重组肉毒神经毒素A轻链(BoNT/A LC)突变体的构建、表达与活性分析

A型肉毒神经毒素的轻链(BoNT/A LC)是一种锌依赖性的金属内肽酶.通过X射线分析其结构并结合一些文献报道表明,轻链上的Arg362和Tyr365直接参与了酶的催化作用,而Glu350则处于其活性位点的中心位置.采用定点突变技术,对编码这3个关键性的氨基酸位点的碱基进行突变(Arg362Ala、Tyr365Phe、Glu350Ala),获得了BoNT/A LC突变体.突变体蛋白与BoNT/A的底物蛋白SNAP-25进行切割反应,结果表明,未经突变的BoNT/A轻链蛋白能够特异性地识别SNAP-25蛋白上的Q197-R198位点,而突变体蛋白则完全无法识别该位点,不具有金属内肽酶活性,成功地去除了肉毒神经毒素的毒力,为下一步的全长肉毒神经毒素重组疫苗的研究打下了基础.     

A型肉毒神经毒素(BoNT/A)基因序列分析及其B细胞表位预测

比较GenBank中4个不同毒株的A型肉毒神经毒素（BoNT／A）的基因组序列,发现其基因序列的一致性高迭92．2％-99．9％。基于保守性高的BoNT／A氨基酸序列,根据BioSun和LaserGene软件包中的表住分析相关参数,辅以对BoNT／A蛋白的二级结构的分析,综合预测BoNT／A的B细胞表位。结果表明,BoNT／A轻链的142-150、284-292区段,轻链的284-292,重链的440-450、465-480、538-549、699-710、751-760、1087-1095、1224-1231、1263-1270区段是B细胞表位优势区的可能性较大。多参数方案井结合不同软件综合预测BoNT／A蛋白的B细胞表位,为进一步实验鉴定BoNT／A的B细胞表位及其多表位疫苗设计和研究奠定了基础。     

肉毒毒素抑制剂的研究进展

肉毒毒素(BoNT)是目前已知的毒性最强的生物毒素,肉毒毒素中毒的抗毒素治疗只对未进入神经细胞的毒素有效,而对中毒时间较长、轻链已进入神经系统者无效。近10年来,随着肉毒毒素晶体结构的测定、中毒机理的深入研究,以及体外高通量评价模型的建立,对小分子肉毒毒素抑制剂的研究取得了显著进展。从肉毒毒素中毒机理、结构特征出发,简要综述了肉毒毒素抑制剂的研究进展。     

不同血清型肉毒毒素受体结合域研究进展

肉毒毒素(botulinum neurotoxin, BoNT)是人类已知毒性最强的蛋白质之一,可以引起肌肉松弛麻痹,严重时可导致死亡。肉毒毒素共分为7种血清型(BoNT/A-BoNT/G),根据氨基酸序列差异可进一步分为40多种亚型。肉毒毒素分子结构由3个基本结构域组成：重链羧基端细胞受体结合域、氨基端的易位域和轻链催化域。在运动神经元表面,受体结合域首先与聚唾液酸神经节苷脂结合,随后与突触囊泡蛋白2或突触囊泡结合蛋白结合形成双受体复合物。每种血清型的受体结合域都必须与其相应受体结合才能发挥作用。肉毒毒素的结构功能及其对宿主的作用一直都是研究热点。近年来,因受体结合域可以促进肉毒毒素与运动神经元膜特异性结合,而成为新的研究方向。本综述将概述不同血清型肉毒毒素与受体结合过程中受体结合域结构变化和结合位点差异。通过分析不同血清型及亚型的序列以及受体结合域结构特征,可以更好地了解细胞受体结合域的序列差异和功能,并为肉毒毒素的治疗策略提供新思路。     

肉毒杆菌神经毒素作用机制的研究进展

肉毒杆菌神经毒素(BoNT)作用机制的研究近年取得的主要进展是：a.证明BoNT是通过降低神经递质释放系统对Ca²⁺的敏感性阻遏突触传递;直接将BoNT导入胞内不显示胆碱能专一性.b.BoNT与细胞表面的结合包括低亲和与高亲和相继两步,有不同的受体.c.BoNT的作用包括毒素与受体的结合,内吞和导入,变构、易位以及毒素作为酶在胞内酶裂与胞吐有关的蛋白质等过程.毒素重链的C端半段、N端半段及轻链分别是与上述过程有关的功能域.     

