過表達Baff轉基因斑馬魚的構建

張 力，謝 英，劉樹鋒

（河北醫(yī)科大學河北省實驗動物重點實驗室，石家莊 050017）

斑馬魚具有繁殖能力強、體外受精和發(fā)育、胚胎透明、性成熟周期短、個體小易養(yǎng)殖，可針對治療藥物進行高通量篩選等諸多特點，使其成為后基因組時代生命科學研究中重要的模式脊椎動物之一［1，2］。B細胞活化因子（B cell activating factor，baff）是1999年發(fā)現的腫瘤壞死因子超家族新成員，在B細胞發(fā)育、功能調節(jié)和自身免疫病發(fā)病機制中的作用受到關注［1］。研究發(fā)現，系統(tǒng)性紅斑狼瘡（system ic lupus erythematosus，SLE）患者血清中Baff水平與IgG及抗dsDNA自身抗體水平均顯著升高［4］。NZB、（NZB/NZW）F1、MRL/lpr等經典SLE模型同樣表現出高滴度Baff的發(fā)病特征［2］。有文獻報道，過表達baff的轉基因小鼠可導致SLE樣疾病，而拮抗Baff可延緩狼瘡易感小鼠的疾病進展［3］。近年來，Baff拮抗劑的篩選成為SLE靶向藥物篩選的研究熱點之一。

本研究旨在通過分別構建baff過表達重組質粒pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、p IRES2-EGFP-baff，通過胚胎顯微注射獲得過表達Baff蛋白的轉基因斑馬魚，為SLE轉基因斑馬魚疾病模型的建立與高通量藥物篩選研究提供良好基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物

性成熟Tuebingen品系斑馬魚引自北京大學生命科學研究院，全自動化控溫控光水處理、循環(huán)的斑馬魚專用養(yǎng)殖系統(tǒng)日常維護成魚，水溫28℃，pH 7.5，14∶10 h晝夜時間交替，以孵化的豐年蟲（artemia）喂養(yǎng)。

1.1.2 試劑

質粒測序工作由上海生工測序公司完成； DM2000marker（北京康為世紀公司）；凝膠回收試劑盒、DNA連接試劑盒、各種限制性內切酶（TaKaRa公司），Trizol（Invitrogen），Phusion聚合酶（NEB），反轉錄試劑盒（Fermentas Co.），humanβ-actin一抗與GFP抗體（SantaCruz Co.），質粒大小提試劑盒（北京天根生化公司），大腸桿菌Trans1-T1 Phage Resistant Chem ically competent cells（全式金公司），pEGFP-C1、pEGFP-N1、p IRES2-EGFP購自Clontech公司。

1.2 基因克隆與表達載體構建

Trizol法提取成年斑馬魚脾臟RNA，反轉錄為cDNA。根據Zf baff序列（GenBank：NM_ 001113590）設計克隆引物，并通過RT-PCR法克隆807 bp蛋白編碼序列。引物序列見表1，下劃線部分為引入酶切位點序列。PCR反應條件：98℃30 s，98℃10 s，59.5℃30 s，72℃30 s，72℃5 m in終延伸，循環(huán)數33。

PCR產物經酶切并回收長度807 bp片段，酶切后回收保存。p IRES2-EGFP質粒經BglⅡ與EcoRⅠ內切酶消化回收5.1 kb大片段，pEGFP-C1質粒經BglⅡ與EcoRⅠ內切酶消化回收4.7 kb片段回收pEGFP-N1質粒經BglⅡ與PstⅠ酶切回收4.7 kb大片段，PCR產物與載體通過T4 DNA Ligase 16℃連接過夜，連接產物經轉化DH5α感受態(tài)后，挑取單克隆菌落，LB培養(yǎng)基震蕩培養(yǎng)12 h后，通過質粒提取試劑盒提取質粒，后經BglⅡ與EcoRⅠ內切酶消化鑒定，送測序公司測序。

表1 載體構建引物序列Tab.1 Primer designated for plam id construction

1.3 細胞的培養(yǎng)轉染與熒光觀察

將HEK293細胞傳至24孔板，傳代后24 h細胞匯合度達90％時進行脂質體轉染。轉染方法按照Invitrogen lipofectamin 2000嚴格操作，每孔質粒量為0.8μg，脂質體量2μL。轉染后48 h，在450～490 nm藍光激發(fā)下觀察GFP表達情況。

1.4 蛋白的提取與Westernblot

分別提取瞬時轉染有pEGFP-C1-baff，pEGFPN1-baff及p IRES2-EGFP-baff質粒HEK293細胞總蛋白，方法如下：使用含PMSF和蛋白酶抑制劑的1xSDS裂解液冰上裂解細胞，煮沸10 min，裂解液冰上超聲3 sX15次。離心后吸取上清，-20℃保存。所得蛋白進行SDS-PAGE凝膠電泳，將蛋白轉移到0.45μm孔徑硝酸纖維素膜上，置于5％脫脂奶粉封閉液中，室溫孵育1 h，加入TBS稀釋的兔抗GFP多克隆抗體（1∶1000）（ab290，abcam，美國），4℃孵育過夜，用TBST洗膜三次，每次10 min。然后加入1∶10000 KPL-Odyssey遠紅外抗兔二抗，TBST洗膜3次，每次5 m in，棄去二抗，室溫孵育1 h。采用βactin（ab1801，abcam，美國）作為內參，將膜置于Odyssey機器中掃描成像。

