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Cloning of ribosomal protein L27 cDNA from Jilin Shuangyang sika deer

吉林双阳梅花鹿核蛋白体蛋白L27 cDNA的克隆



全 文 :·药材与资源·
吉林双阳梅花鹿核蛋白体蛋白L 27 cD NA 的克隆
魏征人1, 陈 越1, 杨 煜1, 于永利1Ξ
(吉林大学基础医学院 免疫学教研室, 吉林 长春 130021)
摘 要: 目的 为了开发我国珍稀动物——吉林双阳梅花鹿的基因资源, 在分子水平上揭示鹿药材的药理作用。方
法 构建了梅花鹿脾脏细胞 cDNA 质粒文库, 克隆了一些看家基因并进行了序列分析。结果 其中的一个序列在
核酸及推导的氨基酸序列水平上与编码人、犬、大鼠、小鼠核蛋白体蛋白L 27 (ribo som al p ro tein L 27) cDNA 序列
和对应的氨基酸序列高度同源, 并具有完整的开放阅读框架 (OR F)。结论 发现了双阳梅花鹿核蛋白体蛋白L 27
全长 cDNA 序列, 此序列已经在 Genbank 中登录, 登录号为: A F373231。
关键词: 双阳梅花鹿; 核蛋白体蛋白L 27; 序列分析
中图分类号: R 28217   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670 (2004) 01 0075 05
Clon ing of r ibosoma l prote in L 27 cD NA from J il in Shuangyang sika deer
W E I Zheng2ren1, CH EN Yue1, YAN G Yu1, YU Yong2li1
(D epartm ent of Imm uno logy, Basic M edical Schoo l of J ilin U niversity, Changchun 130021, Ch ina)
Abstract: Object To develop the gene resou rces of J ilin Shuangyang sika deer, a rare an im al in Ch i2
na and reveal the pharm aco logica l funct ion s of deer m edicinal m ateria l on the mo lecu lar level. M ethods A
cDNA p lasm id lib rary of sp leen cells derived from Shuangyang sika deer w as set up. Som e hou sekeep ing
genes w ere cloned and analyzed. Results O ne of the cDNA sequences and it’s deduced am ino acid se2
quence in deer share h igh homo logy w ith a group of cDNA sequences encoding ribo som al p ro tein L 27 in hu2
m an, ra t, Can is and mou se and their co rresponding am ino acid sequence respect ively. It has the comp leted
open reading fram e as w ell. Conclusion  A novel fu ll2length cDNA encoding Shuangyang sika deer ribo2
som al p ro tein L 27 is d iscovered. T h is sequence has been depo sited in Genbank under accession num ber
A F373231.
Key words: Shuangyang sika deer; ribo som al p ro tein L 27; sequence analysis
