幽门螺杆菌分子伴侣GroEL相互作用蛋白分析

【目的】获得幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,HP) GroEL结合蛋白质组构成谱,为进一步探究GroEL及其与相互作用蛋白在HP致病机制中的作用提供新思路。【方法】在构建HP GroEL原核表达重组大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)⁽pET-28a(+)-groEL)基础上,纯化带有His标签的GroEL蛋白,与HP全菌蛋白提取液共孵育后,利用Protein G磁珠和抗His标签抗体免疫沉淀法对复合物进行捕获,然后对复合物中GroEL及其结合的蛋白质进行质谱法鉴定,根据主要功能对其进行分类,并完成蛋白质相互关系网络分析。【结果】对GroEL蛋白捕获成分进行分析,共鉴定出59种可能与GroEL结合的蛋白质,其中包括19种代谢酶类(KatA、GltA和AhpC等参与氧化还原相关酶类7种,PepA、RocF和HtrA等肽酶5种,以及2种参与脂肪代谢酶、2种参与ATP合成酶、2种尿素酶和HP17＿08079蛋白等)、15种外膜蛋白(黏附素BabA、SabA、HapA及其他膜蛋白等)、8种转录翻译相关蛋白(Tuf、RpoBC...     

固定化分子伴侣GroE促进变性溶菌酶复性的研究

利用重组大肠杆菌表达制备了分子伴侣GroE(GroEL和GroES),研究了GroE以及GroEL辅助变性溶菌酶复性的作用。结果表明,不仅游离GroEL单独作用可使溶菌酶复性收率达到90%以上,而且固定化GroEL亦可有效地促进蛋白质复性,最佳复性温度为37℃,最佳pH值范围为6～8,复性酶的活性收率在85%以上。另外,固定化GroEL可反复回收利用,表明固定化GroEL有可能在实际生物下游过程中得到应用。     

GroEL分子伴侣研究进展

大肠杆菌的GroEL是同型寡聚复合体,由14个相对分子质量58×103亚基组成背靠背的双环结构。它在新生蛋白质的正确折叠和组装以及在热或化学逆境下变性蛋白质的恢复过程中起重要作用。同时,在大肠杆菌的跨膜转运及插入细胞质膜方面都起重要作用。这些活动依赖于GroEL与底物蛋白的疏水片断的相互作用。综述了Hsp60分子伴侣系统中研究得比较清楚的GroEL的晶体结构、功能及作用机理等方面的研究进展。     

昆虫内共生菌及其传病毒相关GroEL蛋白

昆虫传播的植物病毒种类多、危害大,其传病毒的能力与昆虫体内共生菌产生的GroEL蛋白关系密切,该蛋白是分子伴侣hsp60家族的成员,对病毒进入昆虫血体腔免遭破坏起着保护作用,也与昆虫传病毒的专一性有关。本对昆虫内共生菌及其产生的GroEL进行了综述,并分析了研究内共生菌及其产生的蛋白质的科学意义与发展趋势,为植物病毒病的防治研究提供了新的思路。     

不同寄主植物的烟粉虱(Bemisia tabaci)内共生菌传毒相关GroEL蛋白的一致性

通过对7种寄主植物上B型烟粉虱北京种群的内共生菌传毒相关groEL基因进行PCR扩增和测序,结合已有的相关序列,构建了groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树。结果表明：烟粉虱内共生菌产生的groEL基因是一个非常保守的基因,北京不同寄主植物的烟粉虱内共生菌与IsraelB型烟粉虱内共生菌的groEL基因亲源关系非常近,位于同一进化分支,其编码的GroEL蛋白的分子系统树也基本上是一致的。不同物种的groEL基因及其编码的GroEL蛋白分别位于不同的分支,说明groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树可以用于分析物种间的进化关系。氨基酸序列比较表明：烟粉虱内共生菌GroEL具有原核GroEL的保守氨基酸、ATP酶活性位点、多肽结合位点和GroES连接位点,为典型的hsp60。不同来源烟粉虱内共生菌GroEL有少数几个保守氨基酸发生了置换,可能不是GroEL功能的重要位点。说明在容易变异的细菌基因组中,groEL基因为了维持其正常重要的生理功能,会通过保持功能位点的稳定性来应对不同生态因素的影响。     

