hNaDC1基因5’侧翼区转录调控序列系列载体构建与鉴定

                  作者：张剑凯，杨聚荣，李雪鹏，何娅妮

【摘要】  　　目的构建hNaDC1基因5’侧翼区转录调控序列系列萤火虫荧光素酶报告基因表达载体。方法PCR扩增获得hNaDC1基因5’侧翼转录调控区不同长度片段：hNaDC1A（-2 232/+136，2 368 bp）、hNaDC1B（-1 640/+136，1 776 bp）、hNaDC1C（-1 084/+136，1 221 bp）、hNaDC1D（-253/+136，389 bp）、hNaDC1E（-2 232/-12，2 244 bp），以pGL3?Basic为载体构建hNaDC1基因5’侧翼序列系列缺失质粒。重组体通过特异限制性内切酶酶切鉴定，并送样测序鉴定。结果成功构建hNaDC1基因5’侧翼区转录调控元件萤火虫荧光素酶报告基因表达载体5个：pGL3?hNaDC1A～E。结论为进一步研究NaDC1基因5’侧翼区转录调控元件的分布特点及转录调控元件与转录因子间的相互作用提供了基本实验条件。

【关键词】  hNaDC1基因　基因表达调控　载体构建

    Abstract: Objective To construct the firefly luciferase report gene vectors for 5’ flanking regulated elements of hNaDC1 gene. MethodsThe DNA fragments hNaDC1A~E(-2 232/+136) in 5’flanking region of hNaDC1 gene were amplified from the nephridial tissue by using PCR. The PCR products were directionally subcloned into pGL3?Basic vector. The recombined clones were identified by agarose gel electrophoresis after restriction endonuclease digesting and DNA sequencing. Results 5 expression vectors(pGL3?NaDC1A~E)for 5’ flanking regulated elements of hNaDC1 gene had been constructed. ConclusionThese expression vectors offer the basic experimental conditions for studying the distribution characters of hNaDC1 gene 5’ flanking regulations elements and the properties of interactions between the elements and regulation proteins with the help of dual luciferase report gene assay system.

    Keywords: hNaDC1 gene; regulation of gene expression; construction vector

    人钠离子依赖性二羧酸协同转运蛋白1（human Na+/dicarboxylate cotransporter 1，hNaDC1）是负责转运三羧酸循环中间代谢产物琥珀酸、枸橼酸和α?酮酸等有机阴离子的低亲和力跨膜转运蛋白，主要分布于肾脏近端小管和小肠的刷状缘［1］。目前认为，钠离子依赖性二羧酸协同转运蛋白参与机体能量代谢、酸碱平衡调节以及哺乳类动物寿限的调控等重要生命活动，可能与肾结石、代谢性酸中毒和衰老等病理生理过程密切相关［2?5］。然而迄今为止，hNaDC1基因的表达调控机制尚不清楚。本研究以萤火虫荧光素酶报告基因质粒为载体构建了hNaDC1基因5’侧翼转录调控序列系列缺失质粒，为进一步研究hNaDC1基因转录调控机制奠定基础。

    1材料与方法

    1.1细菌菌株、质粒及主要试剂

    E.coli JM109为第三军医大学野战外科研究所创伤烧伤复合伤国家重点实验室留存。萤火虫荧光素酶报告基因载体pGL3?Basic、限制性内切酶Kpn I和Hind III购自Promega公司；Pfu高保真DNA聚合酶及相关PCR试剂购自Stratagene公司；T4DNA连接酶购自TaKaRa公司；DNA纯化试剂盒、质粒抽提试剂盒购自Omega公司。琼脂糖、琼脂粉、酵母提取物及胰蛋白胨为Sigma公司产品。

    1.2PCR引物设计与合成

    根据转录因子预测软件MatInspector 5.0和TRANSFAC 4.0数据库预测结果（结果已另文发表），设计hNaDC1基因5’侧翼调控区序列相应的上、下游PCR引物，共5对。引物由上海生工公司合成。所有5’端引物均加Kpn I酶切位点，所有3’端引物均加Hind III酶切位点。引物序列及扩增片段大小见表1。表1hNaDC1基因5’侧翼不同长度片段引物序列信息

    1.3PCR扩增

    按常规酚抽提方法提取人肾组织基因组DNA，以此作为模板，添加相应引物，采用Pfu高保真DNA聚合酶扩增相应DNA片段，PCR条件为：94 ℃变性45 s，58 ℃退火1 min，72 ℃延伸5 min，30循环；最后72 ℃延伸8 min。PCR产物通过1%琼脂糖凝胶电泳，溴化乙锭染色并照相予以鉴定。

    1.4pGL3?hNaDC1A～E表达载体的构建与鉴定

    pGL3?Basic空白载体和PCR产物均用Kpn I、Hind III双酶切，回收pGL3?Basic大片段和PCR产物，采用T4DNA连接酶将pGL3?Basic片段分别与hNaDC1A～E各片段连接，转化DH5α感受态细菌。碱裂解法提取质粒，Kpn I、Hind III双酶切，1%琼脂糖凝胶电泳，溴化乙锭染色并照相予以鉴定重组子。重组子依次命名为pGL3?hNaDC1A～E。送样宝生物公司(大连)测序。

