自组装蛋白质芯片——功能蛋白质组学的新工具

传统的蛋白质芯片制备需要进行繁琐的蛋白质表达与纯化。同时,由于蛋白质活性不稳定,蛋白质芯片不宜长期保存。新一代自组装蛋白质芯片,利用无细胞表达体系和DNA固定技术,能够将蛋白质即时、原位表达并固定在芯片上,有效地解决了传统蛋白质芯片的制备和保存问题。目前自组装蛋白质芯片已初步用于大规模蛋白-蛋白质相互作用的筛选,以及鉴定免疫优势抗原等研究。该文介绍了近年自组装蛋白质芯片技术的进展和应用研究。     

应用蛋白质组学和RNAi技术筛选鼻咽癌细胞中p53功能相关蛋白质

为了阐明鼻咽癌中高表达的p53蛋白聚集与失活的机制,高通量地检测与p53功能相关的蛋白质,首先采用RNA干扰(RNAi)技术稳定沉默鼻咽癌细胞系CNE2的p53基因表达,然后用蛋白质组技术研究稳定沉默该基因对鼻咽癌蛋白质表达谱的影响.通过对稳定干扰p53基因后鼻咽癌细胞系CNE2的蛋白质表达谱改变的研究,用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析和电喷雾串联质谱(ESI-Q-TOF-MS)验证鉴定了22个差异表达蛋白质.在这些差异表达蛋白质中,有些是已经报道的p53功能相关蛋白质,如热休克蛋白27(HSP27)、异质性胞核核糖核蛋白K(hnRNPK)、14-3-3σ等,其他可能是新的p53功能相关蛋白质,如eIF4B、TPT1、hnRNPH3、SFRS1等.部分差异表达蛋白质如HSP27、14-3-3σ和GRP75经蛋白质印迹分析技术进行了验证,同时pcDNA3.1-FLAG-p53质粒转染CNE2细胞引起了HSP27、14-3-3σ表达下调,GRP75表达上调.在鼻咽癌细胞中鉴定的22个差异表达蛋白质大致可以分为5类,包括信号传导相关蛋白质、分子伴侣、与转录和翻译相关蛋白质、代谢相关蛋白和细胞结构相关蛋白质,涉及到细胞周期的调控、分子基因表达调控、细胞黏附、细胞代谢等众多事件,它们可能作为p53功能相关蛋白质,为阐明鼻咽癌中p53蛋白聚集及失活的机制提供了重要依据和线索.     

无细胞蛋白质合成系统的研究进展及应用前景

无细胞蛋白质合成系统是现代迅速发展的蛋白质表达系统,以细胞抽提物中酶和蛋白质因子等作为基本反应体系,添加外源模板、底物以及能源物质等维持体系运作,最终在体外合成目标蛋白质。无细胞蛋白质合成系统突破了细胞的生理限制,能够灵活地进行蛋白质合成,极大地提高了蛋白质的产量,不仅可以作为研究转录和翻译的研究工具,而且可以实现蛋白质的高通量表达,在诸多领域带来了突破性的进展。现主要针对无细胞蛋白质合成系统的能量供给、蛋白质的稳定性和折叠修饰以及应用进行综述,以期推动对该技术的理解和应用。     

蛋白质组学研究

目前,蛋白质组学已从早期用双向电泳和凝胶蛋白鉴定进行蛋白质表达谱研究扩展到蛋白质研究的几乎所有方面,如蛋白质相互作用、翻译后修饰、蛋白质结构和蛋白质胞内移位等,可以理解为大规模研究蛋白质相关问题的学科。     

重组蛋白质在酵母表达体系中的高效表达策略

酵母由于其本身的一些优良特性和容易操作性,可以高水平表达重组蛋白,近年来已经有多个酵母表达的蛋白质多肽类药物上市。作为宿主的酵母最常用的是毕赤氏酵母和酿酒酵母。本文对酵母的一般特性、酵母表达操作、密码子、载体和表达策略、两种不同酵母表达系统的特点等进行了论述,供研究者进行酵母高效表达体系的选择与操作参考。     