分子伴侣在蛋白质折叠中的作用

分子伴侣主要由三个高度保守的蛋白质家族组成,这三个家族的成员广泛分布于原核和真核细胞中。TCP1复合物是真核细胞细胞溶质内的伴侣蛋白。分子伴侣在蛋白质折叠过程中防止多肽链形成聚集物或无活性结构,提高正确折叠率。本文重点讨论Stress-70家族蛋白质和伴侣蛋白协助蛋白质折叠过程中的协同性以及伴侣蛋白GroEL和GroES的作用机理。     

Cloning, Expression, and Homology Modeling of GroEL Protein from Leptospira interrogans Serovar Autumnalis Strain N2

Leptospirosis is an infectious bacterial disease caused by Leptospira species. In this study, we cloned and se- quenced the gene encoding the immunodominant protein GroEL from L. interrogans serovar Autumnalis strain N2, which was isolated from the urine of a patient during an outbreak of leptospirosis in Chennai, India. This groEL gene encodes a protein of 60 kDa with a high degree of homology (99% similarity) to those of other leptospiral serovars. Recombinant GroEL was overexpressed in Escherichia coli. Immunoblot analysis indi- cated that the sera from confirmed leptospirosis patients showed strong reactivity with the recombinant GroEL while no reactivity was observed with the sera from seronegative control patient. In addition, the 3D structure of GroEL was constructed using chaperonin complex cpn60 from Thermus thermophilus as template and vali- dated. The results indicated a Z-score of -8.35, which is in good agreement with the expected value for a pro- tein. The superposition of the Cα traces of cpn60 structure and predicted structure of leptospiral GroEL indi- cates good agreement of secondary structure elements with an RMSD value of 1.5 . Further study is necessary to evaluate GroEL for serological diagnosis of leptospirosis and for its potential as a vaccine component.     

结核分枝杆菌GroEL1蛋白过表达的生理效应分析

为研究结核分枝杆菌热休克蛋白GroEL1在耻垢分枝杆菌中过表达所引发的生理效应,本实验采用透射电子显微镜观察细菌个体形态,并绘制细菌群体生长曲线;药敏试验检测重组耻垢分枝杆菌的药物耐受性;细菌攻毒BALB/c小鼠以检测细菌在体内的存活能力;通过病理切片观察细菌毒力。结果显示,GroEL过表达细菌菌体内核糖体数量显著增加,细菌生长分裂能力及群体适应能力提高,但对常用的一线、二线抗结核药物耐受性无影响。GroEL1过表达有助于延长细菌在宿主体内的生存周期,增强细菌毒力。结果提示,结核分枝杆菌GroEL1蛋白过表达会对细菌体内、体外生长产生明显影响。     

小分子伴侣协助重组人γ-干扰素体外复性研究

考察了小分子伴侣在游离和固定化两种情况下,对重组人γ-干扰素（rhIFN-γ）体外重折叠复性的作用.实验结果表明,小分子伴侣GroEL191～345的加入有效地促进了rhIFN-γ的复性,在初始蛋白质浓度为100 mg/L时,rhIFN-γ复性后蛋白质回收率提高了2.2倍,总活性提高了近3倍;将小分子伴侣固定化在NHS-activated Sepharose Fast Flow凝胶后,不但能重复利用,而且进一步提高了rhIFN-γ复性效率,在初始蛋白质浓度为400 mg/L 时,仍使蛋白质回收率达到46.29%和比活达到1.95×10⁷ U/mg.     

分子伴侣GroESL在大肠杆菌中的克隆、表达及分离纯化

将含分子伴侣GroESL基因的DNA片段,通过在合适的酶切位点进行酶切,将该基因克隆入高表达载体pKC220,含该表达质粒的工程菌经42℃热诱导后,分子伴侣GroESL基因在大肠杆菌中获得了高效表达,其中,分子伴侣蛋白GroEL的表达量占细菌总蛋白的40％,其辅助蛋白GroES的表达量占细菌总蛋白的15％;同时,建立了较简单的分离纯化路线,通过硫酸铵沉淀、DEAE-52柱层析,Sephadex G-50凝胶过滤等方法得到纯化的分子伴侣蛋白GroEL和GroES。     

