内含肽介导的生物学效应及其应用

蛋白质翻译产物在成熟过程中剪切释放出来的一段氨基酸序列称为“intein”---即内含肽。它与前体蛋白以框内融合的形式共同翻译,并内嵌于前体蛋白序列中。内含肽的解离以及内含肽两侧氨基酸序列的连接是在内含肽自身催化作用下完成的。本文将从内含肽的发现、结构特征和作用机理等方面对这种具有特殊意义的蛋白质成熟机制进行较为全面的论述,同时介绍了近年来发展起来的以内含肽介导的蛋白质剪接为基础的蛋白质纯化和改造技术。     

内含肽在构建亲和纯化系统中的应用

内含肽是前体未成熟蛋白中的一段具有自我剪接功能的多肽链,在蛋白质纯化、蛋白质连接、环肽制备、蛋白标记以及生物传感器等方面广泛应用。本文综述了内含肽应用于蛋白质亲和纯化的发展历程,分别对层析型和非层析型内含肽纯化体系进行了分析和讨论,并总结了对控制内含肽断裂反应所进行的研究,为进一步改善内含肽介导蛋白质纯化提供依据和线索。     

蛋白质内含肽及其生物学意义

蛋白质内含肽是存在于前体蛋白质中的一段多肽链,靠自我剪切的方式从前体蛋白中释放出来。蛋白质内含肽的发现,不仅在理论上丰富了遗传信息翻译后加工的内容,而且在实践上有重大的生物学意义,特别是在蛋白质纯化方面有着广泛的应用前景。本文就蛋白质内含肽的发现、特征、鉴定、剪接机制及其生物学意义作一概述。     

新型断裂内含肽介导的可控性C端断裂

内含肽介导的蛋白质断裂被广泛地应用于蛋白质纯化、连接和环化. 但目前的方法都是用传统的连续的内含肽来介导蛋白质断裂反应,因而往往存在自发性断裂、产率低等问题. 本实验选择3个S1型新型断裂内含肽Ter ThyX、Ssp GryB和Rma DnaB来实现蛋白质断裂反应的可控性. 在可控性C端断裂反应中,S1型断裂内含肽的C端片段（IC ）与硫氧还蛋白（T）融合作为前体蛋白,加入化学合成的Ssp DnaB S1型断裂内含肽 的N端小肽与二硫苏糖醇（DTT）共同诱导C端断裂反应.结果表明,该小肽可以诱导这 3个不同的S1型断裂内含肽的前体蛋白发生C端断裂反应. 该方法为利用内含肽C端断 裂介导的蛋白质纯化提供了更多的选择,并为内含肽的结构与功能的关系研究提供-有用的线索.     

蛋白质剪接及其在蛋白质工程中的应用

蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程,它由一系列分子内的剪切-连接反应组成。蛋白质内含肽是一个蛋白质前体中的多肽序列,可以催化自身从蛋白质前体中断裂,使两侧的蛋白质外显肽连接成成熟的蛋白质。蛋白质内含肽的发现,不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论,在实践中也有广泛的应用前景。Abstract: Protein splicing , which is an intein mediated posttranslational processing, involves a series of intramolecular cleavage-ligation reactions. Intein is an intervening polypeptide which can catalytic self-cleavage from a pre-protein accompanied by the concomitant joining of the two flanking polypeptides (the extein) through a peptide bond. Protein splicing not only enriches genetic theory of posttranslational processing, but also have wide application prospect.     

内含肽介导的蛋白连接技术及其应用

内含肽介导的蛋白质剪接是一种自发的翻译后事件,内含肽可介导其自身从前体蛋白上切除,同时将其两侧的外显肽连接起来.在过去10多年中,基于蛋白质剪接原理发展出的蛋白连接技术被广泛的用于蛋白质工程的研究中.这些技术打破了化学合成方法中对目标物大小的限制,有助于化学和生物学的研究.针对近年由蛋白质连接演化出来的新技术及其应用做简要的阐述.     

多种S1断裂内含肽的体内交叉反应

断裂内含肽含有两个独立分离的多肽片段(N端内含肽和C端内含肽),它催化蛋白质反式剪接反应,在蛋白质研究与蛋白质工程中已得到诸多实际应用.在蛋白质反式剪接过程中,内含肽的N端内含肽和C端内含肽通过结构互补特异性地非共价组合.然而,Ssp DnaX S1型断裂内含肽的较大C端内含肽片段近来被发现能够与源自其它内含肽的N端内含肽片段交叉反应,表明蛋白质内含子Ssp DnaX具有结构杂交特征.本研究对另外2种S1型内含肽Rma DnaB和Ssp GyrB的较大C端内含肽与不同S1型断裂内含肽的N 端内含肽交叉反应活性进行分析检测.目的是探讨S1型断裂内含肽的结构杂交特征是否具有普遍性.结果发现,Rma DnaB的S1 C端内含肽能够与Ssp GyrB的S1 N端内含肽交叉反应,却不能与Ssp DnaX的S1 N端内含肽交叉反应;与此相似,Ssp GyrB的S1 C端内含肽能够与Rma DnaB的 S1 N端内含肽交叉反应,却不能与Ssp DnaX的S1 N端内含肽交叉反应.此外,某些交叉反应表现出温度依赖性.这些结果对于内含肽的结构 功能关系以及S1型断裂内含肽的应用研究具有重要的意义.     

内含肽介导的新型蛋白质纯化技术

内含肽（intein）的自切割功能在蛋白质工程领域有着广泛的应用,尤其是在蛋白质纯化方面,将内含肽与亲和纯化技术联合应用,使得传统的亲和纯化方式有了重大的突破。近年来,随着内含肽的研究不断深入,一批内含肽介导的新型蛋白质纯化技术不断出现。新技术依靠内含肽的自切割功能去除亲和标签,避免了传统工艺中因外加蛋白酶而带来的诸多麻烦;新的聚合材料的引入又成功地避开了亲和树脂柱的使用,不仅优化了工艺,也大大降低了纯化的成本,为在工业化大生产中的应用奠定了基础。     

内含肽介导的新型蛋白质纯化技术

内含肽(intein)的自切剖功能在蛋白质工程领域有着广泛的应用,尤其是在蛋白质纯化方面,将内含肽与亲和纯化技术联合应用,使得传统的亲和纯化方式有了重大的突破.近年来,随着内含肽的研究不断深入,一批内含肽介导的新型蛋白质纯化技术不断出现.新技术依靠内含肽的自切割功能去除亲和标签,避免了传统工艺中因外加蛋白酶而带来的诸多麻烦;新的聚合材料的引入又成功地避开了亲和树脂柱的使用,不仅优化了工艺,也大大降低了纯化的成本,为在工业化大生产中的应用奠定了基础.     

蛋白质内含肽的研究进展

蛋白质内含肽是能够自我剪接的一段多肽链.它的发现不仅在理论上丰富了遗传信息翻译后加工的内容,而且在蛋白质纯化的实践方面有着广泛的应用前景.主要对蛋白质内含肽的剪接机制、结构特征、核酸内切酶活性以及应用方面的研究进展作一概述.     

InBase, the Intein Database

InBase, the Intein Database (http://www.neb.com/neb/inteins.html ), is a comprehensive on-line resource that includes the Intein Registry. Inteins are protein splicing elements that mediate a self-catalytic protein splicing reaction. InBase presents general information as well as detailed data for each intein, including tabu-lated comparisons and a comprehensive bibliography.     

蛋白质内含子的研究进展

自1990年发现第一个蛋白质内含子以来,对其研究愈加引起注意。蛋白质内含子是蛋白质剪接元件,可从前体蛋白中切除并将两侧外显子连接起来成为成熟蛋白质,标准的蛋白质剪接主要包括四步亲核置换反应,新近又发现一种反式剪接机制。蛋白质内含子的演化形成存在先天遗传和后天插入两种方式,但目前还没有直接的实验证据。数据库显示,蛋白质内含子有10个保守模体：A、N2、B、N4、C、D、E、H、F和G,它们在蛋白质剪接过程中具有不同的作用。作为蛋白质剪切元件的蛋白质内含子,是蛋白质工程中一个功能强大的工具,具有重要的实践意义。现对蛋白质内含子的命名、分布、结构、剪接方式以及应用前景等作一全面的综述。     

InBase, the New England Biolabs Intein Database.

Inteins are intervening sequences that splice as proteins, not RNA. InBase, the New England Biolabs Intein Database (http://www.neb. com/neb/inteins.html), is a comprehensive on-line database that includes the Intein Registry, along with detailed information about each intein and its host protein, tabulated comparisons and a comprehensive bibliography including papers in press.     

蛋白内含子与蛋白剪接

蛋白内含子和蛋白剪接是蛋白质研究的前沿领域。重点介绍了蛋白内含子的结构和蛋白剪接机理的最新研究成果 ;蛋白内含子如同RNA剪接中的内含子 ,也是一类可移动的遗传元件 ;蛋白内含子目前研究的热点是蛋白内含子的功能研究及其在蛋白质工程和其它生物工程领域的用。     

InBase: the Intein Database

Inteins are self-catalytic protein splicing elements. InBase (http://www.neb.com/neb/inteins.html), the Intein Database and Registry, is a curated compilation of published and unpublished information about protein splicing. It presents general information as well as detailed data for each intein, including tabulated comparisons and a comprehensive bibliography. An intein-specific BLAST server is now available to assist in identifying new inteins.     

重组PTD-maxadilan的制备与鉴定

为了构建能够有效进入血脑屏障的新型融合蛋白PTD-maxadilan(PTD-MAX),设计编码融合蛋白PTD-MAX基因,克隆到表达载体pKYB,构建重组表达载体pKYB-PTD-MAX,转化大肠杆菌ER2566中。采用IPTG诱导由PTD-MAX、内含肽和几丁质组成的融合蛋白的表达。利用IMPACT(Intein Mediated Purification with an Affinity Chitin-binding Tag)介导的纯化系统制备目的融合蛋白PTD-MAX。所得的目的蛋白经激光飞行质谱测定分子量,结果与理论值相符。动物实验结果表明融合蛋白PTD-MAX能够有效穿越血脑屏障,重组PTD-MAX具有比天然maxadilan更显著(P<0.05)的抑制小鼠摄食的作用。融合蛋白PTD-MAX的构建和制备为其生物学功能的深入开发奠定了基础。     

蛋白质内含子介导的蛋白纯化系统在变性条件下的应用

由蛋白质内含子介导的亲和蛋白质纯化系统(IMPACT)已得到广泛应用,通过其纯化得到的目的蛋白不含蛋白纯化标签以及多余的氨基酸残基,且操作简单成本低廉。这些优点使得其相对于其他蛋白纯化系统有着无与伦比的优势。但是现有报道都局限于非变性条件下使用,这往往会限制其在一些包涵体蛋白变性条件下使用。以一已知表达形成包涵体形式的丝素蛋白为例,研究IMPACT系统在时变性条件下使用变性剂浓度、温度和诱导断裂还原剂浓度。实验表明,在4 M尿素,100 mM DTT室温作用下蛋白质内含子会获得最大断裂效率(80%)。柱上在线断裂实验表明,其最终蛋白得率超过65%。