N-糖基化修饰对热休克蛋白gp96免疫学功能的影响

文中旨在以N-糖基化位点突变的重组热休克蛋白gp96为对象,研究N-糖基化修饰对其免疫功能的影响。首先利用昆虫表达系统表达野生型和突变型gp96蛋白,并检测其糖基化水平。进一步通过体外和体内实验,利用流式细胞术和酶联免疫吸附试验 (Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA) 检测小鼠CD8+IFN-γ+ T细胞亚群和IFN-γ的分泌,查明糖基化对gp96抗原呈递功能的影响,进一步用ATPase试剂盒检测gp96的ATPase活性。最后通过小鼠免疫实验探究糖基化对gp96疫苗佐剂功能和活化流感疫苗特异性T细胞的影响。结果显示,N-糖基化修饰位点突变后,重组gp96蛋白总含糖量下降了27.8%。与野生型重组蛋白相比,突变gp96的抗原呈递能力减弱,同时ATPase活性明显降低。同时与野生型重组gp96相比,突变gp96佐剂活化流感疫苗特异性T细胞水平也明显减少。这些结果表明,N-糖基化修饰参与调节gp96的ATPase活性和抗原呈递功能,进而影响其疫苗佐剂功能,为开发基于gp96的佐剂疫苗提供了依据。     

构建大肠埃希菌底盘细胞合成N-糖基化蛋白的研究进展

N-糖基化是自然界中主要的翻译后修饰之一,对蛋白质结构和功能的影响十分重要。随着糖工程领域的快速发展,在大肠埃希菌(Escherichia coli)中完成治疗性蛋白的N-糖基化修饰变得更加普遍。利用基因编辑技术对大肠埃希菌基因组进行编辑,使大肠埃希菌获得新的性状和生产能力,可以提高目标糖蛋白的产量。本文综述了通过基因编辑技术改造大肠埃希菌基因组来构建大肠埃希菌底盘细胞,及在此基础上优化N-糖基化效率以提高N-糖基化蛋白产量的研究进展,为构建具有N-糖基化修饰功能的工程菌株提供依据,为更好地进行糖蛋白生产,及进一步高效开发“糖蛋白工厂”提供策略。     

真菌N-糖基化系统在异源表达中的研究进展

在近20年来,越来越多的真菌被开发成异源蛋白表达宿主,用来生产各种药用蛋白和酶类。随着对真菌异源表达系统的研究,人们也渐渐意识到真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统有着明显的区别,这也成为真菌生产高等动物源性糖蛋白的一个技术瓶颈。本文综述了真菌在异源表达糖蛋白工程中其N-糖基化系统的研究进展。包括N-糖基的检测技术和改造策略,并重点介绍了真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统的差异,以期为日后真菌N-糖基化系统动物源化甚至人源化改造提供参考。     

平分型GlcNAc糖基化修饰的生物学功能

平分型GlcNAc（bisecting N—acetylglucosamine）修饰是糖蛋白N-聚糖核心的常见分支修饰形式,哺乳类动物该糖基化修饰由β1,4-N-乙酰葡糖氨基转移酶Ⅲ催化。该修饰对分子结合、信号传导、生殖发育以及肿瘤细胞的生物学行为都有重要影响。相应地,针对平分型GlcNAc修饰N-聚糖的检测也正逐步成为糖生物学领域内的研究热点之一。     

朊蛋白的细胞生物学研究

朊蛋白病是人和牛羊等哺乳动物所患的致命性的神经系统变性疾病,它是由机体内正常的朊蛋白改变构象后所引起的疾病。本综述对朊蛋白在细胞生物学领域的认知和理解进行了归纳总结,阐述了正常和异常朊蛋白的翻译、表达、定位、裂解、转化等一系列过程,是对疾病本质的有益探索。     

哺乳动物朊蛋白基因序列变异及其系统发育意义

以朊蛋白基因(PRNP)为研究对象,从GenBank中选取代表哺乳动物的17目61属共84个物种PRNP的编码区序列,分析了该基因的结构及其在不同层次分类阶元间的进化关系.发现由于在基因内序列重复区存在插入或缺失,PRNP的编码区长度在哺乳动物不同目的物种间存在差异.在终止密码子的使用上不同目的物种之间存在明显的偏好性, TGA和TAG是哺乳动物PRNP最常用的终止密码子,只有奇蹄目的5个种和有袋目袋鼠科的2个种是使用TAA终止.所有84条序列呈现了较高的核苷酸多样性(10.54%).以PRNP为分子标记构建的系统进化树总体上是和以往研究一致的,结果表明PRNP可以应用于哺乳动物较高分类单元的系统进化研究,但对于能否用于种间和种内不能肯定.最后应用系统进化树对尚未有患病报道的哺乳动物的患病可能性进行了预测.     

