CN102776194A

CN102776194A - 微小rna用于调控pten基因表达

Info

Publication number: CN102776194A
Application number: CN2012102526154A
Authority: CN
Inventors: 汪维鹏; 陈兰心; 朱健洁
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种微小RNA用于调控PTEN基因表达，所述的微小RNA为包含以下序列的核酸或者功能片段或变体:5’-cagugcaaugaugaaagggcau-3’。所述微小RNA为miR-130b。本发明人采用体外生物学功能实验证实，hsa-miR-130b可与PTEN基因3’-UTR结合，从而抑制PTEN分子表达；可通过调控PTEN信号通路和/或miR-130b表达及功能以发挥抗肿瘤作用。

Description

微小RNA用于调控PTEN基因表达

技术领域

本发明属于生物技术和医学技术领域，具体地说，本发明涉及基因表达调控技术领域，特别涉及微小RNA用于调控PTEN基因表达。

背景技术

基因于1997年被发现，是一种具有双特异性磷酸酶活性的抑癌基因（Li J, Yen C, Liaw D, et al. PTEN, a putative protein tyrosine phosphatase gene mutated in human brain, breast, and prostate cancer. Science 1997, 275(5308):1943-7），通过负性调控PI3K/Akt通路，调节细胞生长和增殖（Wu H, Goel V, Haluska FG. PTEN signaling pathways in melanoma. Oncogene 2003, 22(20):3113-22）。研究发现，在多种肿瘤中PTEN基因有不同程度的突变或丢失，如结直肠癌、前列腺癌、子宫内膜癌、甲状腺癌及黑色素瘤等。PTEN分子表达缺失与结直肠癌的肝转移以及患者的生存率显著相关（Sawai H, Yasuda A, Ochi N, et al. Loss of PTEN expression is associated with colorectal cancer liver metastasis and poor patient survival. BMC Gastroenterol 2008,8:56）。因此，调控PI3K/PTEN/AKT信号通路将成为一种潜在的抗肿瘤治疗途径（Zhang J, Roberts TM, Shivdasani RA. Targeting PI3K signaling as a therapeutic approach for colorectal cancer. Gastroenterology 2011,141(1):50-61）。

是近年来发现于真核细胞中的一类长约22个核苷酸的内源性非编码小分子RNA，可通过与靶mRNA的3'-UTR互补结合在转录后水平使其降解，或者与之不完全互补结合在翻译水平抑制蛋白合成，从而在基因表达中发挥重要的调节作用。越来越多的研究证实，miRNA在肿瘤组织中表达异常，与肿瘤发生发展及患者治疗反应密切相关；如hsa-miR-21在结直肠癌组织中表达上调，与结直肠癌TNM分期及患者预后密切相关（Schetter AJ, Leung SY, Sohn JJ, et al. MicroRNA expression profiles associated with prognosis and therapeutic outcome in colon adenocarcinoma. JAMA 2008, 299(4): 425-36）。近期研究还发现，hsa-miR-21能抑制PTEN基因在人肝癌组织中的表达（Meng F, Henson R, Wehbe-Janek H, et al. MicroRNA-21 regulates expression of the PTEN tumor suppressor gene in human hepatocellular cancer. Gastroenterology 2007,133(2):647-58）。这种在肿瘤组织中表达异常的miRNA有的已被证实具有显著的抗肿瘤活性（Thorsen SB, et al. The Therapeutic Potential of MicroRNAs in Cancer. Cancer J 2012,18(3):275-84），如miR-145和miR-33a能抑制HCT-116结直肠癌细胞移植瘤的生长（Ibrahim AF, et al. MicroRNA replacement therapy for miR-145 and miR-33a is efficacious in a model of colon carcinoma. Cancer Res 2011,71:5214-5224）。另外，miR-122由于能调控丙型肝炎病毒RNA的丰度，其互补序列用于治疗丙型肝炎病毒感染患者已经进入II期临床试验【Janssen HL, ReesinkHW, Zeuzem S, et al. A randomized, double-blind, placebo (plb) controlled safety and anti-viral proof of concept study of miravirsen (MIR), an oligonucleotide targeting miR-122, in treatment naBve patients with genotype 1 (gt1) chronic HCV infection. Hepatology. 2011:1430A.】，显示出miRNA作为一种极其重要的基因表达调控因子和作用靶标，具有潜在的治疗作用和实际应用价值。

虽然本领域中已知某些微小RNA与肿瘤具有一定的相关性，但本领域中已知的miRNA种类繁多，功能各异，要从中筛选出与肿瘤相关且可作为发病、治疗方案的选择及预后的特定miRNA存在较大难度。目前，本领域中尚无miR-130b和PTEN基因相关性的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种微小RNA对PTEN基因表达的调控，特别是miR-130b用于调控PTEN基因表达。

本发明的目的是通过以下方式实现的：一种微小RNA用于调控PTEN基因表达，其特征在于，所述的微小RNA为包含以下序列的核酸或者功能片段或变体: 5’-cagugcaaugaugaaagggcau-3’。

优选地，所述微小RNA能与PTEN基因3’-UTR结合，抑制PTEN基因表达。

优选地，所述微小RNA为miR-130b。

优选地，所述微小RNA通过化学合成得到。

优选地，所述微小RNA来自生物体样本，包括组织、细胞和外周血。

本发明微小RNA的获取来源可以是来自化学合成和/或存在该基因序列的细胞、组织，组织可以选自外周血、体液、腔道的脱落物、病变组织，以及用这些组织制成的石蜡块、石蜡切片。

在本文中，术语“样本”指的是潜在可能含有微小RNAmiR-130b的离体循环血样品，优选是来自人的样品。尽管用抽提出血总RNA的纯化样品也能够在本发明中使用，但是，本发明的样品优选是未经提纯的、含有血总RNA的裂解液体样品。本领域技术人员知晓将固体的有核血细胞裂解或抽提、纯化并保持其中miRNA成分不被降解的细胞分子生物学技术。本发明的样品可以是经过处理的样品，如稀释处理、血细胞裂解处理以及PCR扩增等，也可以是未经处理的样品。经过处理的样品可以进一步纯化，以富集miRNA。

在本文中，术语“miR-130b”指的是指的是包含序列“cagugcaaugaugaaagggcau”或其同源序列的微小RNA。本领域中已知各种来源的miR-130b，例如人、黑猩猩、马、鸡等，这些同源序列均包含在本发明的术语“miR-130b”中。本发明的术语中还包含上述天然存在的miR-130b序列中经过取代、缺失或添加一个或几个核苷酸，或经过生物化学修饰，且仍然具有生物学活性的衍生RNA。本发明人采用实时荧光定量PCR技术测定了6例结直肠癌组织和癌旁组织中miRNA的表达；统计分析发现，hsa-miR-130b在结直肠癌组织中的表达显著高于正常组织，结果如图1所示。本发明人采用生物信息学软件miRanda和TargetScan联合预测发现，hsa-miR-130b可能与PTEN基因3’-UTR结合，结果如图2所示。随后，本发明人采用体外生物学功能实验证实，hsa-miR-130b可与PTEN基因3’-UTR结合，从而抑制PTEN分子表达，可通过调控PTEN信号通路和/或miR-130b表达及功能以发挥抗肿瘤作用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1 为结直肠癌组织中和正常组织miR-130b表达量测定结果；

图2 A为miRanda软件预测结果;图2 B为TargetScan软件预测结果；

图3 PTEN基因3’-UTR的PCR扩增结果；

图4 PTEN/3’-UTR/pGEM-T重组载体酶切验证结果；

图5 PTEN/3’-UTR/pGEM-T重组载体测序验证结果；

图6 PTEN/3’-UTR/ pGL-3重组载体酶切验证结果；

图7 PTEN/3’-UTR/ pGL-3重组载体测序验证结果；

图8 hsa-miR-130b对PTEN/3’-UTR/pGL-3重组载体表达活性的抑制作用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

