肿瘤防治研究  2014, Vol.41 Issue (01): 9-12.   PDF    
人Cyclin D3基因启动子区的分子克隆及在A2780细胞中的功能分析
孟凡凯,谭细友,李春蕊,黄丽芳,刘文励,周剑峰,孙汉英    
430030武汉,华中科技大学同济医学院附属同济医院血液科
摘要目的 对Cyclin D3启动子的结构和功能进行分析。方法 用PCR的方法扩增不同长度的Cyclin D3启动子片段。将PCR 产物克隆入荧光素酶报道载体pGL3-Basic Vector,构建含有Cyclin D3启动子片 段的重组子pD3-Δ。双荧光素酶报道系统检测重组子pD3-Δ在A2780细胞中的启动子活性,筛选关键转 录调控区域。TFSEARCH 1.3 v分析该区域,结合文献复习筛选可能的转录因子。结果 用PCR方法扩 增出了不同长度的Cyclin D3启动子片段。上述片段克隆到pGL3-Basic中,构建了重组子pD3-Δ。双荧光 素酶报道系统发现在Cyclin D3启动子上游-1044 bp至-766 bp 之间、-362 bp至-197 bp之间,分别存在一 个正性调控区域。-766 bp 至 -551 bp之间存在一负性调控区域。TFSEARCH发现在上述调控区中存在 C/EBP、SP1、AP1、HSF和MZF1等转录因子的结合基序。结论 在Cyclin D3启动子片段上游-1044 bp 至-766 bp 之间、-362 bp至-197 bp之间,分别存在一个正性调控区域;-766 bp和-551 bp之间存在一负性 调控区域。转录因子C/EBP、SP1、AP1、HSF和MZF1等可能在Cyclin D3的转录调控中发挥重要作用。
关键词: 细胞周期蛋白D3     启动子     卵巢癌    
Molecular Cloning and Function Analysis of Human Cyclin D3 Gene Promoter Region in A2780 Cells
MENG Fankai,TAN Xiyou,LI Chunrui,HUANG Lifang,LIU Wenli,ZHOU Jianfeng,SUN Hanying    
MENG Fankai,TAN Xiyou,LI Chunrui,HUANG Lifang,LIU Wenli,ZHOU Jianfeng,SUN Hanying Department of Hematology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China
AbstractObjective To analyze the structure and function of human Cyclin D3 promoter. Methods Cyclin D3 promoter sequences were amplified by PCR method and the PCR products were inserted into pGL3- Basic vectors to construct the Cyclin D3 promoter-pGL3-Basic vectors (pD3-Δ). The pD3-Δ plasmids were transiently transfected into A2780 cells with the liposome. The promoter activities of pD3-Δ were detected by dual luciferase reporter assay to screen the key area of transcription and regulation. The regulation regions were assayed by TFSEARCH 1.3v to presume the key transcription factors. Results Cyclin D3 promoter sequences with different length were amplifi ed successfully by PCR and the cyclin D3 promoter-pGL3-Basic vectors(pD3-Δ)were well constructed. The dual luciferase reporter assay results implicated two positive (-1044bp to -766bp, -362bp to -197bp) and one negative (-766bp to -551bp) regulatory sequences located in Cyclin D3 promoter. TFSEARCH displayed that binding motifs of some transcription factors, such as C/EBP, SP1, AP1, HSF and MZF1, were contained in the regions. Conclusion Cyclin D3 promoter sequences have two positive (-1044bp to -766bp, -362bp to -197bp) and one negative (-766bp to -551bp) regulatory sequences which contain binding motifs of some transcription factors, such as C/EBP, SP1, AP1, HSF and MZF1, etc., and these transcription factors could regulate the promoter activity through binding motifs in A2780 cells.
Key words: Cyclin D3     Promoter sequences     Ovarian cancer    
0 引言

卵巢癌病因不明,症状隐匿,约70%以上的患 者诊断时已属晚期,5年生存率只有30%,是临床 死亡率最高的妇科肿瘤[1]。近20年来,中国卵巢癌 的发病率和死亡率都有上升趋势[2]。提高卵巢癌的 治疗效果有待于对其发病机制的进一步探讨和新 治疗靶点的寻找。

细胞周期蛋白- 细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin-cdks)是细胞增殖的主要调节者。肿瘤细 胞,包括卵巢癌细胞常由于细胞周期蛋白调控失常,而具有异常增殖的能力[3]。在哺乳动物中, Cyclin D-cdk4/6是第一个被丝裂原信号激活的激 酶,可使细胞由静息状态进入细胞周期循环,并 在G1/S期的转换过程中发挥重要作用。细胞一旦由 G1期进入S期,就会进行不可逆性的DNA复制和细 胞分裂[4]。在G1/S 期转换中Cyclin E 是另外一个调 节者,但是构成性表达Cyclin E2并不能打破由于 Cyclin D1降解所导致的G1期阻滞[5],可见Cyclin D 是细胞周期循环中一关键分子。