  梅花鹿, 别名花鹿, 为哺乳纲偶蹄目鹿科鹿属,
学名为 Cervus n ipp on T emm inck, 英文名叫 sika
deer。在我国主要分布在东北、华南、四川等地。这些
分布地区都具有良好的自然条件, 特别是吉林省双
阳地区气候适宜, 多山林, 河网密集, 地质肥沃, 饲料
充足, 已有 300 多年的养鹿历史, 是国务院命名的唯
一“中国梅花鹿之乡”。在 1990 年,“双阳梅花鹿育
种”项目获国家科技进步一等奖。在品种和饲养规模
上要优于其他地区。作为传统珍贵的中药材, 鹿茸、
鹿血、鹿鞭等具有滋补强壮、延缓衰老、加速组织溃
疡愈合等多种药理作用[1 ]。为在分子水平上揭示鹿
药材的药理作用, 自 20 世纪 90 年代起, 国外的研究
学者开展了分布在其各自地域相关鹿种的基因研究
工作, 其中具代表性的有:M o scarella 等发现了分布
在澳洲的白尾鹿 (w h ite ta iled deer) 线粒体基因组
中OV I 24 控制区序列; Kuehn 等发现了美洲红鹿
的微卫星DNA [2 ]; E llis 等克隆了美洲马鹿的M HC I
类抗原分子的mRNA。但是针对分布在我国境内各
个鹿种 cDNA 克隆的研究工作国内外尚未见报道。
不同物种的基因测序工作既能完善和深化人们对生
命体的理解, 又能带来巨大的社会效益和经济利益,
所以各国家对基因资源的争夺已经到了白热化的地
步。为了保护我国珍稀动物梅花鹿的基因资源, 我们
实验室自 1998 年始首次对双阳梅花鹿的基因信息
展开了研究, 构建了多种鹿组织细胞的 cDNA 文
库, 对其库容进行了大规模的测序工作, 获得了一些
重要的 cDNA 克隆, 其中有梅花鹿核蛋白体蛋白
L 27 全长 cDNA 序列。
·57·中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 1 期 2004 年 1 月
Ξ 收稿日期: 2003204210
基金项目: 国家自然科学基金资助 (3070705)
作者简介: 魏征人 (1970—) , 男, 吉林省长春市人, 讲师, 博士, 研究方向为动物基因组学的工作。E2m ail: w eizhengren@ho tm ail. com3 通讯作者 E2m ail: ylyu@m ail. jlu. edu. cn
1 材料
111 实验标本: 吉林双阳梅花鹿脾脏细胞来自吉林
双阳梅花鹿鹿乡生产基地饲养的成年健康雄鹿。
112 质粒和菌种: 质粒 PSPOR T I 购自美国 Gibcoö
B rl 公司,DH 5Α宿主菌为本实验室保存。
113 试剂盒、酶和常用试剂: 用于质粒 cDNA 文库
建立的试剂盒 Superscrip t○R P lasm id System 购自美
国 GibcoöB rl 公司; 用于mRNA 分离纯化试剂盒
Po lyA T ract○R 购自美国 P rom ega 公司; N o t É , Sa lÉ 均购自日本 T akara 公司; 用于总 RNA 提取的
T rizo l 试剂购自美国 GibclöB rl 公司。
2 方法
211 鹿脾脏细胞中总RNA 的提取: 按照美国 Gib2
clöB rl 公司的 T rizo l 试剂说明书操作。取鹿脾脏细
胞 2 g, 完全磨碎后加入 20 mL T rizo l 细胞裂解液,
然后加入 5 mL 氯仿, 12 000 ×g 离心 15 m in; 转移
上层水相, 在水相中加入 6 mL 异丙醇, 12 000 ×g
离心 15 m in, 加入 75% 乙醇 20 mL 洗涤沉淀, 弃上
清, 充分干燥后用 500 ΛL 011% D EPC 水溶解沉
淀。用紫外分光光度计检测A 260 nm öA 280 nm。
212 mRNA 的分离纯化: 按照美国 P rom ega 公司
Po lyA T ract○R 试剂盒使用说明书操作。先用 015×
SSC 溶液 (每次 013 mL )洗涤磁珠 3 次。将 211 步骤
中获得的总 RNA 500 ΛL , 65 ℃水浴 10 m in, 然后
加入 3 ΛL O ligo dT 和 13 ΛL 20 ×SSC 溶液, 在室
温条件下孵育, 直到冷却为止。反应液加到洗涤过的
磁珠中, 在室温条件下孵育 10 m in, 再用 011×SSC
