可溶性重组hTRAIL蛋白抑制U251细胞生长

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis inducing ligand, TRAIL) 是TNF超家族中的成员,能够广泛诱导肿瘤细胞凋亡,对正常细胞无明显毒副作用. TRAIL已成为肿瘤治疗领域的研究热点.人脑胶质瘤是神经系统肿瘤中最常见类型, 占颅内肿瘤50%~60%,5年存活率为20%~30%. 本研究探讨可溶性TRAIL蛋白对人脑胶质瘤细胞（U251）的抑制作用. 由大肠杆菌表达系统表达的TRAIL多为包涵体,为获得可溶性的蛋白,将hTRAIL95~281功能区基因片段插入到pHisSUMO表达载体,经IPTG低温诱导表达,Ni-NTA Agarose纯化后获得可溶性SUMO-hTRAIL,经SUMO ProteaseⅠ切去SUMO融合标签后获得成熟可溶hTRAIL蛋白. 以U251细胞为靶细胞,通过MTT法检测TRAIL对肿瘤细胞的抑制作用.结果证明,TRAIL对U251细胞的抑制呈剂量依赖关系,最大抑制率为53.9%.流式细胞仪检测TRAIL诱导U251细胞凋亡实验中,对照组细胞存活率为92.2±0.8％,实验组细胞存活率为35.5±1.2%,证明重组蛋白具有生物学活性,并在体外能明显诱导U251肿瘤细胞发生死亡.本研究结果为TRAIL蛋白在临床上应用于肿瘤治疗奠定了基础.     

人源FGF-21在脂肪细胞糖代谢中的作用

近年来研究发现,成纤维细胞生长因子(FGF)-21是一种新的代谢调节因子.为了深入研究人源FGF-21（hFGF-21）的生物活性,本实验利用SUMO高效表达载体,高效表达成熟的hFGF-21,并利用小鼠3T3-L1脂肪细胞检测hFGF-21的糖代谢活性．实验结果表明,hFGF-21可促进脂肪细胞的葡萄糖吸收,且葡萄糖吸收效率呈剂量依赖性．hFGF-21作用4 h即可促进脂肪细胞糖吸收,其活性可持续24 h以上．hFGF-21与胰岛素共同作用的葡萄糖吸收效果,明显优于它们的单独作用结果,说明hFGF-21与胰岛素发挥协同作用．脂肪细胞经hFGF-21预处理后,显著增加了胰岛素促进脂肪细胞吸收葡萄糖的效率,说明hFGF-21可以增加胰岛素的敏感性．本实验为临床应用hFGF-21治疗糖尿病,增加胰岛素敏感性提供了依据．     

9R穿膜肽可增强P53抗肿瘤效果

为解决P53蛋白难以进入细胞内部发挥治疗作用的瓶颈难题.将p53基因融合插入带有9个精氨酸作为穿膜肽的表达载体中表达融合蛋白CPPs-P53,并与没有穿膜肽的P53蛋白进行比较,利用Western blotting方法检测蛋白的表达情况,MTT及Annexin V/PI双染法检测细胞生长抑制率及细胞凋亡率.Western blotting检测表明已成功在原核表达系统中表达融合蛋白CPPs-P53和P53蛋白,且蛋白纯度均已达到90％以上;MTT检测表明,P53蛋白对肿瘤细胞的生长虽有一定的抑制作用,但融合蛋白CPPs-P53与之相比,对肿瘤细胞生长的抑制效果显著增强,细胞生长抑制率有明显的提升,并且细胞生长抑制率呈现剂量依赖性;Annexin V/PI双染检测细胞凋亡情况也表明P53虽可以在一定程度上诱导肿瘤细胞的凋亡,但与P53蛋白相比较,融合蛋白CPPs-P53诱导的凋亡细胞明显增加,凋亡率是P53蛋白的2～3倍.由此说明在抑制肿瘤细胞的生长和诱导细胞凋亡方面,CPPs-P53比没有穿膜肽的P53蛋白的效果更显著.     

提高成纤维细胞生长因子-21产率和纯度

成纤维细胞生长因子-21(FGF-21)作为近期发现的新型代谢调节因子,因其具有独立于胰岛素调节糖脂代谢、增加胰岛素敏感性等作用,有望成为治疗糖尿病的新型药物。包涵体形式表达外源蛋白表达量及纯度高,但是以pET载体表达时,FGF-21以包涵体形式表达,且复性率及产率低,蛋白活性降低[1]。针对这一瓶颈问题,用SUMO载体首次以包涵体形式表达带有SUMO标签的hFGF-21,通过优化培养条件,并应用中空纤维柱膜过滤技术对菌体进行富集,对包涵体进行洗涤、变性及复性,经过亲和层析、凝胶过滤层析的纯化方法,得到了成熟的hFGF-21,在保证蛋白活性的同时增加了蛋白的产量及纯度。通过检测HepG2细胞葡萄糖吸收及2型糖尿病db/db小鼠短期及长期血糖变化鉴定其降糖生物学活性。结果表明,以包涵体形式表达hFGF-21(ihFGF-21)的表达量是可溶形式表达的hFGF-21(shFGF-21)的3倍,最终ihFGF-21的收率为20 mg/L,而shFGF-21的收率仅为6 mg/L。ihFGF-21的纯度可达到95%以上,而shFGF-21仅能达到90%左右;在细胞水平和动物水平上两者的降糖生物学活性一致。在保证hFGF-21生物学活性的前提下,与传统包涵体途径提取目的蛋白的方法相比,应用中空纤维柱膜过滤技术使hFGF-21的生产周期缩短了约1/3左右。综上所述,此法为FGF-21中试及工业化生产提供了高效、经济的策略。     

不同活动、饥饿和饮食成分状态下FGF21的动力学表达

成纤维细胞生长因子21（fibroblast growth factor,FGF21）是FGF家族中的新成员．目前研究显示,FGF21是一个新的糖脂代谢调节因子,有望成为治疗糖尿病的新型药物．为探讨FGF21的生理功能,利用real-time PCR和Western印迹,检测FGF21在不同生理或病理状态下基因水平和蛋白水平的表达量变化规律．实验结果显示,在全天24 h中,小鼠肝脏中FGF21在晚18点至21点,表达量显著升高,这可能与啮齿类动物傍晚活动加强及进食习性有关|FGF21在饥饿后表达量显著升高,在饥饿后喂食FGF21的表达量下降,并且随着饥饿时间的延长,FGF21的表达量升高,说明FGF21与饥饿程度呈正相关|灌注葡萄糖后20 min内,FGF21的表达量下降,而灌注脂肪乳20 min内,FGF21的表达量上升,说明葡萄糖是FGF21的负调节因子,而脂肪乳是FGF21的正调节因子|利用谷氨酸钠造模的肥胖小鼠,肝脏中FGF21的表达量显著高于同龄对照组,说明肥胖可诱导FGF21高表达．综上所述,FGF21的表达量变化与小鼠夜间活动取食、饥饿程度、饮食中不同的成分以及肥胖有关.     

成纤维细胞生长因子（FGF）受体-2参与FGF-21介导的糖代谢活性米

最近发现,FGF-21具有很强的调节血糖和血脂的作用,已经成为糖尿病研究领域的新热点,但是其功能受体和作用机制还不清楚．前期结果表明,FGF-21促进3T3L1脂肪细胞代谢葡萄糖,对前脂肪细胞无作用,说明脂肪细胞表达FGF-21功能受体．以3T3L1脂肪细胞为靶标,旨存寻找FGF-21的功能受体．结果表明,FGF-21可与3T3L1脂肪细胞膜蛋白形成FGF-21／受体复合物,免疫检测结果发现,FGF-21／受体复合物中含有FGF受体-2（FGFR-2）．为明确FGF-21／FGFR-2的特异性关系,系统研究了FGFR-2对FGF-21刺激后的酪氨酸磷酸化反应．结果表明,虽然前脂肪细胞和脂肪细胞均表达FGFR-2,但是FGF-21只诱导脂肪绌胞中表达的FGFR-2磷酸化,对前脂肪细胞表达的FGFR-2无作用,与葡萄糖吸收试验相符．FGF-21不仅可使原位表达的FGFR-2磷酸化,还可使异位表达的FGFR-2磷酸化,克隆后测序分析结果表明,FGFR-2Ⅲc是3T3L1脂肪细胞表达的主要FGFR-2类型．这些结果提示,FGFR-2Ⅲc是FGF-21的功能受体,参与FGF-21在脂肪细胞介导的糖代谢活性．此外,系统分析了FGFR-2在3T3L1分化过程巾的差异表达,为FGF-21在前脂肪细胞和脂肪细胞中的功能差异提供了依据．     