一、试剂与材料

1、试剂

胎牛血清（Hyclone，美国）；完全培养基：每升RPMI1640（Hyclone，美国）中，添加胎牛血清100ml、L-谷氨酰胺0.15g、2-巯基乙醇10.0 ml（5×10 ^-3 mol/L）；脂质体2000（Invitrogen，美国）；青霉素、链霉素（上海生工生物技术有限公司）；TRIzol（Invitrogen，美国）；琼脂糖（LP0028A, Oxoid Ltd, 英国）；凝胶电泳加样液和溴化乙锭（EtBr）（上海生工生物技术有限公司）；胶回收DNA试剂盒和质粒抽提试剂盒（Axygen，美国）；蔗糖、Triton-100、MgCl ₂ ·6H ₂ O、三(羟甲基)氨基甲烷（Tris）、盐酸、EDTA、NaCl、苯酚、氯仿、异戊醇、十二烷基磺酸钠（SDS）和无水乙醇等实验所用试剂均为分析纯或优级纯；双荧光素酶检测试剂盒（Promega，美国）。hsa-miR-130b及其实时荧光定量试剂盒（上海吉玛制药技术有限公司）；Taq DNA 聚合酶、M-MuLV反转录酶、XbaI限制性内切酶（MBI，美国）；T ₄ DNA连接酶（Takara，日本）；PCR引物（Invitrogen，PAGE级）。pGEM-T、pGL-3、pRL-TK载体（Promega，美国）。

、组织样本

收集6例结直肠癌患者的新鲜手术组织样本，包括癌组织和远端正常肠组织（离癌边沿5cm）。所有患者经HE染色、病理诊断确认为结直肠癌；术前未接受化疗或放疗。

、细胞株

中国仓鼠卵巢细胞株CHO（ATCC，美国）；大肠杆菌TP10（Novagen，美国）。细胞株经检测，无支原体污染。

、仪器

CO ₂ 培养箱、低温高速离心机、常速离心机（Thermo，德国）；倒置显微镜（Olympus，日本）；微弱发光测量仪（BPCL-K，中科院生物物理研究所）；PCR仪（S1000，Bio-Rad，美国）；电泳仪（Bio-Rad，美国）；微量定量分光光度计（Alpha Innotech，美国）；凝胶成像系统（GeneGenius，SYNGENE，英国）。

二、实验方法

1、细胞培养

采用含10% FCS的RPMI 1640培养基进行培养，培养液中含有100kU/L青霉素、100mg/L链霉素，培养条件为37°C、5% CO ₂ 、饱和湿度。CHO细胞株贴壁生长，传代时用0.25%胰酶消化。间隔2-3天更换新鲜培养基。

、实时荧光定量分析hsa-miR-20b表达量

采用Trizol试剂按照使用说明书从6对结直肠癌和正常组织样本中提取总RNA。实时荧光定量PCR试剂盒测定RNA样本中hsa-miR-130b的表达量；以U6 RNA为内对照。取5μM RT引物工作液1μL，加入79μL RNsae-free水，配置成62.5nM RT引物工作液。50μL RT反应体系，加入2μL RNA样品，引物工作液各4μL，加RNsae-free水至19μL。以上体系混匀后，瞬时离心，70°C放置10min，冰育2min，再加入以下试剂进行RT反应：1×RT buffer，1μL dNTP（10mM），40U RNase inhibitor，200U RT酶，加RNsae-free水至50μL。RT反应程序：42°C 60min，70°C 10min。RT反应结束后立即将cDNA产物取出，快速置冰上冷却，后续所有步骤都在冰上进行。接着进行qRT-PCR反应定量测定hsa-miR-130b表达量，20μL反应体系：10μL SYBR Green Mix，2μL RT反应产物， Bulge-Loop ^TM miR-130b正向引物和反向引物（5μM）各2μL，加RNsae-free水至20μL。反应程序：95°C预变性20sec；接着进行40个循环（95°C变性10sec；60°C退火20sec；70°C延伸5sec）。

