以MIF为靶标的抑制剂药物高通量筛选模型的建立和应用

旨在以巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)为靶标,采用紫外-分光光度法建立高通量药物筛选体系。对目的基因进行分子克隆,利用大肠杆菌原核表达系统进行纯化得到高纯度的目的蛋白,利用紫外-分光光度法构建酶活体系,并优化体系条件,建立合适的高通量药物筛选模型,最终从384种小分子中筛选出潜在的酶抑制剂。筛选模型构建成功,并筛选出酶活抑制率较高的小分子2种,测得半数抑制浓度IC50分别为59.07μmol/L、44.12μmol/L。针对MIF蛋白,建立了较理想的高通量药物筛选模型,适用于MIF蛋白酶活抑制剂的筛选,有利于后期的药物研发。     

新冠病毒主蛋白酶小分子抑制剂荧光共振能量转移高通量筛选模型的优化与应用北大核心CSCD

基于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)原理,以新冠病毒主蛋白酶(main protease, Mpro)为靶标,建立并应用Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型,以期快速筛选新型Mpro小分子抑制剂。利用大肠杆菌原核表达与分离纯化高活性的Mpro,再以FRET法进行比活力测定。基于FRET原理,以7-甲氧基香豆素-4-乙酸(7-methoxycoumarin-4-acetic acid, MCA)与2,4-二硝基苯酚(2,4-dinitropheno, Dnp)标记的多肽作为Mpro水解底物,通过优化反应缓冲液、Mpro反应浓度、反应温度与时间及DMSO耐受浓度,建立并应用Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型进行苗头化合物的筛选。利用大肠杆菌实现了高活性Mpro的原核表达与分离纯化,且比活力不低于40 000 U/mg。通过一系列优化实验,使用0.4μmol/L Mpro与5μmol/L底物建立了Z′因子值为0.79的Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型,且反应体系中含有的二硫苏糖醇(1,4-dithiothreitol,DTT)是影响FRET筛选模型可靠性的重要因素。通过对天然产物化合物库进行高通量筛选,发现白花丹素与银杏酸在体外对Mpro酶活性具有良好的抑制作用。本研究建立了基于FRET原理的Mpro小分子抑制剂高通量筛选模型,初步证实了白花丹素与银杏酸是一类新型苗头化合物,为抗新型冠状病毒药物先导化合物的筛选与发现奠定了基础。     

基于β-catenin/Lef1相互作用为靶标的新型抗肿瘤药物高通量筛选模型的建立

旨在以β-catenin/Lef1相互作用为靶标,建立基于ELISA原理的适用于靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂筛选的高通量筛选模型。利用DNA重组技术,将构建的β-catenin-pET-30a(+)重组质粒转化大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3),经诱导培养后进行β-catenin原核表达。采用亲和层析方法分离纯化β-catenin后,以GSTPulldown实验进行生物学活性鉴定。利用ELISA原理建立β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型,通过优选GST-Lef1最佳包被浓度和β-catenin最佳反应浓度,建立适用于靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂筛选的高通量筛选模型。SDS-PAGE和Western blotting实验证实β-catenin的原核表达。GST Pulldown实验证实纯化的β-catenin具有良好的生物学活性。通过对基于ELISA原理建立的β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型优化,选用10μg/mL GST-Lef1和6μg/mLβ-catenin建立ELISA高通量筛选模型,其Z?因子为0.76。本研究成功建立了基于ELISA原理的β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型,为靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂的高通量筛选奠定了基础。     

以结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶为靶点的抗结核药物筛选及其与D-环丝氨酸的共结晶

【目的】阐释结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶原有抑制剂D-环丝氨酸的作用机制,建立丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选模型,并用此模型筛选到新的抑制剂分子。【方法】将结核分枝杆菌中丙氨酸消旋酶基因克隆到pET-28a表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中得到可溶性的大量表达。表达后的蛋白质通过镍离子亲和层析和阴离子交换层析得到纯化,一方面将纯化后的蛋白和D-环丝氨酸共结晶以解析其抑制剂作用的分子机制。另一方面建立并优化丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选体系,用D-环丝氨酸验证体系的可行性并用该体系筛选本实验室药物库中的384种小分子片段、792种化合物及2 200种中药样品。【结果】得到的共晶晶体衍射能力2.50?,晶体空间群为P41212,晶胞参数a=b=163.92?,c=57.44?。结构分析表明,D-环丝氨酸进入活性位点之后与磷酸吡哆醛相互作用形成磷酸吡哆胺,使得磷酸吡哆醛的C4?原子与K42之间的相互作用被破坏,从而改变了结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶的活性中心氢键网络。同时经D-环丝氨酸验证建立的抑制剂筛选体系可行,获得阳性化合物分子2个。【结论】依据我们所建立的高通量筛选体系可以有效地为结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶筛选到可信的抑制剂分子。     

HCV丝氨酸蛋白酶小分子底物构建及GST融合表达

丝氨酸蛋白酶是丙型肝炎病毒重要的功能蛋白和药物作用靶点,其通过分子内（cis）和分子间（trans）方式催化水解前体蛋白,释放病毒功能蛋白。目的：为深入研究病毒蛋白酶活性和抑制剂鉴定需要,实验研究参照丙型肝炎病毒1a亚型菌株蛋白酶天然底物的氨基酸序列特点,设计了一段包含两个天然底物酶切位点的小分子多肽2S,并进行了原核表达。方法：利用PCR方法,合成2S小分子多肽基因,目的基因两端引入BamH I和EcoR I两个限制性酶切位点,双酶切后将基因与表达载体pGEX-4T-2重组,转化大肠杆菌DH5α,经化学诱导进行GST融合蛋白表达,通过亲和层析柱纯化目的蛋白。纯化的GST 2S融合蛋白在体外反应系统进行酶切鉴定,SDS-PAGE和ELISA鉴定酶切结果。结果：PCR合成的小分子底物多肽2S基因,经与表达载体重组后测序,证实基因序列正确。采用0.5mmol/L浓度的IPTG诱导工程菌过夜,获得表达的目的蛋白,经分离纯化得到融合蛋白GST-2S。GST-2S在体外磷酸盐缓冲系统中与丝氨酸蛋白酶反应,15%SDS-PAGE鉴定酶切产物,证实融合蛋白底物条带明显消失,ELISA结果同样说明融合蛋白的底物活性。结论：含有两个天然底物酶切位点的小分子多肽可以替代病毒天然底物,实验结果为丙型肝炎病毒丝氨酸蛋白酶活性研究和酶抑制剂研究奠定了方法学基础。     

以STAT3为靶标的抗肿瘤药物高通量筛选模型的建立和应用

旨在建立稳定可靠的以转导与转录激活子(STAT3)为靶标的抗肿瘤高通量筛选模型,应用该模型筛选潜在的抗癌药物。利用基因重组、蛋白表达纯化技术,获得STAT3目的蛋白,使用酶联免疫吸附法(ELISA)进行高通量药物筛选,将筛选出的抑制剂在细胞水平上利用MTT比色法测定化合物对癌细胞增殖的影响。结果显示,成功构建表达载体pET-28a-STAT3;所建立的模型稳定可行,可用于以STAT3为靶标的抗肿瘤药物的高通量筛选;用该模型对8 248个样品进行筛选,在500μmol/L药物浓度下,化合物MDC6抑制率为92%,另外,进行IC50值的测定时,分子水平上最低达到3.37μmol/L,在细胞水平上可达到15.92μmol/L。建立的高通量药物筛选模型,具有操作方便、成本低、结果稳定等特点,可用于STAT3抑制剂的大规模筛选。     

His/GST-HDAC1在大肠杆菌中表达的研究

目的:对His/GST-HDAC1在大肠杆菌BL-21中的表达进行研究。方法:HDAC1的完整基因片断被克隆到pColdⅠ载体和pGEX载体上,并在其N末端分别联有His和GST;采用大肠杆菌BL21对HDAC1进行表达;采用亲和色谱对HDAC1进行纯化;用SDS-PAGE和蛋白质印迹来验证表达和纯化效果;对HDAC1活性进行测定。结果:多数HDAC1存在于大肠杆菌BL-21细胞裂解液的沉淀组分和纯化过程中的未结合组分中,小部分HDAC1可从细胞裂解液的上清液中得以纯化,但未显现出酶活性。用FPLC对HDAC1进行进一步分离,结果表明,HDAC1发生了分子聚集,使得它们的分子量大于正常分子量。结论:活性His/GST-HDAC1不能用大肠杆菌BL21成功表达。     