(每次 013 mL ) 洗涤磁珠 4 次。最后加入 0125 mL
D EPC 水洗脱磁珠上的mRNA。
213 cDNA 双链的合成及与载体的连接: 以 6 ΛL
mRNA 为模板, 加入 10 mmo löL dN T P M ix 1 ΛL ,
再加入 Superscrip t Ê R T 4 ΛL , 37 ℃ 1 h 后, 放置
冰上终止反应从而合成 cDNA 的第一链; 在第一链
反应液中加入 E. coli RN ase H 1 ΛL 和 E. coli DNA
po lym erase É 1 ΛL , 16 ℃孵育 2 h, 加入 2 ΛL
T 4DNA po lym erase, 然后 16 ℃孵育 5 m in, 将反应
液置于冰上, 加入 10 ΛL 015 mmo löL ED TA 终止反
应。将合成的 50 ΛL 双链 cDNA 连入 2 ΛL PSPOR T
质粒中。cDNA 的第一链、第二链的合成量、双链合
成后小于 400 bp 小片段的去除及与载体连接前 cD 2
NA 的定量用同位素示踪的方法跟踪检测。以上过
程按照 GibcoöB rl 公司的质粒文库建立试剂盒 Su2
perscrip t○R P lasm id System 使用说明书操作。
214 重组质粒的电转化: 制备DH 5Α感受态细胞后, 将
012 cm 电转杯及支架放在冰上预冷, 在电转杯中加入
40 ΛL 感受态细胞, 再加入 2 ΛL 重组质粒 (cDNA 2
PSPOR T ) 在 2 500 V , 200 8 , 25 ΛF, 4 m S 条件下电
转。然后置于冰上, 加SOC 培养基至1 mL , 37 ℃ 220
röm in 培育 1 h。分别以 1, 10, 100 ΛL 转化菌液铺LB
平板(含 100 ΛgömL Amp ) , 37 ℃过夜[3 ]。
215 质粒纯化及酶切电泳对插入片段大小的鉴定:
挑选白色菌落若干个, 分别接种于含 5 mL LB ,
Amp 100 ΛgömL 试管中, 37 ℃, 140 röm in 摇动过
夜。次日, 每管取 115 mL 菌液用北京鼎国生物技术
公司的质粒快速提取试剂盒抽提质粒。之后用N o t É ,
Sa l É 双酶切, 取酶切产物做 2% 琼脂糖凝胶电泳,
EB 染色, 紫外灯下观察电泳结果, 将释放出 cDNA
片段的质粒送检上海基康基因公司进行测序, 测序
仪为美国AB 公司DNA Sequencer 3100。
3 结果
311 鹿脾脏细胞总RNA 的提取: 用 T rizo l 试剂提
取总RNA , 甲醛变性电泳后清晰可见在 18S, 28S 处
各有 rRNA 两条带, 且 28S 大于 18S, 整个泳道未见
RNA 降解现象。紫外测定表明A 260 nm öA 280 nm > 210,
说明抽提的总RNA 完整且纯度符合后续逆转录的
要求。
312 cDNA 第一链的合成定量: 经计算, cDNA 第
一链合成量为 3119 Λg, 符合构建文库的要求。
313 与载体连接前 cDNA 溶液浓度定量: 用分子筛
色谱去除 cDNA 小片段和多余的衔接子接头后, 对大
于 400 bp cDNA 溶液进行定量, 浓度约为 1215 ngöΛL , 符合与载体 PSPOR T É 连接要求 (与 PSPOR TÉ 载体连接要求 cDNA 溶液浓度≥10 ngöΛL )。
314 库容克隆数的计算: cDNA 与 PSPOR T 载体
连接之后, 电转入大肠杆菌DH 5Α, 从 1 000 ΛL 转化
的菌液中取 100 ΛL , 用含抗生素的平板筛选阳性重
组子, 得到 830 个阳性克隆, 经计算鹿脾脏 cDNA
质粒文库的库容总量为每毫升 8 300 个克隆。
315 质粒文库某一 cDNA 序列的获得: 从抗生素
平板中随机挑选的一白色菌落, 接种到液体培养基
中培养扩增, 提取重组质粒, 得到质粒文库其中的一
个 cDNA 序列, 用 P st É 和N o t É 双酶酶切, 从中
释放出一大小为 600 bp 左右的 cDNA 片段, 见重组
质粒酶切电泳图 1。送检质粒测序, 测序结果见图 2。
316 序列分析
31611 核酸水平上的比较和分析: 利用美国生物信
息中心的 Genbank 中的核酸数据库 (www. ncb i.