Cyclin D有3个亚型(D1、D2和D3),表达于各 种组织[4]。其异常表达与许多肿瘤有关。在卵巢癌 细胞系A2780中,表达的主要亚型是Cyclin D3。 研究表明Cyclin D3的表达调控主要发生在转录水 平,在本实验中克隆了Cyclin D3的启动子区,并 对其结构和功能进行了分析。 1 材料与方法 1.1 细胞培养

A2780细胞来源于华中科技大学同济医学院 附属同济医院妇科肿瘤中心,培养于含10%胎 牛血清,100 u/ml青霉素和100 μg/ml链霉素的 RPMI1640完全培养液中,在37℃、5%CO2、饱和 湿度下培养,0.25%胰酶消化传代,于对数生长期 收获细胞备用。 1.2 质粒构建

在Genbank中检索人Cyclin D3启动子区全长, 用Webcutter 2.0对其进行酶切位点分析,以正常人 骨髓单个核细胞基因组DNA为模板,用PCR的方 法扩增不同长度的Cyclin D3启动子片段,引物序 列及反应条件见表1,其中pA1B为启动子全长。 正义链(含Kpn Ⅰ酶切位点): PA1 (Kpn Ⅰ -1042): 5'-CGG GGT ACC ggg agg tgg aag aaa tgc- 3';PA2 (Kpn Ⅰ-924): 5'-CGG GGT ACC ggg ctt gtc caa acc tag-3';PA3 (KpnⅠ-764): 5'-CGG GGT ACC gag agt ctg cat ttc taa cc-3';PA4 (KpnⅠ -686): 5'-CGG GGT ACC ggt gta gaa cac aga atc tg-3';PA5 (Kpn Ⅰ-549): 5'-CGG GGT ACC gca gcg ttc act aag aac- 3';PA6 (KpnⅠ-436): 5'-CGG GGT ACC att gtt tcc tgg gtg act ag-3';PA7 (KpnⅠ-380): 5'-CGG GGT ACC aag ttc tct gca ccc ggt gg-3';PA8 (KpnⅠ-262): 5'-CGG GGT ACC gct cag cca acc ctt tcc-3';PA9 (KpnⅠ-195): 5'-CGG GGT ACC att cca cgg ttg cta cat c-3';反义 链(含SmalⅠ酶切位点)PB(~+2)为共用引 物:5'-TCC CCC\GGG ata ctc ggg cag cga aca-3'。 将PCR产物与pGEM-T Easy载体(Promega,USA) 连接,转化大肠杆菌DH5α进行扩增,抽提质粒酶 切与测序鉴定后,将目的质粒用KpnⅠ和BamⅠ酶 切(在Cyclin D 3启动子上游-112 bp 至 -117 bp之 间存在BamⅠ位点),荧光素酶报道载体 pGL3- Basic用KpnⅠ和BglⅡ酶切,(BglⅡ和BamⅠ为同 尾酶,产生的黏性末端可以互补连接),将目的 片段连入pGL3-Basic载体(Promega,USA),转 化大肠杆菌扩增,抽提质粒进行酶切与测序鉴定 (上海博亚生物工程公司),选目的克隆进行质 粒扩增、抽提和纯化,并分别命名为pD3-Δ,Δ表 示起始密码子上游序列位置。

表1 PCR扩增的反应条件 Table1 Conditions of PCR Amplifi cation
1.3 启动子缺失突变体的瞬时转染及活性测定

A2780细胞按4×105/ml密度接种于6孔板,细 胞铺满70%孔底面积时,用Lipofectamine 2000 (Invitrogen,USA),按说明书步骤每孔细胞转 染0.1 ng的pRL-CMV(内参照)和0.8μg的质粒 DNA(pD3-Δ或pGL3-Basic空载体)。在37℃、5% CO2,饱和湿度下培养24 h,用双荧光素酶报告系 统(Promega,USA)和SIRIUS Luminometer V3.1 (Berthlod,Germany),按厂家推荐步骤测量启 动子相对活性,实验重复3次。 1.4 TFSEARCH分析

用TFSEARCH 1.3 v对Cyclin D3启动子主要调控 区进行分析,结合文献筛选出可能的转录因子。 1.5 统计学方法

数据以均数±标准差(x±s)表示,两样本均数比 较用 t 检验, P<0.05认为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 Cyclin D3启动子缺失突变体的构建

