綿羊卵巢組織細胞酵母雙雜交cDNA文庫的構建及鑒定

張麗萌，李閏婷，聶曉寧，陳龍欣，邢真真，劉愛菊，房曉歡，韓紅葉，馬潤林*，田樹軍,3*

(1. 河北農業大學動物科技學院，河北 保定 071000；2. 鄭州師范學院分子生物學實驗室，河南 鄭州 450000；3. 河北省牛羊胚胎工程技術研究中心，河北 保定 071000)

隨著養羊生產向集約化方向的快速發展，產羔性狀作為養羊生產中的重要經濟性狀對養殖經濟效益的影響巨大[1-2]。卵巢作為動物繁殖的重要生殖器官，直接影響胎產羔性能。本實驗室對綿羊卵巢組織轉錄組的研究結果發現，FHL2(Four and a half LIM domains protein 2)在產單胎和產多胎的綿羊卵巢組織中的表達量差異顯著，推測FHL2在綿羊繁殖機能調控發揮重要作用。FHL2屬于LIM-Only蛋白家族中的一員，蛋白分子量為32 kD[3]，可以作為轉錄共激活子或轉錄共抑制子，與多種蛋白和因子互作，影響細胞的增殖分化、遷移、周期、凋亡以及激素分泌，還可以與信號因子結合參與基因表達的調控、信號傳遞通路等諸多過程[4-7]。然而，FHL2調控綿羊卵巢生殖機能的作用機制目前尚不清楚。

酵母雙雜交技術是一種研究蛋白互作的方法，其主要是在建立宿主細胞酵母cDNA文庫的基礎上，構建包含特定基因的誘餌質粒，使其與文庫雜交后，在選擇性培養基上，篩選宿主細胞蛋白，能夠與目的基因編碼的蛋白發生相互作用。該技術不但可以檢測已知蛋白質之間的相互作用，而且可以篩選與已知蛋白相互作用的未知蛋白[8]。酵母雙雜交技術已經被廣泛用于蛋白與宿主細胞的互作機制、蛋白質組學、細胞信號轉導等眾多生物學領域的研究[9-10]。利用酵母雙雜交技術發現，在人內皮細胞和平滑肌細胞中，FHL2可以作為轉錄共抑制子與核受體Nur77互作[11]。對人和小鼠的研究則發現，FHL2作為轉錄協調因子，在卵泡發育中調控重要功能基因的表達[11-12]。可見，成功構建綿羊卵巢組織細胞酵母雙雜交cDNA文庫，將成為探究FHL2調控綿羊卵巢繁殖機能的基本工具。

本研究以綿羊卵巢組織細胞的總RNA為模板，反轉錄合成cDNA，長鏈PCR(LD-PCR)擴增雙鏈cDNA，與載體pGADT7-Rec共轉化酵母菌Y187感受態細胞，通過SMART技術構建綿羊卵巢組織細胞cDNA文庫，旨在為進一步研究FHL2與宿主細胞間的互作機制提供重要的研究工具，也將為提高綿羊繁殖性能和治療卵巢疾病奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 樣本來源及主要試劑

綿羊卵巢組織樣本為實驗室采集的小尾寒羊卵泡期和黃體期的卵巢組織。TRIzol購自Invitrogen公司，Green Taq Mix聚合酶購自Vazyme公司，Trans2K plus DNA Marker購自北京全式金公司，SD/-Leu 酵母營養篩選培養基、Make Your Own “Mate&PlateTM” Library System cDNA文庫構建系統、CHROMA SPINTTM+TE-400 Columns 純化柱、酵母菌質粒提取試劑盒、Aureobasidin A(Aba)、X-α-gal均購自Clontech公司；RNeasy Plus Mini Kit(50)試劑盒購自QIAGEN公司。

1.2 cDNA文庫引物設計合成

根據質粒 pGADT7-Rec序列設計1對擴增文庫插入片段的通用鑒定引物。引物序列如下：PF：5′-TA- ATACGACTCACTATAGGG-3′，PR：5′-AGATGGTGCACGATGCACAG-3′。由上海生工生物技術有限公司合成。

1.3 綿羊卵巢組織總RNA 提取

按照RNeasy Plus Mini Kit試劑盒說明書提取綿羊卵巢組織的總RNA。微量紫外分光光度計NanoDrop 2000測定總RNA純度及質量濃度，1%變性瓊脂糖凝膠電泳分析RNA完整性。

