专利名称：一种与TGF-β信号通路相关药物的筛选模型及其专用载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种药物筛选模型及其专用质粒，特别是涉及一种与TGF-P信号通 路相关药物的筛选模型及其专用载体。
背景技术：
目前，高通量药物筛选是发现新药的重要手段，高通量药物筛选平台是由化合 物库、靶体选择、靶体和化合物反应的测试方法的建立、耙体作用物的高通量筛选 和数据的信息处理系统这几大部分组成。筛选模型的建立，是高通量药物筛选平台 的核心。
TGF-P在调节细胞生长和分化、各胚层的发育、器官的形成、上皮组织的增生、 细胞外基质的合成、免疫反应等广泛的生物学过程中起着重要作用。TGF-P信号转 导失控会引起多种疾病的产生，如肿瘤发生和转移、组织纤维化、遗传性骨结合、 教骨发育异常、出血性毛细血管扩—张以及肺动脉高血压等(Massague等，2000， Cell 103:295)。
转化生长因子P (transforming growth factor, TGF-P )的信号传导中，TGF-P 与TGF- P I型受体ALK5和II型受体T 0 RII结合形成三元复合物。T 0 RII磷酸化 ALK5并激活其丝氨酸和苏氨酸激酶活性，激活的ALK5结合并磷酸化受体特异的 Smad(R-Smad) 。 R-Smad与公用Sraad (Co-Smad)结合进而由胞质转入核内，与其他 辅助因子相互作用共同调节基因的转录(Massague等，1998， Annu Rev Biochem 67:753; Feng等，2005， Annu Rev Cell Dev Biol 21: 659)。
TGF- P信号通路中的重要组份，都是潜在的药物靶点。SB-431542和SB-505124 是迄今为止发现的两种特异性小分子化合物，可做为TGF- P I型受体ALK5的ATP 结合位点竞争性抑制剂，抑制ALK5的激酶活性(Inman等，2001， Mo 1 Pharmacol 62: 65; DaCosta Byfield等，2004， Mol Pharmacol 65: 744)。其中SB-431542 已被证明可以抑制TGF-e引起的人类骨肉瘤细胞的增殖和恶性神经胶质瘤细胞的 增殖、成瘤及转移。然而，对于鉴定在TGF-e信号通路中起重要作用的小分子化合 物及其作用靶点，当前并没有稳定、简单、直观、高效的筛选平台。
纤溶酶原激活剂抑制物-1 (plasminogen activator inhibitor-1，)基因是TGF-
e的靶基因之一，对TGF-P有非常好的响应性(Inagaki等，1994， J. Biol. Chem. 269: 14828) 。 1998年,Dennler等发现在PAI-1的启动子区有Smad3/Smad4 的结合序列"5， -AGCCAGACA-3，"， 被称为"CAGA-box" 。
"CAGA-box"可以响 应TGF-e和activin，但不能响应BMP (Dennler等，1998， Embo J 17: 3091)。
发明内容
本发明的目的是提供一种能响应TGF- P的报告载体。
本发明所提供的报告载体，是将12个CAGA-box组成的串联序列、腺病毒主要 晚期启动子序列及报告蛋白编码基因插入哺乳动物细胞表达载体的多克隆位点得 到的重组表达载体。
所述12个CAGA-box组成的串联序列及腺病毒主要晚期启动子序列连在一起， 其核苷酸序列为序列表中序列1中自5'末端第16 — 218位脱氧核糖核苷酸。
为了便于插入表达载体，所述12个CAGA-box组成的串联序列及腺病毒主要晚 期启动子序列的两端还连接有限制性内切酶识别位点，如Mlu I和HindIII，如序 列表中序列1所示。
在上述报告载体的实际应用中， 一般将上述报告载体转入可响应TGF- P信号的 哺乳动物细胞，得到一种药物筛选模型，此筛选模型在没有TGF-e刺激情况下，完 全不表达报告蛋白，经TGF-e刺激，所述12个CAGA-box组成的串联序列可响应 TGF-P，促使报告蛋白基因表达，可通过检测表达的报告蛋白的强弱变化，判定被 筛选药物是否能够影响TGF-P信号通路。因此，报告载体中的所述报告蛋白可为现 有的不存在于哺乳动物细胞的报告蛋白，如增强绿色荧光蛋白、半乳糖苷酶、氯霉 素乙酰转移酶、荧光素酶等常用报告蛋白中的任一种。