n lm. n ih. gov) 和在线B last 系列软件比较发现: 质
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泳道 A : DL 22000 标识 泳道 B: N o t É , Sal É 酶切质粒
PSPORT 后释放的 cDNA 片段
L ane A : D E22000 m arker L ane B: released cDNA fragm ent
from recom binan t PSPORT by N o t É and Sal É digesting
图 1 鹿 cD NA 文库中其中 1 个重组质粒酶切电泳分析
F ig. 1 Electrophoretic analysis of one certa in
recombinan t plasm ids der ived from
cD NA l ibrary of sika deer
图 2 鹿核蛋白体蛋白L 27 全长 cD NA 的测序结果
F ig. 2 Sequenc ing data of full- length cD NA sequence
encoding cerv ine r ibosomal prote in L 27
粒文库 EST 23 与人核蛋白体蛋白L 27 ( ribo som al
p ro tein L 27 78—488 bp ) 有 92% 的同源性; 与犬核
蛋白体蛋白L 27 (23—433 bp ) 有 93% 的同源性; 与
大鼠核蛋白体蛋白L 27 (7—426 bp ) 有 90% 的同源
性; 与小鼠核蛋白体蛋白L 27 有 90% 的同源性。比
较结果见图 3, 进一步在 Genbank 中查找人、大鼠、
小鼠、犬核蛋白体蛋白L 27 mRNA 序列发现: 它们
的mRNA 编码区均为 411 bp。
31612 氨基酸水平上的比较和分析: 将完整的开放
阅读框架输入 Sw isspo rt 数据库, 用B lastp 蛋白质比
较发现: 在氨基酸水平上质粒文库 EST 23 序列与人、 白色背景中为保守序列W h ite regions show s b lock ing dom ain图 3 鹿核蛋白体蛋白L 27 全长 cD NA 序列与人、犬、大鼠、小鼠在核酸水平上的比较F ig. 3 A l ignmen t of full- length cD NA sequenceencoding cerv ine r ibosomal prote in L 27in human , Can is, rat, and mouse大鼠、小鼠 100% 的一致, 与犬的核蛋白体蛋白L 27有 9915% 的同源性。蛋白水平的总体比较见图 4。31613 应用 P ro site 数据库对特征结构域的分析:其中具代表意义的有: 1) EGF2样结构域CgCaaagc2GgtC (61272) C tCagaccGacC (992110) ; 2) 整合素beta 链结构域. CaGa. . GaCcC tgC tC (3032316) ; 3)过敏毒素结合结构域 CCacGctctggtgGCT ggaat t. . .GatCgcta tccCC (1172151) ; 4) p 38 蛋白激酶长链结构域 C taC tcCggaCG. . . GT tcT T; 5) 一个富含丙氨酸、半胱氨酸大约 150 bp 的结构域和 2 个磷酸化位点。4 讨论  cDNA 文库是携带源于某一组织或细胞的 cD 2NA 的质粒或噬菌体克隆群, 其常被用于新表达基
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白色背景的为保守序列
w h ite background show s b lock ing dom ain
图 4 鹿核蛋白体蛋白L 27 推导的氨基酸序列
与人、犬、大鼠、小鼠的比较
F ig. 4 A l ignmen t of deduced am ino sequence  
of cerv ine r ibosomal prote in L 27
in human , Can is, rat, and mouse
因的发现、基因的结构和功能方面的研究。 在实验
中 , 采 用 了 美 国 GibcoöB rl 公司的 Superscrip t○R
P lasm id System 质粒文库构建试剂盒建立了鹿脾脏
细胞的 cDNA 文库。这种质粒文库的主要特点是:
在第一链的合成引物O ligo dT 的侧翼连有携带
N o t É 酶切位点的衔接子接头, 因而在合成第一链
之后mRNA 2cDNA 杂交双链的 po ly A 尾便携带
N o t I 酶切位点的衔接子。在合成第二链之后, 通过
平端连接在双链 cDNA 的两端附加上携带有 Sal É
酶切位点的衔接子, 再通过N o t I的酶切作用将po ly
A 尾端的 Sal É 衔接子切下, 从而使得双链 cDNA
的两端载有N o t É 和 Sal É 酶切位点的衔接子, 这
为定向克隆到带有N o t É 和 Sal É 酶切位点质粒载
体 PSPOR T É 中创造了条件。除此之外, Super2
scrip tTM 质粒文库建立系统还整合有下述一些优点:
质粒纯化过程简便, 便于大规模的测序; PSPOR TÉ 载体中的酶切位点多, 提供多种选择机会, 利于次
级克隆到其他载体。目前我们从质粒 cDNA 文库所
获取的 cDNA 中, 绝大部分是编码重要因子、酶类
蛋白的基因, 与细胞的生长、代谢调节息息相关, 这
些基因呈高表达、多拷贝状态, 是生物体在维持其基
本生理状态所不可缺少的, 是重要的看家基因
(hou sekeep ing gene)。
  根据 Genbank n r 数据库分析显示: 在实验中所
获得的是双阳梅花鹿核蛋白体蛋白L 27 全长 cDNA
序列, 有完整的开放阅读框架 (OR F ) , 是一个全编
码的 cDNA 序列。将其命名为 Shuangyang cervine
ribo som al p ro tein L 27, mRNA , comp lete cds, 在
Genbank 中登录, 登录号为: A F373231。通过B last
在线分析软件比较发现, 鹿核蛋白体蛋白L 27 在氨
基酸水平上与人、小鼠、大鼠的核蛋白体蛋白L 27
同源性为 100% , 说明核蛋白体蛋白L 27 在不同种
属的哺乳动物之间呈现极度保守状态。U n iGene 在
线数据库显示: 真核细胞的核蛋白体蛋白L 27 位于
17 号染色体 q21112q2112 上, 组织表达谱非常广
泛, 几乎所有的真核细胞和原核细胞中都有表达, 是
重要的看家基因。药物实验发现: 在镁离子存在的特
定条件下, 核蛋白体蛋白L 27 是核糖体肽类转移酶
活性中心的一部分, 参与核糖体 50S 亚单位的组装,
并能与大环内酯类药物结合, 因此, 大环内酯类药物
可以通过与核蛋白体蛋白L 27 相结合而极大地影
响核糖体 50S 亚单位的组装和活性[4 ]。L in 等人还
发现人核蛋白体蛋白L 27 mRNA 的表达减少和
k562 细胞系的细胞凋亡有关。而肝癌、肺癌组织中
核蛋白体蛋白L 27 mRNA 超量表达[5 ]。进一步的生
物信息学分析和预测表明: 鹿核蛋白体蛋白L 27 中
存在的 2 个磷酸化位点以及p 38 蛋白激酶长链结构
域预测可能和细胞 JN K 传导通路形成联系, 进而提
示L 27 及其基因表达与调控可能与细胞的凋亡和
促分化有关; 结构预测显示, L 27 富含丙氨酸、半胱
氨酸的这段区域可以和氨甲蝶呤、环孢素等抗肿瘤
药物结合。提示L 27 做为筛选底物可对抗肿瘤药物
进行筛选; 由于L 27 可以特异地结合大环内酯类抗
生素, 提示其可做为筛选底物对抗生素类药物进行
筛选[6 ]。
  为了更加深入地研究核蛋白体蛋白L 27 的生
物学活性和证实生物信息的预测, 我们下一步将其
次级克隆到某一表达载体中进行表达, 得到相应的
重组蛋白后, 用 pu ll dow n 的方法找到L 27 作用的
相关蛋白, 以确实其在胞浆内的信号传导定位; 并进
行L 27 基因调控的研究, 找到肿瘤细胞超高表达的
基因调控机制和反式作用因子; L 27 还可作为底物
进行抗肿瘤药物、抗生素类药物的筛选研究和机理
研究。有些国家一直在觊觎着我国珍稀动物的基因
资源, 为拥有更多的属于自己国家的基因专利和自
主的知识产权, 加强我国在国际竞争中的地位, 实验
室目前仍在从事双阳梅花鹿基因的测序工作, 目标
是开发出更多的鹿基因工程类产品, 造福祖国和
人民。
References:
·87· 中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 1 期 2004 年 1 月
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一株产长春新碱内生真菌的初步研究
杨显志1, 张玲琪23 , 郭 波2, 郭仕平2Ξ
(11 电子科技大学物理电子学院, 四川 成都 610054; 21 云南大学生命科学学院, 云南 昆明 650091)
摘 要: 目的 通过长春花叶内生真菌的分离, 筛选产生长春新碱的菌株。方法 从长春花叶中分离内生真菌, 对
其发酵提取物进行 TL C 和H PL C 分析。结果 从长春花叶中分离筛选到一株无孢菌群菌株: 97CY3。它能产生长
春新碱, H PL C 测定其长春新碱含量约为 01205 ΛgöL。结论 长春花内生真菌中, 有的菌株可产生与宿主所产相同
的抗癌物质长春新碱。