、miRNA作用靶位点的预测

采用生物信息学软件miRanda（www.microRNA.org）和TargetScan（http://www.targetscan.org/）预测可能与PTEN基因3’-UTR结合的miRNA。

、构建含PTEN基因3'-UTR片段的荧光素酶表达载体

采用Trizol试剂按照使用说明书从MDA-MB-435细胞中提取总RNA，以Oligo(dT)为逆转录引物，用M-MuLV反转录酶将RNA反转录为cDNA。

μL PCR反应体系中含有2μL cDNA模板，1.25U Taq DNA聚合酶，1×缓冲液，0.2 mmol/L dNTPs，0.4μmol/L正向引物5’-GC TCT AGA TGA CAC CAC TGA CTC TGA TC-3’和反向引物5’-GC TCT AGA CGC AAA CAA CAA GCA GTG AC-3’（下划线碱基为内切酶XbaI识别序列）。热循环条件为：94°C预变性5min；然后以94°C变性20sec，60°C退火30sec，72°C延伸1min，扩增35个循环；最后72°C延伸7min使反应完全。反应完成后，取反应产物3μL在1.5%琼脂糖凝胶上进行电泳（1×TAE电泳缓冲液，电压200V，恒压电泳5min），凝胶成像系统拍摄电泳图谱。扩增成功的产物采用Sanger’s测序法测定DNA序列（Invitrogen）；另取30μL反应产物在2.0%琼脂糖凝胶上进行电泳（1×TAE电泳缓冲液，电压100V，恒压电泳10min），然后采用胶回收试剂盒回收纯化目的DNA片段，并用微量紫外分光光度计测定其浓度。

参考产品说明书，将纯化的PTEN基因3’-UTR片段克隆到pGEM-T载体；热转化大肠杆菌TP10感受态细胞，进行蓝白斑筛选。挑取白斑摇菌，抽提质粒；PCR扩增及酶切鉴定后再进行测序验证。将测序正确的重组子用XbaI酶切后，回收3’-UTR片段。

用pGL-3和pRL-TK载体质粒转化常规制备的大肠杆菌TP10感受态细胞，进行大量扩增；试剂盒抽提法大量制备pGL-3和pRL-TK质粒，电泳检测质粒的纯度和含量。用限制性内切酶XbaI对提取的pGL-3质粒进行酶切，试剂盒直接回收大片段的酶切产物。参考产品说明书，将酶切回收纯化后的PTEN基因3’-UTR片段按适当比例与pGL-3载体的XbaI酶切片段进行连接反应，16°C酶连过夜。取10μL连接产物直接转化100μL大肠杆菌TP10感受态细胞。经过含有氨苄青霉素的LB平板固体培养基中选择培养。从转化子的平板上随机挑取10个菌落，经过含氨苄青霉素的LB液体培养基扩增培养；经PCR扩增、酶切和测序鉴定后，用试剂盒抽提质粒备用。

、细胞转染

首先，将培养于含有10% FCS、100kU/L青霉素、100mg/L链霉素的RPMI1640完全培养基中细胞株，按1×10 ⁴ 个细胞/孔的量在24孔板中接种指数生长期的细胞，培养过夜，直到细胞80%汇片。

然后，将一定量的hsa-miR-130b、PTEN/3′-UTR/pGL3重组质粒和内参质粒pRL-TK稀释至50μL不含血清和抗生素的Opti-MEM?I培养基中，用移液枪混合均匀；然后将1μL脂质体2000悬液加入50μL不含血清和抗生素的Opti-MEM ^? I培养基中，在室温孵育5min；最后将两者混合在一起，充分混匀，静置20min，使hsa-miR-130b、重组质粒和内参质粒与脂质体充分结合。将只加脂质体的孔作为阴性对照。