1.5 斑馬魚胚胎注射

斑馬魚受精卵的獲?。菏芫皩⒋菩塾H魚分開飼喂1d后按1∶1～2比例放入產卵池中進行產卵交配。分選和洗凈的卵移到有瓊脂糖的表面皿中，注射外源 D NA濃度為0.25μg/μL，DNA體積約2 nL。受精卵的動物極注射完畢后，緩慢抽出注射針，將受精卵放入裝有無菌水的培養(yǎng)皿中，使其恢復發(fā)育；25～28℃培養(yǎng)胚胎，分別在1～11 d后，熒光顯微鏡下觀察篩選具有綠色熒光蛋白表達的胚胎。

2 結果與分析

2.1 pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、pIRES2-EGFP-baff表達載體的鑒定

pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff兩種表達載體均表達GFP-Baff融合蛋白，Baff分別融合于GFP蛋白的C端與N端。p IRES2-EGFP-baff分別獨立表達GFP和Baff蛋白。3種載體各自經BglII與EcoRI，BglII與PstI，BglII與EcoRI酶切后均有807 bp左右條帶，結果表明3種載體的構建正確，與測序結果一致。

圖1 pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、p IRES2-EGFP-baff質粒酶切鑒定注，Note：M：DNA marker；1-3：pEGFP-C1-baff，pEGFP-N1-baff，p IRES2-EGFP-baff重組質粒分別經BglII and EcoRI，BglII and PstI，BglII and EcoRI酶切鑒定結果Fig.1 Identification of recombinants by enzyme digestion

2.2 重組載體的體外細胞驗證

為進一步確定融合蛋白的正確表達，將p IRES2-EGFP-baff、pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff質粒轉染HEK293細胞，轉染后48 h觀察其熒光表達情況。體外細胞轉染結果表明（彩插4圖2），p IRES2-EGFP-baff、pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff 3種重組質粒均可成功表達綠色熒光蛋白。

2.3 免疫印跡驗證融合蛋白表達

為驗證GFP-Baff融合蛋白的表達，HEK293細胞經pEGFP-C1、pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff質粒轉染后進行免疫印跡實驗，結果發(fā)現轉染pEGFPC1空載體的細胞僅表達位于26 KDa的GFP蛋白，轉染有pEGFP-C1-baff和pEGFP-N1-baff質粒的細胞均表達有分子量57 KDa的EGFP-Baff融合蛋白，說明了Baff蛋白完整表達。

圖3 pEGFP-C1，pEGFP-C1-baff，pEGFP-N1-baff質粒轉染HEK293細胞蛋白表達情況注：C：pEGFP-C1空載體轉染HEK293細胞蛋白表達；CB：pEGFP-C1-baff轉染后蛋白表達；NB：pEGFP-N1-baff質粒轉染后蛋白表達Fig.3 GFP expression in HEK293 cells transfected withpEGFP-C1，pEGFP-C1-baff，pEGFP-N1-baff Note：Lane C：HEK293 transfected by pEGFP-C1 empty vector； CB：HEK293 transfected by pEGFP-C1-baff；NB：HEK293 transfected by pEGFP-N1-baff

2.4 斑馬魚轉基因表達載體的表達分析

pEGFP-C1-baff、pEGFP-N1-baff、p IRES2-EGFP-baff表達質粒純化后顯微注射到斑馬魚單細胞期胚胎，24～48 h后，在熒光顯微鏡下可以觀察到綠色熒光蛋白在斑馬魚胚胎早期已成功表達（彩插4圖4），與pEGFP-C1-baff和pEGFP-N1-baff注射后GFP陽性胚胎相比，p IRES2-GFP-baff質粒注射的GFP陽性胚胎表達強度較弱且表達時間相對緩慢。

3 討論

魚類是最早發(fā)生獲得性免疫的脊椎動物，這使得對斑馬魚免疫系統(tǒng)的研究成分為了人們了解非特異性免疫系統(tǒng)和獲得性免疫系統(tǒng)相互關系的重要模式動物［2，7］。Baff主要表達于T細胞和單核細胞，巨噬細胞、樹突細胞等抗原呈遞細胞［4］，Baff屬于Ⅱ型跨膜蛋白，胞外部分可被水解酶剪切為具有特定生物功能的可溶片段進入血液［9-11］。有研究表明，過表達baff蛋白的轉基因小鼠存在B細胞異常激活和多種致病性自身抗體的分泌，腎臟中抗原與自身抗體復合物的出現［6，12-14］。Baff拮抗劑在動物模型中可有效清除B細胞，延緩腎病出現并延長生存，抗Baff單克隆抗體的臨床研究也初步顯示出療效［15］。因此，構建Baff過表達斑馬魚，利用其作為SLE模型可以為高通量篩選SLE治療藥物提供一種易于獲得的條件。

斑馬魚baff基因蛋白編碼區(qū)域由807 bp堿基組成，其中包括跨膜蛋白組成部分以及胞外功能區(qū)域。我們首先分離提取斑馬魚Baff高表達的脾臟組織RNA，RT-PCR克隆了編碼完整Baff蛋白的全長序列，為了避免融合蛋白的胞外部分剪切造成功能上的影響同時便于對外源轉入baff基因表達情況進行跟蹤，本實驗分別構建了Baff融合于EGFP N端和C端的融合蛋白重組質粒，同時為了確保Baff行使正常的蛋白功能我們進一步構建了Baff與GFP共同獨立表達的p IRES2-EGFP-baff質粒。通過體外細胞轉染實驗與免疫印跡實驗驗證了蛋白的正確表達，并通過斑馬魚卵胞質注射獲得了轉基因陽性幼魚。

為建立并篩選表達完整功能Baff蛋白且具GFP熒光篩選功能的純合子，未來的研究工作需要在純化轉基因品系的同時開展對SLE相關疾病指標的檢測，例如抗dsDNA自身抗體表達水平，血清IgM表達水平以及腎臟、肝臟等器官病理變化等，進一步探討其作為人類SLE疾病模型意義。

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