Effect of ROCK1 and ROCK2 silencing by shRNA on hypoxia-induced apoptosis of rat cardiomyocytes

AIM: To investigate the effects of Rho-associated coiled-coil protein kinase-1 (ROCK1) and ROCK2 on apoptosis induced by hypoxia in rat cardiomyocytes. METHODS: Rat cardiomyocytes were cultured primarily and identified using an antibody targeting α-actin of striated muscle. ROCK1-shRNA and ROCK2-shRNA were transiently transfected into the cells by liposome. After 48 h, these cells were subject to hypoxia for 6 h. The cells were divided into 5 groups: blank control group, hypoxia group, hypoxia+negative control shRNA group, hypoxia+ROCK1-shRNA group and hypoxia+ROCK2-shRNA group. The beating frequency and rhythm of the cardiomyocytes were assessed by microscopy. The activity of lactate dehydrogenase (LDH) in the cell culture supernatants was detected by automatic biochemical analyzer. The cell survival rate was analyzed by the method of MTT. The cell apoptotic rate was assessed by flow cytometry. Western blotting was used to determine the expression of ROCK1, ROCK2, caspase-3 and p-PI3K. RESULTS: The primary culture of the cardiomyocytes was successful. Western blotting results showed that the transfection of ROCK1-shRNA or ROCK2-shRNA decreased the expression of ROCK1 or ROCK2 in the cardiomyocytes. Hypoxia slowed down the beat frequency of the cardiomyocytes, also made the rhythm disorder. Hypoxia increased the release of LDH and decreased the cell survival rate. Flow cytometry results showed that hypoxia increased the cell apoptotic rate. Hypoxia increased the expression of caspase-3 and decreased the expression of p-PI3K. Transfection of ROCK1-shRNA and ROCK2-shRNA into the cardiomyocytes reduced all the effects of hypoxia mentioned above. CONCLUSION: Down-regulation of ROCK1 and ROCK2 expression suppresses the apoptosis of rat cardiomyocytes induced by hypoxia. The mechanism is associated with the inhibition of caspase-3 activation and the up-regulation of p-PI3K expression.     

家兔Zfx基因shRNA干扰载体构建及验证

研究主要是为了构建出针对家兔Zfx基因的shRNA重组载体及效果验证。根据家兔Zfx基因mRNA序列特征,设计出3条shRNA片段,再与线性化的pLL 3.7载体进行连接重组,最后经过qRT-PCR检测Zfx基因mRNA表达量筛选出有效重组表达载体并通过体内试验进行效果验证。结果表明:试验组shRNA-c和shRNA-f干扰效率分别为74%和67%,与空白对照组相比差异极显著(P<0.01);试验组shRNA-e干扰效果为17%,与空白对照组相比差异不显著(P>0.05)。用shRNA-c和shRNA-f进行体内试验,结果显示,两试验组雄性率分别为44.92%(P>0.05)和33.16%(P<0.01)。本试验成功构建针对家兔Zfx基因的重组载体,体内试验显示子一代出现性别偏移,说明Zfx基因对动物的性别决定有一定作用,关于导致体内验证出现反转的原因仍需进一步验证。     

利用shRNA真核表达载体干涉雌性鸡胚性腺中芳香化酶基因(CYP19A1)的表达

本研究通过把构建的短发夹结构RNA(shRNA)真核表达载体导入鸡胚,检测鸡胚性腺分化期质粒载体在鸡胚体内代谢情况及雌性鸡胚性腺中芳香化酶基因(CYP19A1)mRNA表达效率,进而探讨利用该方法在鸡胚体内进行特定基因干涉的可行性.实验针对CYP19A1基因构建了4条特异性表达载体,一条非特异性表达载体.每个实验组选取45个新鲜种蛋作为实验材料进行胚盘下腔注射,并设立空白对照组.鸡胚发育12d时,检测各处理组鸡胚肝脏组织中质粒存在情况,并取其左侧性腺组织进行目标基因的荧光定量分析.研究结果表明,导入组在12日胚龄时所有鸡胚基因组中均可检测到绿色荧光蛋白基因(EGFP);荧光定量结果显示,导入特异性表达载体cyp-580、cyp-1083和cyp-1295后,对应雌性鸡胚性腺CYP19A1 mRNA表达效率显著低于空白对照组,干涉效率分别为:73％、52％和85％;特异性表达载体cyp-1403组CYP19A1mRNA表达效率与空白对照组相比有所降低但无显著性差异.本实验为诱导鸡胚性反转提供了新方法并建立了鸡胚发育期特定基因体内干涉新平台.     

