靶向β-catenin/TCF4相互作用小分子抑制剂酶联免疫吸附法高通量筛选模型的优化与应用

在经典的Wnt/β-catenin信号通路中,β-catenin/TCF4 (T-cell factor 4) 相互作用在非小细胞肺癌 (Non-small cell lung cancer,NSCLC) 的生长分化、化疗耐药、转移复发等过程中发挥着重要的促进作用,已成为新型靶向性抗NSCLC转移药物开发的理想靶标之一。为了高效地发现抑制β-catenin/TCF4相互作用的苗头化合物,本研究在应用酶联免疫吸附实验 (Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA) 原理的基础上,通过优化GST-TCF4 βBD包被浓度和β-catenin反应浓度,建立ELISA高通量筛选模型并成功应用于苗头化合物的筛选。ELISA筛选模型优化实验结果表明,选用2 μg/mL GST-TCF4 βBD和0.5 μg/mL β-catenin建立ELISA高通量筛选模型,其Z′因子值为0.83,并成功筛选到具有良好抑制活性的白花丹素 (Plumbagin)。肿瘤细胞增殖实验结果表明,白花丹素对A549、H1299、MCF7和SW480细胞具有明显的细胞毒性。TOPFlash实验结果证实,白花丹素对转染的HEK293细胞内β-catenin介导的转录活性具有显著的抑制作用,β-catenin/TCF4相互作用可能是白花丹素抗癌活性的潜在分子靶标之一。文中以β-catenin/TCF4相互作用为靶标,通过系统的实验优化方案,成功地建立了适用于药物高通量筛选的ELISA筛选模型,为高效筛选靶向β-catenin/TCF4相互作用的小分子抑制剂奠定了实验基础。     

埃莎霉素Ⅰ组分高含量、高产量基因工程菌WSJ-IA及其原株的鉴定

【目的】利用调节基因acyB2激活异戊酰基转移酶(ist)基因表达的特点,将ist与调节基因acyB2在异戊酰螺旋霉素(埃莎霉素)Ⅰ产生菌菌株中共表达,获得埃莎霉素Ⅰ单组分的高含量及高产量菌株WSJ-IA。对其及原始螺旋霉素产生菌菌株Streptomyces spiramyceticus F21进行了初步鉴定。【方法】从形态学、培养和生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列、5个看家基因(atpD、gyrB、rpoB、recA和trpB)蛋白分析和系统发育树构建等方面对该菌株及其原株进行了鉴定。【结果】两株菌在形态培养特征、生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平基本一致,在系统发育树分析中同处在一个分支中。而在16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平在系统发育上它们均与已知相近菌株处于不同的分支上,并且与不同基因的相近菌株各有不同,其中无一报道产生螺旋霉素。【结论】Streptomyces spira-myceticus F21可能是一个产生螺旋霉素的链霉菌新种,16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白序列分析可以作为埃莎霉素Ⅰ基因工程菌生产过程中进行鉴别的分子标志。     

以苯丙氨酰-tRNA合成酶为靶点的新型抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用

【目的】建立结核分枝杆菌PheRS抑制剂高通量模型,并运用此模型筛选化合物和发酵液样品。【方法】克隆和表达结核分枝杆菌PheRS蛋白并优化其酶活测定方法,在此基础上建立结核分枝杆菌PheRS抑制剂高通量筛选模型,并通过耻垢分枝杆菌作为检定菌对筛选到的样品进行抗菌活性测定及细胞毒性评价。【结果】运用此模型筛选了化合物样品11 600个,发酵液样品5 200个,筛选得到阳性化合物9个,阳性发酵液37个。而后通过耻垢分枝杆菌作为检定菌的抗菌活性测定及细胞毒性评价后,得到了6个发酵液阳性样品。【结论】建立的PheRS抑制剂模型可成功用于化合物和微生物发酵液的高效筛选,得到的6个发酵液阳性样品在酶水平和抗分枝杆菌方面均具有良好活性且毒性较低,值得进一步研究。     

埃莎霉素I组分高含量、高产量基因工程菌WSJ-IA及其原株的鉴定

【目的】利用调节基因acyB2激活异戊酰基转移酶(ist)基因表达的特点, 将ist与调节基因acyB2在异戊酰螺旋霉素(埃莎霉素)Ⅰ产生菌菌株中共表达, 获得埃莎霉素Ⅰ单组分的高含量及高产量菌株WSJ-IA。本研究对其及原始螺旋霉素产生菌菌株Streptomyces spiramyceticus F21进行了初步鉴定。【方法】从形态学、培养和生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列、5个看家基因(atpD、gyrB、rpoB、recA和trpB)蛋白分析和系统发育树构建等方面对该菌株及其原株进行了鉴定。【结果】两株菌在形态培养特征、生理生化特征、细胞壁化学组成、16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平基本一致, 在系统发育树分析中同处在一个分支中。而在16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白水平在系统发育上它们均与已知相近菌株处于不同的分支上, 并且与不同基因的相近菌株各有不同, 其中无一报道产生螺旋霉素。【结论】Streptomyces spiramyceticus F21可能是一个产生螺旋霉素的链霉菌新种, 16S rRNA基因序列和5个看家基因蛋白序列分析可以作为埃莎霉素I基因工程菌生产过程中进行鉴别的分子标志。     

以SecA蛋白为“动力泵”的细菌Sec蛋白转运途径

细菌细胞中,三分之一的蛋白质是在合成后被转运到细胞质外才发挥功能的.其中大多数蛋白是通过Sec途径(即分泌途径secretion pathway)进行跨膜运动的.Sec转运酶是一个多组分的蛋白质复合体,膜蛋白三聚体SecYEG及水解ATP的动力蛋白SecA构成了Sec转运酶的核心.整合膜蛋白SecD,SecF和vajC形成了一个复合体亚单位,可与SecYEG相连并稳定SecA蛋白的膜结合形式.SecB是蛋白质转运中的伴侣分子,可以和很多蛋白质前体结合.SecM是由位于secA基因上游的secM基因编码的,可调节SecA蛋白的合成量,维持细胞在不同环境条件下的正常生长.新生肽链的信号肽被高度保守的SRP特异性识别.伴侣分子SecB通过与细胞膜上的SecA二聚体特异性结合将蛋白质前体引导至Sec转运途径,起始转运过程.结合蛋白质前体的SecA与组成转运通道的SecYEG复合体具有较高的亲和性.SecA经历插入和脱离细胞内膜SecYEG通道的循环,为转运提供所需的能量,每一次循环可推动20多个氨基酸的连续跨膜运动.     

以SecA为靶点的新型抗绿脓杆菌药物细胞水平筛选模型的建立和应用

Sec途径(即分泌途径secretion pathway)是蛋白质转运的主要途径.其中,最为关键的组分之一是SecAATP酶,是蛋白质转运途径中的"动力泵",通过ATP的水解循环驱使蛋白质前体穿过细菌内膜,在细菌中是不可缺少的.我们推测抑制SecAATP酶活性的化合物.必然会在一定程度上抑制蛋白质的转运和分泌.通过绿脓杆菌与大肠杆菌SecA蛋白的互补作用,利用本实验室构建的高效表达SecA蛋白的基因工程菌,建立了SecA蛋白ATP酶活性抑制剂的细胞水平筛选模型.利用所纯化的绿脓杆菌SecA蛋白的ATP酶活测定体系,验证了所建立的细胞水平筛选模型具有一定的特异性.研究结果表明其中两个酯相组分在细胞水平和蛋白水平均具有活性,值得进行深入的研究.     

piRNA抑制基因转座的分子机制

转座子是一类可以在染色体上或不同染色体间自由移动的DNA。在高等生物中,处于活跃状态的转座子多为通过RNA中间体进行转座的逆转录转座子。由于逆转录转座子在细胞基因组中占有很高的比例,它的频繁转座能引起细胞基因组结构和功能的改变,导致癌症等严重基因疾病的发生,因此宿主细胞在长期的进化中形成了多种自我保护机制用以控制逆转录转座子活性。属于非编码小RNA的piRNA以其独特的机制在转录及转录后水平控制逆转录转座子RNA中间体的产生,抑制了逆转录转座过程的发生。本文总结了近年来piRNA控制转座子转座相关分子机制的研究进展,以期为转座子及基因调控方面的研究工作提供一些参考。     

基于BLI技术的脂多糖转运蛋白LptA/LptC相互作用检测方法的建立

革兰阴性菌脂多糖转运蛋白 (Lipopolysaccharide transport,Lpt) LptA和LptC通过稳定的相互作用对脂多糖装配起到重要作用,它们相互作用的阻断会导致脂多糖层缺损和菌体死亡,因此具备成为抗菌药物筛选靶标的可行性。文中应用生物膜干涉 (Biolayer interferometry,BLI) 技术对LptA/LptC相互作用进行检测,为建立体外的LptA/LptC蛋白相互作用阻断剂筛选方法奠定基础。首先在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中进行大肠杆菌LptA全长、LptA去信号肽和LptC蛋白的表达;纯化的蛋白使用生物素标记后结合到预先稀释液封闭的超级链霉亲和素 (Super streptavidin,SSA) 生物传感器,然后再检测与未标记蛋白之间的结合信号,同时做无蛋白的稀释液对照;使用同样的方法检测生物素化蛋白与小分子的结合以及相互作用的阻断;空白对照采用未结合生物素化蛋白的传感器,检测上述系列稀释样品。响应信号采用稳态分析 (Steady state analysis) 方式拟合,计算样品平衡常数 (KD) 值。本研究成功获得高纯度的LptA和LptC蛋白,并且检测到结合传感器的LptC蛋白与LptA全长蛋白和LptA去信号肽蛋白均具有良好的结合活性,KD值分别为2.9e–7±7.9e–8、6.0e–7±2.8e–8;结合传感器的LptA去信号肽蛋白与LptC蛋白具有良好的结合活性,KD值为9.6e–7±7.2e–9;所有结合曲线呈现出明显的快结合-快解离形态。小分子化合物IMB-881能够与LptA结合来阻断LptA/LptC之间的相互作用,与LptC之间无结合活性。文中首次建立了基于BLI技术的LptA/LptC相互作用检测方法,并且证实该方法能够用于小分子阻断剂阻断活性的评价,为后续的LptA/LptC蛋白相互作用阻断剂筛选奠定了基础。     

可可西里土壤样品中细菌多样性的分析

本实验采用纯培养和免培养相结合的方法对来源于可可西里的一份土壤样品中的细菌多样性进行了初步研究。纯培养实验使用了6种分离培养基, 共得到细菌19株, 其中放线菌7株, 非放线菌细菌12株。这些菌株分别属于叶杆菌属(Phyllobacterium)、贪食菌属(Variovorax)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、小月菌属(Microlunatus)、原小单胞菌属(Promicromonospora)、韩国生工菌属(Kribbella)和芽孢杆菌属(Bacillus) 8个属。免培养分析采用基于通用引物PCR 扩增的细菌16S rRNA 基因文库的方法以及变性梯度凝胶电泳(DGGE)。16S rRNA基因文库分析结果表明, 该土壤样品细菌群落可划分为19个OTUs, 分属于5个不同纲, 优势顺序为β-Proteobacteria (75%), α-Proteobacteria (9%), γ-Proteobacteria (7%), Actinobacteria (7%), Firmicutes (2%)。变性梯度凝胶电泳分析表明, 该样品细菌多样性指数Shannon-wiener index为2.68, 表明其中微生物多样性较低, 这可能和其所处的极端环境有一定关系。比较纯培养和免培养的实验结果发现, 土壤中的一些优势细菌并没有被有效地分离, 需要在针对特定微生物设计特定培养基及培养条件进行选择性分离上做更多的探索研究。