为了便于检测报告蛋白的表达情况，所述报告蛋白优选为增强绿色荧光蛋白 (EGFP)，在荧光显微镜下即可检测EGFP的表达情况。 所述哺乳动物细胞表达载体具体可为pcDNA3. 1 ( + )。 本发明的另一个目的是提供一种与TGF-P信号通路相关药物的筛选模型。 本发明所提供的与TGF- e信号通路相关药物的筛选模型，是转入上述任一种报 告载体的、且本身存在TGF- P信号通路的哺乳动物细胞系。
所述哺乳动物细胞系具体可为H印3B、 H印G2、 HEK293或K562等哺乳动物细胞系。
本发明所提供的与TGF- e信号通路相关药物的筛选模型，在含新霉素的MEM
培养基中培养，其他培养条件与普通H印3B细胞的培养条件相同。
本发明的药物筛选模型适合于筛选与TGF- P信号通路相关药物，特别适合于自 动化筛选多靶点高通量小分子药物。实验结果表明本发明的与TGF- P信号通路相关 药物的筛选模型可靠稳定，而且操作简便，与传统药物筛选模型相比，大大提高了 筛选效率，降低了筛选成本，縮短了筛选周期，与现有高通量药物筛选模型相比， 减少受试化合物用量，减少放射性污染。因此，将本发明的药物筛选模型应用于相 关药物开发中，将会降低开发费用，加快开发进程，有着广阔的应用前景。
图1为本发明的TGF-P信号通路相关药物筛选模型对SB-431542的筛选效果， 以及筛选小分子化合物A的结果。
具体实施例方式
实施例1、构建与TGF- P信号通路相关药物的筛选模型 1、构建CAGA-EGFP报告质粒
(1) 12个串联在一起的"CAGA-box"序列及含有"TATA box"的腺病毒主要 晚期启动子(the adenovirus major late promoter, MLP)序歹!j的获得
人工合成12个串联在一起的"CAGA-box"双链DNA序列和腺病毒主要晚期启 动子(MLP)序列，并且使MLP序列连接在12个CAGA-box序列后，其核苷酸序列 如序列表中序列1所示。
5， -CACACGCGTCTCGAGAGCCAGACAAAAAGCCAGACATTTAGCCAGACACTCGAGAGCCAGACA
CCTCACTCTCTTC丰AGCTTAGC-3 ，
(2) 增强型绿色荧光蛋白(EGFP)编码基因的获得
用限制性内切酶Hind III和Not I酶切pEGFP-Nl (BD Biosciences Clontech， Catalog #6085-1)，回收大小为776bp的增强型绿色荧光蛋白(EGFP)编码基因 片段。
(3) 将(1)的12个串联在一起的"CAGA-box"序列、MLP序列，连同(2) 的EGFP的cDNA序列插入pcDNA3. 1 (+)质粒
用限制性内切酶Mlu I和HindlII将pcDNA3. 1 ( + )质粒(Invitrogen)本身的 CMV启动子去除；将(1)合成的12个串联在一起的"CAGA-box"及MLP序列(即序
列表中序列l所示序列)用Mlu I和HindIII酶切，然后连入上述得到的线性载体中， 得到重组载体pcDNA3-CAGA-MLP;用限制性内切酶Hind III和Not I酶切重组载体 pcDNA3-CAGA-MLP，然后将步骤(2)获得的增强型绿色荧光蛋白(EGFP)编码基因 插入pcDNA3-CAGA-MLP的Hind III和Not I位点，得到CAGA-EGFP报告质粒。 2、转入CAGA-EGFP报告质粒的细胞系的获得
(1) 转染
将CAGA-EGFP报告质粒用脂质体Lipofectamine (Invitrogen)转染到H印3B 细胞系(购自ATCC)，再将其接入含10% (体积百分含量)Hyclone胎牛血清的MEM 培养基中，在37"C培养48小时后，加400ug/ml新霉素筛选，待两周后挑取单克隆， 继续培养。
(2) 筛选
向每个单克隆培养孔中加入终浓度为50pM的人TGF-P1 (R&D Systems)进行 刺激，24小时后，用荧光显微镜观察细胞是否发出绿色荧光。将在TGF-Pl刺激下 能发出均一绿色荧光的单克隆进行传代培养并冻存。所有能发出均一绿色荧光的单 克隆，在没有TGF-Pl刺激的情况下，均完全没有荧光(图la)，经50pM TGF-P 1 刺激24小时，均可以稳定表达亮度均一的绿色荧光蛋白(图lb)。这些克隆即为 CAGA-EGFP报告基因H印3B稳定细胞系，也就是与TGF-P信号通路相关药物的筛选模 型。
