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小窝蛋白(caveolin)是分子量为21-24kDa的膜整合蛋白,是胞膜窖的包被结构成分。小窝蛋白家族含有三个成员,分别是caveolin-1、caveolin—2及caveolin—3。ceveolin-1在胆固醇平衡方面有重要作用,但是,其自身的转录调控并没有深入阐明,尤其在猪的研究中,较少报道,这成为进一步揭示其功能和利用其进行相关方面的应用的制约因素。有鉴于此,我们希望通过本论文的内容,推进猪caveolin-1基因的转录调控研究。
首先采用PCR(polymerase chain reaction)技术从猪基因组DNA中克隆到caveolin-1基因5’侧翼转录调控区,并设计多条引物,得到不同长度的DNA片段-1756~—260,将它们分别克隆到pGL3-Basic载体中。转染C2C12细胞系之后,得到活性最高的是pGLB—260。再根据生物信息学分析结果,针对caveolin-1基因5’侧翼区特定区段进行嵌套缺失和定点突变,获得了系列缺失子和突变子。然后应用DLR系统研究鉴定了小鼠成肌细胞系C2C12中调控caveolin-1基因基础表达的顺式作用元件及其转录因子。
通过生物信息学分析,我们发现在—210~—200有一个潜在HOXA1位点,-193~-184和-124~-114分别由一个潜在的Sp1位点(编号分别为Sp1.2和Sp1.3),-141~-134有一个潜在的AP1位点。
用pGLB—213和pGLB-149做模板,将这些潜在的位点单点突变或双位点突变,以便检测关键的顺式元件。试验结果显示,用pGLB—213作为模板,突变HOXA1或Sp1.2位点后,其活性分别降低50%左右;突变AP1位点后,活性降低30%左右;突变Sp1.3后,活性降低90%左右,基本与pGL3-Basic水平相当。用pGLB-149作为模板,突变Sp1.3后,其活性降低约90%,基本与pGL3-Basic水平相当。这表明Sp1.3位点(-123~-113)是一个在CAV1的转录调控中的一个极其重要的位点。
针对caveolin-1基因核心启动子元件,设计了对应于Sp1.3的探针(-130~-105)进行EMSA(electrophoretic mobility shift assay)实验,发现这段寡核苷酸可与C2C12细胞核中的某种核蛋白结合,形成DNA-蛋白质复合物。加入抗Sp1抗体,结合带位置条带减弱,表明DNA—蛋白复合物中的蛋白是Sp1。
另外,由于生物信息学分析表明,在—70~—50和—30~—20区域内分别含有CCAATbox和TATAbox,为了验证这一预测,将这两个位点突变,发现CCAATbox突变后相对荧光素酶活性下降及其显著,几乎与pGLB的水平相当。而TATAbox突变后,相对荧光素酶活性有轻微降低。
本论文是对猪caveolin-1基因在C2C12细胞系中的表达调控机制的首次系统研究。通过本研究,找到了调控caveolin-1基因基础表达的核心启动子元件区-130~-105区段和—70~—50区段,对caveolin-1基因的后续研究有一定意义。