TTER VO1.・ 斗l24 N。. o・4 J珥 tut・.・,20, …1.5 LE,ITI’ S INBIOTECHNOLOGY…生技术通讯467 doi:10.39696.issn.1009-0002.2013.04.004 研究报告 慢病毒介导的mTOR敲低肝癌细胞株HepG2的构建及初 步功能检测 刘家宏 ,徐小洁 ,符静 ,范忠义 ,吕朝晖 ,陆菊明 ,肖文华h,朱建华h,叶棋浓 1.军事医学科学院生物工程研究所,北京100850; 2.总医院a.第一附属医院肿瘤一科,北京100037;b.内分泌科,北京100853 [摘要] 目的:建立高效稳定的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)小干扰RNA(siRNA)细胞导入方法,并对mTOR敲 低的HepG2肝癌细胞株的功能进行初步检测。方法:构建了2条不同的人roTOR慢病毒siRNA载体pLenti—H1/ mTOR siRNA,与3个包装质粒共转染293T细胞,包装成慢病毒后感染HepG2细胞;经嘌呤霉素筛选2周后,收集细 胞进行Western印迹,检测mTOR敲减效果及其下游基因c—myc、周期蛋白D1(cyclinD1)表达水平及4E—BP1、S6K1磷 酸化水平的变化。结果:RT—PCR和Western印迹结果显示,构建的pLenti—HI/mTOR siRNA能有效抑制m册 基因 的表达,敲低了mTOR蛋白水平,且沉默mTOR后其下游基因c._myc、CyclinD1的表达水平及4E—BP1、S6K1磷酸化水 平降低。结论:构建了慢病毒介导RNA干扰mTOR表达载体,为进一步研究mTOR通路奠定了实验基础。 [关键词] 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白;RNA干扰;慢病毒 [中图分类号]Q78 【文献标识码]A 【文章编号] 1009—0002(2013)O4—0467—04 Construction and Preliminary Function Assay of a Lentivirus-Medi- ated mTOR Knock-Down Hepatoma Cell Line HepG2 L/U Jia-Hong ’ ,XU Xiao-Jie ,FU Jing ,FAN Zhong—Yi ,LO Chao—Hui , LU 一 ,XIAO Wen-Hua a,ZHU Jian-Hua ,YE Qi-Nong 1.Beijing Institute of Biotechnology,Beijing 100850;2.a.Department of Oncology,First Affiliated Hospital,Bei- jing 100037;b.Department of Endocrine,Beijing 100037;General Hospital of PLA,China Co-corresponding authors,YE Qi-Nong,E-marl:yeqn@yahoo.corn;ZHU Jian-Hua,E—mail:zjhua168@sohu.com [Abstract]Objective:To establish an eicifent and stable method for mammalian target of rapamycin(mTOR) small interfering RNA(siRNA)delivery into hepatoma cell line HepG2 and assay its function preliminarily.Meth- ods:Two different pLenti—H 1/mTOR siRNA were constructed,and they were transfected into 293T cells together with three viral packaging vectors to produce lentivius partircles.After HepG2 cells were infected with the harvest— ed viusesr and experienced screening for 2 weeks with puromycin,they were collected to examine expression and function of mTOR by Western blot and quantitive RT—PCR(qPCR)analysis.Results:Western blot and qPCR showed that pLenti-Hl/mTOR siRNA could suppress the roTOR gene expression.Suppression of mTOR could mark— edly down-regulate the phosphorylation level of its downstream targets such as 4E—BP1 and S6K1,and expression level of c-myc and cyclinD1 genes.Conclusion:The lentivius—mediated mTOR siRNA were obtrained,which lays the foundation for further research on mTOR signaling pathway. 