哺乳动物N-糖基化途径中关键酶唾液酸合酶和CMP-唾液酸合成酶基因在转基因家蚕中的表达

对昆虫的N-糖基化途径进行修饰改变是扩展昆虫蛋白表达系统应用范围的重要途径。本研究利用基于piggyBac转座子的家蚕Bombyx mori转基因技术表达昆虫所缺乏的哺乳类糖基化途径中的关键基因, 构建了可以同时表达小鼠Mus musculus唾液酸合酶和小鼠CMP-唾液酸合成酶两个基因的piggyBac表达载体, 选用家蚕肌动蛋白A3启动子控制基因的表达, 并导入3×P3启动子控制下的增强绿色荧光蛋白EGFP作为分子标记。在得到的G1代转基因家蚕中对转入的基因进行了分子水平的鉴定和分析, 为在家蚕这种模式昆虫中模拟哺乳类糖基化途径奠定了基础。     

N-糖基化移位对乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白核酸疫苗的表达及免疫原性的影响

目的：研究N-糖基化移位对乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白核酸疫苗体外蛋白表达及小鼠体内体液免疫及细胞免疫应答的影响。方法：通过基因工程中定点突变技术,将乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白（MHBs）中第4位氨基酸上连接的糖链去除,或将糖链依次移位至第5、6或7位氨基酸,来构建N-糖基化去除及移位的核酸疫苗,分别命名为Adr—dN4、Adr-N4—5、Adr—N4．6、Adr—N4．7。用上述核酸疫苗与野生型MHBs核酸疫苗（pSW3891／MHBs／Adr,简称Adr）及空载体质粒pSW3891分别用脂质体瞬时转染293T细胞,应用蛋白印迹法检测MHBs的表达。采用肌肉注射法,以各组疫苗分别对BALB／c小鼠于第0、2、4和6周进行免疫．用ELISA法检测小鼠血清中抗．HBs抗体、ELISPOT法检测小鼠表面抗原多肽特异性分泌IFN-T的脾细胞数量。结果：蛋白印迹法结果显示Adr、Adr-dN4、Adr—N4．5、Adr—N4—6、Adr-N4—7体外转染293T细胞后,均可以在293T细胞内表达,且Adr、Adr-N4—5、Adr-N4—7可将表达产物分泌到细胞外。ELISA及EISPOT结果表明：Adr免疫组小鼠抗-HBs终点滴度及表面抗原特异性分泌IFN-γ的脾细胞数量,均略高于其他免疫组小鼠,但与Adr—N4—5、Adr．N4—7相比无统计学差异（P〉0．05）,与Adr-dN4和Adr—N4—6组相比有显著的统计学差异（P〈0．05）。结论：在第5或7位氨基酸附加N-连接糖链,能修补或替代Asn4连接糖链引导MHBs分泌的功能。HBs表达蛋白分泌到细胞外对诱导机体产生特异性细胞和体液免疫是至关重要的。     

N- 糖基化移位对乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白核酸疫苗的 表达及免疫原性的影响

目的:研究N-糖基化移位对乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白核酸疫苗体外蛋白表达及小鼠体内体液免疫及细胞免疫应答的影响。方法:通过基因工程中定点突变技术,将乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白(MHBs)中第4位氨基酸上连接的糖链去除,或将糖链依次移位至第5、6或7位氨基酸,来构建N-糖基化去除及移位的核酸疫苗,分别命名为Adr-dN4、Adr-N4-5、Adr-N4-6、Adr-N4-7。用上述核酸疫苗与野生型MHBs核酸疫苗(pSW3891/MHBs/Adr,简称Adr)及空载体质粒pSW3891分别用脂质体瞬时转染293T细胞,应用蛋白印迹法检测MHBs的表达。采用肌肉注射法,以各组疫苗分别对BALB/c小鼠于第0、2、4和6周进行免疫,用ELISA法检测小鼠血清中抗-HBs抗体、ELISPOT法检测小鼠表面抗原多肽特异性分泌IFN-γ的脾细胞数量。结果:蛋白印迹法结果显示Adr、Adr-dN4、Adr-N4-5、Adr-N4-6、Adr-N4-7体外转染293T细胞后,均可以在293T细胞内表达,且Adr、Adr-N4-5、Adr-N4-7可将表达产物分泌到细胞外。ELISA及EISPOT结果表明:Adr免疫组小鼠抗-HBs终点滴度及表面抗原特异性分泌IFN-γ的脾细胞数量,均略高于其他免疫组小鼠,但与Adr-N4-5、Adr-N4-7相比无统计学差异(P>0.05),与Adr-dN4和Adr-N4-6组相比有显著的统计学差异(P<0.05)。结论:在第5或7位氨基酸附加N-连接糖链,能修补或替代Asn4连接糖链引导MHBs分泌的功能。HBs表达蛋白分泌到细胞外对诱导机体产生特异性细胞和体液免疫是至关重要的。     

黑曲霉Aspergillus niger 963植酸酶基因phyA2 N-糖基化突变体的构建与表达分析

为研究N-糖基化对黑曲霉Aspergillus niger963植酸酶蛋白酶学性质的影响,利用Megaprimer PCR介导基因定点突变的技术,构建了植酸酶phyA2基因两个N-糖基化突变体,即将该基因编码蛋白质N87位和N102位的天冬酰胺密码子置换为编码与其具有相似结构的谷氨酰胺密码子,两个突变体分别命名为N87Q、N102Q,经测序结果比对和图谱分析,表明在核酸水平上成功实现了点突变,构建了酵母表达载体pPIC9-N87Q,pPIC9-N102Q,转化毕赤酵母GS115,经发酵罐水平诱导表达后,获得了N-糖基化缺失突变蛋白,对突变体蛋白在60℃进行处理发现,突变体N87Q处理1h后剩余50%的酶活,N102Q处理10min后酶活完全丧失,在37℃,不同的pH缓冲体系(pH1~10)处理1h,N87Q剩余约大于70%的活性,而N102Q在pH8的环境下,没有检测到酶活。     

Tau融合蛋白及其缺失突变体与朊蛋白的体外作用分析

在部分朊病毒病（prion diseases）中,高度磷酸化的微管相关蛋白tau与朊蛋白(prion protein,PrP)发生共定位,tau蛋白可能在朊病毒病的病理机制中有重要作用. 本室已经证明二者可以发生分子间相互作用,本文进一步分析了tau蛋白与prion的体外相互作用及作用位点. 利用RT-PCR方法从人源细胞系SHSY5Y cDNA中扩增出微管相关蛋白tau全长cDNA序列,克隆至质粒pGEX-2T载体,在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白GST-tau. 利用GST pull-down及免疫共沉淀方法检测全长tau蛋白与PrP23-231的分子间相互作用. 进一步表达tau 蛋白的各种缺失突变体,确定tau蛋白与PrP蛋白的相互作用位点. 结果表明,所表达的全长tau蛋白及各种缺失突变体均为可溶性蛋白,Western印迹结果显示,各种蛋白均能很好的被tau蛋白单抗识别. GST pull-down和免疫共沉淀实验均显示,原核表达的全长tau蛋白可与全长的PrP蛋白在体外发生相互作用,并确定相互作用位点位于tau蛋白的N端序列及中段的重复区. 上述结果为研究tau蛋白与PrP的相互作用在朊病毒病的发病机制中的意义提供了一定的理论基础.     

The Unfolded State of the Murine Prion Protein and Properties of Single-point Mutants Related to Human Prion Diseases

The prion protein can exist both in a normal cellular isoform and in a pathogenic conformational isoform. The latter is responsible for the development of different neurodegenerative diseases, for example Creutzfeldt-Jakob disease or fatal familial insomnia. To convert the native benign state of the protein into a highly ordered fibrillar aggregate, large-scale rearrangements of the tertiary structure are necessary during the conversion process and intermediates that are at least partially unfolded are present during fibril formation. In addition to the sporadic conversion into the pathogenic isoform, more than 20 familial diseases are known that are caused by single point mutations increasing the probability of aggregation and neurodegeneration. Here, we demonstrate that the chemically denatured states of the mouse and human prion proteins have very similar structural and dynamic characteristics. Initial studies on the single point mutants E196K, F198S, V203I and R208H of the oxidized mouse construct, which are related to human prion diseases, reveal significant differences in the rate of aggregation. Aggregation for mutants V203I and R208H is slower than it is for the wild type, and the constructs E196K and F198S show accelerated aggregation. These differences in aggregation behaviour are not correlated with the thermal stability of the mutants, indicating different mechanisms promoting the conformational conversion process.     

