RNA沉淀。 1.2.2小鼠7个不同组织器官总RNA提取常规 解剖获取wr和miR一7KD小鼠的心脏、肝脏、脾脏、 肺脏、肾脏、胸腺和胰腺各70rag,用来提取总RNA,提 取操作方法见1.2.1;同时,两组小鼠心脏、肺脏、结肠 分别置于4%甲醛中,为HE染色切片备用。 1.2.3总RNA逆转录成eDNA内参基因GAP— DH按照RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit 试剂盒说明书操作,RNA 7 5 p,L,oligo(dT)18 primer 1 puL,DEPC treated water 3.5 L,65 c【= 5 min,立即取出冰浴2 rain以上;5x reaction buffer L,RibolockRnase inhibiter l L,Revert Aid Re- verse Transeriptase 1 L,10 mM dNTP mix 2 txL, 42℃1 h,70℃10 min,4 保存。miR一7逆转录 反应体系及条件:10 mM dNTP mix 1.5 p,L,Revert Aid Reverse Transeriptase 0.25 r L,5×reaction buff- er 3 L,RibolockRnase inhibiter 0.19 IxL,RNA 5 L,5×Abion Primer 3 L,DEPC treated water 2.06 L,总体系为15 L。反应条件:16℃30 arin,42℃30 rain,85℃30 rain,降至4℃。 1.2.4检测两组小鼠7个不同组织器官中miR一 7成熟体的相对表达水平 利用Real—time PCR 技术对组织器官中miR一7表达水平进行检测和 比较分析。内参基因GAPDH的上游引物为:5’一 GAGccAAAcGGGTCATCATCT一3’,下游引物为: 5’一GACGGGCCATCCACAGTCTT一3’。 内参基因Real—Time PCR反应体系:2× SYBR(r)PremixExTaq TM 10 p,L,DEPC treated wa— ter 7 L,cDNA 2 LLL,PCR Forward Primer(10 M) 0.5 IxL,PCR Reverse Primer(1O M)0.5 p.L,总体 系为20 L。反应条件:95℃预变性30 S,95℃ ・583・ 4 遵义医学院学报 37卷 达miR一7可显著抑制CGGBP1蛋白的表达,进 3讨论 目前,随着对miRNA研究的不断深入,已知 miRNA的数量与日俱增。不过,大部分miRNA的 而抑制肺癌细胞的体内生长 。本研究中,我们 进一步发现miR一7基因敲减小鼠模型中心脏、 肺脏以及结肠均较wT小鼠形态学结构发生了明 生物学功能仍然未知。在基因功能研究中,最有效 的方法是利用基因敲出/敲减或过表达技术来改变 显的病理性改变。这些研究结果提示,miR一7作 为miRNA家族的重要分子之一,不仅在组织器官 肿瘤发生发展中发挥重要作用,而且在机体组织 器官的发育中也具有重要的功能。因此,后 特定基因的表达,进而分析其生物学功能。因此, 对于miRNAs分子来说,基因敲出/敲减或过表达 技术也是深人探讨其生物学功能的重要手段之一。 已有的研究显示,与miRNA互补的反义寡核苷酸 可作为mRNA结合的竞争性抑制剂来研究特定 miRNAs分子的生物学功能,但是此技术抑制效能 时间短,只能做短期分析 一101。miRNA海绵体技 术则是目前使用最多的高效miRNA抑制剂,不仅 其设计简单,且抑制效力和持续时间均显著优于反 义寡核苷酸。因此,利用此技术使得构建特定 miRNA分子敲出/敲减的转基因小鼠模型变得相 对容易。本研究中,我们在之前应用miRNA海绵 体技术成功构建的miR一7真核表达载体pEGFP —C2一miR一7一sponge基础之上 ,进一步鉴定 基于该载体构建的miR一7基因敲减小鼠模型。 PCR结果显示,第五代模型小鼠脚趾基因组DNA 和鼠尾总RNA中仍能扩增出目的片 EGFP。这 提示,我们利用pEGFP—c2一miR一7 —gpong载体 不仅成功构建了miR一7基因敲减小鼠模型,且 pEGFP—C2一miR一7一sponge真核表达载体能够 在小鼠基因组中稳定遗传表达。我们随后利用lit —PCR技术检测了miR一7KD小鼠较wT小鼠心 脏、肝脏以及脾脏等7个重要组织器官中miR一7 成熟体的相对表达水平。结果发现,miR一7KD小 鼠心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胸腺以及胰腺的 miR一7成熟体的表达水平较wT小鼠均显著下 调,这表明miRNA sponge技术可在体内长效抑制 miRNA的表达。 新近研究显示,miR一7与肺癌、乳腺癌、肝癌 以及胰腺癌等多种肿瘤的发生、发展密切相关。 如Okuda等 研究发现,miR一7可通过对KLF4 信号途径的作用抑制乳腺癌脑转移;Ma 等¨ 研究还发现,在肝癌细胞中,低表达miR一7 可上调Cullin 5蛋白的表达,进而促进癌细胞由 G 期向s期的转化;Nieto等 研究则显示,miR 一7在胰腺癌中是显著低表达的,上调其表达可 显著抑制胰腺癌细胞的生长和转移侵袭能力。 类似地,我们课题组在前期研究中也发现,过表 ・S86・ 续进一步利用此模型深入探讨miR一7调节这些 组织器官发育的具体机制,不仅对于最终阐 明miR一7的生物学功能,而且对于探讨特定组 织器官的发育学也具有重要意义。 总之,本研究中我们发现利用miRNA—sponge 技术原理构建的miR一7基因敲减小鼠模型中,7 个重要组织器官miR一7成熟体的表达水平均较 、l琵l: 1]1 ]2 WT小鼠显著下调,这为后续深入研究miR一7在 组织器官发育中的作用及其相关机制提供了重要 的前期实验基础。 一一一一 一一一 ] 3 一~一遵义医学院学报 37卷 此从形态学角度可推断出硫酸锌预处理能够减轻 心肌缺血再灌注损伤,即对缺血再灌注心肌超微结 构具有保护作用。由此可见,硫酸锌预处理与缺血 学报,2013,36(4):332—335. [5]Flameng W,Borger M,Daenen W.Uttrastruetural and cy— tochemical correlates of myocardial protection bycardiac 预处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤具有相似的保 护作用,且提示硫酸锌预处理能够模拟缺血预处理 的心肌保护作用。但是这两种预处理方式的心肌 保护作用具体机制有待进一步探索研究。 