分子伴侣GroESL在大肠杆菌中的克隆、表达及分离纯化

将含分子伴侣GroESL基因的DNA片段,通过在合适的酶切位点进行酶切,将该基因克隆入高表达载体pKC220,含该表达质粒的工程菌经42℃热诱导后,分子伴侣GroESL基因在大肠杆菌中获得了高效表达,其中,分子伴侣蛋白GroEL的表达量占细菌总蛋白的40％,其辅助蛋白GroES的表达量占细菌总蛋白的15％;同时,建立了较简单的分离纯化路线,通过硫酸铵沉淀、DEAE-52柱层析,Sephadex G-50凝胶过滤等方法得到纯化的分子伴侣蛋白GroEL和GroES。     

巨大芽孢杆菌分子伴侣GroES和GroEL新基因的克隆及同源性分析

巨大芽孢杆菌作为革兰氏阳性细菌的一种,是良好的重组蛋白的表达宿主.本研究利用PCR技术从巨大芽孢杆菌基因组克隆出一条1.9Kb的基因片段.核酸序列分析结果表明,该片段全长1984bp,包含2个ORF,分别与芽孢杆菌来源的GroES和GroEL基因有高度的相似性.氨基酸序列比对发现,GroES蛋白与枯草芽孢杆菌来源的GroES蛋白氨基酸序列同源性为91%,GroEL蛋白氨基酸序列同源性为90%.     

结核分枝杆菌热休克蛋白GroEL1的研究进展

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的GroEL1蛋白是基因复制产物,作为热休克蛋白(HSP)一员,不但行使原有的助折叠分子伴侣功能,而且可作为抗原,在抗原呈递中起作用。另外,由于其独特的结构特点,GroEL1还具有多种生物功能,如作为蛋白分子伴侣,控制细胞因子依赖性肉芽肿的产生;作为DNA分子伴侣,保护DNA免受损害。而在分枝杆菌属的其他物种如耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)中却行使不同的生物学功能。这些功能产生的原因和机制有待进一步研究,从而为结核病的发生及结核分枝杆菌的进化机制提供更多的依据。     

利用串联亲和纯化技术分离大肠杆菌GroEL蛋白复合物

肠出血性大肠杆菌O157∶H7是一种重要的致病菌,加深其致病机理的基础研究将为相关疫苗研究及疾病控制等提供新的思路和依据.串联亲和纯化(TAP)技术是最近发展的分离纯化天然状态蛋白质复合物进而研究蛋白质相互作用的新方法.用我们自己构建的原核表达串联亲和标签载体,在大肠杆菌O157∶H7中表达了标签融合蛋白GroEL-TAP,建立了非变性条件下制备蛋白复合物的方法,并且对串联亲和纯化过程中的相关实验条件进行了探索和优化,最终得到了高纯度的GroEL-TAP与天然GroEL形成的嵌合型多聚体复合物.这表明我们建立的串联亲和纯化技术能高度特异地纯化靶蛋白参与形成的复合物,为后续寻找O157∶H7中毒力蛋白参与形成的复合物奠定了实验基础.     

巨大芽孢杆菌分子伴侣GroES和GroEL新基因的克隆及同源性分析

巨大芽孢杆菌作为革兰氏阳性细菌的一种,是良好的重组蛋白的表达宿主.本研究利用PCR技术从巨大芽孢杆菌基因组克隆出一条1.9 Kb的基因片段.核酸序列分析结果表明,该片段全长1 984 bp,包含2个ORF,分别与芽孢杆菌来源的GroES和GroEL基因有高度的相似性.氨基酸序列比对发现,GroES蛋白与枯草芽孢杆菌来源的GroES蛋白氨基酸序列同源性为91%,GroEL蛋白氨基酸序列同源性为90%.     