实施例2、用实施例1获得的筛选模型筛选已知的能抑制TGF- e信号通路药物 SB-431542和未知药物A
本药物筛选模型的应用方法为将实施例l获得的筛选模型均匀培养在分别包 被有各种适量小分子化合物的96孔板中，培养一段时间后，加TGF-ei刺激，24小 时后观察绿色荧光的变化情况。如果绿色荧光减弱或消失，表明在小分子化合物的 干扰下，TGF-P通路上的信号转导分子表达受到抑制；如果绿色荧光增强，表明在 小分子化合物的干扰下，TGF-e信号通路的一些抑制因子的表达受到影响。
下面举例说明本药物筛选模型的应用方法
将CAGA—EGFP报告基因H印3B稳定细胞株均匀培养在分别包被有浓度为10 uM的 SB-431542 (筛选系统的阳性对照)(Sigma)和未知小分子化合物A的96孔板中， 每种小分子化合物包被3孔，用MEM培养基在37T:培养24小时后，向每孔加入 50pMTGF-P 1， 24小时后观察绿色荧光的变化情况。
结果表明向包被有SB-431542的实验孔加入TGF-ei进行剌激，没有观察到绿 色荧光(图lc)，表明此筛选模型能筛选与TGF-e信号通路相关药物；在含有小分 子化合物(命名为A)的实验孔中加入TGF-Pl进行刺激，24小时后没有观察到绿色 荧光(图ld)，表明小分子A能抑制TGF-P通路。
序列表
<160〉1
<210>1
<211>227
<212〉靈
〈213〉人工序列
<220〉
〈223〉
<400>1
cacacgcgtc tcgagagcca gacaaaaagc cagacattta gccagacact cgagagccag 60
acaaaaagcc agacatttag ccagacactc gagagccaga caaaaagcca gacatttagc 120
cagacactcg agagccagac aaaaagccag acatttagcc agacactgaa ggggggctat 180
aaaagggggt gggggcgcgt tcgtcctcac tctcttccaa gcttagc 22权利要求
1、一种报告载体，是将12个CAGA-box组成的串联序列、腺病毒主要晚期启动子序列及报告蛋白编码基因插入哺乳动物细胞表达载体的多克隆位点得到的重组表达载体。
2、 根据权利要求1所述的报告载体，其特征在于所述12个CAGA-box组成 的串联序列及腺病毒主要晚期启动子序列连在一起，其脱氧核糖核苷酸序列为序列 表中序列1中自5'末端第16 — 218位脱氧核糖核苷酸。
3、 根据权利要求1或2所述的报告载体，其特征在于所述12个CAGA-box 组成的串联序列及腺病毒主要晚期启动子序列连在一起，其脱氧核糖核苷酸序列如 序列表中的序列l所示。
4、 根据权利要求1或2所述的报告载体，其特征在于所述报告蛋白为不存 在于哺乳动物细胞的报告蛋白。
5、 根据权利要求4所述的报告载体，其特征在于所述报告蛋白为增强绿色 荧光蛋白。
6、 根据权利要求1-5中任一所述的报告载体，其特征在于所述哺乳动物细 胞表达载体为pcDNA3. 1 ( + )。
7、 一种与TGF- 0信号通路相关药物的筛选模型，是转入权利要求1至6中任 一所述的报告载体的且存在TGF- 0信号通路的哺乳动物细胞系。
8、 根据权利要求7所述的筛选模型，其特征在于所述哺乳动物细胞系为 H印3B、 H印G2、 HEK293或K562细胞系。
全文摘要
本发明涉及一种药物筛选模型及其专用质粒，特别是涉及一种与TGF-β信号通路相关药物的筛选模型及其专用质粒。本发明所提供的报告质粒，是将12个CAGA-box组成的串联序列、腺病毒主要晚期启动子序列及报告蛋白编码基因序列插入哺乳动物细胞表达载体的多克隆位点得到的重组表达载体。本发明所提供的TGF-β信号通路相关药物的筛选模型，是含有所述报告质粒的人肝癌细胞系。本发明的与TGF-β信号通路相关药物的药物筛选模型可靠稳定，而且操作简便，大大提高了筛选效率，降低了筛选成本，缩短了筛选周期，减少受试化合物用量，减少放射性污染。因此，将本发明的药物筛选模型应用于相关药物开发中，将会降低开发费用，加快开发进程，有着广阔的应用前景。
文档编号C12N15/63GK101182535SQ20071017782
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者宁元亨, 强 王, 陈晔光 申请人:清华大学