    2结果

    2.1hNaDC1基因5’侧翼区序列的PCR扩增

    采用PCR法从人肾组织中扩增不同长度的hNaDC1基因5’侧翼转录调控区序列hNaDC1A～E，琼脂糖凝胶电泳显示获得的PCR产物的大小与设计长度一致（图1）。

    2.2重组表达质粒载体的克隆与鉴定

    应用DNA重组技术，将PCR产物均用Kpn I、Hind III双酶切，将纯化的hNaDC1A～E片段定向克隆到pGL3?Basic表达载体中，构建重组表达载体pGL3?hNaDC1A～E。重组质粒经Kpn I、Hind III双酶切后的琼脂糖凝胶电泳鉴定图谱见图2，可见重组表达质粒载体中外源DNA片段的大小同相应PCR产物的大小一致。测序结果显示各插入片段与GenBank公布的序列完全一致。表明已成功构建重组表达质粒载体pGL3?hNaDC1A～E。

    3讨论

    低亲和力钠离子依赖性二羧酸协同转运蛋白（NaDC1）在肾组织近端肾小管刷状缘的分布已经得到证实［6］，包括兔、大鼠及人等不同种属的NaDC1基因相继被克隆［7?9］，其具有参与机体能量代谢、酸碱平衡调节以及哺乳类动物寿限的调控等生理功能，与肾

    M1:DNA marker 15 000 bp ladder; M2:DNA marker 2 000 bp ladder

    图1hNaDC1基因5’侧翼转录调控区序列PCR扩增产物琼脂糖凝胶电泳鉴定

    M1:DNA marker 15 000 bp ladder; M2:DNA marker 2 000 bp ladder; A:pGL3?NaDC1A; B:pGL3?NaDC1B; C:pGL3?NaDC1C; D:pGL3?NaDC1D; E:pGL3?NaDC1E; 1:重组子; 2:双酶切产物

    图2重组子pGL3?hNaDC1A～E及其Kpn I、Hind III双酶切鉴定

    结石、代谢性酸中毒和衰老等疾病的关系日渐受到关注。随着后基因组时代即蛋白质组时代的来临，对新基因的功能及病理生理意义的解析成为生命领域研究的热点。因此，研究hNaDC1基因表达的调控机制，将对进一步研究hNaDC1基因的功能及其与疾病的关系创造条件。

    本研究前期采用MatInspector 5.0对hNaDC1基因的转录调控序列的预测显示，在hNaDC1基因-2 232/+136区域共有152个74种转录因子结合位点。根据预测结果，本研究克隆了具有共同3’末端的hNaDC1A～D序列，并依次相差一定数目的碱基，还克隆了具有不同5’末端的hNaDC1E序列。各相邻片段跨度之间的差距之所以如此选择，主要是为了有效控制整个操作系统的复杂性，使之始终处在既能使PCR产物和重组子鉴定操作方便有效，同时还要考虑今后在应用荧光素酶报告基因检测系统时能够提供尽量多的有用信息。

    本研究将肾组织中克隆出的hNaDC1基因5’侧翼转录调控区不同长度DNA片段hNaDC1A～E，分别插入pGL3?Basic载体中，成功构建了一系列萤火虫荧光素酶报告基因表达载体pGL3?hNaDC1A～E。为借助于双荧光素酶报告基因检测系统研究hNaDC1基因5’侧翼区转录调控元件的分布特点，以及转录调控元件与转录调控蛋白之间相互作用的性质提供基本实验条件。

【】
  　　［1］ Pajor AM. Molecular properties of sodium/dicarboxylate cotransporters［J］.J Membr Biol,2000,175(1):1-8.

［2］ Pajor AM. Citrate transport by the kidney and intestine［J］. Semin Nephrol, 1999,19(2):195-200.

［3］ Aruga S, Wehrli S, Kaissling B, et al. Chronic metabolic acidosis increases NaDC?1 mRNA and protein abundance in rat kidney［J］. Kidney Int, 2000,58(1):206-215.

［4］ Yagisawa T, Chandhoke PS, Fan J. Metabolic risk factors in patients with first?time and recurrent stone formations as determined by comprehensive metabolic evaluation［J］. Urology, 1998,52(5):750-755.

［5］ Rogina B, Reenan RA; Nilsen SP, et al. Extended life?span conferred by cotransporter gene mutations in Drosophila［J］.Science, 2000,290(5499):2137-2140.

［6］ 何娅妮，陈香美，于志恒，等.人钠/二羧酸协同转运蛋白1基因的融合表达及其抗体的制备［J］.生物化学与分子生物学报, 2002,18(3):356-360.

［7］ Pajor AM. Molecular cloning and functional expression of a sodium?dicarboxylate cotransporter from human kidney［J］. Am J Physiol, 1996,270(4 Pt 2):F642-F648.

［8］ Sekine T, Cha SH, Hosoyamada M, et al. Cloning, functional characterization, and localization of a rat renal Na+/dicarboxylate transporter［J］. Am J Physiol, 1998,275(2 Pt 2):F298-F305.

［9］ Pajor AM. Sequence and functional characterization of a renal sodium/dicarboxylate cotransporter［J］. J Biol Chem, 1995,270(11):5779-5785.