分子伴侣GroE系统能量传递机制的研究

用SwissPDBViewer软件对分子伴侣GroE系统与底物的相互作用进行了模拟 ,结果表明 :GroEL顶端结构域在GroES和靶蛋白结合之后发生了明显的变化 ;GroEL的cis环上有与三磷酸腺苷ATP相结合的位点 ,ATP水解之后形成的ADP与活性中心的残基相结合 ,而这种结合除导致残基Thr30的构型发生了变化之外 ,其它残基的空间位置和构型基本保持不变 ,暗示其它残基在能量传递过程中形成了刚性骨架 ,而与ADP分子磷酸键结合的残基Thr30则是能量传递的力点。     

姜老师信箱

<正>蛋白质研讨班学员问:姜老师,您好!我是第15期蛋白质分离纯化技术专题研讨班学员,想请教您有关凝血酶酶切的问题。我用pGEX-4T-1载体可溶性表达了HPV18 L1蛋白。由于菌体上清中有分子伴侣GroEL存在,在进行GST纯化前,先后加入5mmol/L ATP、10mmol/L MgCl2、150mmol/L KCl、20%甘油和3.5mol/L尿素去除伴侣,13 000r/min、4℃离心75min。将菌体上清直接进行GST纯化,用含有3mmol/L DTT、0.2mol/L Nacl、1mmol/L EDTA的50 mmol/L Tris pH 8.0溶液洗去杂     

桃蚜体内与病毒结合的共生菌Buchnera groEL基因的克隆和序列分析

以桃蚜（Myzus persicae)杨凌生物型为材料,利用一对特异性引物,用PCR的方法从桃蚜体内扩增出了内共生菌的Buchnera groEL基因,序列测定结果表明其长度为1647bp,与GenBank中的桃蚜荷兰生物型、蜿豆蚜（A-cyrthosiphon pisum)日本生物型Buchnera GroEL基因长度相同,同源性分别为99%和91%;Buchnera GroEL-YL编码548个氨基酸,序列比较发现与BuchneraGroEL-NT仅有3个氨基酸的差异,即AA111Met→Lys,AA222Val→MetandAA348Gln→His。     

桃蚜体内与病毒结合的共生菌Buchnera groEL基因的克隆和序列分析

以桃蚜(Myzus persicae)杨凌生物型为材料,利用一对特异性引物,用PCR的方法从桃蚜体内扩增出了内共生菌的Buchnera groEL基因,序列测定结果表明其长度为1 647bp,与GenBank中的桃蚜荷兰生物型、蜿豆蚜(A-cyrthosi phonpisum)日本生物型Buchnera GroEL基因长度相同,同源性分别为99%和91%;Buchnera GroEL-YL编码548个氨基酸,序列比较发现与Buchnera GroEL-NT仅有3个氨基酸的差异,即AA111Met→Lys、AA222Val→Met and AA348G1n→His.     

Identification of Contaminations Hiding Beneath the α- and β-Subunits of Partially Purified Nitrogenase MoFe Protein on the Sodium Dodecyl Sulfate Gel

To identify the unknown proteins that would contaminate the α- and β-subunits of nitrogenase MoFe protein on sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis （SDS-PAGE）, the partially purified MoFe protein （Avl） preparation was obtained from Azotobacter vinelandii Lipmann OP by chroma- tography on DEAE-cellulose （DE52） and Sephacryl S-200 columns and analyzed by PAGE and matrix- assisted laser desorption/ionization time-of-flight （MALDI-TOF） mass spectrometry. The Av 1 preparation was shown to have two main bands at the position of the α- and β-subunits of crystalline Avl on the SDS gel. However, on the anoxic native PAGE, in addition to the Avl band, the preparation was shown to have three other main bands that migrated slower than Av 1. Of these three main bands, the protein with the fastest migration was identified as bacterioferritin elsewhere. The proteins on the other two bands, termed Upper and Middle, were suggested to be two different homopolymers with the same apparent subunit electrophoretic mobilities as the α- and β-subunits of Avl, respectively. By analysis of MALDI-TOF mass spectrometry, the Upper was identified as GroEL, which belongs to the heat shock protein 60 family, and the Middle was identified as glucose-6-phosphate isomerase （PGI）. In our preparation, anoxic native electrophoresis indicated that GroEL was composed of 14 identical subunits and that PGI was composed of 10 identical subunits. This is the first report of PGI, with so many subunits. The contaminating proteins in the Av 1 preparation, mainly GroEL and PGI, could be totally or partially removed from Av 1 if the shoulders and center of the elution peak were collected separately from the Sephacryl S-200 column and the center fraction was purified further by Q-Sepharose developed with an NaC1 concentration gradient. Thus, Avl with more than 90% purity was obtained. Obviously, this modified method is useful for the purification of mutant MoFe proteins with a high purity.