关键词: 长春花; 无孢菌群; 内生真菌; 长春新碱
中图分类号: R 282115   文献标识码: A    文章编号: 0253 2670 (2004) 01 0079 03
Prel im inary study of a v incr ist ine-produc ing endophytic fungus isola ted
from leaves of Ca tha ran thus roseus
YAN G X ian2zh i1, ZHAN G L ing2qi23 , GUO Bo 2, GUO Sh i2p ing2
(1. Co llege of Physical E lectron ics, U niversity of E lectron ic Science and T echno logy of Ch ina, Chengdu 610054,
Ch ina; 2. Schoo l of L ife Science, Yunnan U niversity, Kunm ing 650091, Ch ina)
Abstract: Object To select the endophyt ic fungi w h ich p roduce vincrist ine by iso la t ing fungi from
the leaves of Ca tha ran thus roseus (L. ) G. Don. M ethods T he endophyt ic fungi w ere iso la ted from the
leaves of C. roseus and the zymo tic ex tracts w ere analyzed by TL C and H PL C. Results A n endophyt ic
fungu s w h ich isM y celia sterilia 97CY3 can p roduce vincrist ine. T he con ten t of vincrist ine in the fungu s w as
determ ined as 01205 ΛgöL by H PL C. Conclusion  Som e endophyt ic fungi iso la ted from C. roseus can p ro2
duce the an t icancer sub stance vincrist ine w h ich is the sam e as that of ho st p lan t p roducing.
Key words: Ca tha ran thus roseus (L. ) G. Don; M y celia sterilia; endophyt ic fungi; vincrist ine
  长春新碱 (vincrist ine, V CR ) 具有抗肿瘤活性,
尤其对白血病具有显著疗效, 通过干扰癌细胞纺锤
体形成, 使细胞有丝分裂停止于中期, 从而阻止癌细
胞的扩散[1 ]。目前长春新碱主要是从夹竹桃科
(A pocynaceae ) 植物长春花 Ca tha ran thus roseus
(L. ) G. Don 中分离提取。但该生物碱在植物体内
含量极低, 仅为百万分之几, 分离提取困难, 且植物
生长缓慢, 资源短缺, 故限制了该药的进一步开发利
用。因此, 寻找长春新碱新的药源, 已成为摆在人类
面前的一项重大研究课题。近年来国内外学者主要
从 3 个方面来探索这类课题, 即化学合成法[2, 3 ]、植
物细胞及组织培养法[4 ]和微生物发酵法[5~ 8 ]。目前
人们普遍认为微生物发酵法是一种最具潜力的方
法。本实验即采用微生物发酵方法, 在以前工作基
础[7, 8 ]上, 首次报道从长春花植株的叶中分离产长春
新碱内生真菌菌株的结果。
1 材料和方法
111 材料: 新鲜长春花 (2~ 3 年生) 采自云南大理
·97·中草药 Ch inese T radit ional and H erbal D rugs 第 35 卷第 1 期 2004 年 1 月
Ξ 收稿日期: 2003205215
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (39860005)
作者简介: 杨显志 (1968—) , 男, 四川安岳人, 硕士, 讲师, 曾在中学任教多年, 2002 年 7 月毕业于云南大学生命科学学院微生物学专业,
主要从事微生物次生活性代谢产物及生物电磁学方面的研究, 正式发表论文 6 篇。
T el: (028) 83201064 E2m ail: yangbo s158@ sohu. com3 通讯作者 T el: (0871) 5033159 E2m ail: yim 401@public. yn. cn