自组装ELP多肽的从头设计及其在生物医药领域中的应用进展

重组类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptides, ELPs)是一种通过基因工程方法合成的多肽聚合物,其结构由类弹性蛋白的肽段单元重复串连组成,具有刺激响应性、自组装特性、显著的弹性和良好的生物学特性,如低血小板黏附性和低免疫原性等,因此ELPs材料已被广泛应用于组织工程、药物输送和纳米生物器件制备等生物医药应用领域。本文综合了国内外文献报道,简要介绍了ELPs的性质,重点阐述了ELPs自组装的设计原理、结构及其在药物控释等生物医药领域中的研究与应用进展。     

溶剂特性对三臂星型类弹性蛋白多肽相变温度的影响

本文利用SpyTag/SpyCatcher特性构建了三臂星型结构的类弹性蛋白多肽(elastin like polypeptides, ELPs),考察其在不同溶剂,如分子拥挤试剂、osmolytes及深共熔溶剂(deep eutectic solvents,DESs)中的相变温度及行为,并与含有相同ELPs重复数的线性ELPs120作对比。结果表明：在不同浓度拥挤试剂PEG2000作用下,两种结构的ELPs相变温度均降低,当其各自浓度均为25 μmol/L时,三臂星型ELPs相变温度降低3℃～13℃,而ELPs120相变温度仅降低1.5℃～10.8℃。此外,在添加PEG2000后,三臂星型ELPs相变缓慢;在不同类型和浓度的osmolytes溶液中,25 μmol/L三臂星型ELPs相变温度明显要比线性ELPs高8℃左右;在DESs体系中,三臂星型ELPs有类似与水溶液中的相变行为,且其相变温度受到抑制,另外三臂星型ELPs和ELPs120在DESs/PBS体系中,与在(氯化胆碱+尿素)/PBS体系中的相变行为一致,其中当DESs体积含量为50%,ELPs120相变温度是最低的。由于ELPs在非单一缓冲液体系中的相变行为不同,这丰富了ELPs作为纯化标签的应用,且在非单一缓冲液体系中因降低了相变温度,节约了纯化融合蛋白的经济成本,同时也为研究ELPs拓扑结构与其相变行为之间的关系奠定理论基础。     

拥挤试剂PEG2000对不同拓扑结构类弹性蛋白相变的影响

类弹性蛋白（Elastin-like polypeptides,ELPs）是属于弹性蛋白中的一种且具有温控性的生物大分子,本文研究拥挤试剂对不同拓扑结构ELPs相变温度的影响,利用温控-紫外分光光度计研究其相变特性,结果发现,随着PEG2000浓度的增加,T-E-F的相变温度下降11.9~17.1℃;在固定Tadpole-like-E浓度下,随着PEG2000浓度的增加,Tadpole-like-E的相变温度降低11.5~16℃,其中,25 μmol/L的Tadpole-like-E其相变速度缓慢;ELPs浓度越大,其相变温度降低愈大,且PEG2000影响ELPs相变温度的趋势与ELPs的拓扑结构关系不大。另外,在简单的PBS缓冲溶液中加入PEG2000,可以使E-C在浓度＜0.5 mol/L的Na2CO3中发生相变,且随着PEG2000浓度的增加,E-C相变温度逐渐降低。本研究为今后ELPs在复杂体系的应用提供前期的基础研究。     

类弹性蛋白多肽的从头设计、非色谱纯化及盐效应

旨在克隆、表达与纯化类弹性蛋白多肽,并测定类弹性蛋白的相变温度对不同的盐敏感程度。从头设计了类弹性蛋白多肽的序列并人工合成其编码基因片段,克隆至改造后的表达载体pET-22b中,构建重组表达载体,转化至大肠杆菌BL21(DE3) 中并诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心对其进行纯化,并考察了盐类型及浓度对类弹性蛋白相变温度的影响。结果表明：0.4 mmol/L的Na2CO3能使25 μmol/L类弹性蛋白多肽 [KV8F-20] 相变温度降低至19 ℃,此类弹性蛋白多肽序列有望开发成一新型纯化标签,为今后     

纳米丝素蛋白微球的制备及性能研究

以家蚕丝素蛋白为原料,基于丝素自组装理论,通过酶解-干燥-溶解法制备不同尺寸的丝素蛋白微球,制备出的微球具有良好的水不溶性和稳定的分散性。对微球的形貌和结构表征结果表明,用该方法制备的丝素蛋白微球为纳米微球,当酶的添加量为2%且蛋白自组装时间为4 h时,丝素蛋白微球的平均粒径最小,仅为(32±11)nm。红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)结果显示,微球中β-折叠结构的多少决定了微球晶体的大小,β-折叠越多,微球中晶体的体积越大。通过调控丝素蛋白自组装过程,可以制备平均粒径在30～140 nm之间的纳米丝素蛋白微球,且不引入任何有机溶剂和无机溶剂,制备过程绿色环保,制备出的丝素蛋白微球安全无毒。     

以类弹性蛋白多肽为标签的表达质粒构建及其用于木聚糖酶的非色谱纯化

【目的】旨在构建一个能以非色谱纯化目标蛋白的表达质粒,使用自行设计的类弹性蛋白多肽(ELPs)作为非色谱纯化标签,以纯化目标蛋白。该ELPs长度短,对盐非常敏感。【方法】从头设计了木聚糖酶,将其通过一段无规则卷曲同ELPs相连,合成了编码上述序列的基因,并构建重组表达载体pET-22b-SoxB-M2-S-ELP,转化至大肠杆菌BLR(DE3)中诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心纯化木聚糖酶,并考察纯酶的酶学性质。【结果】成功构建了表达载体并表达,在pH=7.0时0.5 mol/L碳酸钠可使ELPs的相变温度降至22℃。在上述条件下,对木聚糖酶进行了非色谱纯化,其纯化倍数为3.2,回收率为21.2%,纯度为64.3%。经测定,未连接ELPs的酶、粗酶及纯化酶学性质基本一致,其最适温度为60℃,最适pH为6.0,最适反应时间为30 min,粗酶70℃保温1 h相对酶活仍有50%,为嗜热木聚糖酶,与预期相符。【结论】ELPs作为非色谱纯化标签纯化重组木聚糖酶具有操作简单、易于放大、成本较低的优势,故所构建的重组质粒可望通用于分离多种重组蛋白,具有较广泛的用途。     

温敏类弹性蛋白多肽的基因设计及重组克隆表达

温敏类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptides, ELPs)作为新型的药物载体,在肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。本研究根据大肠杆菌密码子的偏好性和简并性,将高度连续重复氨基酸的多种遗传密码引入基因序列中,利用依次插入单体基因和递归定向连接技术,成功构建了以缬氨酸为客座氨基酸的ELPs基因的表达质粒库,即p ET28-ELP-V_5～pET28-ELP-V₅₀。将pET28-V₅₀转化至表达宿主Escherichia coli BL21(DE3)中,经重组菌的培养和IPTG诱导,SDS-PAGE结果显示ELP-V₅₀在大肠杆菌中成功获得了可溶性表达,与预期分子量大小一致。本研究为进一步构建不同分子量的ELPs基因库提供了新的思路,并为重组表达获得特定相变特性的多肽分子奠定了基础。     

利用SpyTag/SpyCatcher构建胞内自组装多酶复合体实现高效生物合成

SpyTagr和SpyCatche可通过自发反应形成共价键,产生稳定的分子自组装体。酶分子自组装体因具有高效有序的催化特性在合成生物学和纳米技术领域具有重要的应用价值。为探索SpyTag/SpyCatcher在大肠杆菌胞内多酶复合体系形成有序自组装分子能力,将SpyTagr和SpyCatche分别与P450BM3m单加氧酶和葡萄糖脱氢酶GDH进行融合表达,以期产生具有辅酶再生循环系统、高效生物合成靛蓝分子的SpyTag/SpyCatcher双酶自组装复合体。首先,通过电泳及质谱对重组工程菌表达蛋白进行分析,证实SpyCatcher-P450BM3m与SpyTag-GDH在胞内成功形成了自组装多酶复合体;然后,系统分析不同培养条件下组装体合成靛蓝的能力。结果发现,经0.5mmol/L IPTG诱导后,菌体在16℃继续培养18h后,工程菌对吲哚(2mmol/L)与葡萄糖(4mmol/L)的全细胞催化能力最强,靛蓝产量最高达258mg/L,是未组装多酶系统的1.9倍,比P450BM3m单酶表达系统高约2.4倍;反应70min后达到反应平衡,转化率为52%。成功实现了SpyTag/SpyCatcher介导的多酶体系在大肠杆菌细胞中的自组装和高效转化体系,为胞内多酶复合物组装体的设计提供了新思路。     

基于万古霉素建立荧光酶联免疫吸附法检测金黄色葡萄球菌

以猪IgG作为捕获抗体固定金黄色葡萄球菌,修饰有万古霉素的量子点荧光微球作为"检测抗体",建立荧光酶联免疫吸附法检测金黄色葡萄球菌。文中制备了平均粒径为100 nm的量子点荧光微球并与万古霉素偶联;摸索了反应最佳盐离子浓度为0.01 mol/L,反应最佳pH为6.0。在该实验条件下,金黄色葡萄球菌的检测灵敏度为104 CFU/m L,与其他致病菌无交叉反应。以上结果表明,该方法可用于快速检测金黄色葡萄球菌,为金黄色葡萄球菌的临床监控和食品检测提供参考。     

超分子多肽自组装在生物医学中的应用

近年来,自组装多肽纳米技术因其可形成规则有序的结构、具有多样的功能而备受关注。研究发现自组装多肽能在特定的条件下形成具有确定结构的聚集体,这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点,表现出不同于单体多肽分子的特性和优势,因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景。文中介绍了自组装多肽形成的分子机理、类型、影响因素,综述了自组装多肽形成的纤维肽基水凝胶与自组装抗菌肽的最新进展,并提出目前多肽自组装技术所存在的问题及展望。     

Selection with two alleles and complete dominance

For a plant selection model with frequency-independent viabilities, fertilities and selfing rates, it is shown that apart from global fixation, for certain parameter combinations a protected polymorphism and facultative fixation (either allele may become fixed according to initial frequencies) may both occur. Facultative fixation requires different selling rates for the dominant and recessive type. Protection of the polymorphism requires resource allocation for male and female function. In this connection the problem of purely genetically caused population extinction is discussed.
For general frequency dependence and regular segregation, the chances for establishment of a completely recessive gene are compared to those of a completely dominant gene. It is proven that the process of establishment of the recessive gene, despite a fitness advantage, may be considerably endangered by drift effects if random mating prevails. The recessive gene may reach the same effectivity in establishment as a dominant gene, only if the recessive homozygote mates exclusively with its own type during the period of establishment.     

杆状病毒出芽病毒粒子膜融合蛋白的研究进展

杆状病毒是一类感染节肢动物的病原微生物,其基因组为双链环状DNA,大小为80～180kb.     

Inception of the Modern Public Health System in China and Perspectives for Effective Control of Emerging Infectious Diseases: In Commemoration of the 140th Anniversary of the Birth of the Plague Fighter Dr. Wu Lien-Teh

In this article, we systematically review Dr. Wu Lien-Teh's academic achievements and outstanding contributions in the prevention and control of the plague epidemic in northeast China and introduce the development of the earliest public health epidemic prevention system in China in order to commemorate the 140th anniversary of Dr. Wu Lien-Teh's birth. We hope that this article will provide insights into the effective prevention and control of emerging infectious diseases as well as the current worldwide pandemic of COVID-19, facilitating the improvement and development of public health systems in China and around the globe.