猪RSPO1基因克隆表达及功能验证

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作为Wnt/β-catenin信号通路的增强子,R-spondin 1(RSPO1)具有促进肠上皮更新和损伤后修复的功能。然而,不同物种之间RSPO1的结构和功能是否存在差异尚不清楚。本研究运用基因克隆技术克隆出猪RSPO1基因,利用生物信息学方法分析预测其结构特点;通过构建重组载体RSPO1-PET-32α,并转化到表达菌E.coli Rosetta菌株中表达重组猪RSPO1蛋白质(Recombinant pig R-spondin 1,rp RSPO1),使用镍柱亲和层析方法,实现rp RSPO1蛋白质的快速分离和纯化。最后,用纯化的rp RSPO1处理猪空肠上皮细胞系(Intestinal porcine enterocyte cell line,IPEC-J2),借助甲基噻唑基四唑(Methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)、细胞计数法和免疫荧光技术检测细胞活力和增殖变化,采用Western blotting法测定Wnt/β-catenin信号通路关键靶标蛋白质表达规律,以此评价猪RSPO1的功能活性,为RSPO1作为促生长用新型饲料添加剂的创制奠定基础。试验结果如下:(1)猪RSPO1 cDNA克隆运用PCR技术,获得猪RSPO1编码区(Coding sequence,CDS)目的片段,共789 bp。(2)猪RSPO1生物信息学分析其编码263个氨基酸,与人RSPO1氨基酸序列同源性高达91.98%,该蛋白质信号肽由前20个氨基酸组成,属于亲水性蛋白质,且不稳定。(3)猪RSPO1重组载体的构建猪RSPO1基因去除信号肽后,使用限制性内切酶KpnⅠ和Eco RⅠ双酶切目的片段和PET-32α载体,然后将二者重组,并通过测序和单、双酶切鉴定重组载体构建成功。(4)rpRSPO1的诱导表达及纯化构建成功的重组载体转化入大肠杆菌Rosetta感受态细胞中,加入终浓度为1mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖吡喃糖苷(Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达4 h,用Ni-NTA柱将带有His组氨酸标签的目的蛋白质纯化,运用SDSPAGE和Western blotting鉴定该蛋白质成功表达。(5)rpRSPO1提高IPEC-J2细胞活力和增殖能力相较于对照组,添加1μg/mL rpRSPO1处理72 h可显著提高IPEC-J2细胞活力和增殖能力(P<0.05),增加Ki67阳性细胞比例和增殖细胞核抗原(Proliferating cell nuclear antigen,PCNA)蛋白质表达水平(P<0.05)。(6)rpRSPO1上调Wnt/β-catenin信号通路相较于对照组,添加rpRSPO1处理IPEC-J2细胞72 h显著增加β-catenin、T细胞因子4(T cell factor 4,TCF4)、富含亮氨酸重复序列G蛋白耦联受体5(Leucine-richrepeat-containing G-protein-coupled receptor 5,Lgr5)、Cyclin D1和c-Myc等Wnt信号通路关键靶蛋白质表达量(P<0.05)。结论:首次克隆了猪RSPO1的CDS序列,并预测分析其结构特点;成功构建猪RSPO1原核表达系统,获得纯化的体外表达产物rp RSPO1,其可以通过激活Wnt/β-catenin信号通路,促进猪肠上皮细胞增殖,具备生物活性。
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