组蛋白去乙酰化酶6与人类疾病

组蛋白去乙酰化酶6 (histone deacetylase 6, HDAC6)属于IIb类组蛋白去乙酰化酶家族,是一种依赖锌的,主要靶向非组蛋白的去乙酰化酶。越来越多的研究表明,HDAC6的表达和活性在多种疾病的发生发展过程中是异常的,因此,HDAC6被认为是潜在治疗的靶点。临床前数据表明,许多特异性靶向HDAC6的小分子抑制剂在多种疾病的治疗中发挥作用。该文讨论了HDAC6结构和功能的最新研究,并结合其小分子抑制剂在恶性肿瘤、神经退行性疾病、肾纤维化和自身免疫及炎症等方面的研究进展进行综述。     

人IL-6 /sIL-6R 结合分子模型的建立及在药物筛选中的应用

目的：建立人IL-6 /sIL-6R 结合的分子模型,用于筛选IL-6 /sIL-6R的抑制剂。方法：将人IL-6基因克隆至原核表达载体pET28a（+）中表达IL-6蛋白,western blot及人IL-6检测试剂盒分析鉴定表达蛋白。同法将人sIL-6R在pET15b载体中表达,纯化并用western blot检测目的蛋白。依据ELISA原理建立IL-6 /sIL-6R 结合的分子模型,并通过改变IL-6、sIL-6R及IL-6 antibody的浓度来优化该模型,用于IL-6 /sIL-6R拮抗药物的筛选。结果：人IL-6可在载体PET28a（+）中高效表达,且经western blot鉴定正确,人IL-6检测试剂盒检测显示具有较高的免疫活性。sIL-6R在PET15b中表达,western blot鉴定正确。通过对IL-6 /sIL-6R结合的分子模型的优化,得到其最佳条件为：IL-6R 1?g/well, IL-6 500ng/well, IL-6 antibody 1?g/well。应用该模型筛选发现有些化合物可显著抑制IL-6与其受体的结合。结论：成功构建IL-6 /sIL-6R结合的分子模型,为高通量筛选IL-6拮抗剂提供平台。     

一种从大肠杆菌包涵体中分离纯化GST-TRAF6融合蛋白的方法

利用8 mol/L尿素溶液对表达在大肠杆菌包涵体中的GST-TRAF6融合蛋白进行变性,通过逐级稀释复性的方法对尿素溶解后的GST-TRAF6融合蛋白进行复性,将复性后的GST-TRAF6融合蛋白进一步利用谷胱甘肽琼脂糖树脂亲和层析的方法进行分离纯化,将分离纯化后的蛋白通过Western blot方法进行验证,最后利用体外泛素化反应检测经包涵体变性、复性和纯化后的GST-TRAF6融合蛋白的生物学活性。经过包涵体变性、梯度稀释复性和谷胱甘肽琼脂糖树脂亲和层析3个步骤后纯化得到纯度达90%以上、浓度为396 ng/μL的蛋白质溶液。利用GST蛋白作为对照,经Western blot验证表明,纯化得到的蛋白确为GSTTRAF6融合蛋白。进一步利用体外泛素化反应分析其泛素连接酶活性发现,17 ng/μL浓度的GST-TRAF6融合蛋白能够以泛素分子作为底物在5 min内快速催化自由泛素链的生成。结果表明,表达在大肠杆菌包涵体中的GST-TRAF6融合蛋白经尿素变性溶解后能够成功复性并分离纯化,在溶解性改变的同时恢复了其泛素连接酶活性。为从大肠杆菌包涵体中大规模分离纯化蛋白质提供了一种新的复性方法。     

蛋白激酶D1催化结构域在昆虫细胞/杆状病毒表达系统内的表达、纯化和活性测定

蛋白激酶D(Protein kinase D,PKD)是一种新的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族和甘油二酯(Diacylglycerol,DAG)受体,参与细胞内多种生理生化过程。为获得高纯度的PKD1的催化结构域(PKD1-cat)用于晶体学结构的研究,将带有GST标签的PKD1-cat基因克隆到杆状病毒转移载体pFastBac1中,构建了重组质粒。将重组质粒转化到含穿梭载体Bacmid的DH10Bac感受态细胞中,转座后获得了含目的基因GST-PKD1-cat的重组Bacmid。重组Bacmid DNA转染Sf9昆虫细胞后,获得重组杆状病毒并扩毒。将毒种以5 PFU/cell的感染复数感染悬浮培养的T.ni昆虫细胞,SDS-PAGE和Western blotting检测表达产物。结果显示,表达产物在分子量约68 kDa处有一特异条带可与GST单克隆抗体发生反应。经谷胱甘肽琼脂糖凝胶亲和层析纯化和PreScission Protease切除GST标签后,得到了纯度很高的分子量约42 kDa的目的蛋白PKD1-cat。体外PKD激酶活性实验结果显示,随着PKD1-cat浓度的增加,激酶活性增高。这些结果显示截短的重组PKD1-cat有很高的催化活性和纯度,为采用核磁共振或晶体学方法解析PKD1-cat的三维结构奠定了基础。     

