共表达构建呈现人白细胞介素-13抗原肽的Qβ噬菌体病毒样颗粒

目的:构建呈现人白细胞介素-13(interleukin-13,IL-13)抗原肽的Qβ噬菌体病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs)疫苗。方法:将人IL-13抗原肽经基因重组插入Qβ噬菌体衣壳蛋白(CP)的C端。在BL21细菌中,经IPTG诱导CP及C端接有IL-13抗原肽的CP(CP/IL-13)同时表达。以硫酸铵沉淀及蔗糖密度梯度离心进行VLPs纯化及分析嵌合VLPs的存在,以HPLC分析VLPs纯度,以电镜观察颗粒形态。小鼠经皮下免疫VLPs后采集血清,以ELISA检测人IL-13特异性Ig G抗体水平。结果:重组蛋白CP与CP/IL-13获得成功表达,两者在密度梯度离心中有一致的、与QβVLPs相同的沉降行为,而CP/IL-13单独无Qβ颗粒行为。经纯化获得了高纯度颗粒,嵌合颗粒与Qβ颗粒形态相似。此外,该VLPs疫苗诱导小鼠产生了IL-13特异的抗体应答。结论:利用共表达策略可成功构建呈现人IL-13抗原表位的嵌合VLPs,为以主动免疫方式调控IL-13在疾病中的病理作用,提供了具有临床应用潜能的疫苗形式。     

猪圆环病毒2型病毒样颗粒的高效组装技术研究*

目的:探索猪圆环病毒2型(PCV2)病毒样颗粒(VLPs)的高效组装技术,提高VLPs的稳定性。方法:利用大肠杆菌表达PCV2 Cap蛋白自组装为VLPs,分析不同离子强度下VLPs的稳定性。利用切向流技术添加尿素,降低pH,可使VLPs解组装,利用硫酸铵分级沉淀、阴离子交换层析纯化获得Cap蛋白,去除尿素,提高离子强度和pH,实现VLPs的高效再组装。结果:PCV2 Cap蛋白自组装VLPs在150mmol/L NaCl下稳定性较差,而在500mmol/L NaCl下可提高VLPs的稳定性,但仍较易发生聚集,核酸含量均较高。在150mmol/L NaCl、300mmol/L尿素和pH 5.5的缓冲体系条件下,能够使VLPs解组装。经25%~50%饱和硫酸铵(V/V)分级沉淀粗纯,阴离子交换层析500mmol/L NaCl下洗脱获得精纯Cap蛋白,蛋白质纯度≥95%,并能够有效去除核酸。通过切向流技术去除体系中的尿素,并将NaCl浓度提高至1mol/L、pH提高至8.0,改变蛋白质表面静电荷分布,实现VLPs的高效、均一再组装,组装效率≥99%,回收率为65.85%,并明显提高VLPs的稳定性,能够稳定保存6个月以上。结论:利用硫酸铵分级沉淀、阴离子交换层析纯化获得Cap蛋白,去除尿素,提高离子强度和pH,实现VLPs的高效再组装。     

HBcAg基因在甲醇型酵母中的表达、产物纯化及其性质的初步研究

为研究乙肝核心抗原蛋白(HBcAg)在甲醇型酵母(PichiaPastoris)中的表达和性质,用PCR方法将HBcAg基因(L)克隆到P.Pastoris胞内表达载体pPIC3k中,并利用电击和同源重组法,将重组质粒pPIC3kL转化感受态的甲醇型GS115酵母菌株。经过筛选得到阳性P.Pastoris重组子。重组菌株经甲醇诱导培养,表达产物的Western印迹结果表明,HBcAg蛋白能在甲醇型酵母(PichiaPastoris)中诱导表达,产物为一215kDa的蛋白。经蔗糖密度梯度超离心和CsCl密度梯度超离心纯化后,ELISA和密度测定结果表明重组HBcAg蛋白主要分布在密度为12576gml和13013gml的2个峰值处。电镜观察表明,该重组HBcAg蛋白能自主装配成大小不同的2种颗粒(即核心颗粒),大颗粒直径约34nm左右,小颗粒直径约30nm左右。同时,我们还观察到,该核心蛋白颗粒在体外可发生集聚现象。     

乙肝核心抗原病毒样颗粒呈现HPV 16L1抗原表位及特异抗体诱导

目的:构建呈现HPV 16L1抗原表位的病毒样颗粒(VLPs),为新型HPV疫苗及特异抗体制备提供新的思路。方法:将编码HPV 16L1抗原表位QPLGVGISGHPLLNKLDDTE寡聚核苷酸片段克隆于HBc Ag基因编码第78、79位氨基酸序列之间,重组质粒转化大肠杆菌DH5α。重组蛋白经IPTG诱导后以SDS-PAGE分析表达情况,并以Western blot鉴定重组蛋白中HPV 16L1表位的免疫反应性。菌体超声破碎后经硫酸铵盐析法和蔗糖密度梯度离心进行纯化,并经凝胶层析Sepharose G25脱盐,最后以电子显微镜及高效液相(HPLC)凝胶过滤色谱鉴定VLPs的存在并分析纯度。纯化的病毒样颗粒分别于0周、2周、4周经皮下注射免疫BALB/c小鼠,以Western blot分析血清特异识别L1蛋白的能力。结果:HBc Ag/L1肽嵌合蛋白获得成功表达,能够被商业化L1抗体特异识别,经密度梯度超速离心及HPLC分析显示其与HBc Ag行为一致,电子显微镜观察进一步确定其以HBc Ag病毒样颗粒形式存在。VLPs免疫小鼠获得的抗血清能够特异识别酵母表达的重组L1蛋白。结论:HBc Ag VLPs成功呈现HPV16L1蛋白并有效激发特异抗体应答。     

含RGD修饰的病毒样颗粒递送ICG靶向肿瘤的研究

目的:获取含RGD靶向肽的乙肝核心病毒样颗粒,为药物靶向纳米递送系统提供一种新型载体。方法:将实验室前期构建测序正确的含RGD修饰的乙肝核心病毒重组质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)中,单因素分析及正交试验探究重组蛋白最适表达条件。在最适表达条件下扩培,收集菌体超声破碎后离心,采用凝胶过滤层析、离子交换和蔗糖密度梯度离心进行纯化,利用透射电镜对形成的RGD-HBc VLPs的形态及稳定性进行鉴定。纯化的RGD-HBc VLPs利用其体外自组装的特性,将光敏剂ICG装载到颗粒的内部,通过静脉注射到4T1乳腺癌荷瘤小鼠,探究重组RGD-HBc VLPs作为纳米递送系统的靶向性。结果:RGD-HBc VLPs在温度32℃、IPTG0.5mmol/L、诱导4h时以可溶性蛋白的形式得到高效表达。经蔗糖密度梯度离心纯化后纯度到达95%以上。透射电镜下观察纯化的RGD-HBc VLPs形态、大小均一,直径约为32nm,通过近红外荧光活体成像证实了RGD-HBc作为纳米载体的靶向性。结论:经表达和纯化后,RGD-HBc VLPs具有较高的表达量和大小均一的形态外貌,近红外荧光活体成像证实具有较好的靶向性,这不仅为肿瘤的可视化诊断提供一种快速、精准、方便的方法,而且为今后靶向免疫治疗提供一种新型载体。     

呈现新型冠状病毒RBD抗原病毒样颗粒的表达与鉴定*

目的:以乙型肝炎病毒核心抗原HBcAg为载体,构建呈现新冠病毒刺突蛋白受体结合域的病毒样颗粒,并鉴定其免疫原性,为新冠病毒疫苗的开发提供新思路。方法:在乙型肝炎病毒核心蛋白氨基酸编码序列第78和81位插入新冠病毒刺突蛋白受体结合域(RBD),并通过柔性linker(G4S)3进行连接,序列优化后将融合基因克隆到原核表达载体pET-28a(+),转化表达菌Rosetta,在自诱导培养基中诱导表达,菌体破碎后经蔗糖密度梯度离心,透析浓缩的方法纯化病毒样颗粒。SDS-PAGE、Western blot、透射电子显微镜检测和鉴定VLPs。将制备的VLPs与佐剂等比例混合经皮下免疫BALB/c小鼠,ELISA检测小鼠血清中特异性抗体,分析该HBc-RBD VLPs的免疫原性。结果:在自诱导培养基中,大肠埃希菌可表达部分可溶的VLPs,经蔗糖密度梯度离心纯化后在透射电子显微镜下可以观察到病毒样颗粒的存在。动物实验表明HBc-RBD VLPs刺激小鼠产生了特异性抗体。结论:在原核表达系统中成功表达了展示RBD抗原的VLPs,并通过小鼠实验初步验证了免疫原性,为新冠病毒疫苗的研发提供了新方向。     

脊髓灰质炎2型病毒样颗粒在毕赤酵母内的表达与鉴定

目的构建可稳定表达脊髓灰质炎病毒(poliovirus,PV)类病毒颗粒(virus-like particles,VLPs)的整合型重组毕赤酵母,鉴定PV VLPs在毕赤酵母细胞中的表达及组装情况。方法根据毕赤酵母密码子偏好性优化salk株II型P1和3CD基因并连接到p Pic ZA载体,构建p Pic ZA-P1-3CD表达载体;用Bgl II线性化p Pic ZA-P1-3CD载体,电转至毕赤酵母GS115中。通过Zeocin抗性筛选获得整合型重组毕赤酵母,随后用高浓度Zeocin抗性筛选得到高表达菌株。甲醇诱导后,用Western Blot检测目的蛋白表达;蔗糖密度梯度离心纯化PV VLPs并进行透射电镜观察。结果成功构建p Pic ZA-P1-3CD表达载体,获得PV VLPs重组毕赤酵母。Western Blot在重组毕赤酵母裂解上清中检测到目的蛋白的表达;蔗糖密度梯度离心纯化后,在透射电镜中观察到直径为30 nm左右的VLPs,其形态与天然的PV颗粒相似。结论成功构建PV-2型VLPs的整合型重组酵母系统,并在毕赤酵母中组装形成了VLPs,为酵母表达系统中PV VLPs疫苗的研制奠定了基础。     

基于HPV16E7蛋白CTLs抗原肽的病毒样颗粒治疗性疫苗的构建

目的:构建呈递HPV16 E7 CTLs抗原表位的病毒样颗粒,并初步评价病毒样颗粒作为治疗性疫苗载体的潜能。方法:根据文献选择有效的HPV16 E7 CTLs表位,合成其正负链寡核苷酸序列,并通过退火形成双链DNA片段。将片段克隆于表达乙肝核心抗原的重组质粒p Thio His AHBc Ag,使抗原肽得以呈现于病毒样颗粒。重组菌经IPTG诱导后经SDS-PAGE鉴定目的蛋白表达。菌体破碎后经硫酸铵盐析法和蔗糖密度梯度离心进行纯化,并经高效液相凝胶过滤色谱和电镜鉴定病毒样颗粒的存在。制备的病毒样颗粒免疫接种了TC-1细胞的肿瘤模型小鼠,检测小鼠肿瘤大小。此外,在体外以抗原肽刺激脾细胞,以ELISA检测IFN-γ表达水平。结果:构建的三个重组表达质粒经酶切鉴定及测序分析证实构建正确。表达的重组蛋白大小与预期相符,并形成了病毒样颗粒。免疫小鼠后显示了抑制肿瘤增长的一定作用趋势。此外,抗原肽体外刺激促进了疫苗免疫小鼠脾细胞IFN-γ的表达,显示疫苗引起机体产生E7特异性的细胞免疫应答。结论:HBc Ag VLPs是有潜能的治疗性疫苗载体。     

重组人成骨蛋白-1的离子交换及分子排阻色谱法纯化及其复性研究

经发酵大量表达重组人成骨蛋白-1(rhOP-1)。SDS-PAGE发现rhOP-1表达量占细菌总蛋白的35%。菌体经裂解、洗涤后,用8mol/L尿素溶解包涵体,离心后提取目的蛋白。经离子交换色谱法对变性状态下的目的蛋白进行纯化,绝大部分杂蛋白被去除,目的蛋白纯度达93%以上。为进一步提高目的蛋白浓度,采用分子排阻色谱法对目的蛋白进行再次纯化,纯度达98%以上。利用降低尿素梯度的方法对纯化的蛋白进行复性,二聚体的含量在50%以上。Westernblot证明了复性后的目的蛋白以单体和有活性的二聚体的形式存在。     

柯萨奇病毒A5病毒样颗粒的制备、纯化和鉴定

目的构建柯萨奇病毒A5(coxsackievirus A5, CV-A5)病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs),并对其进行纯化和鉴定。方法①将CV-A5 P1和3CD基因序列根据昆虫细胞密码子偏好性,对CV-A5-3487R4/CHN XY/2017株基因进行优化并合成,然后分别克隆至供体质粒pFastBacDual的多角体蛋白启动子(polyhedrin promotor, pPh)和pPl0启动子后,构建pFastBacDual-Pl/3CD重组质粒;②重组质粒转化到大肠杆菌(Escherichia coli,)DH10 Bac~(TM)中,转座形成重组杆状病毒质粒(baculovirus plasmid, bacmid);③再将重组bacmid转染Sf9细胞,获得重组杆状病毒并表达CV-A5结构蛋白、组装VLPs。应用限制性酶切、PCR扩增、免疫荧光(immuno-fluorescence assay, IFA)技术对CV-A5 VLPs的蛋白进行鉴定;④再利用蔗糖垫底离心和氯化铯(CsCl)密度梯度离心的方法纯化CV-A5 VLPs,并用SDS-PAGE、Western Blot和透射电镜法进一步检测CV-A5 VLPs的浓度和纯度及颗粒形态。结果 pFastBacDual-P1/3CD重组质粒经限制性双酶切、重组Bacmid PCR鉴定、rCV-A5 VLs PCR鉴定结果显示,均在预期目标处有清晰条带。利用IFA检测重组病毒rBacCV-A5-P1/3CD蛋白,结果可见明显荧光。rCV-A5 VLPs经SDS-PAGE检测到VP0为39 000、VP1为34 000和VP3为27 000;Western Blot检测也可见相应特异性条带。利用透射电镜观察纯化rCV-A5 VLPs,可见直径为23～33 nm的颗粒,形态和大小均与CV-A5一致。结论成功构建了rBacCVA5-P1/3CD重组病毒,并在sf9细胞内成功表达了CV-A5 VLPs,为今后CV-A5 VLPs疫苗的研发奠定了基础。     

丙型肝炎病毒核心重组抗原C_（27）的纯化

高效表达了ＨＣＶ核心区基因抗原之后,对表达蛋白Ｃ_（２７）进行了纯化。经研究,重组蛋白是以包涵体形式存在于宿主菌内的。Ｃ_（２７）重组蛋白分别经过包涵体洗涤、ＤＥＡＥ阴离子交换层析和Ｓ－２００分子筛两步柱层析纯化之后,纯度大于９５％,纯化得率为５３．２％,总回收率为１７．９％。纯化工艺流程简单、得率高,适合向规模化生产发展。     

Self-Organization of Recombinant Membrane Porin OmpF from Yersinia pseudotuberculosis in Aqueous Environments

Recombinant porin OmpF (an integral protein of bacterial outer membrane) from Yersinia pseudotuberculosis was synthesized in Escherichia coli cells as inclusion bodies. By combining the methods of anion-exchange and gel filtration chromatographies, recombinant OmpF (rOmpF) was isolated as an individual protein in its denatured state, and its characteristic properties (molecular mass, N-terminal amino acid sequence, and hydrodynamic radius of the protein in 8M urea solution) were determined. According to the data of gel filtration, dynamic light scattering, optical spectroscopy, and binding of the hydrophobic fluorescent probe 8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid, the rOmpF is fully unfolded in 8 M urea and exists in random coil conformation. In aqueous solutions, rOmpF undergoes conformational changes, reversible self-association, and aggregation. When transferred from 8M urea into water, PBS (containing 0.15 M NaCl, pH 7.4), or buffer containing 0.8 M urea (pH 8.0), fully unfolded rOmpF forms relatively compact monomeric intermediates prone to self-association with formation of multimers. The oligomeric intermediates have high content of native protein-like secondary structure and pronounced tertiary structure. In acidic media (pH 5.0, close to the protein isoelectric point), rOmpF undergoes rapid irreversible aggregation. Therefore, we found that medium composition significantly affects both porin folding and processes of its self-association and aggregation.     

Refolding and purification of recombinant human (Pro)renin receptor from Escherichia coli by ion exchange chromatography

Purification of the recombinant human renin receptor (rhRnR) is a major aspect of its biological or biophysical analysis, as well as structural research. A simple and efficient method for the refolding and purification of rhRnR expressed in Escherichia coli with weak anion‐exchange chromatography (WAX) was presented in this work. The solution containing denatured rhRnR in 8.0 mol/L urea extracted from the inclusion bodies was directly injected into the WAX column. The aggregation was prevented and the soluble form of renatured rhRnR in aqueous solution was obtained after desorption from the column. Effects of the extracting solutions, the pH values and urea concentrations in the mobile phase, as well as the sample size on the refolding and purification of rhRnR were investigated, indicating that the above mentioned factors had remarkable influences on the efficiency of refolding, purification and mass recovery of rhRnR. Under the optimal conditions, rhRnR was successfully refolded and purified simultaneously by WAX in one step within only 30 min. The result was satisfactory with mass recovery of 71.8% and purity of 94.8%, which was further tested by western blotting. The specific binding of the purified rhRnR to recombinant human renin was also determined using surface plasmon resonance (SPR). The association constant of rhRnR to recombinant human renin was calculated to be 3.25 × 10⁸ L/mol, which demonstrated that rhRnR was already renatured and simultaneously purified in one step using WAX. All of the above demonstrate that protein folding liquid chromatography (PFLC) should be a powerful tool for the purification and renaturation of rhRnR. © 2014 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 30:864–871, 2014     

两步串联层析法纯化鼠抗人CD80单克隆抗体4E5

采用阴离子交换与凝胶过滤两步串联层析法,纯化了小鼠腹水来源的CD80阻断型单克隆抗体4E5。腹水样品经离心、过滤预处理后,在Tris-HCl缓冲溶液(pH8.0, 50mmol/L)条件下上阴离子交换柱对目的单抗进行捕集,采用0-0.5 mol/L NaCl浓度分步洗脱;含目的单抗的洗脱馏分再上凝胶过滤柱纯化,用PB缓冲溶液（pH7.2, 20mmol/L）洗脱,获得目的单抗4E5,其生物学活性高、纯度大于95%,抗体总回收率达61%。     

In vitro assembly into virus-like particles is an intrinsic quality of Pichia pastoris derived HCV core protein

Different variants of hepatitis C virus core protein (HCcAg) have proved to self-assemble in vitro into virus-like particles (VLPs). However, difficulties in obtaining purified mature HCcAg have limited these studies. In this study, a high degree of monomeric HCcAg purification was accomplished using chromatographic procedures under denaturing conditions. Size exclusion chromatography and sucrose density gradient centrifugation of renatured HCcAg (in the absence of structured RNA) under reducing conditions suggested that it assembled into empty capsids. The electron microscopy analysis of renatured HCcAg showed the presence of spherical VLPs with irregular shapes and an average diameter of 35nm. Data indicated that HCcAg monomers assembled in vitro into VLPs in the absence of structured RNA, suggesting that recombinant HCcAg used in this work contains all the information necessary for the assembly process. However, they also suggest that some cellular factors might be required for the proper in vitro assembly of capsids.     

基于MS2噬菌体病毒样颗粒的RT-PCR检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)质控品制备*

目的: 制备热稳定性好、耐RNase攻击及可全程监控操作的核酸检测新型冠状病毒阳性质控品。方法: 分别扩增MS2噬菌体外壳蛋白CP(含PAC位点)基因以及成熟酶蛋白A基因序列(含核糖体结合位点),先后插入质粒pET28a多克隆位点不同位置,构建通用重组载体pET28a/CP-A。合成包含ORF1ab基因、N基因和E基因三个靶标的特定核酸序列,插入到重组载体pET28a/CP-A中PAC位点的下游,构建包含靶序列的重组载体pET28a/CP-A/S。通过原核表达系统表达目的蛋白,采用硫酸铵和凝胶过滤层析进行纯化,利用透射电镜和动态光散射对蛋白质进行物理表征。全能核酸酶消化形成的盔甲RNA,通过RT-PCR检测其残余核酸和热稳定性。结果: 成功构建包含MS2噬菌体外壳蛋白CP基因、成熟酶蛋白A基因和外源靶核酸的重组载体,目的蛋白在25℃、IPTG 0.3mmol /L、诱导14h时以可溶性形式得到高效表达,纯化后,得到了大小均一、直径为23~28nm的病毒样颗粒,经核酸酶消化后RT-PCR检测,颗粒溶液中几乎无核酸残余且形成了包封靶基因的盔甲RNA。加速破坏试验表明该盔甲RNA无菌过滤后可在37℃稳定保持10天。结论: 在体外,利用MS2噬菌体外壳蛋白和成熟酶蛋白自组装包封外源靶序列制备的盔甲RNA,其热稳定性好,可全程监控整个检测过程,可作为核酸检测SARS-CoV-2的定性或定量质控品。     

基于MS2噬菌体病毒样颗粒的RT-PCR检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)质控品制备*

目的: 制备热稳定性好、耐RNase攻击及可全程监控操作的核酸检测新型冠状病毒阳性质控品。方法: 分别扩增MS2噬菌体外壳蛋白CP(含PAC位点)基因以及成熟酶蛋白A基因序列(含核糖体结合位点),先后插入质粒pET28a多克隆位点不同位置,构建通用重组载体pET28a/CP-A。合成包含ORF1ab基因、N基因和E基因三个靶标的特定核酸序列,插入到重组载体pET28a/CP-A中PAC位点的下游,构建包含靶序列的重组载体pET28a/CP-A/S。通过原核表达系统表达目的蛋白,采用硫酸铵和凝胶过滤层析进行纯化,利用透射电镜和动态光散射对蛋白质进行物理表征。全能核酸酶消化形成的盔甲RNA,通过RT-PCR检测其残余核酸和热稳定性。结果: 成功构建包含MS2噬菌体外壳蛋白CP基因、成熟酶蛋白A基因和外源靶核酸的重组载体,目的蛋白在25℃、IPTG 0.3mmol /L、诱导14h时以可溶性形式得到高效表达,纯化后,得到了大小均一、直径为23~28nm的病毒样颗粒,经核酸酶消化后RT-PCR检测,颗粒溶液中几乎无核酸残余且形成了包封靶基因的盔甲RNA。加速破坏试验表明该盔甲RNA无菌过滤后可在37℃稳定保持10天。结论: 在体外,利用MS2噬菌体外壳蛋白和成熟酶蛋白自组装包封外源靶序列制备的盔甲RNA,其热稳定性好,可全程监控整个检测过程,可作为核酸检测SARS-CoV-2的定性或定量质控品。