密码子中的密码:密码子偏好性与基因表达的精细调控

同义突变由于不改变编码蛋白质的氨基酸序列,常被认为是"沉默"突变.实际上,同义密码子的选择在进化尺度上是受到限制的,从而致使同义密码子的使用频率存在差异,称为密码子偏好性.密码子偏好性在转录、转录后加工、mRNA稳定性、翻译起始、延伸、蛋白折叠等方面都起着精细调节的作用.因此,同义突变在很多情况下可导致癌症等各类疾病的发生.本综述在分子机制层面简述了近年来关于密码子偏好性对翻译和转录过程调节作用的进展,以及对于基础研究及医学方面的意义.     

聚乙二醇修饰的成纤维细胞生长因子-21的降血糖作用

成纤维细胞生长因子-21(FGF-21)是FGF家族的一员．现有大量研究表明,FGF-21是除胰岛素以外的一种新的血糖调节因子,有望成为治疗2型糖尿病的新型药物．然而,FGF-21在动物体内稳定性较差,半衰期较短,严重影响了其在临床上的应用．为解决这些问题,本实验采用分子质量为20 ku的单甲氧基聚乙二醇-丙醛(mPEG-ALD)对鼠源FGF-21(mFGF-21)进行N端定点修饰,以改善mFGF-21的性质(如提高体内半衰期、降低免疫原性等)．本文研究了反应pH、反应时间、蛋白质浓度及反应物之间的质量比对mFGF-21与聚乙二醇(PEG)合成反应的影响．采用Capto Q阴离子交换层析或Superdex 75凝胶过滤层析分离纯化聚乙二醇化mFGF-21(PEG-mFGF-21),并最终确定了mFGF-21 聚乙二醇修饰的反应条件和分离PEG-mFGF-21的纯化工艺．随后分别进行了PEG-mFGF-21的理化性质(大小、纯度和体外稳定性)、免疫原性、体内半衰期、体外葡萄糖吸收活性及体内降糖活性的研究．体外稳定性实验结果显示,mFGF-21经PEG修饰后温度稳定性和抗蛋白酶水解稳定性都显著提高．间接ELISA方法检测血清中mFGF-21抗体水平及目标蛋白含量的结果表明,PEG修饰mFGF-21可明显降低其免疫原性,延长体内半衰期．HepG2细胞的葡萄糖吸收实验结果发现,PEG-mFGF-21的细胞活性并没有下降,反而随着刺激细胞时间的延长,经PEG-mFGF-21刺激的细胞葡萄糖吸收显著高于mFGF-21刺激的细胞葡萄糖吸收．2型糖尿病db/db小鼠短期血糖调控实验结果表明,mFGF-21降糖速度快于PEG-mFGF-21,但其持续时间较PEG-mFGF-21短;长期血糖调控实验结果显示,PEG-mFGF-21长期降糖效果优于mFGF-21,作用持续时间长,并且PEG-mFGF-21在停药后控制血糖的能力也高于mFGF-21．综上所述可知,mFGF-21的PEG修饰在不影响其体外生物活性的前提下,能够提高mFGF-21的物理稳定性和抵抗蛋白酶水解的能力、降低免疫原性、增加体内稳定性、延长mFGF-21在动物体内降血糖作用的效果和时间．本实验为FGF-21化学修饰提供了重要的技术平台,对以后FGF-21的临床应用具有非常重要的意义．     

限制性内切酶NotⅠ提纯的新工艺

目前有关限制性内切酶NotⅠ的性质特征及功能机制等方面的研究日渐增多,但商品化NotⅠ及某些限制性内切酶的价格依然居高不下,其主要原因在于表达量低、提纯程序繁琐、得率低等问题的存在。为探索限制性内切酶NotⅠ提纯的新工艺,从豚鼠耳炎诺卡菌(Nocardia otitidis-caviarum)中克隆出限制性内切酶NotⅠ的基因并使之在大肠杆菌中高效表达。首先将由成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans)中克隆所得甲基化酶EagⅠM(EagⅠ methylase gene)基因连接到pBR322载体上,转化大肠杆菌ER2566,将豚鼠耳炎诺卡菌中克隆所得的限制性内切酶NotⅠR(NotⅠrestriction endonuclease gene)基因连接到表达载体pACYC184-PT₇上,将此重组质粒转化到上述已转入甲基化重组质粒pBR322-EagⅠM的ER2566中,构建成NotⅠ蛋白表达菌ER2566 。重组工程菌经IPTG诱导可表达限制性内切酶NotⅠ,并对诱导条件进行优化使之以可溶形式高效表达。应用KTA purifier 100蛋白纯化系统,对纯化工艺进行创新,通过DEAE Sephrose FF离子交换层析、phenyl HP疏水层析和Superdex 75 10/300 GL分子筛层析对蛋白进行提纯。纯化后NotⅠ经酶活力及纯度鉴定,其比活力为1.37×10⁶U/mg,提纯35倍,得率为17.8％,产量达9.8×10⁶ Units /g wet cell,提纯时间缩减为原来的1/10,在产量和效率上较以前报道均有很大提高。该纯化工艺的新方法,为实验室制备及工业化生产Ⅱ型限制性内切酶提供了进一步的借鉴。且该酶的成功获得为后续研究提供了材料,为更多新发现内切酶的成功克隆提供了参考。     

限制性内切酶NotI提纯的新工艺

目前有关限制性内切酶Not I的性质特征及功能机制等方面的研究日渐增多,但商品化Not Ⅰ及某些限制性内切酶的价格依然居高不下,其主要原因在于表达量低、提纯程序繁琐、得率低等问题的存在.为探索限制性内切酶Not Ⅰ提纯的新工艺,从豚鼠耳炎诺卡菌(Nocardia otitidiscaviarum)中克隆出限制性内切酶Not Ⅰ的基因并使之在大肠杆菌中高效表达.首先将由成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans)中克隆所得甲基化酶Eag I M(Eag I methylase gene)基因连接到pBR322载体上,转化大肠杆菌ER2566,将豚鼠耳炎诺卡菌中克隆所得的限制性内切酶Not IR(Not I restriction endonuclease gene)基因连接到表达载体pACYC184-PT7上,将此重组质粒转化到上述已转入甲基化重组质粒pBR322-Eag I M的ER2566中,构建成Not I蛋白表达菌ER2566[pBR322-Eag I M,pACYC184-PT7-Not I R].重组工程菌经IPTG诱导可表达限制性内切酶Not Ⅰ,并对诱导条件进行优化使之以可溶形式高效表达.应用(A)KTA purifier 100蛋白纯化系统,对纯化工艺进行创新,通过DEAE Sephrose FF离子交换层析、phenyl HP疏水层析和Superdex 75 10/300GL分子筛层析对蛋白进行提纯.纯化后Not Ⅰ经酶活力及纯度鉴定,其比活力为1.37 × 10(6)U/mg,提纯35倍,得率为17.8%,产量达9.8×10(6)Units /g wet cell,提纯时间缩减为原来的1/10,在产量和效率上较以前报道均有很大提高.该纯化工艺的新方法,为实验室制备及工业化生产Ⅱ型限制性内切酶提供了进一步的借鉴.且该酶的成功获得为后续研究提供了材料,为更多新发现内切酶的成功克隆提供了参考.