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编号:10221025
PCR克隆EB病毒潜伏膜蛋白-1基因
http://www.100md.com 《广州医学院学报》 1999年第3期
     作者:张文 汤郡 梁希若 马炳南 平宇

    单位:广州医学院微生物学与免疫学教研室,广州 510182

    关键词:PCR克隆;EB病毒;潜伏膜蛋白-1;pcDNA3.1质粒

    广州医学院学报990305

    提要 目的:构建EB病毒潜伏膜蛋白-1重组表达质粒。方法:PCR克隆技术,即用PCR方法从B95-8细胞中钓出EB病毒LMP1基因DNA序列,然后定向克隆到真核表达质粒pcDNA3.1中,以此构建成pcDNA3.1-LMP1重组质粒。结果:经酶切鉴定,确定已获得重组质粒pcDNA3.1-LMP1。结论:在真核表达质粒中已成功地克隆了EB病毒LMP1基因。

    中图分类号 R394.8

    Cloning of the Latent Membrane Protein-1
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    Gene of Epstein-Barr Virus

    Zhang Wen, Tang Jun, Liang Xiruo, et al

    (Depantment of Immunology & Microbiology,Guangzhou

    Medical College,Guangzhou 510182)

    Objective:To construct a recombinant plasmid with expression of latent membrane protein-1(LMP-1) of Epstein-Barr Virus(EBV).Methods:With PCR cloning technique,the full length of EBV LMP-1 gene from B95-8 cells was amplified and then cloned directionally into vector plasmid pc DNA3.1,thus the recombinant plasmid pc DNA3.1 -LMP-1 was constructed.Results: By restriction enzyme digestion, it was confirmed that the recombinant plasmid pcDNA3.1-LMP-1 had been successfully acquired.
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    Key Words PCR Cloning;Epstein-Barr Virus;Latent membrane protein-1;pc DNA3.1

    EB病毒(Epstein-Barr Virus,EBV)是Epstein和Barr于1964年首先从非洲Burkitt淋巴瘤培养细胞中发现的。它是一种人类致瘤性疱疹病毒,在全球广为分布,对人群的感染率很高,主要呈潜伏感染形式,并可伴随终生。已证明EBV与传染性单核细胞增多症(IM)、Burkitt淋巴瘤(BL)、人鼻咽癌(NPC)及非洲儿童淋巴瘤(BL)的发生密切相关。近来还证明,EBV与口腔腺体肿瘤、胸腺瘤、胃肠癌、平滑肌肉瘤、霍杰金病(HD)、T细胞淋巴瘤和器官移植后淋巴瘤有关[1]。其中人类NPC的发生有很大的地域范围特点,是东南亚国家和我国南方包括广东、广西、香港、台湾等地常见的恶性肿瘤,大量研究表明EBV与人NPC的发生有着密切关系。EBV在NPC细胞中主要以持续潜伏感染状态存在,以编码表达潜伏膜蛋白-1(Latent membrane protein-1,LMP-1)、LMP2A、LMP2B和EBV核抗原-1(EBV nuclear antigen-1,EBNA-1)为特点[2]。而LMP1是一个重要的潜伏基因,已被认为是EBV的一种癌基因,它在EBV导致NPC的发生中起着重要作用,在学术上引起了学者们的广泛关注。
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    LMP1基因(又称为BNLF-1基因)[3],位于EBV基因组U5-TR区的BamHI Nhet区域内,由三个外显子组成。该基因编码的LMP1是完整的膜蛋白,分子量为60KD,分胞浆区N端、跨膜区与胞浆区C端三部分组成,胞浆区N端由24个氨基酸残基组成,跨膜区由5个短的反转结构分开而形成6个不同的跨膜疏水区组成,胞浆区C端由200个氨基酸残基组成。LMP1的阳性表达率在NPC病例中约为65%[4],而在正常鼻咽组织中则极少见,并且LMP1蛋白能刺激机体产生LMP1特异性细胞毒性T细胞(CTL)[5]与特异性抗体,在机体抗病毒感染中发挥重要作用。本实验的目的是用PCR定向克隆技术,构建pcDNA3.1-LMP1重组表达质粒,为其在小鼠成纤维细胞NIH3T3细胞中进行表达及制备LMP1基因疫苗打下基础。

    1 材料与方法

    1.1 细胞株,菌种,质粒
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    B95-8细胞:香港中文大学微生物系惠赠,由本教研室传代保存;菌种E.coliJM109:为本教研室常用菌株;质粒pcDNA3.1:美国GeneBridge生物技术实验室钟平宇博士惠赠,为真核细胞表达载体,含CMV启动子。

    1.2 主要试剂及工具酶类

    Taq DNA多聚酶、T4 DNA连接酶、限制性内切酶EcoR I与BamH I(德国Boehringer Mannheim公司),dNTPs(美国Gibco公司)、低熔点琼脂糖(进口分装,购自真达公司),PCR Marker、λDNA/HindIII+EcoRI分子量Marker、琼脂糖(华美生物工程公司)RPMI1640(GIBCOBRL公司),小牛血清(广州市畜牧场),胰蛋白胨、酵母浸出液(英国Oxoid公司),其它生化试剂(分别购自国内相应试剂公司,均为分析纯级)。

    1.3 引物设计与PCR
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    根据LMP1 DNA序列,设计并合成一对引物,上游引物:5′…CGC GGATCC ATG GAA CAC GAC CTT GAG AGG…3′;下游引物:5′…CCG GAATTC TTA GTC ATA GTA GCT TAG CTG…3′。在上游引物中引入了一个BamH I酶切位点,在下游引物中引入了一个EcoR I酶切位点。经计算机模拟分析,引物对内部不自身互补,不能自身回折形成发夹结构。引物由美国GeneBridge生物技术实验室合成。

    参照分子克隆常规方法[6]提取细胞DNA作为模板,并建立PCR反应体系,在ThermojeT PCR仪(型号:JOYOR)上进行PCR,反应条件为:①94℃预变性7min;②94℃变性45秒,62℃退火35秒,70℃延伸1min共进行10个循环;③94℃变性45秒,62℃退火35秒,70℃延伸1min5秒/循环,共进行25个循环;④70℃延伸7min。取5ulPCR产物在1.0%的琼脂糖凝胶中电泳。
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    1.4 PCR产物的克隆[7]

    将PCR产物按常规方法进行纯化,然后用BamH I和EcoR I进行酶切,经低熔点琼脂糖凝胶挖块回收法回收目的基因,并纯化。同时,对质粒pcDNA3.1进行同样双酶切,同法回收和纯化大片段。然后将质粒DNA大片段与目的基因以1∶3的摩尔比混合,用T4DNA连结酶16℃作用12h进行连接反应,取连接物转化入大肠杆菌JM109感受态菌中,筛选重组克隆,制备质粒,与空质粒载体同时电泳,找出落后质粒,用BamH I和EcoR I进行酶切鉴定。

    2 结果

    2.1 EB病毒LMP1基因的PCR扩增

    取5ulPCR产物在1.0%的琼脂糖凝胶中电泳,结果显示扩增出1条约1.3kb的DNA片段,与预期片段相符(见图1)。
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    图1 EB病毒LMP1基因的PCR扩增电泳结果

    2.2 EB病毒LMP1基因的克隆与鉴定

    用BamH I和EcoR I内切酶消化PCR产物后,定向克隆到真核表达载体pcDNA 3.1中,构建成重组质粒pcDNA3.1-LMP1。经BamH I和EcoR I双酶切释放约1.3kb的插入片段及5.4kb的载体片段(见图2),证明LMP1基因克隆成功。图3示构建后的重组质粒pcDNA3.1-LMP1的结构图谱,外源基因的表达由启动子PCMV驱动;表达质粒另含一新霉素抗性基因Neo,便于筛选阳性克隆。

    图2 pcDNA3.1-LMP1表达质粒的酶切鉴定
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    图3 pcDNA3.1-LMP1重组质粒图谱

    3 讨论

    鼻咽癌是我国南方与东南亚地区常见的肿瘤,并是该地区常见的肿瘤死因之一,因此NPC的防治研究很受重视。近年来,在有关EBV与NPC的关系研究中,许多学者对EBV编码的LMP1进行了大量研究,并取得了可喜的研究结果,使NPC的病因学与防治研究达到了一个新的高度。

    LMP1在NPC组织中有大量表达(表达率为65%),可诱导bc1-2的超表达而保护NPC细胞免于凋亡,诱导粘附分子LFA3、ICAM1的更高表达而参与炎症反应,能刺激机体产生LMP1特异性细胞毒性T细胞(CTL)与特异性抗体,并且从不同地域来源、不同分化程度的NPC组织中,分离得到的各EBV株LMP1基因结构与致癌性与B95-8细胞中的LMP1基因比较,存在一定区别,表现为致癌性增加而免疫原性很低。如Cheung等[8]报道的一个特征性LMP1基因型:带有30bp缺失、外显子3的N端有几个单一碱基突变,实验表明它能诱导上皮细胞的更高恶性度转化,在鼠肿瘤逃脱免疫排斥模型中表现出非免疫原性。大多数学者认为NPC细胞从免疫监视中逃脱最主要是由于NPC病人NK细胞的活性降低和/或特殊变异LMP1的非免疫原性[3]所致。说明LMP1在NPC的发生中起重要作用,构建LMP1基因疫苗对于探索基因免疫治疗人类NPC有重要实际意义和理论意义。
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    本研究的目的在于构建EB病毒LMP1基因的真核表达载体,为制备EB病毒LMP1基因疫苗作准备,亦为进一步研究其免疫学效应打下基础或为进一步研究LMP1蛋白奠定基础。我们通过设计一对引物,用PCR克隆技术将LMP1成功地克隆到pcDNA3.1真核表达载体中,酶切鉴定结果表明,真核表达质粒pcDNA3.1-LMP1构建成功。

    基因疫苗(gene vaccine)[9],又称为核酸疫苗或DNA疫苗,是近年发展起来的新型疫苗,它是指含有编码抗原基因的真核表达质粒,经直接接种体内后,可被体细胞摄取、并表达出相应的抗原,然后激发机体产生保护性免疫。基因疫苗的兴起被誉为″第三次疫苗革命″,与传统疫苗相比,基因疫苗具有最为突出的优点:它能通过不同的途径诱导机体产生CD8+细胞毒性T细胞(CTL)及特异性中和抗体,而具有预防和治疗作用,在控制病毒感染、抗肿瘤免疫等方面起着重要作用。近年来基因疫苗的研究已取得了长足的进展。纪志武等[9]已对LMP基因免疫进行了初步研究,免疫小鼠后产生了特异性抗LMP抗体。
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    用于真核细胞表达的载体,一般要注意以下几个方面:合适的启动子、增强子、最佳的翻译起始序列、mRNA的终止信号、mRNA的稳定性、基因表达产物的修饰、结构以及细胞内定位等。基因疫苗的载体质粒多以pBR322或pUC质粒为基本骨架,带有细菌复制子(ori),能在大肠杆菌内高效稳定地复制,并能在真核细胞中表达外源基因产物。本实验所用质粒pcDNA3.1为改进的pcDNA3质粒,带有新霉素抗性基因Neo,在SV40启动子驱动下可在真核细胞中表达,其编码产物为氨基糖苷磷酸转移酶(APH),能使新霉类似物G418(Geneticin)失活,故用G418筛选可获得导入有表达载体的阳性细胞克隆;在pcDNA3.1质粒的多克隆位点上游有一个PCMV启动子,插入到多克隆位点的外源基因在该启动子驱动下可获得有效表达;还带有Ampr,可用于阳性克隆菌株的筛选。

    一对PCR产物的5′端分别引入两个不同的限制性内切酶位点,可以进行PCR产物的定向克隆,以提高克隆效率;同时需引入2~3个保护碱基,以确保酶对特异位点的正确识别。本研究设计引物时,分别在两端设计了BamH I和EcoR I酶切位点,并且在酶切位点两端加上了3个保护碱基,可确保酶切反应的有效进行。另外,设计的引物中G+C的含量比较高,并且引物长度达30bp,那么相应的退火温度就比较高,根据分子克隆[7]所说,若将退火温度提高到55℃,扩增反应的特异性将提高。经计算分析后,我们选择62℃为本PCR的退火温度,扩增到了特异性条带,表明退火温度选择合适,PCR反应条件控制适宜。
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    基金项目:本课题由广东省自然科学基金项目、广东省医学科研项目、广州市教委联合资助

    美国GeneBridge生物技术实验室

    参考文献

    1 邓燕飞综述.EB病毒的分子生物学研究进展.医学综述,1998;4(9):484~486

    2 Cheung ST,Leung SF,Lo KW,et al.Specific latent membrane protein 1 gene sequencesin type l and type 2 Epstein-Barr virus from nasopharyndeal carcinoma in Hong Kong.Int J Cancer,1988;76:399~406

    3 Sheu LF,Chen A,Wei YH.Epstein-Barr virus LMP1 modulates the malignant potential of gastric carcinoma cells involving a poptosis.Am J Pathol,1998;152(1):63~74
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    4 Fahreus R,Fu HL,Ernberg I,et al.Expression of Epstein-Barr virus-encoded proteins in nasopharyngeal carcinoma.Int J Cancer,1988;42:329

    5 khanna R,Burrows SR,Nicholls J,et al.Identication of cytotoxic T cell epitopes within Epstein-Barr virus(EBV) onco gene latent membrane protein 1(LMP1):evidence for HLA A2 supertype-restricted immune recognition of EBV-infected cell by LMP1-specific cytotoxic T 1ymphocytes.Eur J Immunol,1998;28:451~458
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    6 Sambrook J,Fritsch Ef,Maniatis T.Molecular cloning,a labor atory mannua1.2nd ed.New York:Cold Spring Harbor laboratory,Cold Spring Harbor,1989:82

    7 Cheung ST,Lo KW,Leung SF,et al.Prevelence of LMP1 deletion variant of Epstein-Barr virus in nasopharyngeal carcinoma and gastric tumors in Hong Kong.Int J Cancer,1996;66:711~712

    8 Dieffenbach cw,Dveksler.PCR Primer,a laboratory manual.New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1995:537

    9 Donnelly JJ.Ulmer JB and Liu MA.DNA Vaccine.Life sciences,1997;60(3):163~172

    10 纪志武,臧卫东,谈浪逐等.Epstein-Barr病毒潜伏膜蛋白(LMP)基因免疫的初步研究.病毒学报,1998;14(2):139~143

    (收稿:1999-05-29), 百拇医药