最后，吸去接种到24孔板中的培养液，用不含血清和抗生素的Opti-MEM?I培养基洗一次，在每个孔中加入100μL上述混合物，培养3h；吸弃培养板中的转染培养液，向各孔加入100μL有血清无抗生素的Opti-MEM ^? I培养基，继续培养24h后进行检测。

、双荧光素酶报告系统基因活性测定

将转染有pGL-3和pRL-TK的CHO细胞经过24h培养后收集，吸弃培养基，用PBS洗1次。加入裂解液20μL/孔，室温摇动15 min。按照双荧光素酶检测试剂盒的操作说明书，取100μL荧光素酶分析缓冲液II于1.5ml离心管中，设定化学发光仪延迟2sec，发光仪测读10sec；将全部细胞裂解液加入到离心管中，用移液枪轻轻抽吸2-3次混匀（不要旋涡振动）；将离心管放入化学发光仪中测读萤火虫荧光素酶发光值F1；将离心管移出发光仪，加入100μL Stop&Glo试剂，快速旋涡混匀后，将离心管重放回发光仪中测读海肾荧光素酶发光值F2。应用SPSS.10 统计软件的卡方检验分析受试组与空白对照组的F1/F2比值差异，以判断hsa-miR-130b的调控作用。

三、结果

1. hsa-miR-130b在结直肠癌组织中的表达显著高于正常组织

采用实时荧光定量PCR技术测定了6例结直肠癌组织和正常组织中miRNA的表达；统计分析发现，hsa-miR-130b在结直肠癌组织中的表达显著高于正常组织，结果如图1所示。

与PTEN基因3’-UTR结合

我们采用生物信息学软件miRanda和TargetScan联合预测发现，hsa-miR-130b可能与PTEN基因3’-UTR结合，结果如图2所示。

构建PTEN/3'-UTR/pGL-3荧光素酶表达载体

PCR扩增得到长度为752bp的PTEN基因3’-UTR序列（图3），切胶纯化回收后，将片段插入pGEM-T载体，转化感受态大肠杆菌。随机挑克隆扩增后提取质粒DNA。经过XbaI酶切鉴定，证实酶切后得到的基因片段与预期大小740bp相符（图4）。测序结果表明，插入pGEM-T载体的PTEN基因3'-UTR片段序列正确，如图5所示。抽提pGEM-T载体，酶切获得PTEN基因3'-UTR片段；将其插入pGL-3载体，然后转化感受态大肠杆菌。酶切后得到的基因片段与预期大小740bp相符（图6）；测序结果证实插入序列正确（图7）。

、hsa-miR-130b抑制重组荧光素酶表达活性

将200ng重组PTEN/3'-UTR/pGL-3荧光素酶表达载体、20ng内参质粒pRL-TK与10pmol hsa-miR-130b共同转染CHO细胞后，采用荧光素酶活性检测试剂盒检测转染培养后CHO细胞中荧光素酶的活性。结果显示，在CHO细胞中加入hsa-miR-130b后，荧光素酶的活性比值（pGL-3/pRL-TK）显著低于不加hsa-miR-130b的细胞（图8）。由此表明，hsa-miR-130b通过与PTEN基因3'-UTR上靶序列结合，抑制了荧光素酶的表达。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.微小RNA用于调控PTEN基因表达，其特征在于，所述的微小RNA为包含以下序列的核酸或者功能片段或变体: 5’-cagugcaaugaugaaagggcau-3’。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述微小RNA能与PTEN基因3’-UTR结合，抑制PTEN基因表达。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述微小RNA为miR-130b。

4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述微小RNA通过化学合成而得。

5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述微小RNA来自生物体样本，包括组织、细胞和外周血。