蛋白质体外表达与进化技术

蛋白质体外表达与进化技术包括核糖体展示技术和mRNA展示技术。与蛋白质体内表达系统相比,体外表达技术可产生较大容量的蛋白质文库（约10^12～10^13左右）,同时在回收编码蛋白质的信息时对文库进行了进化,增加了蛋白质文库的多样性,促进了抗体或配体类蛋白质的亲和成熟能力。该文介绍了蛋白质体外表达技术在新蛋白质（如抗体或配体等）表达筛选中的应用。     

无细胞合成生物学：革新生物医药产业的新策略

无细胞合成生物系统,能够在体外完成生命转录翻译过程,因体系灵活开放、便于控制、表达周期短、高耐受性等特点,可表达细胞系统难以表达的蛋白质。随着无细胞生物传感和体系冻干技术的不断发展,其在医药健康领域的应用不断拓展。本文综述了无细胞合成生物学在按需生物医药合成和便携式医疗检测等医药健康领域的研究进展,该体系的进一步发展有潜力实现更复杂后修饰蛋白质药物的合成、可丰富无细胞生物传感器类型并提高其灵敏性。无细胞合成生物学作为新兴工程策略,未来必将更好地应用于高通量医药蛋白质筛选、新型病原体的检测等医药健康领域。     

无细胞蛋白表达系统新进展及在生物制药工程中的应用

无细胞蛋白表达体系是一种以细胞抽提物为基础的体外合成蛋白质表达技术,具有遗传背景简单、反应操控简便等特点,已成为研究生物反应系统的重要技术手段。在研究人员的不断努力下,反应体系从原核扩展到真核蛋白质合成体系,而且目标蛋白表达量从毫克级提高到数克级每升,成本不断降低,反应规模可达到百公升级。近年来,无细胞蛋白表达系统在复杂蛋白、毒性蛋白和膜蛋白表达方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制药领域的重要应用潜力。总之,无细胞技术已经成为异源蛋白质高效合成和生物制药领域中有巨大潜力的新策略。     

HTLV-Ⅰ tax反义RNA逆转小鼠神经纤维瘤

来源于转基因小鼠 (HTLV ⅠLTRtax基因 )的神经纤维瘤细胞系的细胞中 ,外源基因HTLV I tax高表达产生mRNA和蛋白质 ,使细胞出现转化表型 .当将反向插入了HTLV I taxcDNA的逆转录病毒导入这种细胞后 ,转录生成的反义RNA可抑制tax基因的表达 ,mRNA和蛋白质均减少 40 %强 ;细胞的形态和生长特征也随之发生明显变化 ;原先由Tax蛋白质激活的基因如GM -CSF ,IL -6,LT/TNF (蛋白质水平 ) ,c -myc和LIF(mRNA水平 )等的表达均下调 ;M -CSF(蛋白质水平 )和原癌基因c src(mRNA水平 )的表达上升 ;β 肌纤蛋白mRNA则不受影响 .这些变化可能是由于tax反义RNA降低了细胞内Tax蛋白质浓度的缘故 .这表明HTLV ⅠTax蛋白质维持转化细胞的形态、生长和增殖起关键性作用 ;由Tax蛋白质激活的细胞内源基因的表达受阻 ,则是转基因小鼠发生神经纤维瘤的原因 .     

毕赤酵母表达动物传染病病原基因的研究进展

毕赤酵母表达系统是一种新的真核基因表达系统,由于其有许多突出的优点,如它既有原核生物的特点,又有真核生物的特性,可以对目的蛋白质进行糖基化、二硫键形成等翻译后修饰等特点,越来越受到分子生物学界的重视。已有多种重组蛋白在该系统成功表达,其中许多已被广泛应用于临床诊断治疗或科研工作中。总结了毕赤酵母的表达系统的组成及其在表达动物传染病病原方面的主要研究进展。     

MMP-9信号肽高效诱导PEX重组蛋白在COS7细胞中分泌表达

为了便于收集和纯化, 重组蛋白常需要引导至真核细胞外。蛋白能否分泌主要取决于其是否含有信号肽, 由于不同信号肽诱导蛋白分泌的效率不同,高效信号肽的筛选已成为生物工程领域提高重组蛋白产量的重要策略之一。为了筛选诱导MMP-2 C末端PEX在COS7细胞中高效分泌表达的信号肽,在PEX的N末端分别融合大鼠生长激素(rGH)、小鼠IgG κ链和人基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase 9, MMP-9）的信号肽并比较三种信号肽引导PEX分泌表达的效率。Western免疫印迹和ELISA蛋白定量检测表明MMP-9的信号肽引导PEX蛋白分泌的效率约为其它两种信号肽的两倍。利用Ni-NTA亲和柱对细胞培养基中的PEX进行纯化,蛋白产量约为1mg/L,纯化的PEX重组蛋白具有抑制鸡尿囊膜（chorioallantoic membrane,CAM）血管发生的作用。以上结果提示MMP-9的信号肽有效诱导具有生物活性的PEX重组蛋白在COS7细胞中分泌表达。     

新型真核表达质粒pcDNA6/myc-his-EGFP B 的构建及其在重组基因表达中的应用

增强型绿色荧光蛋白（EGFP, enhanced green fluorescent protein）、myc抗原和6×His已在众多真核表达载体中用作重组蛋白的表达标记,EGFP能发出的绿色荧光,myc抗原能用相应的抗体检测,6×His能被相应的树脂特异吸附。但目前为止,没有一个质粒表达载体能够同时整合三者的功能。本研究构建了一个能够同时整合EGFP、myc抗原和6×His功能的新型真核质粒表达载体,我们将其命名为pcDNA6/myc-his-EGFP B。值得注意的是,为确保目的基因与EGFP基因融合表达后,融合表达产物各组成部分能够保持原有的生物活性,我们运用LINKER程序在EGFP基因的5'端设计了一段编码八肽的连接DNA序列。将一段含有人白细胞介素2（IL-2, human interleukin 2）信号肽编码序列的基因亚克隆进pcDNA6/myc-his-EGFP B的多克隆位点中,使之与EGFP、myc抗原和6×His融合表达,构建成质粒pMHES。用pcDNA6/myc-his-EGFP B和pMHES转染2.2.15细胞,48 h后成功观察到绿色荧光;用pcDNA6/myc-his-EGFP B尾静脉注射Balb/c小鼠,8 h后在小鼠肝脏冰冻切片中同样观察到绿色荧光。用同源建模软件Modeller8V2模拟IL-2与EGFP、myc抗原和6×His融合表达产物的三维结构,结果表明：IL-2、EGFP、myc和6×His各部分互不干扰,连接八肽具有一定的柔性。以上结果表明pcDNA6/myc-his-EGFP B可望作为外源基因在哺乳动物细胞中表达研究和基因治疗的新型载体。     

Cloning and expression of human islet amyloid polypeptide in cultured cells

Efforts to clone amyloidogenic proteins in the cells often have resulted in cell death. We report successful cloning and expression of recombinant human islet amyloid polypeptide (hIAPP) in cultured mammalian cells. Amylin gets secreted, forms fibrils that are toxic to target cells like beta cells of rat and human. The study involves cloning of full-length amylin in fluorescent protein vector followed by transfection into mammalian cells. The transfected cells with recombinant human amylin, secrete the translated protein corresponding to 37-amino acid native mature IAPP. The mature IAPP secreted out of the cell is purified and characterized by MALDI-TOF/TOF-MS and Western blotting. Purified IAPP forms fibrils as seen by Thioflavin-T fluorescence and AFM, and these fibrils were cytotoxic towards pancreatic cell line RIN5mf cells.     

Expression of biologically active rat prolactin in mammalian COS-1 cells

Rat prolactin (PRL) cDNA was constructed in mammalian expression vector, pSVL. Transient expression of rat PRL was performed in COS-1 cells by the DEAE-dextran method. The production of recombinant rat PRL started within 48 h from the cells and reached the level of 1.0-1.5 micrograms/ml/5 x 10(5) cells. The molecular size of recombinant rat PRL was the same as that of standard rat PRL (Mw: 23,000), suggesting successful removal of the signal peptide. The radioimmunoassay and isoelectric focusing analysis showed that recombinant rat PRL has almost the same immunological and biochemical characteristics as those of standard rat PRL. As biological tests, receptor-binding activity, Nb 2 node lymphoma cell growth activity, and mammary gland stimulating activity were examined. The radioreceptor assay showed that recombinant rat PRL has binding activity to mammary microsomal membrane similar to that of standard rat PRL. Recombinant rat PRL also stimulated the growth of Nb 2 lymphoma cells as standard rat PRL. Finally it was shown that recombinant rat PRL promotes the synthesis of the secretory materials in the lumen of mouse mammary gland with the same potency as that of standard rat PRL. In conclusion, recombinant rat PRL, which was produced in mammalian cells in the present experiment, has immunological, biochemical and biological characteristics similar to those of standard PRL, and has full bioactivity.     