A型肉毒毒素轻链基因的克隆及其结构分析

以献报道的A型肉毒毒素基因全序列为标准,设计并合成一对引物,自肉毒梭菌基因组中扩增出肉毒毒素轻链基因片段,并将扩增产物与pGEM—T载体在体外连接,构建测序重组质粒,进行测序和基因结构分析。PCR扩增获得了产物为1 364bp的DNA片段,测序结果与DNA数据库对照检索分析证明,此基因片段与GenBank中的A型肉毒毒素LC基因的一致性达99．9％以上,可以认为克隆的基因为A型肉毒毒素LC基因。     

重组抗A型肉毒毒素人鼠嵌合单克隆抗体的瞬时表达及中和活性研究

为了制备重组抗A型肉毒毒素(botulinum neurotoxin A,BoNT/A)人鼠嵌合单克隆抗体并分析中和活性,以BoNT/A作为抗原筛选鼠源抗BoNT/A噬菌体单链抗体库,将筛选得到的鼠源抗BoNT/A特异性单链抗体的重链和轻链可变区分别克隆到pGP5KCγ和pGP5KCκ载体构建表达质粒。表达质粒共转染HEK-293EBNA1细胞,瞬时表达抗BoNT/A人鼠嵌合单克隆抗体(monoclonal antibody,mAb)。蛋白A亲和纯化mAb,分子排阻高效液相色谱(size exclusion high performance liquid chromatography,SEC-HPLC)分析mAb纯度,小鼠中和试验评价mAb中和活性。结果显示,经过筛选得到4个序列正确且各不相同的抗BoNT/A单链抗体。4个抗BoNT/A人鼠嵌合mAb表达质粒均构建成功并转染HEK-293EBNA1细胞,根据转染效率指示绿色荧光蛋白的表达推测,50%～62. 5%的细胞表达抗BoNT/A抗体。表达上清经过蛋白A亲和纯化,浓度均200μg/mL,单体纯度均90%。小鼠中和试验显示mA1、mA2、mA3和mA4单株抗体均不能完全中和4 LD_(50)的A型肉毒毒素,但从延迟小鼠生存时间可以得出4个抗体的中和活性为mA3mA2mA1mA4。mA1、mA2、mA4中任何一个抗体与mA3连用中和活性为80 LD_(50)/mg。本研究制备了4个具有不同程度中和活性的抗BoNT/A人鼠嵌合mAb,为A型肉毒神经毒素鸡尾酒疗法奠定了基础。     

B型肉毒毒素轻链的高效制备及活性鉴定

目的:在大肠杆菌中高效表达B型肉毒毒素轻链(BoNT/BLC)并纯化,研究其生物学活性。方法:根据报道的BoNT/B LC基因序列设计引物,从肉毒梭菌中扩增BoNT/BLC基因片段,将其克隆至原核表达载体pET-22b中,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)Rosetta感受态细胞,构建重组大肠杆菌pET-22b BoNT/BLC/BL21(DE3)Rosetta,在20℃条件下用IPTG诱导目的蛋白表达,表达产物经His Trap FF柱纯化,用SDS-PAGE对目的蛋白进行鉴定,并利用相应底物对纯化产物进行生物活性分析。结果与结论:构建了重组大肠杆菌pET-22b BoNT/BLC/BL21(DE3)Rosetta,BoNT/BLC表达量达到了细菌总蛋白的30%左右,通过一步亲和纯化目的蛋白后经SDS-PAGE检测其纯度在95%以上,制备的重组LC的酶活略高于B型肉毒毒素全毒素,可作为试剂用于BoNT/BLC抑制剂高通量体外检测方法的研究。     

鼠源E型肉毒毒素免疫噬菌体单链抗体库的构建及筛选

目的:构建鼠源E型肉毒毒素(BoNT/E)免疫噬菌体单链抗体库,筛选BoNT/E特异性抗体。方法:从E型肉毒类毒素免疫小鼠的脾细胞中提取总RNA,反转录成cDNA,分别扩增出小鼠重链可变区基因和轻链可变区基因;通过重叠延伸PCR将重链可变区基因和轻链可变区基因组装成scFv基因,重组于噬粒pS100中,电转化大肠杆菌TG_1,合并所有克隆成初级库;随机挑取克隆进行核苷酸序列测定,对初级库序列多样性进行分析;在辅助噬菌体M_(13)K_(07)的拯救下,构建成scFv噬菌体抗体库;用纯化的BoNT/E对鼠源BoNT/E免疫噬菌体单链抗体库进行3轮富集筛选,制备单克隆的噬菌体抗体颗粒进行酶联免疫吸附试验,阳性克隆进行核苷酸序列测定。结果:鼠源BoNT/E免疫噬菌体单链抗体库的库容为7.09×10~7,随机挑取的20个克隆序列各不相同,序列正确率为85%,基本覆盖了IgHV、IgKV、IgLV的优势家族;纯化的BoNT/E作为抗原通过3轮筛选,噬菌体抗体富集了66倍,第3轮筛选后随机挑取90个克隆制备噬菌体抗体颗粒,酶联免疫吸附试验分析有88个呈现阳性反应,序列比对得到了24个不同序列的BoNT/E特异性抗体。结论:构建了库容量达7.09×10~7的鼠源BoNT/E免疫噬菌体单链抗体库,筛选得到了24个不同序列的BoNT/E特异性抗体。     

肉毒神经毒素抑制剂的研究进展

肉毒神经毒素(botulinum neurotoxins,BoNTs)是由梭状芽孢杆菌属分泌的外毒素,是目前已知毒性最强的生物类毒素.BoNTs共分为7种血清型(A-G),其中A型导致的肉毒中毒最为常见.由于肉毒毒素的强毒性及易于制备,其已被列为A类生物恐怖制剂.目前,针对肉毒中毒的有效治疗手段为早期注射抗毒素血清.但...     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism