小鼠角蛋白10(K10)基因启动子的克隆及活性分析

摘要

[目的]角蛋白10 ([10)是黑色素细胞中黑素体向周围角化细胞迁移的分子标记之一,在研究基因在黑色素细胞与角化细胞相互作用的功能时,可以作为特异的启动子.本研究欲筛选K10较强的启动子片段,为研究K10以及相关基因的功能提供理论依据和奠定理论基础.[方法]从小鼠尾巴提取基因组DNA,经质量鉴定后,采用PCR法扩增K10的6个不同片段(F1-F6),并将其分别亚克隆到pMD18-T载体,经测序验证是否正确;将K10的6个亚克隆片段再克隆到pGL0载体中,产生pGL0-F1-F6构建,用脂质体法转染293T细胞,转染结束后将细胞裂解,并通过双荧光素酶报告基因检测6个片段转染细胞后引起的荧光素酶活性变化,以筛选启动效果最好的启动子片段;用筛选到的K10启动子片段作为特异启动子,替换pGL0载体上的CMV强启动子,并与周期素依赖蛋白激酶5 (CDK5)基因进行重组,形成pGL0-F-CDK5构建,用脂质体法转染小鼠皮肤角化细胞,待转染结束后,分别进行细胞爬片、细胞裂解和细胞总RNA的提取,之后用免疫荧光化学、双荧光素酶报告基因检测法和实时荧光定量PCR法检测CDK5的表达定位、表达水平及荧光素酶活性,以检测其在角化细胞中的启动效果;用生物信息法Promoter Scan分析所得到的活性最强的K10启动子片段,发现其可能的转录因子结合位点.[结果]PCR扩增、克隆得到K10启动子的6个片段(F1-F6),片段大小分别为1 201、908、664、787、790、656 bp;质粒pGL0-F1-F6分别转染293T细胞后,通过双荧光报告检测发现长度为787bp的F4启动子活性最强;但F1-F6启动子的活性均弱于pGL0-basic中CMV的启动活性;F4序列中含有基本启动子保守区域的共同序列即TATAAAA,经Promoter Scan分析发现F4序列中含有C/EBP β、GATA、HSF、CAP等多个转录因子的结合位点,这些位点利于K10在角化细胞中表达;pGL0-F4-CDK5转染角化细胞后,通过荧光蛋白的表达检测载体上GFP报告基因的表达,发现pGL0-F4-CDK5转染角化细胞后引起GFP的表达量明显强于pGL0-basic-CDK5转染组;同时用荧光素酶活性检测pGL0-F4-CDK5在角化细胞中的启动效果,结果发现pGL0-F4-CDK5转染组的荧光比值明显高于对照组,差异显著(P＜0.01);经实时荧光定量PCR检测CDK5的表达变化,结果发现pGL0-F4-CDK5转染角化细胞后引起CDK5 mRNA表达量明显高于对照组,差异呈极显著(P＜0.01).上述结果说明F4具有较强的启动子活性,是K10启动子的核心区.[结论]成功筛选了K10的核心启动子区域F4,在角化细胞里具有启动目标基因CDK5表达的功能,因此,F4可作为黑色素细胞与角化细胞相互作用过程中基因功能研究的特异性启动子,为研究K10基因功能提供理论依据.