【Key words】mammalian target of rapamycin;RNA interference;lentiviusr 1991年在酵母菌中发现雷帕霉素靶蛋白(tar. get of rapamycin,TOR)的基因,后来人们在哺乳动 物细胞中发现了与其结构相应的哺乳动物TOR (mammalian TOR,mTOR),有mTORC1和mTORC2 收稿日期:2012—12—17 等2种复合体形式。其中,mTORC1经PI3K/PDK1/ AKT信号通路激活后,参与调节蛋白质合成代谢、转 录和细胞自噬过程” ;mTORC2主要调节细胞骨架组 装。作为一种丝一苏氨酸蛋白激酶,mTOR在PI3K/ AKT信号通路中发挥重要作用,并逐渐成为肿瘤治 疗的新靶点口 】。RNA干扰(RNA interference, 基金项目:国家自然科学基金(30872939,31100604) 作者简介:刘家宏(1986一),女,硕士研究生;徐小洁(1982一),女, RNAi)是近年发展起来的特异性强、效率高的新型 基因阻断技术 。本实验室先前利用psilencer—U6 作为载体沉默相应靶基因,但该载体存在一定的缺 助理研究员;符静(1986一),女,博士研究生;三者均为第一作者 通信作者:叶棋浓,(E—mail)yeqn@yahoo.com;朱建华,(E—mail) zjhua168@sohu.corn LETTER V 二斗l o・。.4 斗 JU ZUI 1.l-,2013, TT SINBIOTECHNOLOGY O1.技 术 通 讯v・24N点,如基因沉默维持时间短、体内运载难和转染效率 低等。在本实验中,我们拟采用慢病毒作为载体沉 0-4 Ixg plp2和0.56 Ixg Vsvg等3种包装质粒在不含 血清双抗的DMEM中混合均匀,然后再分别与9 默mTOR基因,该载体的最大特点是感染效率高,可 L脂质体Megatran混匀,室温放置10 min,转染 48或72 h后收集细胞培养上清,3000 r/ 在宿主体内长期表达,且不易诱发宿主免疫反应, 293T细胞,安全性好 】。我们以肝癌HepG2细胞系作为模型, min离心10 min,取上清,弃去细胞碎片,按每孔 将mTOR基因小干扰RNA(small interfering RNA, 300 L病毒原液缓慢滴加到提前准备好的HepG2 siRNA)包装成慢病毒,感染HepG2细胞,通过检测 HepG2中mTOR表达水平及其下游靶基因的改变, 以确定mTOR是否被敲低,为后续研究mTOR信号 细胞中,24 h后弃掉病毒液,更换为含5%、胎牛血清 (FBS)的新鲜培养液。 1.4 qRT—PCR检i受q pLenti—H1/mTOR siRNA对 通路奠定实验基础。 1材料与方法 1.1 材料 人肝癌细胞系HepG2、人胚肾293T细胞及大肠 杆菌DH5a由本室保存;pLenti—H1载体购自System Biosciences公司;抗mTOR、抗p-mTOR、抗p-¥6K1、 抗S6K1、抗P一4EBP1、抗4EBP1的兔多克隆抗体购 自Cell Signal公司;抗c—myc的鼠多克隆抗体、抗周 期蛋白D(cyclinD)兔多克隆抗体、辣根过氧化物酶 偶联的羊抗兔IgG均购自Santa Cruz公司;各种分子 生物学试剂分别购自TaKaRa、Qiagen、Pierce及Invit— rogen公司;引物由北京赛百盛基因技术有限公司合 成;测序由北京奥科生物技术有限责任公司完成。 1.2 roTOR siRNA慢病毒重组质粒构建与鉴定 根据文献合成2对mTOR siRNA序列。mTOR siRNA 1上游序列为5"-GATCCAAGAATCAAAGAGC AGAGTGCCTYCCTGTCAGAGCACTCTGCTC I GAT TCTTTTTTTG一3 ,下游序列为5 一TTAAGTTTTTTTC TrAGrIvITCTCGTCTCACGAGACTGTCCTrCCGTGAG ACGAGAAACTAAGAAC一3 ;mTOR siRNA2上游序列 为5 一GATCCCAGGCCTATGGTCGAGAm’ACTTCCT GTCAGATAAATCTCGACCATAGGCCTGTI’TTTG一3 . 下游序列为5"-TI'AAG [ⅥTGTCCGGATACCAGCTCT AAATAGACTGTCCTTCA1TITAGAGCTGGTATCCGCA CC一3 。将合成的寡核苷酸片段的正义链和反义链进 行退火处理。即先将其分别溶于双蒸水中,等摩尔数 混合后9O℃加热3 min,自然降温至37qc后形成双链 的寡核苷酸。将合成的发卡siRNA插入经BamH I和 EcoR I双酶切的siRNA表达载体pLenti—H1中,构建 成mTOR siRNA慢病毒重组质粒。挑取阳性克隆进行 测序鉴定。 