猪γ-干扰素在重组杆状病毒中的表达及其抗病毒活性的测定

研究利用Bac-To-Bac杆状病毒表达系统构建含有猪γ-干扰素(porcine interferon-γ,PoIFN-γ)完整开放阅读框的供体质粒pFastBacTM1-PoIFN-γ,转化DH10Bac感受态细胞获得重组穿梭质粒rBacmid-PoIFN-γ,转染sf9昆虫细胞救获表达PoIFN-γ的重组杆状病毒rBac-PoIFN-γ。以抗PoIFN-γ单克隆抗体为一抗进行Western blot、间接免疫荧光(IFA)及间接ELISA检测,结果表明PoIFN-γ在重组杆状病毒rBac-PoIFN-γ感染的昆虫细胞中获得正确表达。抗病毒活性试验显示,重组杆状病毒表达rPoIFN-γ能有效抑制水疱性口炎病毒(VSV)在猪肾细胞系(PK-15)的复制,rBac-PoIFN-γ感染昆虫细胞培养上清抗病毒活性为2×104抑制单位(IU)/mL,其抗病毒活性可以被鼠抗原核表达重组PoIFN-γ免疫血清有效阻断。结果表明rPoIFN-γ在重组杆状病毒rBac-PoIFN-γ在感染昆虫细胞获得有效表达,并具有高效抗病毒活性。     

SARS冠状病毒S受体结合区蛋白片段在杆状病毒载体中的表达及其抗原性研究

目的:利用Bac-to-Bac1杆状病毒系统,在sf9昆虫细胞中表达严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒(SARS-CoV)的S受体结合区蛋白片段,并对其免疫原性进行研究。方法:将S蛋白的受体结合区基因片段定向克隆至转座载体pFast-Bac1,转化大肠杆菌DH10Bac感受态细胞,用抗生素平板筛选重组杆粒。脂质体介导重组杆粒转染sf9昆虫细胞,待细胞形态明显改变后收获细胞和培养上清液。利用SARS病人恢复期抗血清做ELISA和Western印迹,分析重组蛋白的抗原性。结果:ELISA和Western印迹表明,在sf9昆虫细胞中表达的SARS-CoVS受体结合区重组蛋白可与SARS病人恢复期抗血清发生特异反应。结论:获得了在昆虫细胞内表达的SARS-CoVS受体结合区重组蛋白,并证明该蛋白有可能用于SARS感染的抗体检测,为SARS-CoV免疫机制及其疫苗的进一步研究奠定了基础。     

利用杆状病毒Bac-to-Bac系统在Sf9细胞中表达真菌细胞色素P450nor

利用BactoBac杆状病毒载体表达系统将真菌细胞色素P450nor基因克隆至转移载体pFastBac1中, 得到重组质粒pFastBacP450nor, 再将其转化进入含穿梭载体Bacmid的受体菌DH10Bac中发生转座作用, 得到含P450nor基因的重组穿梭载体rBacmid pAcP450nor。分离提取重组Bacmid DNA, 并转染培养的昆虫细胞Sf9, 得到重组病毒rAcp450nor。经酶切和PCR 鉴定, 细胞色素P450nor基因正确地插入到病毒基因组的多角体蛋白基因启动子下, SDSPAGE分析证明：表达蛋白的分子量为43kD左右。Western blotting分析结果表明：有一条特定的杂交带存在, 且分子量相同（约43kD）。进一步证明了含有真菌细胞色素P450nor基因的重组表达载体和重组病毒构建成功,并在昆虫细胞Sf9中实现了高效表达, 经MTT法测定表达的细胞色素P450nor具有还原NO的生物学活性。     

Expression and purification of recombinant Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus DNA polymerase using a Baculovirus vector system

The DNA polymerase (POL) of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) is essential for viral DNA replication and, thus, may be considered as a viable target for anti-KSHV therapeutics. To produce large quantities of homogeneous and pure POL required for high-throughput screening (HTS) for inhibitors, we generated a recombinant baculovirus vector encoding a hexahistidine (His6)-tagged POL and infected Spodoptera frugiperda Sf-9 insect cells. High expression of recombinant POL (rPOL) was achieved for up to 72h post-infection. The rPOL was solubilized in lysis buffer containing 0.3% