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目的:肌纤维母细胞的活化是纤维化相关疾病的一个共同的病理特征,其活化的主要标志是表达平滑肌肌动蛋白(smoothmusclealphaactin,α-SMA),因此,α-SMA的表达调控研究对于阐明肌纤维母细胞活化的机制具有重要意义。研究表明:α-SMA的表达具有严格的组织特异性,血清反应因子(serumresponsefactor,SRF),作为一个重要的转录因子,在α-SMA基因转录激活调控中发挥了核心作用。然而,其激活基因转录并无组织细胞特异性,需要与辅助子相互作用或在其他转录因子的协同下才能发挥组织细胞特异性的调控功能。目前已经发现的有限的能和SRF相互作用的辅助子或转录因子还不能解释环境因子诱导下气道上皮细胞转分化为肌纤维母细胞的转录调控机制。本研究旨在利用SRF作为诱饵蛋白,应用噬菌体展示文库筛选系统,通过筛选转分化的气道上皮细胞及其亲本细胞的展示文库,并进行表达基因的差异比对,目的在于发现转分化环境诱导下的能够与SRF相互作用并参与调控α-SMA表达的转录辅助子。
方法:用机械损伤加转化生长因子-β1(recombinationhumantransformingfactorbeta-1,rhTGF-β1)诱导气道上皮细胞株16HBE,使其部分细胞发生转分化,能够高水平表达α-SMA。经构建血清反应因子的原核表达质粒pGEX-4T-1/SRF并转入E.coil菌株BL21进行蛋白表达,以MagneGSTTMProteinPurificationSystem纯化带GST标签的SRF蛋白,并用免疫印迹鉴定纯化的SRF蛋白。分别构建转分化和亲本细胞噬菌体展示文库,以SRF为诱饵蛋白筛选两种噬菌体展示文库,挑取筛选获得的单克隆噬斑进行PCR扩增及差异比对,选取显著差异并重复出现的噬斑PCR产物测序,经BLAST工具分析初步确定可能的目标基因PAI-RBP1。采用RT-PCR克隆PAI-RBP1基因,构建真核表达载体pcDNA3/PAI-RBP1。将pcDNA3/PAI-RBP1质粒转染16HBE细胞,24小时后裂解细胞获取细胞裂解液并与固定在磁珠上的SRF蛋白共孵育,免疫共沉淀检测PAI-RBP1与SRF的结合。细胞共转染α-SMA启动子红色荧光蛋白报告质粒psReD/α-SMA及pcDNA3/PAI-RBP1,荧光显微镜观察红色荧光蛋白的表达情况,评估过表达PAI-RBP1对α-SMA启动子活化的影响。进一步通过细胞单转pcDNA3/PAI-RBP1或pcDNA3/SRF,以及共转pcDNA3/PAI-RBP1和pcDNA3/SRF,免疫印迹实验分析α-SMA表达水平。
结果:1、分别从转分化的16HBE细胞和亲本细胞构建了噬菌体展示文库,应用原核表达的融合蛋白GST-SRF为诱饵蛋白分别筛选了上述文库,依照随机挑选的单克隆噬斑PCR产物的大小初筛后选择了24个PCR产物测序,经BLAST工具差异比对后锁定了来源于转分化细胞构建的文库中的目标靶基因PAI-RBP1。
2、从转分化的16HBE细胞成功克隆PAI-RBP1的cDNA并经亚克隆构建了pcDNA3/PAI-RBP1真核表达质粒。
3、pcDNA3/PAI-RBP1真核表达质粒转染16HBE细胞后,GST-SRF融合蛋白能够将16HBE细胞裂解液中PAI-RBP1蛋白免疫沉淀下来。
4、pcDNA3/PAI-RBP1真核表达质粒与报告质粒pDsRED/a-SMA的共转染实验表明PAI-RBP1基因产物能够活化α-SMA启动子驱动的红色荧光报告基因的表达。
5、免疫印迹结果表明:pcDNA3/PAI-RBP1与pcDNA3/SRF共转染16HBE细胞显著上调了α-SMA的表达。
结论:1、以核心转录因子为诱饵蛋白,通过筛选环境因子诱导下发生特征性转化的细胞模型噬菌体展示差异文库,是一种发现调控疾病基因转录激活子的新的且有效的技术路线。
2、首次初步发现PAI-RBP1基因产物能作为转录调控蛋白和SRF相互作用参与上调α-SMA的表达。推测损伤环境因素作用下,气道上皮细胞过表达PAI-RBP1有可能竞争性地与SRF结合并相互作用,诱导了α-SMA的基因转录与蛋白表达,在气道上皮细胞转分化为肌纤维母细胞过程中发挥了重要的作用。