靶向新城疫病毒NP基因的shRNA重组腺病毒表达载体的构建及鉴定

为验证腺病毒载体在鸡胚成纤维细胞(CEF)及鸡胚中递送小干扰RNA的可行性,本实验利用共转染技术将表达针对新城疫病毒(NDV)NP基因shRNA的重组质粒同源重组到pGSadeno腺病毒载体系统,用重组腺病毒感染CEF和鸡胚,通过红荧光报告基因的表达情况和荧光定量PCR检测NP基因mRNA的表达对其进行鉴定,并通过细胞形态观察、血凝价的测定评价其在CEF和鸡胚上对NDV增殖的影响。实验结果显示重组腺病毒能够感染CEF,感染CEF后6h、9h、12h与对照组比较NP基因mRNA的表达量分别降低了3.2倍,25.6倍,2.57倍,并能够推迟NDV致细胞病变效应,抑制NDV在鸡胚上的增殖,延缓鸡胚的死亡。本实验构建的重组腺病毒能够在CEF和鸡胚上递送特异的shRNA,为在CEF中的RNA干涉研究开辟了新的递送途径。     

端粒酶RNA亚基的shRNA对细胞端粒酶活性影响的研究

[目的]探讨端粒酶RNA亚基（chTR）的短发RNA（shRNA）shRNA对MDCC-MSB1细胞端粒酶活性的影响。[方法]设计合成chTRshRNA并构建表达载体,转染MDCC-MSB1细胞,应用改良TRAP法检测端粒酶活性。[结果]与对照组相比,转染24 h后,各组端粒酶活性变化不明显;转染48 h后,端粒酶活性均显著地下降,且针对模板区设计的干扰载体pSi-chTR-sh1转染后抑制效果最明显。[结论]chTRshRNA表达载体能够有效地抑制MDCC-MSB1细胞的端粒酶活性。     

靶向抑制PRRSV复制的Nsp9/shRNA的筛选及干扰

RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达,使机体具有抗病毒的功效,本试验针对猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)Nsp9基因设计多对shRNA序列,并从细胞水平验证其干扰效果,从中筛选可以使Nsp9基因沉默的优势shRNA序列。利用BLOCK-iTTM RNAi Designer软件设计并合成shRNA对应的DNA序列-ds Oligo,构建入门载体pENTR/U6/shRNA;采用共转染技术,经荧光显微镜观察、流式细胞仪检测及Real-time RT-PCR分析等方法筛选优势干扰序列。结果显示:成功构建的6对pENTR/U6/Nsp9-shRNA均具有抑制Nsp9基因表达的效果,其中pENTR/U6/Nsp9-4和pENTR/U6/Nsp9-6的抑制效果更为突出,同时成功构建1对无意义对照pENTR/U6/con-shRNA。结果表明:pENTR/U6/Nsp9-4和pENTR/U6/Nsp9-6两株优势干扰序列的成功筛选可为构建具有干扰PRRSV复制效果的稳定细胞系以及靶向PRRSV的siRNA的转基因动物提供素材。     

慢病毒介导的小鼠生长抑素shRNA序列的设计和筛选

生长抑素(SS)是一种多功能的脑肠肽,在动物生长轴中主要作为生长激素(GH)的负性调控因子。本研究通过慢病毒表达质粒介导shRNA,瞬时转染自身表达SS的BHK-21细胞,筛选出了靶向小鼠SS的最有效的siRNA序列。首先,分别在小鼠SS基因mRNA的246、433和539bp处找到潜在靶位点,合成3条siRNA转录模板的发夹结构以及1条阴性对照,体外退火后插入pshRNA-copGFP lentivector构建重组质粒。然后,通过对转染BHK-21细胞的荧光观察、Real-time PCR、免疫组化以及RIA等检测,转染细胞SS在mRNA水平及蛋白水平均检测到不同程度的抑制(P<0.05)。其中,psh2(SS 433～451)表现出了最高的沉默效率(转染效率68.9%时,mRNA水平的沉默效率达59.3%,P<0.05;蛋白质水平的沉默效率达55.6%,P<0.05)。本研究为降低SS在动物体内的分泌,相应提高GH的浓度,进而为促进动物生长的研究奠定了基础。     

高效抗猪瘟病毒shRNA的筛选

为降低RNAi技术的毒副作用，筛选高效抑制猪瘟病毒复制的shRNA序列，根据有关报道构建了荧光报告系统shRNA筛选平台。该平台以9种抑制效率分别为强、中、弱的shRNA筛选载体作为参照，结合荧光报告系统进一步量化shRNA的抑制效率。根据2种已知体外有效抑制猪瘟病毒复制的siRNA-N2、siRNA-NSSB，分别设计得到shRNA-N2、shRNA-NS5B表达栽体，继而采用高效、高灵敏度的shRNA筛选平台对这2种shRNA进行了检测，结果显示单拷贝情况下，shRNA-N2抑制靶序列效率较强，shRNA-NSSB抑制效率弱。本试验通过新策略大大提高了shRNA干扰效率检测的灵敏度，为采用shRNA转基因克隆动物进行抗病育种的研究提供了保障。     

鸡生殖干细胞中Piwi基因的干涉效率

【目的】针对禽类干细胞研究中,存在转染效率与干涉效率低下的问题,通过比较不同干涉方式对鸡原始生殖细胞（primordial germ cells, PGCs）中Piwi基因的干涉效果,探讨提高禽类生殖干细胞干涉效率的有效方法。为进一步研究Piwi基因参与干细胞自我更新、RNA沉默以及转录后调控过程等生物学功能研究奠定基础。【方法】根据已建立的原代细胞分离技术,分别从健康鸡群的10日龄和4日龄鸡胚中分离成纤维细胞（chicken embryo fibroblast, CEF）与生殖脊,其中CEF作为PGCs细胞的饲养层,生殖脊经Trypsin-EDTA室温下消化获得PGCs细胞,并通过形态学、化学方法（PAS糖原染色、AKP 活性检测）和免疫学方法（TERT抗体、SSEA-1抗体）对其进行鉴定。根据Genbank公布的鸡Piwi基因的mRNA序列（NM_001098852）,利用在线软件分别靶向不同位点设计合成得到3个小片段的stealth siRNAs,并将通用无义序列BLOCK-iT^TM Alexa Fluor® Red Fluorescent Oligo作为荧光素标记的阴性对照siRNA。同时,在线设计三条干扰序列和一条非特异性阴性对照序列,将其插入线性化空载体 pRNA-U6.1,构建不同的shRNA干涉载体。分别采用不同类型的转染试剂将构建好的siRNA和shRNA转染PGCs细胞。首先利用通用无义siRNA以及仅带有GFP荧光标记基因的shRNA载体作为阴性对照,检测siRNA和shRNA转染效率,确定最佳转染条件。其次,将试验组siRNA和shRNA在优化条件下转染PGCs细胞,分别收集转染了24、48、72和144 h这4个时间点的细胞,提取各个时间段的总RNA,采用实时荧光定量PCR技术检测Piwi基因mRNA表达水平,并用SPSS软件分析不同处理组的差异。【结果】在对原代分离的PGCs细胞进行了形态学、化学以及免疫学方法鉴定后,确认其所获得的细胞为PGCs细胞且状态良好。根据不同的转染试剂量与siRNA或shRNA载体量的配比,得出siRNA转染最优条件为siRNA﹕LipofectamineTM 2000=50 pmol﹕2 μL; shRNA转染最优条件为shRNA﹕X-Treme GENE HP DNA Transfection Reagent=500 ng﹕1.5 μL。在以上最优转染条件下,将试验组siRNA和shRNA分别转染第二代PGCs细胞。发现在siRNA干涉组中,阴性siRNA组和空白组相比,Piwi基因表达量在24、48、72和144 h差异均不显著（P＞0.05）;而3个试验组siRNA与阴性对照组相比,在24、48和72 h的Piwi基因表达量均呈现显著下降（P＜0.05）,但在144 h时表达差异不显著（P＞0.05）。在shRNA干涉组中,空白组和阴性对照组相比,Piwi基因表达量在4个时间点上差异均不显著（P＞0.05）;而3个试验组与阴性对照组相比,Piwi基因表达量在4个时间点上均显著下降（P＜0.05）。与siRNA干涉试验组相比,shRNA 载体表现出更强及更长时间的稳定抑制Piwi基因的效果。【结论】siRNA与shRNA均能较好抑制目的基因的mRNA表达,不同干涉效果表明采用shRNA 载体具有更好及更长时间的抑制作用,这为RNAi技术在家禽生殖干细胞中的应用研究提供基础资料。     

转录靶向猪瘟病毒3''''-UTR shRNA细胞株的初步建立

利用质粒载体在细胞内转录并加工成siRNA的方法，设计3对针对猪瘟病毒3＇-UTR不同位点的干扰片段，分别与干扰载体pGenesil-1连接，转化DH5a，筛选阳性克隆得到重组干扰质粒pGene-1，pGene-2和pGene-3，脂质体介导转染重组干扰质粒于PK-15细胞，G418抗性筛选得到转录靶向猪瘟病毒3＇-UTRshRNA的PK-15细胞株，为今后应用RNAi研究猪瘟病毒Y-UTR调控病毒复制的功能以及抑制猪瘟病毒增殖的研究奠定了基础。