不同哺乳动物细胞表达尿激酶原的研究

以重组尿激酶原(pro-UK)为研究对象,构建了细胞表达载体,对不同细胞表达载体进行了较为系统的比较性研究。确定了所构建pro-UK三种载体的表达特性,成功建立了pro-UK哺乳动物细胞表达系统。重组Namalwa、Vero和Sp2/0细胞表达proUK的水平分别是200、12.5和50IU/(10.6 cell.24h)。亲和层析纯化pro-UK纯度在90%以上。免疫吸附溶酰胺测定表明CHO细胞表达pro-UK单链比例最低,而Vero和Namalwa细胞表达pro-UK单链比例最高。该研究对生产pro-UK时,选择更好的哺乳动物细胞表达系统具有重要的指导意义。     

哺乳动物细胞中重组蛋白瞬时表达技术（TGE）的研究进展

近年来越来越多的重组蛋白,尤其是单克隆抗体,作为生物药应用于医疗。临床及实验室研究中,经常要求在短时间内生产一定量的候选蛋白供应研究需求。经典的建立稳定细胞系生产重组蛋白过程复杂冗长,而作为替代方法,瞬时基因表达技术在数周内即可生产数十至数百毫克重组蛋白,得到广泛应用。本文将总结近年来工业及学术上,在哺乳动物细胞尤其是人胚胎肾细胞（HEK293）TL中国仓鼠卵巢细胞（CHO）中瞬时表达重组蛋白的一系列研究,概述瞬时表达技术在宿主细胞改造、表达载体最优化设计、瞬时转染条件等方面的研究进展,并展望其未来发展方向。     

哺乳动物细胞中重组蛋白瞬时表达技术(TGE)的研究进展

近年来越来越多的重组蛋白,尤其是单克隆抗体,作为生物药应用于医疗。临床及实验室研究中,经常要求在短时间内生产一定量的候选蛋白供应研究需求。经典的建立稳定细胞系生产重组蛋白过程复杂冗长,而作为替代方法,瞬时基因表达技术在数周内即可生产数十至数百毫克重组蛋白,得到广泛应用。本文将总结近年来工业及学术上,在哺乳动物细胞尤其是人胚胎肾细胞(HEK293)及中国仓鼠卵巢细胞(CHO)中瞬时表达重组蛋白的一系列研究,概述瞬时表达技术在宿主细胞改造、表达载体最优化设计、瞬时转染条件等方面的研究进展,并展望其未来发展方向。     

豚鼠生长激素受体及其突变体在哺乳动物细胞中的功能性表达

采用RT PCR克隆得到豚鼠生长激素受体cDNA。序列同源比较显示生长激素受体的一些功能性保守氨基酸在豚鼠生长激素受体中被其他氨基酸所取代。例如 ,哺乳动物生长激素受体中保守的第 170位组氨酸和第 333位酪氨酸分别是受体二聚化和生长激素刺激蛋白质合成及脂生成所必需的 ,但在豚鼠生长激素受体中分别被酪氨酸和丝氨酸所取代。为此 ,采用定点突变法得到了突变体gpGHRY16 8H和 gpGHRS332Y ,并构建了表达质粒 pcDNA3 gpGHR ,pcDNA3 gpGHRY16 8H和pcDNA3 gpGHRS332Y。借助COS 7和CHO细胞 ,研究了豚鼠生长激素受体及其突变体的生物活性。实验表明转染了pcDNA3 gpGHR的COS 7细胞对牛生长激素具有高亲和性 [Ka=1.3× 10 9(mol/L) -1],并且用鼠抗生长激素受体单克隆抗体mAb2 6 3可检测到一分子量约 92kD的蛋白质。在CHO细胞中 ,虽然两个氨基酸的定点突变不影响受体与配体的结合 ,但都提高了生长激素刺激的蛋白质合成而降低生长激素刺激的脂肪生成。蛋白质印迹实验揭示突变体 gpGHRY16 8和gpGHRS332Y分别降低和提高了生长激素诱导的JAK2酪氨酸磷酸化。因此 ,报道了豚鼠生长激素受体在生长激素代谢功能中的调节作用以及受体中保守氨基酸的取代导致配体结合后信号转导的变化。     

