降低PSMD12基因表达的siRNA、重组载体及其应用
技术领域
本发明属于分子生物学和基因工程技术领域,更具体地,涉及一种降低PSMD12基因表达的siRNA、所述siRNA对应的shRNA,编码所述shRNA的DNA,包括该DNA的重组载体,包括该重组载体的重组慢病毒,包括所述siRNA、shRNA、编码shRNA的DNA、重组载体和重组慢病毒的宿主细胞,以及它们的应用。
背景技术
乳腺癌是世界范围内女性常见的恶性肿瘤之一,其新发率和死亡率位居各类癌症首位。尽管我国乳腺癌发病率相对较低,但人口基数大,总体发病人数多,发病率有逐年上升的趋势,且发病年龄呈年轻化趋势。乳腺癌在细胞起源、组织学形态、疾病分级、临床表现、治疗反应以及转移潜能等方面都表现出极大的复杂性与异质性,限制了现有乳腺癌治疗方法的有效性和广泛性。临床上仍然缺乏乳腺癌治疗的靶点。
PSMD12(26S蛋白酶体非ATP酶调节亚基12,proteasome 26S subunit,non-ATPase12,PSMD12)编码基因定位于17q24.2,具有13个外显子。PSMD12蛋白细胞定位较为广泛,位于细胞外、细胞核和细胞质等部位。PSMD12是26S蛋白酶体成分之一,参与ATP依赖性泛素化蛋白降解过程。该蛋白酶体通过去除可能损害细胞功能的错误折叠或者受损蛋白以及失去功能的蛋白,维持蛋白质稳态。蛋白酶体参与许多细胞过程,包括细胞周期进程、细胞凋亡或DNA损伤修复。
发明内容
本发明的目的是提供针对降低PSMD12基因表达的siRNA,所述siRNA对应的shRNA,编码所述shRNA的DNA,包括该DNA的重组载体,包括该重组载体的重组慢病毒,包括所述siRNA、shRNA、编码shRNA的DNA、重组载体和重组慢病毒的宿主细胞,以及它们的应用。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种siRNA,所述siRNA特异性地降低PSMD12基因表达。
本发明的重点在于提供新的乳腺癌治疗靶标,而不限于具体的siRNA序列,可以根据本领域常规的各种方法设计针对该靶标的siRNA。所述siRNA通常具有19~27bp的核苷酸序列。
具体地,所述siRNA的核苷酸序列至少包括以下一组核苷酸序列:
(1)第一组核苷酸序列
所述第一组核苷酸序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示,所述SEQ ID NO:1为5'-GCCAAGUAUUAUACUCGGAUA-3',所述SEQ ID NO:2为5'-UAUCCGAGUAUAAUACUUGGC-3';
(2)第二组核苷酸序列
所述第二组核苷酸序列如SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4所示,所述SEQ ID NO:3为5'-CCUUCCUAUCAAACUUCGAUU-3',所述SEQ ID NO:4为5'-AAUCGAAGUUUGAUAGGAAGG-3';
(3)第三组核苷酸序列
所述第三组核苷酸序列如SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6所示,所述SEQ ID NO:5为5'-CCGAAUAAGUGGUGACAAGAA-3',所述SEQ ID NO:6为5'-UUCUUGUCACCACUUAUUCGG-3'。
本发明第二方面提供一种shRNA,其为具有茎环结构的单链RNA,所述shRNA的核苷酸序列至少包括以下一组核苷酸序列:
(1)第五组核苷酸序列
所述第五组核苷酸序列如SEQ ID NO:9和SEQ ID NO:10所示,所述SEQ ID NO:9为5'-CCGGGCCAAGUAUUAUACUCGGAUACUCGAGUAUCCGAGUAUAAUACUUGGCUUUUUG-3',所述SEQ IDNO:10为5'-AAUUCAAAAAGCCAAGUAUUAUACUCGGAUACUCGAGUAUCCGAGUAUAAUACUUGGC-3';
(2)第六组核苷酸序列
所述第六组核苷酸序列如SEQ ID NO:11和SEQ ID NO:12所示,所述SEQ ID NO:11为5'-CCGGCCUUCCUAUCAAACUUCGAUUCUCGAGAAUCGAAGUUUGAUAGGAAGGUUUUUG-3',所述SEQ IDNO:12为5'-AAUUCAAAAACCUUCCUAUCAAACUUCGAUUCUCGAGAAUCGAAGUUUGAUAGGAAGG-3';
(3)第七组核苷酸序列
所述第七组核苷酸序列如SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:14所示,所述SEQ ID NO:13为5'-CCGGCCGAAUAAGUGGUGACAAGAACUCGAGUUCUUGUCACCACUUAUUCGGUUUUUG-3',所述SEQ IDNO:14为5'-AAUUCAAAAACCGAAUAAGUGGUGACAAGAACUCGAGUUCUUGUCACCACUUAUUCGG-3'。
本发明的第三方面提供编码本发明的第二方面提供的shRNA的DNA,所述DNA的核苷酸序列至少包括以下一组核苷酸序列:
(1)第九组核苷酸序列
所述第九组核苷酸序列如SEQ ID NO:17和SEQ ID NO:18所示,所述SEQ ID NO:17为5'-CCGGGCCAAGTATTATACTCGGATACTCGAGTATCCGAGTATAATACTTGGCTTTTTG-3',所述SEQ IDNO:18为5'-AATTCAAAAAGCCAAGTATTATACTCGGATACTCGAGTATCCGAGTATAATACTTGGC-3';
(2)第十组核苷酸序列
所述第十组核苷酸序列如SEQ ID NO:19和SEQ ID NO:20所示,所述SEQ ID NO:19为5'-CCGGCCTTCCTATCAAACTTCGATTCTCGAGAATCGAAGTTTGATAGGAAGGTTTTTG-3',所述SEQ IDNO:20为5'-AATTCAAAAACCTTCCTATCAAACTTCGATTCTCGAGAATCGAAGTTTGATAGGAAGG-3';
(3)第十一组核苷酸序列
所述第十一组核苷酸序列如SEQ ID NO:21和SEQ ID NO:22所示,所述SEQ ID NO:21为5'-CCGGCCGAATAAGTGGTGACAAGAACTCGAGTTCTTGTCACCACTTATTCGGTTTTTG-3',所述SEQID NO:22为5'-AATTCAAAAACCGAATAAGTGGTGACAAGAACTCGAGTTCTTGTCACCACTTATTCGG-3'。
本发明的第四方面提供一种重组载体,所述重组载体为在GV493质粒(可购自上海吉凯基因科技有限公司)的多克隆位点AgeI和EcoRI插入如编码本发明第三方面提供的编码shRNA的DNA得到的重组载体。
本发明的第五方面提供一种重组慢病毒,所述重组慢病毒由本发明的第四方面提供的重组载体与病毒包装辅助质粒pHelper 1.0载体和病毒包装辅助质粒pHelper 2.0载体共转染哺乳动物细胞得到。
本发明的第六方面提供一种宿主细胞,包括本发明的第一方面提供的siRNA、本发明的第二方面提供的shRNA、本发明的第三方面提供的编码shRNA的DNA、本发明的第四方面提供的重组载体和本发明的第五方面提供的重组慢病毒中的至少一种。本发明对所述宿主细胞的具体种类没有特别限定,例如为293T细胞。
本发明的第七方面提供本发明的第一方面提供的siRNA、本发明的第二方面提供的shRNA、本发明的第三方面提供的编码shRNA的DNA、本发明的第四方面提供的重组载体和本发明的第五方面提供的重组慢病毒中的至少一种在制备抑制PSMD12基因表达的制剂中的应用。
本发明的第八方面提供本发明的第一方面提供的siRNA、本发明的第二方面提供的shRNA、本发明的第三方面提供的编码shRNA的DNA、本发明的第四方面提供的重组载体和本发明的第五方面提供的重组慢病毒中的至少一种在制备抑制乳腺癌细胞生长和/或增殖的药物中的应用。
本发明的第九方面提供本发明的第一方面提供的siRNA、本发明的第二方面提供的shRNA、本发明的第三方面提供的编码shRNA的DNA、本发明的第四方面提供的重组载体和本发明的第五方面提供的重组慢病毒中的至少一种在制备治疗和/或预防乳腺癌的药物中的应用。
本发明提供的siRNA能够特异性地降低PSMD12基因表达,使得该siRNA可应用于制备治疗和/或预防乳腺癌的药物。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了PSMD12在正常细胞和乳腺癌细胞中的表达差异。其中,MCF-10A(简写为10A)为正常细胞,MCF7为乳腺癌细胞。
图2示出了敲低PSMD12对乳腺癌细胞增殖的影响。其中,shCtrl为对照组,shPSMD12为实验组,上方的曲线为对照组,下方的曲线为实验组。
图3示出了敲低PSMD12对荷瘤小鼠乳腺癌生长的影响。其中,NC为对照组,shPSMD12为实验组。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体条件者,皆按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下述实施例中所涉及的人源PSMD12的编号为Gene ID:5718。
下述实施例中,统计分析采用GraphPad Prism 6.0软件进行。所有体外实验均重复三次以上。数据以均值±标准差(SD)表示。P<0.05被认为具有统计学意义。
实施例1
本实施例用于说明在乳腺癌细胞系中PSMD12高表达。
RNA的提取和逆转录定量PCR(RT-qPCR)。
1、总RNA提取:本实施例在低温下进行。细胞培养在6孔板中进行,去掉培养基,PBS漂洗3次,每孔加入Trizol 1000μl,摇床10min;收集到1.5ml离心管中,每管加入200μl氯仿,剧烈混匀30sec,静置15min,4℃12000rpm离心15min;轻轻吸取上层液体400μl至另一新离心管中,加入等体积异丙醇,轻轻颠倒混匀,4℃ 12000rpm离心10min;弃上清,加入1ml75%酒精洗涤沉淀物,4℃ 12000rpm离心10min;尽可能弃掉上清,室温下晾干10min,每管加入10μl无RNase水,溶解,分光光度计定量。
2、反转录:每25μl反转录体系包括100pmol随机引物,2μg总RNA,M-MLV反转录酶1μl,RNase抑制剂0.625μl,dNTPs(10mM)1.25μl,5×M-MLV缓冲液5μl,其余用ddH2O补齐至25μl。反应条件为:37℃ 1h,95℃ 5min。
3、定量PCR:每20μl反应体系包含2×PCR Mix(ABI)10μl,上、下游引物各0.4μl,cDNA 1μl,ddH2O 8.2μl。反应条件为:94℃ 2min,94℃ 15s,60℃ 40s,40个循环。实验中用到的引物序列见表1。
表1荧光定量RT-PCR引物序列
图1示出了PSMD12在正常细胞和乳腺癌细胞中的表达差异。其中,MCF-10A(简写为10A)为正常细胞,MCF7为乳腺癌细胞。如图1所示,RT-qPCR结果显示:在MCF7乳腺癌细胞中,PSMD12基因表达相对于对照组MCF-10A细胞显著升高(P<0.01)。
实施例2
本实施例用于说明敲低PSMD12基因表达可以抑制乳腺癌增殖和/或生长。
一、RNAi慢病毒克隆的制备
1、靶点设计
针对PSMD12基因序列,根据RNAi序列设计原则,设计3条RNAi靶点序列,PSMD12基因的3种siRNA的核苷酸序列,以及阴性对照(NC)的核苷酸序列。3种siRNA以及阴性对照对应的名称分别为PSMD12-si-1a、PSMD12-si-1b、PSMD12-si-2a、PSMD12-si-2b、PSMD12-si-3a、PSMD12-si-3b,NC-si-a和NC-si-b为针对阴性对照组设计的序列。详见表2。
表2 3个RNA干扰靶点(siRNA)和阴性对照的核苷酸序列
表3示出了实施例所用3种shRNA的核苷酸序列,实施例所用shRNA为PSMD12-sh-1a、PSMD12-sh-1b、PSMD12-sh-2a、PSMD12-sh-2b、PSMD12-sh-3a、PSMD12-sh-3b的核苷酸序列,NC-sh-a和NC-sh-b为对照组的核苷酸序列。详见表3。
表3 3种shRNA和阴性对照的核苷酸序列
表4示出了所用编码3种shRNA的DNA的核苷酸序列。实施例所用编码shRNA的DNA为PSMD12-d-1a、PSMD12-d-1b、PSMD12-d-2a、PSMD12-d-2b、PSMD12-d-3a、PSMD12-d-3b的核苷酸序列,NC-d-a和NC-d-b为对照组的核苷酸序列。详见表4。
表4 3种shRNA的DNA和阴性对照的核苷酸序列
2、载体酶切
根据表5配制50μl酶切体系。按列表顺序依次加入各种试剂,用移液器轻轻吹打混匀,瞬时离心,置于37℃反应3h。对载体酶切产物进行琼脂糖凝胶电泳,回收目的条带。
表5载体酶切体系
试剂 |
体积(μl) |
ddH<sub>2</sub>O |
41 |
10×反应缓冲液 |
5 |
纯化的GV493质粒DNA(1μg/μL) |
2 |
AgeI(10U/μl) |
1 |
EcoRI(10U/μl) |
1 |
Total |
50 |
3、shRNA的DNA退火形成双链DNA
合成后成对的shRNA的DNA干粉溶解于退火缓冲液中,90℃水浴15min,自然冷却至室温。
4、载体连接
通过T4DNA ligase(T4DNA连接酶)将双酶切线性化的载体和退火双链DNA连接,16℃连接1-3h。
表6载体连接体系
试剂 |
体积(μl) |
线性化载体(100ng/μl) |
1 |
双链DNA(100ng/μl) |
1 |
10×T4 DNA连接酶缓冲液 |
2 |
T4 DNA连接酶 |
1 |
双蒸水(ddH<sub>2</sub>O) |
补足至20 |
5、转化
将10μL连接反应产物加入到100μL感受态细胞中,轻弹管壁数下混匀,在冰上放置30min;42℃热激90s,冰浴孵育2min;加入500μL LB培养基,置于37℃摇床振荡培养1h;取适量菌液均匀涂布在含有相应抗生素的平板上,在恒温培养箱中倒置培养12-16h。
6、测序鉴定
将鉴定出的阳性克隆转化子接种于适量含相应抗生素的LB液体培养基中,37℃培养12-16h,取适量菌液进行测序、鉴定。
7、质粒转染与慢病毒收获
病毒包装共涉及三个质粒:携带靶点序列的工具载体质粒GV493载体(购自上海吉凯基因科技有限公司)、病毒包装辅助质粒Helper 1.0载体(购自上海吉凯基因科技有限公司)和病毒包装辅助质粒Helper 2.0载体(购自上海吉凯基因科技有限公司)。采用上述三质粒共转染293T细胞。
转染前24h,用胰蛋白酶消化对数生长期的293T细胞,以含10%血清的培养基调整细胞密度约5×106/15ml,重新接种于10cm细胞培养皿,37℃、5%CO2培养箱内培养;24h待细胞密度达70%~80%时即可用于转染;转染前2h更换为无血清培养基;取灭菌离心管,加入各DNA溶液(GV493质粒20μg、pHelper 1.0载体质粒15μg、pHelper 2.0载体质粒10μg),与相应体积的吉凯转染试剂混合均匀,调整总体积为1ml,在室温下温育15min;混合液缓慢滴加至293T细胞培养液中,混匀,于37℃、5%CO2细胞培养箱中培养;培养6h后弃去含有转染混和物的培养基,加入10ml的PBS清洗一次,轻柔晃动培养皿以洗涤残余的转染混和物后倒弃;
缓慢加入含10%血清的细胞培养基20ml,于37℃、5%CO2培养箱内继续培养48-72h。
8、慢病毒浓缩和纯化与质检
根据细胞状态,收集转染后48h(转染即可计为0h)的293T细胞上清液;于4℃、4000g离心10min,除去细胞碎片;以0.45μm滤器过滤上清液于40ml超速离心管中;分别配平样品,将带有病毒上清液的超速离心管逐一放入至Beckman超速离心机内,4℃,25000rpm,离心2h;离心结束后,弃去上清,尽量去除残留在管壁上的液体,加入病毒保存液,轻轻反复吹打重悬;经充分溶解后,高速离心10000rpm、5min后,取上清按要求分装;
慢病毒的质量控制要点包括物理状态检测、无菌检测及病毒滴度检测。
二、慢病毒转染
为保证基因干扰效率,本实施例针对PSMD12基因设计3种RNA干扰靶点(siRNA),并将携带不同靶点的3个质粒等比例混合进行慢病毒包装,从而确保病毒感染细胞后目的基因的敲减效率。
细胞传代培养到6孔板中12-16小时后:将病毒液0.15ml与新鲜细胞培养液混匀,比例为0.15ml病毒上清液中加入0.5ml新鲜培养液和0.65μl polybrene(终浓度4ng/ml);预混好的病毒感染液加入到目的细胞培养皿中,此时细胞密度不宜超过50%。过夜培养后更换成新鲜培养液。
感染3天后,取对数生长期细胞,进行细胞增殖实验。
三、细胞增殖实验
将上述对照组和敲低PSMD12表达的处于对数生长期的细胞进行胰酶消化,制成细胞悬液;将细胞悬液(细胞数约为3000)接种于96孔板中,分别于第1天、2天、3天、4天、5天计算细胞数量,绘制生长曲线。
图2示出了敲低PSMD12对乳腺癌细胞增殖的影响。其中,shCtrl为对照组,shPSMD12为实验组,上方的曲线为对照组,下方的曲线为实验组。如图2所示,细胞增殖实验结果显示,敲低PSMD12基因的表达,在第4天和第5天均显著抑制乳腺癌细胞MCF7的增殖(P<0.001,P<0.001)。
四、裸鼠乳腺癌荷瘤实验
将对照组和敲低PSMD12的MCF7乳腺癌细胞系分别制成细胞悬液,进行裸鼠脂肪垫种植。每组6只小鼠,每只小鼠接种100μl,5×106个细胞。1.5个月后,检测肿瘤大小和体积,进行统计学分析。
图3示出了敲低PSMD12对荷瘤小鼠乳腺癌生长的影响。其中,NC为对照组,shPSMD12为实验组。如图3所示,小鼠荷瘤实验结果显示,PSMD12低表达组乳腺癌肿瘤体积显著低于对照组(P<0.01)。可见,降低PSMD12基因的表达能够显著抑制乳腺癌细胞生长。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
序列表
<110> 江苏医药职业学院
<120> 降低PSMD12基因表达的siRNA、重组载体及其应用
<160> 28
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 1
gccaaguauu auacucggau a 21
<210> 2
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 2
uauccgagua uaauacuugg c 21
<210> 3
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 3
ccuuccuauc aaacuucgau u 21
<210> 4
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 4
aaucgaaguu ugauaggaag g 21
<210> 5
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 5
ccgaauaagu ggugacaaga a 21
<210> 6
<211> 21
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 6
uucuugucac cacuuauucg g 21
<210> 7
<211> 19
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 7
uucuccgaac gugucacgu 19
<210> 8
<211> 19
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 8
acgugacacg uucggagaa 19
<210> 9
<211> 58
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 9
ccgggccaag uauuauacuc ggauacucga guauccgagu auaauacuug gcuuuuug 58
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<211> 58
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 10
aauucaaaaa gccaaguauu auacucggau acucgaguau ccgaguauaa uacuuggc 58
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<211> 58
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 11
ccggccuucc uaucaaacuu cgauucucga gaaucgaagu uugauaggaa gguuuuug 58
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<212> RNA
<213> Artificial Sequence
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aauucaaaaa ccuuccuauc aaacuucgau ucucgagaau cgaaguuuga uaggaagg 58
<210> 13
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<212> RNA
<213> Artificial Sequence
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ccggccgaau aaguggugac aagaacucga guucuuguca ccacuuauuc gguuuuug 58
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<211> 58
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 14
aauucaaaaa ccgaauaagu ggugacaaga acucgaguuc uugucaccac uuauucgg 58
<210> 15
<211> 57
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 15
ccgguucucc gaacguguca cguuucaaga gaacgugaca cguucggaga auuuuug 57
<210> 16
<211> 57
<212> RNA
<213> Artificial Sequence
<400> 16
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<210> 17
<211> 58
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 17
ccgggccaag tattatactc ggatactcga gtatccgagt ataatacttg gctttttg 58
<210> 18
<211> 58
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 18
aattcaaaaa gccaagtatt atactcggat actcgagtat ccgagtataa tacttggc 58
<210> 19
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<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 19
ccggccttcc tatcaaactt cgattctcga gaatcgaagt ttgataggaa ggtttttg 58
<210> 20
<211> 58
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 20
aattcaaaaa ccttcctatc aaacttcgat tctcgagaat cgaagtttga taggaagg 58
<210> 21
<211> 58
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 21
ccggccgaat aagtggtgac aagaactcga gttcttgtca ccacttattc ggtttttg 58
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<211> 58
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 22
aattcaaaaa ccgaataagt ggtgacaaga actcgagttc ttgtcaccac ttattcgg 58
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<211> 57
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
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ccggttctcc gaacgtgtca cgtttcaaga gaacgtgaca cgttcggaga atttttg 57
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<211> 57
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 24
aattcaaaaa ttctccgaac gtgtcacgtt ctcttgaaac gtgacacgtt cggagaa 57
<210> 25
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 25
cgtgcgcgac tgactaaaac 20
<210> 26
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 26
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<210> 27
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 27
ggcacccagc acaatgaaga 20
<210> 28
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<400> 28
actcctgctt gctgatccac 20