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Method Article
Neste protocolo, foi descrito um método para mineração gênica e análise de sequência de purina nucleosidase (PN, EC:3.2.2.1) baseado em RNA-Seq. A análise ProtProm foi aplicada para mostrar as estruturas secundárias e terciárias únicas da NP. Além disso, o gene PN foi clonado a partir do transcriptoma para verificar a confiabilidade dos resultados de RNA-Seq.
O fungo da lagarta (Ophiocordyceps sinensis) é um dos fungos mais valorizados da medicina tradicional chinesa (MTC) e contém muitos ingredientes ativos, como a adenosina. A adenosina é considerada um ingrediente biologicamente eficaz que possui uma variedade de atividades antitumorais e imunomoduladoras. A fim de elucidar ainda mais o mecanismo da purina nucleosidase (PN) na biossíntese de adenosina, um gene que codifica PN foi minerado com sucesso e posteriormente analisado com base no banco de dados RNA-Seq do fungo da lagarta. O cDNA de comprimento total do PN foi de 855 pb, que codificou 284 aminoácidos. A análise BLAST mostrou a maior homologia de 85,06% com nucleosídeo hidrolase no NCBI. A análise ProtProm mostrou que o peso molecular relativo foi de 30,69 kDa e o ponto isoelétrico foi de 11,55. A estrutura secundária da NP foi predita pelo Predict Protein; Os resultados mostraram que a estrutura da hélice alfa foi responsável por 28,17%, a estrutura da fita foi responsável por 11,97% e a estrutura do loop foi responsável por 59,86%. Além disso, o gene PN foi posteriormente clonado a partir do transcriptoma e detectado por eletroforese em gel de agarose para verificação. Este estudo fornece base científica mais suficiente e novas ideias para a regulação genética da biossíntese de adenosina na MTC fúngica.
A medicina tradicional chinesa fúngica (MTC) possui abundantes recursos de espécies 1,2. O fungo da lagarta (Ophiocordyceps sinensis) é um conhecido fungo da MTC e é considerado uma fonte de drogas inovadoras 3,4. O fungo da lagarta é uma mistura combinada de vermes e fungos encontrada no planalto tibetano no sudoeste da China, onde Hirsutella sinensis é parasita no corpo da lagarta5. Atualmente, H. sinensis é relatado como o único anamorfo do fungo da lagarta de acordo com evidências de biologia molecular e morfológica 6,7, e tem menos toxicidade associada e eficácia clínica semelhante em comparação com o fungo da lagarta selvagem8. Foi revelado que o H. sinensis possui uma variedade de ingredientes biologicamente eficazes, como nucleosídeos, polissacarídeos e ergosteróis, com extensos efeitos farmacológicos, como reparar uma lesão hepática 9,10,11. A adenosina é um ingrediente ativo típico isolado do fungo da lagarta e é um tipo de alcalóide purina12. A adenosina tem uma variedade de atividades biológicas: antitumoral, antibacteriana e imunomoduladora13,14. Infelizmente, o mecanismo biossintético da adenosina, bem como os principais genes envolvidos, ainda não estão claros 15,16.
A adenosina apresenta principalmente seu efeito antitumoral por meio de ações imunossupressoras no microambiente tumoral17. Foi relatado que a adenosina apresentava funções imunossupressoras, o que foi fundamental para iniciar o reparo tecidual após a lesão e para proteger os tecidos contra a inflamação excessiva18,19. Além disso, foi demonstrado que a repressão da imunidade mediada pela adenosina pode prejudicar gravemente a imunovigilância do câncer, bem como promover o crescimento do tumor20. Assim, é urgente estudar o mecanismo de biossíntese de adenosina para sua ampla aplicação em antitumorais.
Foi relatado que uma visão completa dos genes expressos e seus níveis de expressão poderia ser sistematicamente conduzida pelo sequenciamento de última geração do transcriptoma21. Além disso, o sequenciamento e a análise do transcriptoma foram aplicados para prever os genes envolvidos na via biossintética dos ingredientes ativos e investigar ainda mais a interação de diferentes vias biossintéticas22. A nucleosidase de purina (PN, EC 3.2.2.1) é uma classe de nucleosidase com especificidade de substrato para nucleosídeos de purina, que pode hidrolisar as ligações glicosídicas de nucleosídeos de purina em açúcares e bases23. Normalmente desempenha papéis importantes na biossíntese de adenosina. Foi relatado que a via biossintética da adenosina na MTC fúngica foi prevista; qPCR e expressão gênica mostraram que o aumento do acúmulo de adenosina é resultado da regulação negativa do gene PN , indicando que o gene PN pode desempenhar um papel importante na biossíntese de adenosina15. Portanto, o mecanismo da NP na biossíntese de adenosina deve ser urgentemente esclarecido. No entanto, as informações da sequência e a estrutura proteica da NP, bem como outros genes-chave envolvidos na biossíntese de adenosina da MTC fúngica, não foram mais estudadas.
Neste estudo, uma nova sequência do gene PN foi extraída de dados de RNA-Seq do fungo da lagarta e verificada por clonagem de genes. Além disso, as características moleculares e a estrutura proteica da NP foram analisadas de forma abrangente, o que poderia fornecer novas direções e ideias para a regulação gênica da biossíntese de adenosina.
NOTA: Uma cepa de anamorfo do fungo lagarta (H. sinensis) foi depositada em nosso laboratório. Escherichia coli DH5 foram preservados pelo Hospital de Shenzhen, Universidade de Medicina Chinesa de Pequim.
1. Preparando-se para RNA-Seq
2. Mineração gênica da purina nucleosidase
3. Análise bioinformática
4. Clonagem de genes e construção de plasmídeo recombinante
A sequência ORF do gene PN tinha 855 pb de comprimento, que codificava 284 aminoácidos com uma massa molecular calculada de 30,69 kDa e um ponto isoelétrico previsto de 11,55, indicando que a PN é uma proteína alcalina. A aplicação do SignalP4.0 Server foi conduzida para identificar o peptídeo sinal, e os resultados indicaram que o PN não possui peptídeos sinal. Além disso, os resultados da pesquisa BLASTP indicaram que o PN originado do fungo lagarta compartilhou a m...
A saúde humana enfrenta uma série de problemas médicos importantes, como doenças tumorais, cardiovasculares e cerebrovasculares 26,27. A MTC tem sido considerada a fonte de pesquisa e desenvolvimento de medicamentos inovadores, devido aos seus ricos recursos de espécies e estrutura e funções diversificadas de ingredientes ativos28,29. O fungo lagarta é um parasita...
Os autores não relatam conflitos de interesse.
Este estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (31871244, 81973733, 81803652), Fundação de Ciências Naturais da Província de Guangdong (2019A1515011555, 2018A0303100007), Fundação de Shenzhen da Comissão de Saúde e Planejamento Familiar (SZBC2018016), Fundo Especial para o Desenvolvimento Econômico e Tecnológico do Distrito de Longgang da Cidade de Shenzhen (LGKCYLWS2020064, LGKCYLWS2019000361).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
RNase-free DNase I | TaKaRa | 2270B | |
PolyATtract mRNA Isolation Systems | Promega | III | |
Random hexamer-primers | Thermo Scientific | SO142 | |
NEBNext1 Ultra RNA Library Prep Kit | NEB | E7530S | |
PCR extraction kit | QiaQuick | ||
Agarose | TransGen Biotech | GS201-01 | |
High-throughput sequencer | Illumina | HiSeq™ 4,000 | |
LTF Viewer | LTF | V5.2 | |
ORF program | NCBI | ||
ProtParam tool | SIB Swiss Institute of Bioinformatics | ||
SignalP Server | DTU Health Tech | 5.0 | |
BLAST | NCBI | ||
Clustal X program | UCD Dublin | ||
MEGA | Center for Evolutionary Medicine and Informatics | 4.0 | |
InterProScan | European Molecular Biology Laboratory | ||
Predict Protein | Technical University of Munich | ||
WISS-MODEL | Swiss Institute of Bioinformatics | ||
Primer Express | Applied Biosystems | 3.0 | |
EcoRI | NEB | R0101V | |
NotI | NEB | ER0591 | |
pMD18-T Vector | TaKaRa | 6011 | |
agarose | Sigma-Aldrich | GS201-01 | |
Trans2K® Plus II DNA Marker | Sigma-Aldrich | BM121-01 | |
6×DNA Loading Buffer | Sigma-Aldrich | GH101-01 | |
GelStain | Sigma-Aldrich | GS101-02 | |
50 x TAE | Sigma-Aldrich | T1060 | |
Gel imaginganalysis system | Syngene | G:BOX F3 | |
E. coli JM109 | Promega | ||
T4 DNA ligase | EarthOx | BE004A-02 | |
pPIC9K | Genloci | GP0983 |
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