1.4 cDNA第一鏈的合成

根據Make Your Own “Mate&PlateTM” Library System cDNA文庫構建系統說明書，取2μL總RNA于PCR管中，利用試劑盒中的CDSⅢ PCR Primer將總RNA反轉錄成cDNA第一鏈。

1.5 ds cDNA 擴增及純化

利用長鏈 PCR(LD-PCR)將上述cDNA第一鏈反應物合成ds cDNA，反應體系按照試劑盒說明書進行操作，選擇擴增22個循環。之后將LD-PCR產物用CHROMA SPINTTM+TE-400柱純化。并分別取純化前后的ds cDNA進行1%瓊脂糖凝膠電泳鑒定。

1.6制備Y187酵母感受態細胞

挑取30℃培養3 d的Y187酵母單菌落，接種于加入50 μg/mL卡那霉素(Kan)20 mL的YPDA液體培養基中，30 ℃振蕩培養至OD600>1.5(約24 h)，取菌液接種至100 mL新的YPDA液體培養基中，使菌液OD600為0.2～0.3，繼續培養至OD600為0.4～0.6。將100 mL菌液700×g離心5 min，用30 mL無菌ddH2O重懸菌體，700×g再次離心5 min，加入1.5 mL 1.1×TE/LiAC重懸菌體，12 000 r/min離心15 s，再用600 μL 1.1×TE/LiAC重懸菌體，此菌體即為Y187酵母感受態細胞。

1.7 綿羊卵巢組織酵母雙雜交文庫構建

將純化后的ds cDNA 和pGADT7-Rec按比例共轉化Y187酵母感受態細胞。轉化產物用0.9% NaCl(W/V)重懸后，涂布于SD/-Leu篩選固體缺陷培養基，30 ℃培養3～5 d。收集文庫：將平板在4 ℃冷卻6 h，用無菌刮鏟收集菌落，加入無菌的凍存液(含25%甘油的YPDA 液體培養基)，充分混勻后分裝至無菌的1.5 mL 離心管，-80 ℃貯存備用。

1.8 文庫插入片段鑒定

取共轉化產物做102、104稀釋，涂布于90 mm SD/-Leu平板上，30℃培養3～5 d，進行菌落計數，計算文庫容量和滴度。計算公式：文庫滴度=每板平均克隆數/涂布體積×稀釋倍數；文庫總容量(cfu)=平均滴度(cfu/mL)×cDNA文庫總體積(mL)。在SD/-Leu培養平板上隨機挑取23個單菌落，用pGADT7-Rec設計的通用測序引物進行菌落 PCR鑒定。反應體系：Green Taq Mix 12.5 μL，T7和3′AD引物(10 μmol/L)各1 μL，菌液1 μL，ddH2O 9.5 μL。擴增程序：95 ℃預變性5 min；95 ℃ 15 s，50 ℃ 15 min，72 ℃ 1min，進行30個循環；72 ℃延伸10 min。PCR產物用1%瓊脂糖凝膠進行電泳檢測，分析文庫插入片段的大小以及重組率。

2 結果

2.1 綿羊卵巢組織細胞總RNA的提取

利用卵泡期和黃體期的卵巢組織提取總RNA，NanoDrop 2000測定總RNA 濃度為1 900 ng/μL，OD260/OD280為1.96。1%瓊脂糖電泳后可看到清晰的28S、18S和5S 3條亮帶，28S/18S ≈2/1，如圖 1所示。說明提取的綿羊卵巢組織總RNA質量和純度較高，滿足構建文庫的要求。

M. DNA分子量標準(Trans2K plus DNA Marker)；1. 總RNA樣品圖1 綿羊卵巢組織總RNA電泳結果

2.2 擴增及純化ds cDNA

總RNA在引物作用下通過SMART MMLVRverseTranscriptase反轉錄酶作用下合成cDNA第一條鏈，利用LD-PCR擴增ds cDNA，并對產物進行純化處理，同時以試劑盒提供的小鼠ds cDNA產物作為陽性對照，對PCR產物進行1%瓊脂糖凝膠電泳，結果顯示，第一鏈cDNAs擴增后的PCR產物在泳道內彌散狀分布，且純化處理后條帶在250～3 000 bp(見圖2)，ds cDNA純化后，較純化前去除了小于400 bp的片段，主要集中在500～3 000 bp之間，并且在大約1 000～2 000 bp密集分布 (見圖3)。以上結果表明，ds cDNA分布較為完整，適合用于cDNA文庫構建。

2.3 文庫建立及滴度測定

將純化后的ds cDNA 和pGADT7-Rec共轉化Y187酵母感受態細胞，涂板培養后獲得綿羊卵巢組織酵母雙雜交文庫。取共轉化的文庫菌液進行102和104倍稀釋，取50 μL涂于固體培養基上培養3～5 d，分別統計稀釋102和104后長出的單克隆數目。所構建的cDNA 文庫104平板菌落統計結果共長了約100個克隆。經計算，文庫滴度為2×107cfu/mL。共計15 mL的轉化后原始菌液，根據計算公式得出本次構建的cDNA文庫容量為3×108cfu。

M.DNA分子量標準(Trans2K plus DNA Marker)；1. 綿羊卵巢組織細胞的ds cDNAs擴增；2. 陽性對照ds cDNAs擴增圖2 綿羊卵巢組織細胞雙鏈cDNA擴增

M.DNA分子量標準(Trans2K plus DNA Marker)；1. 純化后的ds cDNA圖3 純化后ds cDNA

2.4 cDNA文庫插入片段鑒定結果

從SD/-Leu 平板上隨機挑取23個SD/-Leu單菌落進行PCR鑒定。圖5的結果顯示，擴增產物長度大小主要集中在500～2 000 bp，平均長度約為1 000 bp。23個克隆中僅有1個克隆擴增出多條非特異性條帶，由此計算出文庫重組率為96%(22/23)。上述結果表明，cDNA文庫質量合格，可用于后續酵母雙雜交試驗。

M.DNA分子量標準(Trans2K plus DNA Marker)；1～23. 插入片段PCR 產物圖5 PCR檢測文庫插入片段

3 討論

蛋白質是基因功能的執行者，綜合分析蛋白與蛋白之間的互作能夠更加深入探究蛋白質的具體功能[13-14]。目前研究蛋白質互作，常用的是酵母雙雜交技術，該技術可以直接在酵母細胞內檢測蛋白質互作，可以從cDNA文庫中篩選到多種與誘餌蛋白有相互作用的已知或未知蛋白，具有能檢測到一些微弱的蛋白質互作，以及在酵母細胞內驗證互作而無需純化蛋白質等優點，成為目前篩選互作蛋白的主要方法[15]；缺點是假陽性高，需要在不同缺陷培養基中篩除大量的假陽性互作蛋白[16]。

構建一個質量合格的cDNA文庫對于酵母雙雜交篩選至關重要，這就與總RNA提取的純度和完整性密切相關[17]。同時，在純化ds cDNAs過程中，使用CHROMA SPINTM+TE-400 Columns純化柱，對擴增后的cDNAs進行純化，主要是為了排除小片段，避免其在后續試驗中產生不必要的干擾[18]。鑒于此，本試驗使用Make Your Own“Mate&PlateTM”Library System cDNA文庫構建系統，利用SMART 技術和同源重組技術，高效地將純化的ds cDNA和線性化的pGADT7-Rec共轉化酵母Y187感受態細胞，獲得滿足酵母雙雜交篩選的綿羊卵巢組織細胞cDNA文庫。

判斷酵母雙雜交cDNA文庫質量好壞的關鍵因素是插入片段的大小和文庫容量。統計結果顯示，本試驗所構建的酵母雙雜交文庫插入片段的平均長度約為1 000 bp，滴度為2×107cfu/mL，均符合SMART文庫構建的要求。同時，研究結果顯示，該酵母雙雜交文庫具有較好的cDNA片段多態性和完整性，可用于進一步的文庫篩選。構建的cDNA文庫的總庫容量為3×108cfu，具有很高的重組率和隨機性。cDNA文庫的構建為進一步研究FHL2與宿主細胞的相互作用機制提供工具。

綜上，本研究利用SMART技術成功構建了綿羊卵巢組織酵母雙雜交cDNA文庫。文庫容量為3×108cfu，滴度為2×107cfu/mL，重組cDNA 片段大小主要集中在500～2 000 bp，重組率為96%。