昆虫细胞内N-糖基化途径及人源化糖蛋白表达

虽然昆虫杆状病毒表达系统在蛋白表达领域得到了广泛的应用, 但由于不能表达复杂的末端唾液酸化的N-糖链, 使得该系统在生物制药行业的应用受到了很大的限制。通过比较哺乳动物细胞和昆虫细胞内糖基化途径可知, 其起始步骤一致, 之后再发生分化, 主要表现为3方面, 即昆虫细胞内缺乏哺乳动物细胞所具备的N-乙酰葡萄糖氨转移酶II、 半乳糖基转移酶/N-乙酰氨基半乳糖转移酶、α-2,3-唾液酸转移酶和α-2,6-唾液酸转移酶等延长N-糖链的糖基转移酶; 另外, 昆虫细胞内具有能够特异性地将蛋白质末端的N-乙酰氨基葡萄糖残基从GlcNAcMan3GlcNAc(±α3/6-Fuc)GlcNAc上切除的N-乙酰氨基葡萄糖苷酶及核心α-1,3-岩藻糖基转移酶。本文从上述异同出发, 综述了克服昆虫细胞内不能表达人源化糖蛋白这一缺陷所进行的N-糖基化途径的改造研究--主要集中在昆虫细胞内GlcNAcase的抑制和昆虫细胞内GnT2, GalT/ GalNAcT, ST3及ST6等基因的导入等方面, 结果表明经改造的昆虫细胞可表达人源化糖蛋白, 这将极大地拓宽昆虫杆状病毒表达系统的应用领域。本文还探讨了选择特殊细胞系及特殊培养条件以在昆虫细胞内表达唾液酸化蛋白的可行性。     

PrP及其缺失突变体与微管蛋白的体外相互作用的初步研究

为了进一步确定PrP蛋白与微管蛋白是否发生分子间相互作用以及PrP蛋白多肽链中与微管蛋白相互作用的区域,我们表达纯化了全长的PrP以及PrP蛋白缺失突变体,提取了兔脑组织中天然微管蛋白。利用pull-down及免疫共沉淀方法检测全长PrP及PrP蛋白缺失突变体与微管蛋白是否发生分子间相互作用。结果显示,全长His-PrP23-231能与微管蛋白发生体外相互作用,并首次证实了PrP与微管蛋白相互作用的区域位于PrP N端第23位至91位氨基酸。此研究为进一步研究PrP在神经细胞的主动转运机制以及Prion疾病的发病机制提供了一定的理论基础。     

Prion pathogenesis and secondary lymphoid organs (SLO)

Prion diseases are subacute neurodegenerative diseases that affect humans and a range of domestic and free-ranging animal species. These diseases are characterized by the accumulation of PrP^Sc, an abnormally folded isoform of the cellular prion protein (PrP^C), in affected tissues. The pathology during prion disease appears to occur almost exclusively within the central nervous system. The extensive neurodegeneration which occurs ultimately leads to the death of the host. An intriguing feature of the prion diseases, when compared with other protein-misfolding diseases, is their transmissibility. Following peripheral exposure, some prion diseases accumulate to high levels within lymphoid tissues. The replication of prions within lymphoid tissue has been shown to be important for the efficient spread of disease to the brain. This article describes recent progress in our understanding of the cellular mechanisms that influence the propagation of prions from peripheral sites of exposure (such as the lumen of the intestine) to the brain. A thorough understanding of these events will lead to the identification of important targets for therapeutic intervention, or alternatively, reveal additional processes that influence disease susceptibility to peripherally-acquired prion diseases.     

朊粒蛋白PrP~(Sc)寡聚体的形成与跨膜毒性

朊粒蛋白(prionprotein,PrP)传染致病机制一直是朊粒(prion)研究领域的焦点.由正常型朊粒蛋白(PrPC)向致病型朊粒蛋白(PrPSc)的转变是致病的关键步骤.本文综述了近年来PrPC向PrPSc转变的结构变化特征、PrPSc由单体形成寡聚体的组装机制、以及PrPSc寡聚体的跨膜机制与细胞毒性间的关系等方面的研究进展.