用抗体稳定活性蛋白质的研究进展

蛋白质类药物在体内的半衰期短,主要原因是体内蛋白酶降解。利用抗体稳定活性蛋白质是一种较有前途的解决方法。本文介绍该方法的理论基础,以及随着抗体技术的进展（血清多克隆抗体→单克隆抗体→基因工程抗体）而提出的新的研究策略,这将为抗体稳定活性蛋白质开辟一条新的途径。     

抗体的性质及生成机制

若有一种异种蛋白质,不经消化吸收途径而直接被注射进入动物体内,则此异种蛋白质可以影响体内的蛋白质生成机制,使其生成一种新的蛋白质。此新的蛋白质若在体内或体外遇到上述异种蛋白质,则可与之特异结合,并起沉淀或其他反应。此新的蛋白质称为抗体;影响机体以生成抗体的异种蛋白质称为抗原。抗原与抗体的特异结合称为抗原     

异源生物中筛选高剪接活性Intein系统的建立

原始物种体内蛋白质内含子（intein）介导的自催化蛋白剪接反应以100%效率进行.当这些蛋白质内含子被克隆入异源物种时,其剪接效率往往大大降低,绝大多数甚至完全失去剪接能力.本研究根据蛋白质内含子剪接活性与蛋白质外显子（extein）C端第1个保守氨基酸直接相关的特点,设计含有所有这些保守氨基酸的多个短的蛋白质外显子序列,通过PCR引入到卡那霉素抗性蛋白（KanR）的不同位点中,在此外显子中克隆入相应的蛋白质内含子,构建在大肠杆菌中依赖卡那霉素抗性来筛选高剪接活性蛋白质内含子的系统.结果显示,卡那霉素平板上菌落生长的结果与Western印迹检测的结果基本一致.说明建立的筛选高剪接活性蛋白质内含子系统成功.这种含有可选择蛋白质外显子的筛选系统,将蛋白质剪接与卡那霉素抗性相结合,直接从平板上观测剪接结果,成为快速、稳定筛选在异源物种中具有剪接活性蛋白内含子的新手段.     

用嫁接活性位点方法设计新的功能蛋白质

将一个蛋白质的活性位点,嫁接到另一个分子量较小但是稳定的蛋白质（骨架蛋白）上,从而形成一种新的功能蛋白质,这是蛋白质设计中一种很有效的方法,在我们发展的异型自洽系综最优化方法的基础上,结合３Ｄ－模体搜索等工具,实现了这种位点嫁接的设计。并以在卡律蝎毒素分子骨架上嫁接碳酸酐酶Ｂ的Ｚｎ＾２＋结合位点的设计为例进行检验,表明此设计系统是可行的和有效的。     

免疫球蛋白的基因和基因工程

免疫球蛋白具有抗体活性、能与相应的抗原专一地结合,为生物体内普遍存在的最主要的一类抗体蛋白质。免疫球旦白不仅存在于血液中与其它体液中,同时也分布在淋巴细胞膜表面上,所以称前者为分泌型抗体,而称后者为膜结合型抗体。     

蛋白质内含子在特定氨基酸序列中的剪接

基因工程技术已经被广泛应用于抗体的生产。但是由于抗体的分子量较大,导致合成抗体较为困难。蛋白质内含子是前体蛋白质中的一段氨基酸序列,能够将自身剪切出来,并将两端的外显子连接形成成熟的蛋白质。将抗体的Fab(antigen binding fragment)和Fc(crystalline fragment)分别与蛋白质内含子(intein) 的N端(IN)和C端(IC)融合表达,利用蛋白质内含子的剪接功能,可形成完整的抗体分子。KSCDKTH是存在于抗体铰链区(hinge region)的一段氨基酸序列,如果在KSCDKTH序列中筛选到高效剪接的蛋白质内含子,即可通过蛋白质剪接,将抗体分子的Fab和Fc剪接形成完整抗体。本文筛选发现,Ssp DnaX的3种断裂蛋白质内含子(S0, S1, S11)具有在KSCDKTH序列中高效剪接的能力,这一研究结果为抗体的剪接合成提供了可行性。     

利用小肽控制的基于蛋白质内含子非层析标签制备重组蛋白(英文)

基于蛋白质内含子的蛋白质纯化自我断裂标签已经被广泛使用超过15年之久.但这一系统体内表达过程的提前断裂一直是限制这一技术广泛应用的瓶颈,特别是在需要高温表达和长表达周期的真核表达系统中.本研究介绍了一种利用小肽控制的基于蛋白质内含子和非层析标签ELP(elastin-like polypeptide)的自我断裂系统.在这一系统中,蛋白质内含子的体内外活性严格受到其结构互补小肽控制.在体内表达不含有互补小肽时,蛋白质内含子不具有活性;而在体外添加结构互补小肽,蛋白质内含子结构恢复并发生C端断裂反应释放目的蛋白.由于非层析标签ELP的引入,因此整个纯化过程可以简单地通过几步机械沉淀完成.此外,这一系统反应pH、小肽与前体蛋白之间的摩尔比及断裂速率也一并进行了系统的研究.     

大肠杆菌二硫键形成蛋白A（DsbA）研究进展

二硫键形成蛋白A(DisulfidebondformationproteinA,DsbA)是存在于大肠杆菌周质胞腔内的一种参与新生蛋白质折叠过程中催化二硫键形成的折叠酶。综述了DsbA三维结构、进化过程、协助蛋白质体内外复性方面的研究进展。DsbA比硫氧还原蛋白具有更强的氧化性,其强氧化性来自于Cys30残基异常低的pKa值和不稳定的氧化型结构,通过定点突变的研究表明了Cys30残基是DsbA活性中心最关键的氨基酸残基之一。DsbA不论在体内与目标蛋白融合表达还是在体外以折叠酶形式添加,都能有效地催化蛋白质的折叠复性,同时DsbA还具有部分分子伴侣的活性。     

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。     

酶工程:应用和希望

DNA重组技术比传统蛋白质化学更方便地提供生产天然的和修饰的蛋白质的方法。设计与重组DNA定向改变酶,或酶工程,为了解蛋白质结构对酶功能及活性的关系提供丰富信息。 酶的结构适应于体内特殊代谢需要而进化。     

抗人P185^erbB2的scFv—Fc融合蛋白的表达及免疫功能分析

为提高鼠源单抗用于体内治疗的效应功能及降低人抗鼠抗体反应 ,将编码抗人P185 erbB2 单抗轻、重链可变区 (VL、VH)融合构建的单链抗体 (scFv)基因片段与人IgG1的Fc区基因片段融合构建了scFv Fc融合基因 ,并将其克隆到哺乳动物细胞表达载体pCIDN中。用重组载体转染CHO细胞 ,通过G4 18筛选获得稳定高表达克隆。更换无血清培养基培养 ,经重组蛋白质A亲和层析柱纯化scFv Fc融合蛋白。融合蛋白质在还原SDS PAGE中表现为5 2kD的条带 ;与SK BR 3细胞裂解液共培育可特异性地沉淀出P185 erbB2 蛋白 ;FACS分析表明融合蛋白质识别P185 erbB2 蛋白的胞外段 ;ELISA测定融合蛋白质对细胞表面抗原P185 erbB2 的亲和常数为 7.5× 10 -10 (mol/L) -1。构建scFv Fc融合基因 ,将其克隆到表达载体 ,进一步稳定表达抗P185 erbB2 的scFv Fc融合蛋白 ,为进一步的体外、体内研究鼠源单抗治疗效果创造了条件。     

蛋白质骨架库的构建及其在功能蛋白质设计中的应用

利用活性位点嫁接设计新的功能蛋白质的方法需要功能模体和蛋白质骨架两种构件。出于活性位点嫁接的需要,我们构建了一个蛋白质骨架库,且提供搜索与功能模体相配骨架的工具及其评估方法。并用两个活性位点的嫁接进行了检验。     

大肠杆菌二硫键形成蛋白A（DsbA）研究进展

二硫键形成蛋白A（Disulfide bond formation protein A,DsbA）是存在于大肠杆菌周质胞腔内的一种参与新生蛋白质折叠过程中催化二硫键形成的折叠酶。综述了DsbA三维结构、进化过程、协助蛋白质体内外复性方面的研究进展。DsbA比硫氧还原蛋白具有更强的氧化性,其强氧化性来自于Cys³⁰残基异常低的pKa值和不稳定的氧化型结构,通过定点突变的研究表明了Cys³⁰残基是DsbA活性中心最关键的氨基酸残基之一。DsbA不论在体内与目标蛋白融合表达还是在体外以折叠酶形式添加,都能有效地催化蛋白质的折叠复性,同时DsbA还具有部分分子伴侣的活性。     

具有分子伴侣功能的抗体

蛋白质的折叠问题一直是生物学研究的前沿之一，蛋白质稳态平衡的破坏与衰老及很多神经退行性疾病的发病机理密切相关，而蛋白质的正确折叠与蛋白质稳态在很大程度上取决于分子伴侣参与构建的复杂网络。许多研究表明，抗体可以作为分子伴侣促进蛋白质的正确折叠，并阻止蛋白质的异常聚集，抗体所具有的严格底物特异性使其具备了治疗特定蛋白质折叠病、帮助包涵体复性等应用潜力。本文简要介绍了分子伴侣的研究进展，详细阐述了具有分子伴侣功能的抗体及单链抗体的研究进展，最后重点讨论了可抑制蛋白质聚集的抗体的研究近况。     

神经型一氧化氮合酶的活性调控

一氧化氮是重要的信使分子,在生物体内参与众多生理及病理过程。生物体内存在着复杂的一氧化氮合酶活性调控机制以精确调控一氧化氮的生成。在神经系统中,一氧化氮主要由神经型一氧化氮合酶催化生成。神经型一氧化氮合酶的活性主要受到翻译后水平上钙离子和钙调蛋白的调控,其调控方式包括二聚化、多位点的磷酸化和去磷酸化,以及主要由PDZ结构域介导的蛋白质-蛋白质相互作用。一氧化氮本身对其合酶的活性具有负反馈调控作用。近年来的研究提示,细胞质膜上的脂筏微区在神经性一氧化氮合酶的活性调控中也起到重要的调节作用。     

马桑内酯对粘虫体内蛋白质和消化酶的影响

用马桑内酯分别对粘虫采用注射和饲喂处理,48 h后测定粘虫不同部位消化酶活性及蛋白质含量,以探讨马桑有效成分的作用及其杀虫机理.结果显示:(1)注射羟基马桑毒素处理后粘虫组织中蛋白质含量(与丙酮处理比较)均降低,皮组织降低幅度最大为29.47%,饲喂处理后各组织中蛋白质含量均升高,其中皮组织的升高幅度最大为56.87%;但该毒素对粘虫体内蛋白酶和羧酸酯酶的影响不明显.(2)注射与饲喂马桑亭、马桑宁,粘虫体内蛋白质含量均明显比对照处理升高,蛋白酶活性增强,其中饲喂马桑亭处理的粘虫血淋巴中蛋白质含量升高最大为511.49%,蛋白酶活性增强幅度最大为4 640.26%.马桑亭和马桑宁均可使粘虫组织中羧酸酯酶活性降低,其中饲喂马桑宁处理降低幅度最大为82.94%.结果表明:羟基马桑毒素对粘虫体内蛋白质代谢的影响与用药方式有关,马桑亭和马桑宁处理后的粘虫体内蛋白质含量增高、蛋白酶活性增强及酯酶活性降低均达到显著水平.     

质谱技术解析磷酸化蛋白质组

蛋白质磷酸化是生物体内存在的一种普遍的调节方式,在细胞信号传递中占有极重要的地位.质谱已逐渐被人们认为是挑战这一领域的有利工具.综述了目前利用质谱技术分析磷酸化蛋白质的方法,包括利用固定化的金属亲和层析柱、抗体和化学标签技术富集目的分子,肽片段质量图和前体离子扫描（precusor ion scans）等技术检测磷酸化肽段,串联质谱对磷酸化肽段测序鉴定磷酸化位点,以及引入质量标签对蛋白质的磷酸化水平进行定量等.虽然现在已经有很多可行的方法用于分析磷酸化蛋白质,但要达到从少量生物样品中解析其全部磷酸化蛋白质仍需要有很多技术上的突破.     

无细胞系统原位制备蛋白质芯片及其应用

主要介绍了目前在生物芯片表面进行蛋白质无细胞表达与定向制备蛋白质芯片的研究进展,包括各种基因植入芯片的方法、蛋白质体外不同表达的途径、蛋白质固定的策略以及可能的应用发展前景等．蛋白质芯片以其高通量、高灵敏和检测迅速等优点正成为蛋白质组学研究中的重要工具之一．蛋白质的高效表达与纯化、蛋白质在芯片表面的有效固定与蛋白质活性的保持等内容是蛋白质芯片技术发展的关键．采用纳米生物技术与无细胞表达系统,已经可以在生物芯片表面通过植入基因的方式制备相关的蛋白质芯片,从而为蛋白质芯片的原位制备开辟了新的方向．     

磷酸化组氨酸研究进展

蛋白质磷酸化是生物体内一种广泛存在的蛋白质翻译后修饰形式,这种氨基酸与磷酸基团共价连接的修饰模式对蛋白质结构和功能起到了重要调节作用.目前天然蛋白质中发现的可磷酸化位点主要有9种氨基酸残基,其中包括以磷酰胺连接的磷酸化组氨酸.虽然该磷酸化形式在原核生物与真核生物中都起到了重要的调节作用,但对于其生物学功能的研究长期存在技术困难.由于磷酸化组氨酸本身不同于其他磷酸化氨基酸的化学性质,如存在异构体、化学不稳定等,其在传统的研究方法中容易发生水解去磷酸化.随着现代生物化学与分子生物学技术的不断进步,人们针对含有磷酸化组氨酸的蛋白质构建了新的制备、分离与表征策略,本领域也因此开始迅速发展.本文从磷酸化组氨酸的化学结构入手,分析其两种异构体的主要理化性质与化学反应特性,并概述了基于此发展的新型化学生物学研究手段以及对于磷酸化组氨酸生物功能的研究进展.     

无细胞系统原位制备蛋白质芯片片及其应用

主要介绍了目前在生物芯片表面进行蛋白质无细胞表达与定向制备蛋白质芯片的研究进展,包括各种基因植入芯片的方法、蛋白质体外不同表达的途径、蛋白质固定的策略以及可能的应用发展前景等.蛋白质芯片以其高通量、高灵敏和检测迅速等优点正成为蛋白质组学研究中的重要工具之一.蛋白质的高效表达与纯化、蛋白质在芯片表面的有效固定与蛋白质活性的保持等内容是蛋白质芯片技术发展的关键.采用纳米生物技术与无细胞表达系统,已经可以在生物芯片表面通过植入基因的方式制备相关的蛋白质芯片,从而为蛋白质芯片的原位制备开辟了新的方向.