慢病毒诱导的ER-α沉默MCF-7细胞的构建文献综述

 2023-01-14 19:54:19

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

研究的问题:

雌激素是女性生殖系统中最重要的激素之一, 通过与雌激素受体结合而发挥作用,并参与维持其他组织的自稳态。也与乳腺癌、子宫内膜癌、心血管系统疾病、骨质疏松症、阿尔茨海默病等疾病的发生发展密切相关。

雌激素受体( estrogen receptor, ER)是典型的核转录因子, 结合雌激素后激活雌激素应答基因的表达, 促进细胞增殖、存活、分化及血管生成,在人体中发挥多种不同的功能。经典的核受体位于细胞核,其蛋白质在翻译后短暂位于胞浆,故可在细胞质检测到。扩散到细胞核的雌激素与其核受体结合后引发基因调控机制,调节下游基因的转录。近年研究就发现经典雌激素受体也可位于细胞膜或细胞浆,雌激素与其结合后启动第二信使系统。雌激素以自由扩散形式通过质膜,并与核受体紧密结合,通过结合靶基因上的雌激素应答元件(estrogen response element,ERE)调节基因表达或与其他核蛋白相互作用以改变基因的转录活性。近年的研究还发现了很多可介导快速非基因效应的雌激素经典的受体,包括ERa、ERb 两种亚型。雌激素的生理作用由alpha;和beta;等2 种亚型的ER 介导,其编码基因具有遗传多态性且可导致不同个体对某些疾病具有不同易感性和临床特征。

ERalpha;基因位于人染色体6q24-27区带, 编码蛋白由595个氨基酸组成,野生型ERalpha;基因由8个外显子和7个内含子组成,全长140kb。相对分子质量为66 000。ERalpha;蛋白含有5个功能区, 由氨基端到羧基端依次为A/B, C, D, E, F 区: ①氨基端A/B 区, 为转录激活AF-1区, 当DNA 结合域与DNA 结合时, AF-1 可激活转录。该区是最小的保守区域。②C区称为DNA结合域(DNA binding domain, DBD),两种受体此区域基本一样,含有相同的外显子。该区含有一个双锌指结构,两个锌指结构协同作用,共同调节此区域与特异DNA的结合,以达到转录靶基因的目的。③D 区为铰链区, 铰链区结构的变化影响ER 构型的改变, 保证受体以最佳构型与配体结合。④E 区是ER最大的一个功能区, 包括配体结合域、受体二聚化区和转录激活AF-2 区等。⑤F 区是转录激活和抗雌激素药物发挥作用的必需成分, 影响配体-复合物的生物活性, 保证最佳构型适合转录需要。

ERalpha;活化的经典途径是与雌激素结合后直接作用于靶基因上游的雌激素受体反应元件(ERE), 从而诱导靶基因转录。雌激素受体的功能受许多因子调节, 包括与之结合的配体、DNA上的顺式元件、募集的辅助调节因子及细胞环境等。ERalpha;具有转录因子作用,在胞质内与雌激素结合后形成二聚体,通过与靶基因中的雌激素反应元件特异性结合刺激靶基因转录,从而促进细胞增殖和分化。

雌激素受体alpha;基因的多态性与很多疾病相关, 研究较多的有有乳腺癌、子宫内膜肿瘤和骨质疏松, 以及冠心病、前列腺癌、习惯性流产、高血压、类风湿性关节炎等疾病。通过对基因多态性与疾病关联的研究, 揭示重大疾病的发生发展过程以及治疗具有重要意义。

RNA干扰是指由双链RNA诱发的基因沉默,是生物进化中一项保守的防御机制。现在RNA干扰主要作为一种研究手段,被用于特异性抑制基因的表达。RNA干扰机制研究表明,双链RNA分子首先被细胞内RNA酶Dicer降解成21-23个碱基大小的小分子干扰RNA(small interfering RNA。siRNA)。siRNA结合一个核酶复合物形成RNA诱导沉默复合物(RNAinduced silencing complex。RISC)。RISC通过碱基配对定位到有同源序列的mRNA上,并在特定位置切割该mRNA,从而抑制该同源基因的表达。siRNA被认为是RNA干扰的主要效应物。直接转染合成的siRNA能特异性抑制哺乳动物细胞内同源基因的表达,但细胞内siRNA很容易被降解。因此这种方法不能实现稳定的RNA干扰。相比之下,质粒载体或病毒载体就能在细胞内长时间、稳定地生成siRNA。但质粒载体转染哺乳动物细胞的效率不如病毒载体。

慢病毒是逆转录病毒的一种, 具有逆转录病毒的基本结构,其基因组经逆转录后能整合在宿主的DNA 上,通过对病毒载体的改构, 而不在宿主细胞中增殖,从而不会导致寄主细胞的死亡, 被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代。慢病毒载体作为外源基因载体, 已广泛地用于体外细胞的转染和基因治疗的研究。

慢病毒载体主要有以下几个优点:其一,慢病毒载体既可以转染处于有丝分裂活跃期的细胞,又可以转染分裂缓慢及处于分裂终末期的细胞,包括造血干细胞,神经干细胞,处于分化终末的神经元等;其二 : 慢病毒载体可以兼容多个转录启动子,包括细胞特异性启动子和在基因组中普遍存在的管家基因的启动子;其三:经过改建后的慢病毒载体可以容纳约10 kb左右的外源基因,因此大多数的c DNA都能被克隆入慢病毒载体。慢病毒载体的上述优点使其成为体内和体外基因转移的一种有效工具。

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