利用转基因小鼠筛选全人源炭疽致死因子中和抗体

炭疽是由炭疽芽孢杆菌引起的严重威胁人类健康的传染病。炭疽毒素包括3种蛋白质成分:保护性抗原(PA)、致死因子(LF)和水肿因子(EF)。PA与LF形成致死毒素(LT),与EF形成水肿毒素(ET)。由于致死毒素(LT)在感染者损伤及死亡中发挥主要作用,因此在炭疽感染晚期单纯使用抗生素治疗难以发挥疗效,治疗性中和抗体成为目前最有效的炭疽治疗药物。目前国外获得的炭疽毒素抗体多为炭疽PA抗体,美国FDA已批准瑞西巴库(人源PA单抗)用于吸入性炭疽的治疗。一旦炭疽芽孢杆菌被人为改构或PA中和表位发生突变,针对PA单一表位的抗体将可能失效,因此针对LF的抗体将成为炭疽治疗的有效补充。目前国外已有的LF抗体多为鼠源抗体和嵌合抗体,而全人源抗体可以避免鼠源抗体免疫原性高等缺点。本研究首先用LF抗原免疫人抗体转基因小鼠,利用流式细胞仪从小鼠脾淋巴细胞中分选抗原特异的记忆B细胞,通过单细胞PCR方法快速获得两株具有结合活性的抗LF单抗1D7和2B9。瞬时转染Expi 293F细胞制备抗体,通过毒素中和实验(TNA)发现1D7和2B9在细胞模型中均显示较好的中和活性,并且与PA单抗联合使用时,表现出较好的协同作用。总之,本文利用转基因小鼠、流式分选技术和单细胞PCR技术的优势,快速筛选到全人源LF抗体,为快速筛选全人源单克隆抗体开辟了新的思路与方法。     

CMG2-Fc 融合蛋白突变体筛选及中和炭疽毒素活性分析

目的:筛选能有效中和炭疽毒素和抵抗炭疽毒素损伤细胞的CMG2-Fc(炭疽毒素受体II-人免疫球蛋白Fc段融合蛋白)突变体。方法:运用FoldX等计算软件分析CMG2与PA晶体学结构,设计能提高CMG2-PA亲和力的突变体分子,并与人IgG1Fc片段构成融合基因,转染CHO-S细胞并通过亲和层析获得CMG2-Fc突变体蛋白,通过亲和力检测和细胞保护实验分析各突变体中和炭疽毒素能力。结果:筛选并表达了8个CMG2-Fc突变体分子,亲和力实验显示其中E117Q突变可明显提高CMG2-Fc与PA的亲和力(KD=1.35×10-11 mol/L),细胞保护实验提示E117Q突变能有效提高CMG2-Fc中和炭疽毒素能力(CMG2-Fc(E117Q)的IC50为15 ng/μL,而wt CMG2-Fc的IC50为50ng/μL)。结论:CMG2-Fc(E117Q)突变体分子可作为拮抗炭疽毒素损伤的炭疽治疗药物分子,进行进一步研究。     

重组炭疽致死因子的表达及生物活性分析

使用分泌型表达质粒,实现了重组炭疽致死因子(rLF)在大肠杆菌周质腔中的分泌表达。表达量约占菌体总蛋白的4％。经过离子交换和凝胶过滤纯化,每升诱导培养物可获得约3mg电泳纯的rLF。蛋白N端测序表明,rLF序列与天然炭疽LF一致。体外细胞毒性试验亦显示rLF具有很好的生物活性。rLF的成功表达为今后研究LF的作用机理、发展新型炭疽疫苗、筛选针对炭疽致死毒素的抑制剂打下基础。     

人干扰素α1b突变体IFNα1b/31K的构建及其生物学评价

目的:构建干扰素α1b突变体IFNα1b/31K,以期获得高效低毒的新型药物分子。方法:根据合理药物设计,采用定点突变技术,将干扰素α1b第31位氨基酸残基突变为K,并构建表达IFNα1b/31K重组蛋白。纯化后,对其抗病毒活性、抗肿瘤细胞增殖活性和动物体内急性毒性进行考察。结果:IFNα1b/31K表达量占菌体总蛋白的30%以上。纯化后的IFNα1b/31K纯度大于95%,比活性约为IFNα1b的1.7倍,抗肿瘤增殖活性比IFNα1b降低,未见对实验动物的急性毒性作用。结论:成功设计构建并表达了高效低毒的IFNα1b突变蛋白分子。     

重组链激酶及其三种突变体的活性研究

利用PCR技术从Streptococucspyogenes的基因组DNA中扩增了链激酶的编码基因ska,并进行了序列分析 ,利用基因删除及定点位变技术获得了删除了C-末端 42个氨基酸残基编码区的突变链激酶基因skaΔC42 ,第 5 9位Lys残基突变为Glu的突变链激酶基因skaK5 9E以及删除C-末端 42个氨基酸且第 5 9位Lys残基突变为Glu的突变链激酶基因skaΔC42K5 9E ,将ska及其三种突变体分别克隆到表达载体pET 1 5b上 ,构建分别表达野生型链激酶 (SK)、C-末端缺失 42个氨基酸残基的突变体 (SKΔC42 )、第 5 9位Lys残基突变为Glu的突变体 (SKK5 9E)及C-末端缺失 42个氨基酸且第 5 9位Lys残基突变为Glu突变体 (SKΔC42K5 9E)的表达载体pSK ,pSKΔC42 ,pSK K5 9E ,pSKΔC42K5 9E ,分别转化E .coliBL2 1 (DE3) ,IPTG诱导后在大肠杆菌中实现了高效表达 ,经亲和层析、离子交换层析及分子筛层析 ,获得了rSK、rSKΔC42、rSKK5 9E及rSKΔC42K5 9E ,活性分析表明rSK与其三种突变体具有相同的比活性。     

FtsZ(236-245)区域的两性螺旋特性对大肠埃希氏菌FtsZ组装和功能的影响

【目的】探索大肠埃希氏菌(Escherichia coli,E.coli)FtsZ(236-245)结构域两性螺旋特性对FtsZ组装和FtsZ-FtsA相互作用的影响。【方法】利用分子克隆和定点突变技术,构建FtsZ及其突变体表达载体,亲和纯化获得相应目标蛋白;通过同源重组和Pl转导构建QN23-QN29菌株;利用活细胞成像观察FtsZ及其突变体的胞内定位特点;膜蛋白分离和Western blot分析FtsZ突变体的膜结合特性变化;非变性胶分离和体外聚合分析检测定点突变对FtsZ单体组装特性的影响;免疫沉淀和Far Western blot实验检测FtsZ/FtsZ~*-FtsA间的相互作用。【结果】FtsZ~(E234A/K)和FtsZ~(E241A/K)突变体的功能活性降低、备突变体在E.coli内不能正确定位和形成功能性Z环;E237A/K和E241A/K位点突变致备突变体聚合能力降低、FtsZ*-FtsA的相互作用减弱和FtsZ的膜结合特性变化。【结论】E237和E241是影响FtsZ(236-245)区域两性螺旋特性和FtsZ组装及FtsZ-FtsA相互作用的重要氨基酸。     

炭疽毒素保护性抗原的不同结构域对其表达可溶性的影响

目的：对炭疽毒素保护性抗原（PA）的不同结构域进行了缺失突变,以期找到免疫原性降低而功能变化不大的PA蛋白突变体。方法：在对PA结构域的缺失突变体进行表达时,意外发现不同的突变体表达效果之间存在很大差异,遂用DNAStar软件对PA的4个结构域和突变体进行分析。结果：PA蛋白结构域2的表面特性与其他结构域存在很大差异。结论：推断这种表面特性影响了PA突变体的可溶性特征。     

地中海富盐菌PhaE蛋白乙酰化修饰对其功能的影响

【目的】研究地中海富盐菌PHA合酶(Pha EC)中Pha E亚基乙酰化修饰对其功能的影响,探讨乙酰化修饰对菌体生理代谢的调控作用。【方法】蔗糖密度梯度离心收集PHA颗粒,质谱鉴定颗粒结合蛋白Pha E的乙酰化位点。将乙酰化位点(赖氨酸,K)分别突变为精氨酸(R)(模拟去乙酰化)或谷氨酰胺(Q)(模拟乙酰化),利用同源双交换原理,将突变后的基因原位敲入基因组。以野生型为对照,检测突变对菌体生长、葡萄糖消耗和PHA合成能力的影响。利用Western blot检测PHA颗粒上Pha E的含量,进一步分析乙酰化修饰对蛋白功能的影响。【结果】在Pha E蛋白105位和170位赖氨酸(K)2个位点检测到乙酰化修饰。利用遗传操作系统将突变的基因原位敲入,共得到6种突变株。发酵结果表明,任何一种单突变对菌体生长及PHA合成的影响均不明显。但当2个位点同时突变成精氨酸(K105R/K170R)时,突变株生长及合成PHA的能力均受到明显抑制,2个位点同时突变成谷氨酰胺(K105Q/K170Q)则无明显影响。进一步的Western blot结果表明,突变成精氨酸的双突变株的PHA颗粒上,Pha E蛋白的含量相较于野生型约降低了一半。【结论】Pha E蛋白的去乙酰化能够导致菌株利用葡萄糖合成PHA的能力显著降低,其可能原因是降低了Pha E与PHA颗粒或PHA颗粒上Pha C的结合能力,从而降低了Pha EC合酶的活性。     

Tyr78-loop对鱼腥藻来源苯丙氨酸脱氨酶活性的影响

【背景】MIO(Methylidene-imidazol-5-one)依赖型酶中,催化因子Tyr所在Loop(Tyr78-loop)的灵活性显著影响酶学性质。【目的】探讨Tyr78-loop对鱼腥藻来源苯丙氨酸脱氨酶酶活的影响,以提高其反应活性。【方法】将该酶的Tyr78-loop进行分子改造,筛选出酶活提高的突变体,并对突变体的酶学性质进行研究。【结果】突变体S73N、E95V、E95K和S73N/E95K在37°C、pH 8.5下比活分别比原酶提高了34%、30%、18%和35%。蛋白三维结构模拟推测在突变体S73N、E95V和E95K中,位于α螺旋与Tyr78-loop交界处的Asn73、Val95和Lys95与附近氨基酸的氢键作用力数目减少,一定程度上增加了Tyr78-loop的柔性。【结论】Ser73位和Glu95位氨基酸的突变增加了Tyr78-loop的灵活性,提高了苯丙氨酸脱氨酶的酶活。     

人分泌型磷脂酶A2 GIIE的E54突变及其对底物选择性的影响

人分泌型磷脂酶A2 GIIE (Human secreted phospholipase A2 GIIE,hGIIE) 通过发挥酶催化作用,参与炎症反应和脂代谢过程。为了揭示hGIIE的底物选择机制,文中对hGIIE进行了定点突变,采用毕赤酵母Pichia pastoris重组表达突变体蛋白,然后通过阳离子交换和分子排阻两步法纯化蛋白,最后用等温微量热滴定仪测定酶活性。hGIIE的结构分析显示,氨基酸E54可能与GIIE的底物头基选择性有关,经过同源序列比对,拟将E54突变为丙氨酸 (A)、苯丙氨酸 (F) 和赖氨酸 (K)。突变体E54A、E54F和E54K在毕赤酵母组成型表达系统中实现重组表达,通过两步纯化,纯度达到90%以上。酶活性实验显示,突变体与底物1,2-二己酰卵磷脂 (1,2-dihexanoyl-sn- glycero-3-phosphocholine,DHPC) 和1,2-二己酰磷酸甘油 (1,2-dihexyl phosphate glycerol,DHPG) 的亲和力发生改变,其中突变体E54K与DHPG的Km值为突变前的0.39倍,亲和力明显增强;突变体E54F与DHPC的Km值为突变前的1.93倍,亲和力明显减弱。hGIIE的E54突变体蛋白与磷脂底物的亲和力发生明显改变,说明E54在hGIIE的磷脂底物选择性水解过程中起重要作用。     

应用改构的炭疽毒素作为靶向肿瘤细胞的药物递送系统及其效果评价

目的:通过改造炭疽毒素保护性抗原Protective Antigen (PA)及致死因子Lethal Factor (LF),尝试建立更加广谱的新型炭疽毒素靶向给药系统并对其递送效率进行定量评价.方法:采用基因工程手段,分别构建了3种改构的天然炭疽毒素保护性抗原PA及炭疽毒素的LF N端融合海肾荧光素酶(Luciferase)的LFn-linker-Luc的大肠杆菌重组表达体系.利用CCK-8法评价改构PA和LF共同作用肿瘤细胞后的细胞存活率;利用改构PA和LFn-linker-Luc与肿瘤细胞共孵育,通过测定细胞内荧光素酶活性,评价改构PA靶向肿瘤细胞的效果.结果:体外酶解实验证明构建的改构PA蛋白能够被正确地酶解成目的大小的片段;改构PA和LF共同作用肿瘤细胞能够显著降低细胞存活率;利用LFn-linker-Luc能够评价改构PA的靶向效率,PA蛋白的改构方式与其递送效率相关.结论:设计并改构的炭疽毒素药物递送系统,能够实现特异性靶向肿瘤细胞的效果,并具有更广谱的作用效果,为研制新型广谱抗肿瘤药物提供了新的思路和方法.     

翻译后修饰可能影响黄瓜花叶病毒2b 蛋白抑制子活性及稳定性

黄瓜花叶病毒 (Cucumber mosaic virus,CMV) 编码的2b蛋白具有RNA沉默抑制子功能,为了研究翻译后修饰对2b功能的影响,利用反向PCR定点突变方法对CMV-Q株系2b蛋白的1个预测的磷酸化位点 (S40) 和2个预测的泛素化/SUMO化位点 (K22,K39) 进行了点突变,同时将点突变体插入植物表达载体。通过农杆菌共注射法对3个2b突变体的抑制子活性进行了分析,结果证明,当S40突变为A (2bS40A) 后,2b抑制局部和系统沉默的活性均大幅降低;当K22突变为R (2bK2     

葡萄球菌肠毒素 B 突变体的构建及其抗肿瘤活性分析

目的：通过对葡萄球菌肠毒素B（SEB）32位His进行定点突变,获得抑瘤效果显著增强的SEB突变体。方法：利用基因定点突变的方法,将SEB的32位His替换为Asn,将重组质粒转入大肠杆菌中诱导表达,用CM弱阳离子层析柱纯化获得重组蛋白,用SDS-PAGE和Western印迹对其进行鉴定,并用增殖实验检测其丝裂原活性,通过MTS法检测其体外抗肿瘤活性。结果：构建并高效表达了突变体蛋白SEB（H32N）,纯化获得了足够纯度的突变体蛋白;体外实验表明,在相同浓度下,SEB（H32N）的丝裂原活性及体外抗肿瘤活性明显优于野生型SEB。结论：同野生型SEB相比,突变体蛋白SEB（H32N）对肿瘤生长的抑制作用得到了提高。     

RGD-葡激酶突变体(K130T,K135R)的制备与活性分析

以葡激酶突变体质粒mSAK(K130T ,K135R)-pBV220为模板,PCR重叠引物延伸法引入突变位点,并将该片段克隆至载体pBV220 ,构建了RGD-mSAK-pBV220质粒,转化大肠杆菌后热激诱导获得了高效表达,表达产物占菌体总蛋白的50%以上,且主要以可溶性形式存在,所获蛋白依次用Q SepharoseHP柱、SephaycrylS200HR柱和SP柱进行纯化,纯化的蛋白的纯度可达98%以上,纤维蛋白溶圈法体外溶栓活性测定结果表明,所获RGD-mSAK蛋白溶栓活性与野生型葡激酶相当,豚鼠体内免疫试验证明突变体的免疫原性也有所降低,血小板聚集试验分析突变体蛋白的抗血小板聚集能力,RGD 葡激酶突变体具有一定的抗血小板聚集能力。     

重组炭疽水肿因子的表达与生物活性分析

炭疽毒素包括3种蛋白因子,即保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF）。EF是钙调蛋白依耐的腺苷酸环化酶,可使细胞cAMP浓度升高,导致宿主防御能力下降。为深入研究炭疽毒素的作用机理,构建了原核表达质粒,在大肠杆菌中表达出重组EF（rEF）。经鉴定,rEF以可溶形式表达于细菌胞质中。经过金属螯和层析、阳离子交换层析和凝胶层析,每升诱导培养物可获得约5mg 重组蛋白。用重组蛋白免疫家兔获得了兔多抗,能够在细胞试验中中和rEF,体外细胞试验显示rEF具有很好的生物活性,在J774A.1和CHO细胞试验中,能与LF共同竞争和PA的结合位点,相互抑制。上述工作为深入研究炭疽毒素的作用机理,开发针对EF的毒素抑制剂打下基础     

Arg77和Glu80定点突变同时去除葡激酶中的T和B细胞抗原表位

【目的】对葡激酶的T和B细胞抗原表位重叠的关键氨基酸Arg77和Glu80进行定点突变以降低葡激酶的免疫原性。【方法】基于Arg77和Glu80的溶剂可及表面积设计葡激酶的突变体;突变体在大肠杆菌DH5α中进行表达。经过三步层析法纯化后,分析突变体的纤溶活性和免疫原性。【结果】免疫学实验提示,葡激酶导致Th2免疫反应;Glu80突变为丙氨酸和丝氨酸减少了溶剂可及表面积,同时去除了部分T和B细胞抗原表位;Arg77突变为天冬酰胺、谷氨酰胺和赖氨酸仅去除了部分T细胞抗原表位;6个组合突变体中,Sak(R77Q/E80A)和Sak(R77Q/E80S)有效去除了部分B和T细胞抗原表位,降低了葡激酶的免疫原性;Sak(R77Q/E80A)and Sak(R77Q/E80S)的纤溶活性和催化效率与r-Sak相当。     

炭疽毒素及其细胞受体的研究进展

炭疽毒素由 3种蛋白组成 :保护性抗原 (protectiveantigen ,PA)、致死因子 (lethalfactor,LF)和水肿因子 (edemafactor ,EF) .综述炭疽毒素研究的最新进展 .主要介绍炭疽毒素的关键致病因子———LF的结构与功能 ,炭疽毒素膜转运成分PA的结构及其受体 (anthraxtoxinreceptor ,ATR)和其cDNA克隆的结构 ,并讨论了在炭疽的治疗、预防和毒素在肿瘤治疗中的可能应用 .     

Connexin31 显性听力下降相关突变体研究

Cx31 突变可以导致常染色体显性听力下降、常染色体隐性听力下降、周围神经疾病伴听力丧失,以及变性红皮肤病角化病,其导致不同疾病的机理一直是研究的重点 . 利用定点突变技术 (site-directed mutagenesis, SDM) 构建 connexin31 显性听力下降相关突变体 Cx31R180X , Cx31E183K 并插入到真核表达载体 pEGFP-N1 ,转染 HeLa 细胞,转染 Cx31R180X-pEGFP-N1 和 Cx31E183K-pEGFP-N1 Cx31 突变体质粒的 HeLa 细胞质膜上没有出现斑块状染色和聚集现象,分别用内质网染料 conA 和高尔基体染料 WGA 进行免疫荧光染色,结果显示 Cx31 显性听力下降相关突变体蛋白主要分布在细胞质内,且大部分定位在内质网和高尔基体上 . 同时分别用抗 Cx31 和抗 GFP 抗体进行蛋白质印迹检测,证实 Cx31R180X , Cx31E183K 在转染的 HeLa 细胞中都有表达 . 研究发现 Connexin31 显性耳聋相关突变体 Cx31R180X , Cx31E183K 不能正常地形成间隙连接通道,这与 connexin31 EKV ( 变性红皮肤病角化病 ) 相关突变体能够运输到细胞膜上形成间隙连接通道的报道不相同,提示 connexin31 不同部位突变导致不同疾病的致病机理可能不一样 , 从而为解释“ one connexin two diseases ”提供分子水平的依据 .     

高比活人睫状神经营养因子突变体基因的构建及其在巴斯德毕赤酵母中的表达

人睫状神经营养因子(hCNTF)及其突变体有望成为治疗肥胖症的新型药物。为了减少hCNTF的副反应,提高其疗效,在hCNTF四重突变体AX15 (R13K)的基础上引入S16 5D Q16 6H突变,构建了高比活的DH_AX15 (R13K)突变体。体外和体内实验表明DH_AX15 (R13K)的活性约是AX15 (R13K)的5倍。同时体内实验还发现DH_AX15(R13K)的作用比AX15 (R13K)更为持久。这种更为持久的作用可能是由于活性提高而非半衰期延长引起的。高比活的hCNTF突变体一方面可以在保证疗效的前提下减少蛋白用量,减少副反应;另一方面可以在不增加副反应的前提下增加最大耐受剂量,提高疗效,在临床应用上具有潜在的优势     

低出血倾向、低免疫原性葡激酶mSAK(K130T,K135R)的表达、纯化与活性测定

为了有效降低葡激酶应用的副作用,构建低出血倾向、低免疫原性葡激酶突变体,高效表达纯化后进行活性鉴定,以野生型重组葡激酶基因为模板,PCR法引入突变位点(K130T,K135R),并将该片段克隆测序鉴定后,克隆至表达载体pBV220,构建低免疫原性葡激酶突变体.表达后的蛋白用Q-SepharoseFF柱与SephacrylS-200进行纯化,纤维蛋白溶圈法进行活性测定,体外抗体中和试验与豚鼠免疫试验测定突变体蛋白的免疫原性,同时进行动物体内出血倾向观察.测序结果表明,相应位点获得突变,无非特异性突变,将突变后的片段连接pBV220导入大肠杆菌热激诱导获得了高效表达,表达产物占菌体总蛋白的40%~50%.产物主要以可溶性形式存在,经两步纯化后的蛋白的纯度可达98%以上.活性测定试验表明,该突变体的活性较野生型葡激酶稍低,体外中和抗体试验和豚鼠免疫试验证明免疫原性大为下降,豚鼠的皮肤出血以及肺部病理切片均显示该突变体蛋白引起的出血倾向明显降低.