Effects of a leucine analog on growth hormone processing and secretion by cultured cells

Bovine and rat growth hormones (bGH and rGH, respectively) possess signal peptides that direct the hormone to the secretory pathway and are proteolytically cleaved prior to secretion. Previous in vitro translation studies indicated that incorporation of the polar leucine analog beta-hydroxyleucine into de novo synthesized polypeptides inhibits signal peptide function. To test the effects of this analog on GH secretion by cultured animal cells, transfections of mouse L-cells with a bGH expression plasmid or metabolic labeling of endogenous rGH in anterior pituitary cells was performed in the absence or presence of beta-hydroxyleucine. Transient expression of bGH in mouse L-cells or endogenous expression of rGH in anterior pituitary cells resulted in an accumulation of GH in the culture medium. Treatment with beta-hydroxyleucine resulted in a block in secretion as evidenced by an accumulation of GHs within these cells. Amino-terminal sequencing of the intracellular form of the analog-substituted GHs demonstrated accurate signal peptide cleavage. In contrast, in vitro translations of bGH RNA performed in the presence of beta-hydroxyleucine and microsomal membranes resulted in the inhibition of signal peptide cleavage. The results suggest that beta-hydroxyleucine can uncouple signal peptide processing and protein secretion in cultured cells.     

Expression of cDNA fragment encoding sperm membrane peptide inE. coli

A secretory high-level expression cloning vector designated as pSBC-20 was constructed by inserting a DNA fragment encoding the signal peptide of ompA protein into pBV 220 vector. Any foreign DNA fragment can be inserted into the polylinker cloning sites located after the secretion signal sequence. The cloned foreign gene is under the control of the P _R -P _L promoter while the expression of the gene is regulated by the cI-gene product. The products are secreted into the periplasmic space of bacteria or into the medium. A recombinant plasmid (pRSD-220) was constructed by inserting the 210 bp from RSD-2, a cDNA encoding a peptide fragment of human sperm protein, into the EcoRI site of pSBC-20. TheE. coli cells transformed with pRSD-220 were propagated at 30 °C, then incubated at 42 °C for several hrs. The cloned gene product was secreted into the culture medium at a high rate. The yield was about 60 mg of gene product per liter of cultured medium.     

痘苗病毒载体研究进展

制备高活性的真核蛋白,必须使用哺乳动物细胞,痘苗病毒为这一工作提供了简便、实用的工具．痘菌病毒宿主范围广,无致癌性,插入长达20多kb的外源基因后仍有感染性,能够高效表达外源蛋白,有效地加工表达产物．而且,痘菌病毒的表达产物可刺激机体免疫系统产生良好的体液免疫和细胞免疫．利用这些特点构建成的哺乳动物细胞高效表达系统将是基因工程药物和基因工程疫苗的有效工具.     

通过信号肽筛选优化耐高温α-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的分泌

以大肠-枯草穿梭载体p MA5质粒为基本骨架,以来源于嗜热脂肪地芽孢杆菌Geobacillus stearothermophilus NUB3621的耐高温α-淀粉酶基因为目标基因,利用POE-PCR法,成功构建针对淀粉酶的信号肽筛选载体。从枯草芽孢杆菌168基因组中扩增得到46个信号肽,利用POE-PCR法,使46个信号肽分别与线性化的筛选载体形成对应的multimer产物,直接转化枯草芽孢杆菌1A751,得到含不同信号肽的重组菌株。发酵结果显示,除了5个与淀粉酶适配性很低的信号肽,其它信号肽均有不同的引导淀粉酶细胞外分泌的能力,其中bgls引导淀粉酶细胞外分泌的能力最强,上清酶活的峰值达1 393.3 U/m L。