1.3 pLenti—H1/mTOR siRNA慢病毒的包装和感染 为检测慢病毒感染效率,将293T细胞接种于6 孑L板,次13待细胞密度达80%左右时,分别将1 g 的2种慢病毒重组质粒pLenti—H1一mTOR siRNA和 对照病毒pLenti—control siRNA与0.84 Ixg plpl、 m 0R转录水平的抑制效果 收集感染病毒的细胞,用lxPBS洗1次,每支EP 管中加入1 mL TRIzol,室温放置5 min,加入0.2 mL氯仿,剧烈振荡15 S,室温放置3 min,12 000 r/ min离心15 min,取上清,加入等体积异丙醇,室温 放置10 min,4℃、12 000 r/min离心15 min,弃上 清,用1 mL 75%乙醇洗1次,高速离心10 min,再 用1 mL无水乙醇洗1次,高速离心后去上清,自然 干燥RNA约30 min,加入20 L DEPC水溶解沉 淀,即为提取的总RNA。取总RNA 2 Ixg,与1 IxL 50 I ̄mol/L的随机引物混匀,70℃解链5 min,自然冷 却至室温,加入反转录酶、dNTP、RNA酶抑制剂及反 转录缓冲液,补水至终体积为25“L,42℃反应1 h, 95℃灭活5 min,得到反转录的cDNA第一链。将得 到的cDNA按1:20稀释,取9.2 L模板与1O L SYBR Green Mix(2x)、上下游引物各0.4 L混匀, 进行qRT—PCR,对所得数据按2-aact公式计算出基因 表达的相对量,然后进行相应的统计学分析。 1.5 Western印迹检测pLenti—H l/mT0R siRNA对 mTOR的干扰效果及对下游基因的影响 用2种pLenti—H1/mTOR siRNA和对照组病毒 Lenti—control siRNA分别感染HepG2细胞,3 d后加 入嘌呤霉素(2 ̄g/mL)筛选2周左右,收集细胞,检 测病毒感染后HepG2细胞中mTOR蛋白的表达水平 及其下游基因4EBP1、S6K 、c—myc、cyclinD1的蛋白 水平变化。 2 结果 2.1 m 尺发卡siRNA模板的设计及表达载体的构 建 根据文献报道的mTOR siRNA序列合成了2对 mTOR发卡siRNA。发卡siRNA包含作为siRNA靶 点的19个碱基及其互补序列,靶序列与互补序列之 间由9个碱基组成的环隔开,两端分别是含BamH I 和EcoR I酶切位点的粘性末端。将2对siRNA退火 后连入经BamH I和EcoR I双酶切的siRNA表达载 体pLenti—H1中,构建成siRNA重组质粒。测序结果 470 生LTTE NB[OTy ・,.24 N 辞 o・o.4 J珥 tul .・,2o13 ’ uIj E11 RS IECHNOLOGY volp H 技术通讯降解,而且对基因沉默的持续时间短,这些缺点都不 P B Jr.Gene therapy progress [6】Sinn P L,Sauter S L,McCray and prospects:development of improved lentiviral and retrovi- ral vectors--design,biosafety, and production[J].Gene Ther, 能满足应用于临床治疗的需求 。以慢病毒作为 载体的最大特点,是在感染期细胞的同时还可 2005,12(14):1089一l098. 以感染非期细胞,并可在宿主体内长期表达,且 不易诱发宿主免疫反应,安全性好 。 【7】Zhou X,Tan M,Stone Hawthorne V,et a1.Activation of the Akt/mammalian target of rapamycin/4E-BP1 pathway by ErbB2 overexpression predicts tumor progression in breast can— 综上所述,我们构建了人mTOR慢病毒siRNA 载体,并验证了慢病毒介导的RNAi能有效抑制 oTOR的表达。当mTOR蛋白被敲低后,肝癌HepG2 r细胞的mTOR下游基因产物4E—BP1和S6K1的磷酸 cers[J1.Clin Cancer Res,2004,10(20):6779-6788. 【8】Smith P G,Wang F,Wilkinson K N,et a1.The phosphodies— terase PDE4B limits cAMP—associated PI3K/AKT-dependent apoptosis in diffuse large B-cell lymphoma[J].Blood,2005,105 化水平显著降低。另外,我们通过嘌呤霉素筛选获 得了mTOR稳定敲低的HepG2细胞株,为进一步研 究mTOR信号通路在肝癌发生、发展中的作用奠定 了坚实的实验基础与细胞模型。 参考文献 Holz M K,Blenis J.Identification of S6 kinase 1 as a novel mammalian target of mpamycin(mT0R)一phosphorylating kinase 『J1.J Biol Chem,2005,280(28):26089—26093. 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