用PCR的方法,扩增出了9条不同长度的 Cyclin D3启动子片段,并克隆到荧光素酶报道载 体 pGL3-Basic中(pD3-Δ),经酶切和测序鉴定,位置方向及序列无误,见图1

图1 pD3-Δ 酶切鉴定结果 Figure1 Identifi cation of pD3-Δ by endonuclease digestion
2.2 启动子缺失突变体在A2780细胞中的活性分析

A2780细胞瞬时转染pD3-Δ和pGL3-Basic空载 体后,双荧光素酶测定启动子相对活性,见图2。 结果显示pD3-766与pD3-1 044相比,启动子活性 明显降低;与pD3-766相比,pD3-551活性明显升 高;与pD3-362相比;pD3-197活性明显降低。这 说明在-1 044 bp 至 -766 bp之间,以及在-362 bp 至 -197 bp之间分别存在一正性调控区域;在-766 bp 至 -551 bp之间有一负性调控区域。

图2 Cyclin D3启动子缺失突变体的活性 Figure2 The activity of Cyclin D3 promoter deletion constructs
2.3 TFSEARCH分析

用TFSEARCHh 1.3软件在上述主要调控区中 寻找转录因子结合位点。结合文献排除不在人类 及女性组织中表达的因子。在-1 044 bp 至 -766 bp 之间,存在C/EBP 和 AP-1 的结合位点。在-766 bp 至 -551 bp之间存在AP-1的结合位点。在362 bp 至-197 bp 之间存在HSF2、HSF1、c-Ets-、MZF1和Sp1的结合位点,见图3

图3 Cyclin D3 启动子区及相关转录因子的TFSEARCH分析结果 Figure3 The TFSEARCH analysis of cyclin D3 promoter and related transcription factors
3 讨论 在卵巢癌细胞中,Cyclin D1 降解可导致G1 期 阻滞,这种阻滞不能被组成性高表达Cyclin E2所 解除,可见靶向Cyclin D1可以抑制卵巢癌的增殖 [5]。因此, Cyclin D有可能成为卵巢癌的治疗靶 点。Cyclin D3是Cyclin D的3种亚型之一,其表达 调控主要发生于转录水平[6],且在A2780细胞中 Cyclin D3是一主要亚型。

我们扩增并克隆了不同长度的人Cyclin D3启 动子片段,构建了重组基因表达载体pD3-Δ。并 发现在Cyclin D3启动子-1 044 bp 至 -766 bp之间, 以及在-362 bp至-197 bp之间分别存在一正性调 控区;在-766 bp至-551 bp之间有一负性调控区。 将上述调控区利用TFSEARCH软件进行分析,排 除不能在卵巢组织中表达的转录因子(如:SRY, Ik-2 和 Nkx-2等)。发现在正性调控区-1 044 bp 至 -766 bp之间存在C/EBP和AP-1的结合位点;在负 性调控区-766 bp至-551 bp之间,存在AP-1的结合 位点,但是AP-1通常为一正性调控因子,所以在 此调控区中可能存在未知的转录因子结合位点; 在另外一正性调控区(-362 bp至-197 bp)中,存在 HSF、c-Ets-、MZF1和Sp1的结合位点。C/EBP 又 称CCAAT 增强子结合蛋白。是碱性亮氨酸拉链 蛋白家族成员,与细胞分化有关。也可通过调 节细胞周期蛋白在细胞增殖中发挥重要作用[7]。 AP-1是一种作用广泛的转录因子,与细胞的增殖 分化、生存与凋亡、迁移与转化等密切相关[8]。 HSFs主要在细胞应激、癌变、衰老及发育过程中 发挥调节作用[9]。 MZF1 是SCAN结构域转录因子 家族成员,沉默MZF1基因可以抑制细胞增殖,而 MZF1的异常表达可以导致肿瘤的发生[10]。Sp1是 Sp/SKLF转录因子家族成员,该家族成员活性的增 加是肿瘤发生发展过程中经常而又重要的事件, 与肿瘤的生长、浸润及转移密切相关[11]

综上所述,在Cyclin D3的启动子区有3段主要 的活性调控区,在这些调控区中,存在转录因子 C/EBP、AP-1、HSF、c-Ets-、MZF1和Sp1的结合 位点,这些转录因子可能通过结合于Cyclin D3启动子区的特异性位点对Cyclin D3的活性发挥调节 作用。这些发现对进一步探索Cyclin D3表达的调 控机制和靶向抑制打下基础。

致谢:衷心感谢武汉同济医院妇科肿瘤实验 室卢运萍老师及陈刚博士的大力帮助。

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