综上所述,本研究结果表明缺血/再灌注可对 心肌细胞超微结构造成严重损伤,硫酸锌预处理可 替代缺血预处理减轻再灌注所致心肌细胞超微结 构损伤,以及线粒体评分数值较低即线粒体损伤较 小,由此可推测出硫酸锌预处理大鼠心脏可产生心 肌保护作用。 hypothermia in man[J].Thorac Cardiovasc Surg,1980, 79(3):413—424. [6]汪永义,薛松,刘沙,等.阿司匹林抑制NFkb激活减轻 心肌缺血再灌注损伤[J].医学研究生学报,2003,16 (2):101—104. [7]Kerem M,Bedirli A,Ofluoglu E,et a1.Ischemic precondi- tioning improves liver regeneration by sustaining energy metabolism after partial hepatectomy under ischemia in rats[J].Liver Int,2006,26(8):994—999. [8]Venugopal V,Ludman A,Yellon D M,et a1.Conditioning the heart during surg[J].Eur J Cardiothorae Surg,2009, 35(6):977—987. [参考文献] [1]Jiang W L,Fu F H,Xu B M,et a1.Cardioprotection with forsythoside in rat myocardial ischemia——reperfusion inju-- [9]袁小兰.预适应与后适应的研究进展[J].数理医学杂 志,2011,24(5):591—594. [10]马淇,刘垒,陈俭.活性氧、线粒体通透性转换与细胞 凋亡[J].生物物理学报,2012,28(7):523—536. [11]Ma Q,Fang H,Shang W,et a1.Superoxide flashes:Early mitochondrial signals for oxidative stress——induced apop・- ry:relation to inflammation response[J].Phytomedicine, 2010,17(8—9):635—639. [2]宋瑞,高秉仁,赵启明,等.锌对体外循环心肌缺血再 灌注的保护作用[J].中华小儿外科杂志,2007,28 (10):515—518. tosis[J].J Biol Chem,2011,286(31):27573—27581. [12]Fang H,Chen M,Ding Y,et a1.Imaging superoxide flash and metabolism—coupled mitochondrial permeability [3]Juhaszova M,Zorov D B,Yaniv Y,et a1.Role of glyco・ gen synthase kinase一3B in eardioprotection[J].Circula— tion research,2009,104(11):1240—1252. transition in living animals[J].Cell Res,2011,21(9): 1295—1304. [收稿2014—08—25;修回2014—10—17] (编辑:谭秀荣) [4]陈伟,杜文娟,徐鹏,等.乳化异氟醚后处理对缺血/再 灌注大鼠离体心脏超微结构的影响[J].遵义医学院 (上接第586页) [7]李永菊,周涯,陈超,等.pG—miR一7一Sponge转基因小 鼠载体的构建及鉴定[J].遵义医学院学报,2014,37 (2):156—160. modulating KLF4[J].Cancer Res,2013,73(4):1434— 1444. [12]Ma C,Qi Y,Shao L,et a1.Downregulation of miR一7 upregulates Cullin 5(CUL5)to facilitate G1/S transition in human hepatocellular carcinoma cells『J].IUBMB L ,2013,65(12):1026—1034. [8]xu L,Wen Z,Zhou Y,et a1.MicroRNA一7regulated TLR9 signalingenhanced growth and metastatic potential of human lung cancer cells by altering the phosphoin0sitide一 3一kinase,regulatory subunit 3/Akt pathway[J].Mol Bi— ol Cell,2013,24(1):42—55. [13]Nieto M,Hevia P,Garcia E,et a1.Antisense miR一7 im— pairs insulin expression in developing pancreas and in [9]Ma D,Tao X,Gao F,et a1.miR一224 functions as an onco —cultured pancreatic buds[J].Cell Transplant,2012,21 (8):1761—1774. miRNA in hepatocellular carcinoma cells by activating AKT signaling[J].Oncol Lett,2012,4(3):483—488. [10]Collison A,Herbert C,Siegle J S,et a1.Altered expres— sion of microRNA in the airway wall in chronic asthma: [14]Hu Y,Liao Z,Chen C,et a1.Over—expressed microRNA 一7 inhibits the growth of human lung cancer cells via suppressing CGGBP1 expression[J].Chinese Journal of Cellular and Molecular Immunology,2014,30(2):125— 13O. miR一126 as a potential therapeutic target[J].BMC Pulm Med,2011.11:29. [11]Okuda H,Xing F,Pandey P R,et a1.miR一7 suppresses brain metastasis of breast cancer stem—like cells by [收稿2014—09—25;修回2014—10—13] (编辑:谭秀荣) ・590・