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 %.     

Split Inteins介导的多肽链两端标记

多肽链多位点特异性标记有助于了解蛋白质的结构与功能,特别是在蛋白质的动态构象研究方面. 但是,现有的多肽链多位点特异性标记方法各有局限性,并且种类有限,所以有必要开发新的多肽链多位点特异性标记方法以满足研究需求. 本文以Diub (ubiquitin dimer) 蛋白为研究对象,借助S1和S11型2种不同的断裂蛋白质内含子 (split inteins) 的蛋白质反式剪接,将含有不同荧光基团的两种小肽成功剪接至靶蛋白的两端,最终达到对靶蛋白的末端标记目的.     

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.     

羧肽酶Y标记蛋白质羧基端方法的优化及应用

蛋白质水解是一种重要的翻译后修饰,它在许多生化过程 (如细胞凋亡和肿瘤细胞转移等) 中起着极其重要的作用。鉴定蛋白质水解位点可以进一步加深我们对这些生化过程的认识。尽管蛋白质氨基端标记方法和蛋白质组学在复杂生物体系中鉴定获得了许多蛋白质的水解位点,但这种方法存在固有的缺陷。羧基端标记方法是另一种可行的鉴定蛋白质水解位点的方法。本文优化了蛋白质羧基端生物酶标记方法,提高了亲和标记效率,从而可以更好地利用正向分离方法对蛋白质羧基端多肽进行分离并用质谱鉴定。我们用优化后的羧基端标记方法来标记大肠杆菌Escherichia coli复杂蛋白样品后鉴定到了120多个蛋白质羧基端多肽和内切多肽。在其所鉴定的蛋白质水解位点中,我们发现了许多已知和未知的位点,这些新的水解位点有可能在正常生化过程的调控发挥着重要的作用。该研究提供了一个可以与蛋白质氨基端组学互为补充、可在复杂体系中鉴定蛋白质水解的方法。     

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.     

基于最优分割位点的蛋白质亚细胞位点预测方法

蛋白质的亚细胞位点信息有助于我们了解蛋白质的功能以及它们之间的相互作用,同时还可以为新药物的研发提供帮助。目前普遍采用的亚细胞位点预测方法主要是基于N端分选信号或氨基酸组分特征,但研究表明,单纯基于N端分选信号或氨基酸组分的方法都会丢失序列的序信息。为了克服此缺陷,本文提出了一种基于最优分割位点的蛋白质亚细胞位点预测方法。首先,把每条蛋白质序列分割为N端、中间和C端三部分,然后在每个子序列和整条序列中分别提取氨基酸组分、双肽组分和物理化学性质,最后我们把这些特征融合起来作为整条序列的特征。通过夹克刀检验,该方法在NNPSL数据集上得到的总体精度分别是87.8%和92.1%。     

PRP8蛋白质反式剪接系统的建立

真菌病原体Cryptococcus neoformansAD血清型剪接体蛋白PRP8蛋白质内含子是目前 发现的第2个存在于真核生物体核基因组中的蛋白质内含子.它的宿主基因prp8编码的PRP 8蛋白作为剪接体的1个组分,是1个高度保守的mRNA剪接蛋白.将组氨酸标签插入克隆自真菌病原体Cryptococcus neoformans AD血清型的PRP8蛋白质内含子中,并将该蛋白质内含子进行人工断裂,获得断裂蛋白质内含子,在大肠杆菌中鉴定其剪接活性.研究结果表明：所获得的改造型蛋白质内含子均表现出高效的剪接活性.利用此Cryptococcus neoformansAD血清型PRP8 断裂蛋白质内含子,成功构建了蛋白质反式剪接系统.这一反式剪接系统可用于其他蛋白质的连接与合成,有望成为蛋白质工程中的一种有用工具.     

与一分子荧光分析系统相结合的蛋白质精确标记技术

识别4个碱基密码子的tRNA与荧光标记的氨基酸结合部位特异的标记蛋白质的试剂盒开发成功。与奥林帕斯公司的一分子荧光分析系统相结合,将在蛋白质相互作用的分析方面发挥威力。[编者按]     

内含肽介导的氯离子通道蛋白CFTR的反式剪接

研究利用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接功能在大肠杆菌中对囊性纤维化跨膜传导调节因子(cystic fibrosis transmembrane regulator, CFTR)的反式剪接作用.CFTR基因突变导致一种常染色体隐性遗传疾病囊性纤维化(cystic fibrosis, CF).将CFTR的cDNA于剪接反应所需的保守性氨基酸残基Ser-660前断裂为N端和C端,分别与split mini Ssp DnaB 内含肽的106个氨基酸残基的N端和48个氨基酸残基的C端编码序列融合,构建到原核表达载体pBV220 诱导表达后SDS-PAGE可见预期大小剪接形成的CFTR蛋白条带,Western印迹用CFTR特异性抗体进一步证明为剪接所产生的CFTR蛋白,表明内含肽可有效催化CFTR的反式剪接.     

基于蛋白质剪接的BHK细胞Ser~(660)前断裂的CFTR基因转移

利用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接技术,研究双载体真核细胞转囊性纤维化跨膜电导调节体(CFTR)基因,通过翻译后连接成为完整的功能性CFTR蛋白.应用基因重组技术,将人CFTRcDNA于剪接反应所需保守残基Ser660前断裂为N端和C端两部分,分别与split Ssp DnaB intein编码序列融合,构建到真核表达载体pEGFP-N1和pEYFP-N1.用脂质体将这对载体共转染至幼年仓鼠肾细胞(BHK),48h后Western印迹观察CFTR蛋白质的连接,并用全细胞和单通道膜片钳技术记录Cl-通道电流.基因共转染细胞可观察到明显的由蛋白质反式剪接形成的完整CFTR蛋白,膜片钳记录到较高的全细胞Cl-电流和与转野生型CFTR基因细胞相似的单Cl-通道开放活性,提示CFTR功能的恢复.内含肽可作为一种技术策略用于双载体转CFTR基因,为应用双腺相关病毒载体(AAV)转基因的囊性纤维化疾病(CF)基因治疗提供了依据.     

Reverse ChIP:研究DNA-蛋白质相互作用的新方法

反向染色质免疫共沉淀技术(reverse chromatin immunoprecipitation assay,Reverse ChIP)是一种在体内状态下分析DNA-蛋白质相互作用的新方法.它用特异的核酸探针捕获靶DNA片段及与其相结合的蛋白质,蛋白质用质谱仪检测,以达到确定靶DNA位点全部相关蛋白质的目的.其可对靶DNA位点相关蛋白质进行全面、系统地鉴定,特别是寻找已知DNA元件相应的调节蛋白.在发现、鉴定靶DNA位点相关蛋白质和研究DNA-蛋白质相互作用中有重要应用价值.     

蛋白质微阵列检测抗原-抗体相互作用

为了制备蛋白质微阵列和研究芯片表面抗原-抗体的相互作用,研究了如何在玻片表面固化蛋白质和用荧光染料（Cy3,Cy5）对蛋白质进行标记.结果表明,在醛基修饰的玻璃表面,通过共价偶联的方法将抗原或抗体固定到芯片表面,能使二者保持其特异性结合能力.同时,荧光标记后的抗原或抗体仍然具有特异性结合能力.蛋白质微阵列是通过机械手在玻片表面排阵制作的.芯片上的荧光信号获取采用了激光共焦荧光扫描系统.用不同浓度的抗原探针阵列,对其相应的抗体靶分子的特异性结合进行了分析和研究.此外,还通过在玻片表面固定兔IgG和固定鼠IgG,对羊抗兔和羊抗鼠抗体与其相应抗原的特异性相互作用进行了检测.     

羧肽酶Y标记蛋白质羧基端方法的优化及应用（英文）

蛋白质水解是一种重要的翻译后修饰,它在许多生化过程(如细胞凋亡和肿瘤细胞转移等)中起着极其重要的作用。鉴定蛋白质水解位点可以进一步加深我们对这些生化过程的认识。尽管蛋白质氨基端标记方法和蛋白质组学在复杂生物体系中鉴定获得了许多蛋白质的水解位点,但这种方法存在固有的缺陷。羧基端标记方法是另一种可行的鉴定蛋白质水解位点的方法。本文优化了蛋白质羧基端生物酶标记方法,提高了亲和标记效率,从而可以更好地利用正向分离方法对蛋白质羧基端多肽进行分离并用质谱鉴定。我们用优化后的羧基端标记方法来标记大肠杆菌Escherichia coli复杂蛋白样品后鉴定到了120多个蛋白质羧基端多肽和内切多肽。在其所鉴定的蛋白质水解位点中,我们发现了许多已知和未知的位点,这些新的水解位点有可能在正常生化过程的调控中发挥着重要的作用。该研究提供了一个可以与蛋白质氨基端组学互为补充、可在复杂体系中鉴定蛋白质水解的方法。     

断裂型内含肽在蛋白生产和生物工程中的应用

蛋白反式剪接是蛋白翻译后修饰的一种特殊机制,这一反应由断裂型内含肽自我催化完成,不需要酶和其他因子参与。与常规顺式的蛋白剪接不同的是,反式剪接是基于断裂型内含肽由N端和C端这两段多肽的高亲和力,精准地构建成一个具有剪接活性的内含肽蛋白质。反式剪接已被发展成新的生物技术应用于生产环化蛋白、构建蛋白定点与定时表达的载体和转基因植物,以及改造cDNA文库技术等。     

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。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

拟南芥中PAP特异磷酸酶(AtAHL)的折叠识别与结构预测

通过现有的序列同源性比较、二级结构预测、三维结构预测和模拟方法,得到了拟南芥中PAP特异磷酸酶的三维结构.这是一种与酵母中的Hal2p蛋白质类似,并且N端为α＋β,C端为α/β结构域的多结构域蛋白质.分析预测所得结构,发现了Mg²⁺等金属离子的结合位点,推测了对Na⁺敏感的结构基础.这些结合位点与其生化功能相关.而且,通过结构与功能分析,讨论了蛋白质数据库(PDB)中同一个酶已有理论结构的不合理性.     

毛细管电泳四色荧光检测法分析茶树SSR标记

将毛细管电泳四色荧光栓测技术应用于茶树SSR标记分析.该方法采用三引物PCR扩增SSR位点,三引物即在5'端加有M13尾巴序列(5'-CACGACGTTGTAAAACGAC-3')的特异正向引物、特异反向引物及带有荧光标记的通用型M13引物:为了运用四色荧光检测系统使通过一次毛细管电泳能同时检测3个以上的SSR位点,采用蓝、绿、黑3种不同颜色的荧光染料分别对3个M13引物进行标记. 应用该方法对42个茶树品种(系)的16个SSR位点进行遗传分析的结果表明:此法具有简便、可靠、低成本及高通量的优点;且随着所分析SSR位点数的增加,降低成本的效果更加显著.采用建立的方法,还筛选获得了11个多态性丰富的可应用于茶树遗传研究的SSR标记.     

双Intein介导3片段vWF的反式剪接

von Willebrand因子(vWF)基因突变导致血管性血友病(VWD),由于其基因过大在基因治疗研究中难以为多数病毒载体携带.利用双内含肽(intein)的蛋白质反式剪接功能研究断裂成3段的vWF基因分别表达后在蛋白水平的连接,旨在为vWF基因的3载体联合转移应用于VWD基因治疗研究提供依据.将vWF cDNA于满足剪接所需的保守性氨基酸Cys1099、Ser2004的密码子前断裂为3段(N、M和C),分别与splitSspDnaE intein的N端(En)、C端(Ec)和splitSspDnaB intein的N端(Bn)、C端(Bc)编码序列融合,构建到原核表达载体pET-28a(+)中的His-Tag的下游,得到3种表达载体pET-NEn、pET-EcMBn和pET-BcC.分别转化感受态大肠杆菌BL21(DE3)细胞,经IPTG诱导表达后,以SDS-PAGE分析融合蛋白的表达,并进一步用His-Tag的特异性抗体进行分析;亲和层析纯化分别表达的带His-Tag标签的3段蛋白,复性后体外混合进行剪接实验以观察3片段vWF的连接.结果显示,3段预期大小的融合intein的vWF蛋白均有表达,用His-Tag抗体进行的Western印迹得到进一步证实;3段纯化的蛋白混合后可见明显的剪接条带形成,与vWF的预期分子量大小一致,表明双intein通过蛋白质反式剪接可有效连接3个片段的vWF,为进一步应用蛋白质剪接技术的3重载体真核细胞转vWF基因奠定了基础.