膜蛋白原核表达的基因序列优化

膜蛋白的结构与功能研究是当前的热点之一。目前获取膜蛋白的最主要途径是通过原核系统进行表达。但是膜蛋白在原核系统中表达水平相对较低,通过对基因序列进行优化促使膜蛋白正确高效表达是一项非常重要的技术手段。归纳了近些年来膜蛋白原核表达技术在基因序列优化研究上的最新进展,并从稀有密码子的优化、m RNA的稳定性与翻译起始、m RNA与核糖体行为、翻译的效率与膜蛋白的折叠4个方面对基因序列上影响膜蛋白表达的因素进行了总结,旨在为膜蛋白的原核表达提供一定的思路和参考。     

pBV220/hIL-4优化表达及其包涵体复性研究

旨在对人白细胞介素-4(hIL-4)上、下游序列进行优化设计,提高在原核系统中的表达量,并对表达的包涵体进行复性研究提高复性率.利用BioSun的RNA二级结构预测模块辅助设计hIL-4起始密码子(AuG)上、下游的序列,使局部二级结构的自由能满足高表达要求;根据pBV220栽体和原核系统的特点优化引物序列提高hIL-4原核表达量.优化hIL-4包涵体复性条件和方法,提高复性率和生物活性.结果显示,成功构建了pBV220/hIL-4高效表达栽体,原核表达的重组人IL-4占细茵总蛋白的35%以上,明显高于优化前表达量;经过复性研究hIL-4包涵体复性率可达到15%以上,生物活性鉴定发现,纯化的hhIL-4蛋白的比活等同或高于国外同类产品.影响原核表达的条件较多,对表达序列的优化设计可以大大提高蛋白的表达量.针对人IL-4基因序列的优化设计提高了人IL-4基因的表达,复性方法的改良提高了复性率和生物活性.     

膜蛋白LASS2的表达研究

利用多种原核表达系统、真核体外翻译系统和细菌/杆状病毒(Bac to Bac)的昆虫表达系统对一个具有重要生理功能的人的膜蛋白LASS2(Homo sapienslongevity assurance homologue 2 of yeastLAG1)进行表达研究。在原核表达系统中仅能够表达其羧基端胞外区片段却不能表达完整的LASS2蛋白,并制备了该片段的抗体。完整的LASS2蛋白能够在两种真核表达系统中进行表达,SDS-PAGE分析结果表明,表达产物分子量为约28kD的LASS蛋白, Western印迹分析也证实了这一结果, 并利用Ni-NTA树脂亲和层析将该蛋白纯化,纯度达到90%以上。     

对虾白斑综合征病毒囊膜蛋白VP53B原核表达及抗血清的制备

【目的】研究对虾白斑综合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)囊膜蛋白sVP53B克隆、表达、纯化及抗血清制备。【方法】根据WSSV囊膜蛋白基因序列,设计引物,PCR扩增出功能序列(Svp53B),构建到pET-16b载体后,转化至大肠杆菌Rosetta 2诱导表达,用SDS-PAGE、Western blotting检测优化表达。表达产物采用Ni-NTA琼脂糖磁珠进行纯化、割胶回收融合蛋白,以纯化的Svp53B-his为抗原,免疫兔子获得多克隆抗体,通过间接ELISA检测抗体的效价。【结果】构建重组质粒pET-16b-Svp53B,在大肠杆菌Rosetta 2中以1 mmol/L IPTG诱导表达量最高,主要以包涵体形式表达。纯化包涵体蛋白免疫兔子,获得多克隆血清,效价达到1:150 000。【结论】原核表达并纯化得到高纯度的WSSV囊膜蛋白sVP53B,制备的兔源多克隆血清亲和力高、特异性好,这对后期进一步研究VP53B与经口侵染相关功能奠定了基础。     

基于光激活定位显微镜的膜蛋白鉴定技术

病原菌膜蛋白的原位标记和定位追踪是一项非常繁琐的工作。为了建立一种可以用于快速鉴定膜蛋白、且分辨率达到纳米级别的膜蛋白荧光定位技术,将结核分枝杆菌外膜蛋白OmpA与具有光敏活性的蛋白mEos2m在无致病性的耻垢分枝杆菌中进行融合表达。重组菌固定在载玻片上后,利用405 nm激光激活mEos2m。利用普通荧光体视显微镜、正置荧光显微镜和超分辨率光激活定位显微镜观察OmpA-mEos2m,分析融合蛋白在细菌内的分布情况,并捕获光激活蛋白在细胞膜上释放的光子信号。通过超分辨率光激活定位显微镜,发现OmpA-mEos2m融合蛋白在细胞膜上呈"带"状环绕分布,这是观察到膜蛋白在细胞膜上定位的最直接证据。mEos2m与OmpA融合表达后,并不改变OmpA的膜蛋白属性和定位特征。因此可以将mEos2m用于其他非多聚体膜蛋白的融合和定位研究。可以应用非致病性的耻垢分枝杆菌作为模型,采用高分辨率活菌成像技术,研究致病性的结核分枝杆菌蛋白结构、定位和功能。这是目前为止国内采用光激活定位显微成像技术研究膜蛋白的首次报道。     

植物表达外源蛋白研究进展及展望

植物为宿主表达外源蛋白的系统称之为分子农场，通过农杆菌将外源基因导入植物进行表达具有高效、安全、廉价的优点，特别是植物具备一系列翻译后修饰功能，因此该系统能弥补原核表达系统的缺陷。本综述首先介绍了近些年在烟草叶片瞬时表达和水稻胚乳组织特异性表达上取得的进展，特别是一些利用分子农场进行医用蛋白表达、药物合成、疫苗制备等典型案例。在优化生物反应器、提高表达效率策略上，本综述重点探讨了蛋白翻译后水平上的调控，包括蛋白酶抑制剂的作用、糖基化修饰环节以及分子伴侣共表达等对外源蛋白表达的影响。最后，围绕外源蛋白大量囤积于内质网可能引发内质网胁迫的问题，展望了通过优化内质网环境来提高外源蛋白表达效率的可行性。     

结核分枝杆菌膜蛋白的异源表达与纯化研究进展

膜蛋白是一类与生物膜相互作用、具有重要功能和独特结构的蛋白质。异源表达纯化一直是了解膜蛋白结构和功能的重要瓶颈。结核分枝杆菌作为典型的胞内致病菌,其膜蛋白的研究具有很好的代表性以及重要意义。目前用于表达膜蛋白的有大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞等表达系统,但结核菌膜蛋白的表达宿主还往往局限于大肠杆菌。异源表达需要综合考虑蛋白的来源、疏水性、跨膜区等特性。低温、加入共表达因子以及改变培养条件有助于结核菌膜蛋白的可溶性表达。另外,包涵体复性也是获得结核菌目的膜蛋白的重要途径。随着新的表达系统,新的促可溶表达策略,新的包涵体复性手段,新的纯化方法的应用,将有更多的膜蛋白异源表达纯化成功,为蛋白质功能研究奠定基础。     

BYL无细胞系统对植物RNA病毒翻译复制机制的研究进展

无细胞翻译系统是高效表达重组蛋白质的体外分子研究系统,BYL是一种通过密度梯度离心法脱去液泡的烟草BY-2裂解液无细胞系统。BYL系统可支持外源m RNA以及多种植物RNA病毒的蛋白质表达,由于BYL系统中保留植物RNA病毒复制所需的胞内膜结构,所以该系统可支持RNA病毒核酸负义链、正义链和亚基因RNA的合成。综述了BYL系统应用于植物RNA病毒翻译和复制等机理以及RNA干扰机制方面的研究进展,并对其研究前景进行展望,旨在便于更多的研究者系统了解BYL无细胞系统,将其更广泛地应用于其他RNA病毒的翻译复制机制研究中。     

四川白鹅CD4基因胞外去信号肽区的可溶性表达及纯化

根据Gen Bank公布的四川白鹅T细胞表面分子CD4基因序列设计特异性引物,扩增其胞外去信号肽区基因,将其构建成原核重组表达质粒go CD4-p ET-32a(+),并在大肠杆菌原核表达系统中进行可溶性表达并纯化,为进一步应用与研究提供基础。通过从成年四川白鹅胸腺组织中提取RNA,经反转录合成c DNA为模板扩增CD4基因胞外去信号肽区,并构建原核表达载体go CD4-p ET-32a(+)。在大肠杆菌Rosetta(DE3)p Lys S系统中进行原核表达,通过改变表达温度、培养基、诱导剂IPTG浓度、诱导时间以及抗性浓度等条件,最终获得可溶性表达并经NINTA亲和层析获得纯化蛋白。结果显示,鹅CD4胞外区蛋白只有在16℃的TB培养基中目的蛋白his-go CD4可表达,鉴定结果与预期相符,诱导表达成功且多以不可溶的包涵体形式存在。研究发现改变IPTG浓度对表达产物存在形式影响较大,最终筛选出以0.4 m M的IPTG条件作为可溶性表达的最佳诱导浓度。NI-NTA亲和层析获得纯化蛋白并经Western-blot验证。     

禽传染性支气管炎病毒E蛋白单抗制备及其互作宿主蛋白初步鉴定分析

本研究利用原核表达系统成功表达禽传染性支气管炎病毒（Infectious bronchitis virus, IBV）的小囊膜蛋白（Envelope protein, E），并首次制备E蛋白的单克隆抗体。在此基础上，采用免疫共沉淀（IP）及质谱鉴定的方法，寻找宿主细胞中与IBV E蛋白发生相互作用的宿主蛋白。通过GO分析和KEGG通路富集分析，预测与IBV E蛋白具有潜在互作的宿主蛋白在病毒感染过程中可能发挥的生物学功能。本研究为进一步探讨E蛋白在IBV病毒复制过程中的具体作用提供了研究工具和基础研究数据。     

通过断裂内含肽介导的反式剪接合成大的蛋白

大肠杆菌难以表达大的蛋白,毒性蛋白以及膜蛋白,“Npu DnaE内含肽表达系统“使这些蛋白的表达成为可能。该系统的基本原理是：在特定位点处将目标基因（编码T7 RNA聚合酶的基因）断裂成两部分,然后分别与Npu DnaE内含肽的N端,C端片段融合,两种融合基因分别表达纯化,在体外将两种融合蛋白等摩尔比混合即可产生有功能的T7 RNA聚合酶。理论上,该体系也可用于合成其他大的蛋白,毒性蛋白或膜蛋白。     

假定蛋白CT440在沙眼衣原体感染细胞中的定位研究

包涵体膜蛋白在沙眼衣原体致病过程中发挥重要的作用.为确定假定蛋白CT440在沙眼衣原体感染细胞中的定位及特征,本研究采用PCR方法从D型沙眼衣原体的基因组中扩增Ct440基因,克隆入pGEX-6p原核表达载体构建pGEX-6p/Ct440原核表达重组体,重组体转化到XL1-blue大肠杆菌,IPTG诱导表达融合蛋白GST-CT440.纯化后的CT440融合蛋白免疫小鼠制备抗体,间接免疫荧光(IFA)和Western blot测定抗体的特异性.特异性抗体用于分析CT440蛋白在衣原体感染细胞内的定位、表达时相特征及其对衣原体感染的影响.结果表明,CT440蛋白定位于沙眼衣原体包涵体膜上,为沙眼衣原体包涵体膜蛋白;该蛋白在衣原体感染12h后开始表达,直至持续到整个感染周期;转基因在胞浆表达的CT440融合蛋白不影响其后的衣原体感染.本实验为深入研究衣原体与宿主细胞间的相互作用,阐明衣原体致病机制提供了重要的实验依据.     

对虾白斑综合症病毒结构蛋白VP28的原核表达和性质研究

VP2 8是对虾白斑综合症病毒 (Whitespotsyndromevirus ,WSSV)的一个重要的囊膜蛋白。为了便于研究VP2 8在和宿主细胞相互作用过程中扮演的角色 ,将VP2 8基因克隆到一个原核表达系统 ,对原核表达的VP2 8的特性进行了研究 ,并制备了抗VP2 8的多克隆抗体和单链抗体 ,对原核表达的和天然病毒的VP2 8蛋白免疫原性进行了比较。结果表示 ,原核表达的VP2 8与天然蛋白具有相似的免疫原性。     

花生丛枝植原体免疫膜蛋白基因克隆及细菌双杂交诱饵质粒构建

初步分析植原体免疫膜蛋白的结构,以Imp构建诱饵质粒,为研究植原体与寄主互作的分子机理,探讨植原体传播、侵染及在寄主内的运输方式奠定基础。根据本实验室获得的花生丛枝植原体免疫膜蛋白基因序列设计特异性引物Imp-F/Imp-R,通过PCR扩增获得花生丛枝植原体免疫膜蛋白基因,大小519 bp,编码蛋白含有172个氨基酸残基,与SPWB膜蛋白的核苷酸差异一个碱基,氨基酸序列相同。另外与WBDL膜蛋白的核苷酸和氨基酸序列同源性分别为79.8%和70.2%。对其进行系统发育树分析;初步分析imp基因编码蛋白的跨膜区和疏水区。分析结果表明：花生丛枝植原体免疫膜蛋白C端有一跨膜锚定区,N端主要为膜内亲水区,没有前导信号序列。预测花生丛枝植原体免疫膜蛋白是一类C端跨膜的植原体免疫膜蛋白。将imp基因克隆到带有λcI基因的pBT质粒上,构建诱饵载体pBT-Imp,并通过IPTG诱导表达,western blot检测和自激活检验对其进行检测。结果显示：所构建的诱饵载体pBT-Imp可用于细菌双杂交的进一步实验。     

膜蛋白的表达：在无细胞体系中实现功能性表达、折叠和组装

膜蛋白在人类和其他物种的生命活动中都起着至关重要的作用.在已完成测序的基因组中,膜蛋白占据30%.药物作用靶向位点、细胞之间的信号传递以及对外界环境的探测等功能,大多是通过生物膜上的特殊膜受体蛋白实现的.膜蛋白研究在工业、环境、国防、医学等领域具有重大意义.嗅觉受体蛋白是一类典型的膜蛋白,属于G蛋白偶联受体家族.嗅觉受体蛋白调控着生物的食物寻找、危险趋避和求偶行为.其主要分布于脊椎动物鼻腔和昆虫触角.嗅觉受体蛋白可以直接识别气味分子,将生物信号转化为电信号,最终传递至神经中枢,进而做出相关应答.膜蛋白的获取并不容易.天然组织中的膜蛋白含量太低不足以支撑学术研究.异源表达难以实现膜蛋白整合上膜,这给膜蛋白的结构和功能研究带来很大挑战.无细胞蛋白质合成系统是一个开放体系,且不依赖细胞活性,是体外表达蛋白质的有效方法.通过无细胞蛋白合成体系,在体外实现膜蛋白二聚体的自组装,将为膜蛋白研究带来全新突破.本文总结了用于无细胞表达的膜蛋白研究进展.     

马疱疹病毒1型囊膜蛋白gD多克隆抗体制备及亚细胞定位

本研究通过间接免疫荧光技术,确定了EHV-1囊膜蛋白gD单独表达于BHK-21细胞内的亚细胞定位情况,为其亚细胞定位机制及病毒二级囊膜的研究奠定了基础。以EHV-1基因组为模板,利用PCR方法扩增gD部分基因,并构建其原核表达载体pET28-gD,转入BL21(DE3)感受态细胞内进行诱导表达,利用Ni-NTA亲和层析法纯化gD重组蛋白;以纯化的重组蛋白为抗原免疫实验小鼠并制备抗囊膜蛋白gD的多克隆抗体;分别以间接ELISA方法及Western blot方法检测抗体效价及反应性;人工转染pVAX-Kozak-gD重组质粒至BHK-21细胞,利用IF技术对囊膜蛋白gD进行亚细胞定位。结果表明:成功表达了大小约29kD的gD重组蛋白;制备的多克隆抗体效价为1∶102 400,能较好地与囊膜蛋白gD真核表达产物特异性结合;通过IF方法确定囊膜蛋白gD大部分呈斑点状分布于宿主细胞核周围的胞质中,极少量定位于细胞核内。     

基孔肯雅病毒囊膜蛋白假病毒模型的构建

目的:以HIV为骨架构建单次复制性的含基孔肯雅病毒囊膜蛋白的假病毒模型,观察其对哺乳动物细胞的侵染性。方法:PCR合成基孔肯雅病毒囊膜蛋白基因,克隆到真核表达载体上,与HIV慢病毒包装系统质粒共转染293FT细胞,48 h后收培养上清,在8μg/mL Polybrene存在下感染293FT细胞,感染48 h后在荧光显微镜下观察结果。结果:PCR合成了基孔肯雅病毒囊膜蛋白基因并克隆到真核表达载体上,测序结果正确;共转染293FT细胞后,检测到基孔肯雅病毒囊膜蛋白的表达并包装成假病毒,感染新鲜293FT细胞后能够检测到绿色荧光蛋白。结论:合成的基孔肯雅病毒囊膜蛋白基因能正确表达并包装成假病毒,含基孔肯雅病毒囊膜蛋白的假病毒能感染293FT细胞并表达绿色荧光蛋白,可用该假病毒模型进一步研究基孔肯雅病毒的感染性,筛选评价抗基孔肯雅病毒药物。     

融合标签技术在膜蛋白结构研究中的应用

膜蛋白高级结构的研究包括不同的层次,即膜蛋白拓扑学结构的研究、利用核磁共振技术和蛋白质晶体衍射技术对三维结构的研究,以及膜蛋白复合体的研究。在研究过程中,如果能够基于膜蛋白的拓扑学结构预测,选择合适的蛋白质或多肽融合标签,利用基因融合技术在基因水平上对膜蛋白进行改造,可以产生含有融合标签的重组膜蛋自,不仅具有原有膜蛋白的功能活性,还具有融合标签所特有的生理生化特性,将会极大地促进膜蛋白结构和功能的研究。我们就目前膜蛋白结构研究中所涉及的融合标签技术及其应用策略和所取得的进展做一简述。     

MicroRNA对T细胞发育调控作用的研究

Micro RNA(mi RNA)是一类非编码小分子RNA,长约21~25个核苷酸,可以靶向结合特定的信使RNA(m RNA),能够在转录后水平上调节m RNA的翻译进而调控基因的表达。mi RNA的调控功能涉及多种生物学过程,与免疫疾病密切相关。近年来发现,mi RNA可以通过靶向免疫系统中的关键转导信号分子,从而在多个环节上参与免疫细胞的产生、发育以及增殖过程。该文对mi RNA与T细胞的发育关系进行简要概述。     

表达登革病毒prM基因小干扰RNA的Vero细胞系的建立

prM蛋白是登革病毒膜蛋白M的前体,膜蛋白M对病毒的组装与成熟有重要作用,针对prM基因设计的小干扰RNA（siRNA）可短期抑制登革病毒复制.为了达到长期抑制登革病毒的效果,本研究构建了插入prM siRNA序列的重组慢病毒,利用流式细胞术分选以及杀稻瘟霉素抗性,筛选出稳定表达prM siRNA的非洲绿猴肾细胞（Vero细胞）系.经逆转录PCR及测序验证siRNA序列表达正确. Vero细胞中prM siRNA的表达率约为976%.当受到登革病毒攻击时,表达prM siRNA的Vero细胞能够明显抑制登革病毒prM基因的表达,并抑制登革病毒在Vero细胞中的复制.建立的Vero细胞系可用于RNA干扰防治登革病毒感染的进一步应用研究.