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。     

应用突变的断裂蛋白质内含子标记蛋白质N端

蛋白质的特异位点修饰可以帮助了解蛋白质的结构与功能.但是,现有的蛋白质特异位点标记方法种类有限,而且存在局限性,所以有必要开发新的蛋白质特异位点标记方法.以谷胱甘肽-S-转移酶(GST)为研究对象,借助蛋白质反式剪接技术,建立了利用新型断裂蛋白质内含子对蛋白质进行N端标记的新方法.在这个方法中,通过简单的重组表达、标记和纯化得到带有荧光基团的小肽,经过蛋白质反式剪接,荧光基团被标记到蛋白质的N端.初步研究结果显示,标记效率可达到12%.     

蛋白质内含子演化分析

蛋白质内含子是能够自我剪切的一段多肽链 .它在生物三大系统中都存在 ,但它的分布在各物种间以及蛋白质种类之间极不均衡 .蛋白质内含子的演化和扩散也因此引起了人们的极大兴趣 .经过系统搜索 ,从已知的核酸序列中找到 6 9个经典的蛋白质内含子 .同源比较和系统树分析表明 ,蛋白质内含子的演化应综合先天遗传和后天转移两方面的因素 .     

Ssp dnaB蛋白质内含子介导的重组人脑钠素的制备

脑钠素(BNP)是临床治疗代偿失调性心衰竭的有效药物。将脑钠素与组氨酸标签(His-tag)以及具有自我剪切功能的Ssp dnaB微型蛋白质内含子进行融合表达。表达产物经Ni-Sepharose亲和层析及体外复性处理后,用CM_纤维素对复性产物进行了浓缩,并通过改变CM-纤维素柱内的pH及温度,诱导Ssp dnaB微型蛋白质内含子的剪切作用,使脑钠素从融合蛋白中释放并与载体蛋白(His-DnaB)分离,再经C4反相高效液相色谱法进一步纯化后,从每升培养液中获得了2.8mg纯度达97%的重组人脑钠素。体外活性测定结果表明,重组人脑钠素对兔胸主动脉条具有显著的血管舒张效应,其EC50为1.94×10-6mg/mL。     

应用N端Cys-free断裂蛋白质内含子标记蛋白质N端

蛋白质的特异位点修饰可以帮助了解蛋白质的结构与功能.但是,现有的蛋白质特异位点标记方法种类有限,而且存在局限性,所以有必要开发新的蛋白质特异位点标记方法．以谷胱甘肽-S-转移酶(GST)为研究对象,借助蛋白质反式剪接技术,建立了利用新型断裂蛋白质内含子对蛋白质进行N 端标记的新方法.在这个方法中,通过简单的重组表达、标记和纯化得到带有荧光基团的小肽,经过蛋白质反式剪接,荧光基团被标记到蛋白质的N 端. 初步研究结果显示,标记效率可达到12 %.     

不依赖天然外显子的蛋白质内含子定向进化筛选系统

蛋白质剪接技术为在蛋白质水平上直接对蛋白质进行修饰和加工提供了一种全新的解决方案,因而在蛋白质工程及相关领域具有非常广阔的应用前景。现阶段,大部分天然的蛋白质内含子在异源蛋白质中剪接活性非常低,极大限制了蛋白质内含子的开发和应用。为了开发一个可以同时对蛋白质内含子通用性和剪接活性进行筛选的系统,利用Bsa I限制性内切酶识别位点和切割不重合的特性,将Ter ThyX内含子(不含外显子序列)插入到卡那霉素抗性蛋白基因的多个位点。并且摒弃了以往需要结合天然外显子以实现剪接的方法,可以同时对蛋白质内含子的剪接活性和通用性进行筛选。Western blot结果和卡那霉素平板生长结果表明,通过卡那霉素筛选系统可以精确的将蛋白质内含子剪接反应与卡那霉素抗性结合起来,仅从卡那霉素平板上的菌落生长情况即可完成蛋白质内含子剪接活性阳性突变的筛选,是一个快速,稳定的定向进化筛选系统。     

定向进化提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3 剪接活性的研究

目前,蛋白质内含子在蛋白质工程领域中得到越来越广泛的应用。为提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3(Trichodesmium erythraeum)在异源宿主中的剪接活性,采用易错PCR技术,通过改变反应体系中dNTP、Mg2+、Mn2+的浓度等手段,借助依赖卡那霉素的蛋白质内含子筛选系统进行筛选。Western印迹结果表明:通过定向进化,其中5号突变体的剪接活性从原始的约20%提高至约85%;9号突变体能够避免发生剪接副反应,即N端断裂反应。氨基酸突变位点与剪接活性变化的相关性分析表明:参与α-helix形成的氨基酸的突变极有可能影响蛋白质内含子的断裂反应,参与β-sheet形成的氨基酸的突变则有可能影响蛋白质内含子结构的紧凑性。通过定向进化提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3在异源宿主中的剪接活性,进一步验证依赖卡那霉素抗性的筛选系统的可行性,为扩大蛋白质内含子的应用范围奠定基础。     

高剪接活性断裂蛋白质内含子的体内切割

蛋白质内含子介导的断裂(切割)反应被用于蛋白质纯化、连接和环化等,但目前仍存在断裂效率低、断裂反应的不可控、产物复杂等问题。蛋白质内含子的定点突变可导致其N端或C端断裂。其末位氨基酸突变则剪接反应第3步天冬酰胺环化无法进行,发生N端断裂;其首位氨基酸发生突变则剪接反应第一步酰基重排及其后续步骤均无法进行,而天冬酰胺环化仍可进行,发生C端断裂。利用已获得的高剪接活性的S1和S11型断裂蛋白质内含子Ssp GyrB,分别将其参与剪接反应的首位半胱氨酸或末位天冬酰胺突变为丙氨酸,构建能够发生一端断裂的断裂蛋白质内含子。研究结果表明,突变后断裂蛋白质内含子的剪接反应几乎不发生,其断裂活性有不同程度的提高,获得了在大肠杆菌体内具有较高效断裂活性的断裂蛋白质内含子。这将为进一步研究其体外可控性剪接、构建高效的蛋白纯化系统和深入研究蛋白质内含子的剪接机制提供基础。     

断裂蛋白质内含子的剪接机制、起源和进化

蛋白质内含子(intein)是具有自我催化活性的蛋白质. 翻译后,通过蛋白质剪接从蛋白质前体中去掉,并以肽键连接两侧蛋白质外显子(extein)形成成熟蛋白质. 断裂蛋白质内含子(split intein)在蛋白质内含子中部区域特定位点发生断裂,形成N端片段和C端片段,分别由基因组上相距较远的两个基因编码. 现在已知,它仅分布于蓝细菌和古细菌中. 断裂蛋白质内含子的N端片段和C端片段通过非共价键(如静电作用)相互识别,重建催化活性中心,介导蛋白质反式剪接. 断裂蛋白质内含子的发现进一步深化了人们对基因表达和蛋白质翻译后成熟过程复杂性的认识,而且它在蛋白质工程、蛋白质药物开发和蛋白质结构与功能研究等方面有非常广泛的应用. 本文试图综述断裂蛋白质内含子的分布、结构特征和剪接机制,并分析其可能的起源和进化途径.     

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。     

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。     

利用内蛋白子剪切功能一步纯化重组人神经营养因子-3

将人神经营养因子 - 3(h NT3)基因插入含内蛋白子 -几丁质结合区 (Intein- CBD)片段的质粒p TXB1的多克隆位点 ,构建成重组子 p TXB- h NT3,随后转化入 E.coli 2 566并进行融合表达 .表达产物包涵体经 8mol/ L脲变性 ,并在 GSH,GSSG存在下复性 .复性后的融合蛋白经几丁质珠亲和柱吸附 .待洗涤杂蛋白后 ,加入 50 mmol/ L DTT在 4℃或 2 5℃进行剪切反应 48h,再用缓冲液洗脱 ,即得 h NT3.SDS- PAGE分析表明 ,h NT3达电泳纯 .其分子量约为 1 4 k D     

微生物内含肽在基因治疗中的应用

蛋白质内含肽是存在于前体蛋白质中的一段多肽,依靠蛋白质自剪接这一特殊机制从前体蛋白中释放出来,并且使两侧的蛋白质外显肽连接成为成熟的蛋白质。本文就内含肽在基因治疗方面的研究做一综述。     

蛋白质内含肽的研究及应用进展

内含肽的发现与研究只经过短短的20年,但已在各个生物领域展现出应用潜力。本文阐述了蛋白质内含肽的相关概念、种类、分布、结构、功能和自我剪接机制。分析了内含肽在当前生物技术领域中的应用情况以及存在的优点和局限性,最后就内含肽的应用前景进行了展望。     

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.     

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.     

Engineered Ssp DnaX inteins for protein splicing with flanking proline residues

Inteins are internal protein sequences capable of catalyzing a protein splicing reaction by self-excising from a precursor protein and simultaneously joining the flanking sequences with a peptide bond. Split inteins have separate pieces (N-intein and C-intein) that reassemble non-covalently to catalyze a protein trans-splicing reaction joining two polypeptides. Protein splicing has become increasingly useful tools in many fields of biological research and biotechnology. However, natural and engineered inteins have failed previously to function when being flanked by proline residue at the −1 or +2 positions, which limits general uses of inteins. In this study, different engineered inteins were tested. We found that engineered Ssp DnaX mini-intein and split inteins could carry out protein splicing with proline at the +2 positions or at both −1 and +2 positions. Under in vivo conditions in E. coli cells, the mini-intein, S1 split intein, and S11 split intein spliced efficiently, whereas the S0 split intein did not splice with proline at both −1 and +2 positions. The S1 and S11 split inteins also trans-spliced efficiently in vitro with proline at the +2 positions or at both −1 and +2 positions, but the S0 split intein trans-spliced inefficiently with proline at the +2 position and did not trans-splice with proline at both −1 and +2 positions. These findings contribute significantly to the toolbox of intein-based technologies by allowing the use of inteins in proteins having proline at the splicing point.     

Kinetic and spectroscopic characterization of native and metal-substituted beta-lactamase from Aeromonas hydrophila AE036

Five new inteins were discovered in a survey of 39 mycobacterial strains that was undertaken to clarify the role of RecA inteins in mycobacteria. They are all inserted at the RecA-b site of the recA gene of Mycobacterium chitae, M. fallax, M. gastri, M. shimodei and M. thermoresistibile and belong to the MleRecA allelic family. Sequence analysis showed that although only M. tuberculosis harbours an intein at the RecA-a site the sequence of the RecA-b site is well conserved between species. Furthermore, the presence of inteins does not correlate with specific characteristics of the species such as pathogenicity or growth rate.     

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.