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背景附着体载体在宿主细胞中附着于染色体外存在,从而使转基因持续、高效、表达。附着体载体能够克服整合型载体由于插入突变引起的潜在危险,是一种新型的表达载体。其中核基质附着区(matrix attachment region,MAR)元件介导的质粒载体引起人们极大的关注。MAR元件介导的新型附着体载体在哺乳动物细胞体内不整合到宿主的基因组上,在有丝分裂期与核基质区结合而稳定附着从而使转基因高效、持续、安全表达。同时这类载体在宿主细胞中以低拷贝数存在,并以依赖细胞周期的形式复制到子代细胞中。虽然MAR元件介导的新型附着体载体能介导转基因高效、附着、持续表达,但是其具体机制还不是很清楚。
目的研究MAR特征性元件是否能介导载体在哺乳动物细胞中附着存在并增强转基因的表达。
方法人工合成人β-干扰素MAR序列上的特征性DNA序列(387bp),然后将拼接序列插入到载体pEGFP-Cl多克隆位点中构建重组质粒,将重组质粒和pEGFP-Cl转染中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞和小鼠脑神经母细胞瘤(Neuro-2a,N-2a)细胞,在G418压力选择的条件下筛选稳定的单克隆细胞株,从稳定单克隆细胞株中利用改良的赫特裂解法提取附着体质粒,CaCl2法转化附着体质粒到宿主菌DH5a,进行质粒还原实验,并将两还原质粒与最初转染前的质粒同时进行酶切鉴定和测序分析,将稳定单克隆细胞株提取的基因组和附着体质粒进行PCR分析。荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)实验观察转染质粒在哺乳动物细胞中的存在状态。荧光图像分析增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)在两种宿主细胞中的表达情况。
结果还原质粒和最初转染的质粒进行KpnI/BamHI双酶切和KpnI单酶切的结果完全相同,均酶切出线性空载体序列和插入序列387bp的条带,实验组细胞中提取的附着体质粒PCR扩增出387bpMAR条带和598bpegfp基因条带。阴性对照组细胞提取的基因组扩增出598bpegfp基因条带,而附着质粒并未扩增出条带。两还原质粒的MAR特征性基序测序结果与合成序列完全一致,质粒在细胞中未整合到宿主的基因组同时并未发生碱基对的改变。荧光原位杂交实验结果表明转染质粒在真核细胞中以附着于染色体外的形式存在,而且在宿主细胞中低拷数存在(约4拷贝/细胞)。荧光图像分析结果表明转基因egfp在CHO细胞和N-2a细胞中高效表达且持续120天。
结论MAR特征性元件能介导载体在哺乳动物细胞中附着存在,并且可以增强转基因稳定、高效表达。MAR特征性元件与核基质结合时并未发生序列的改变。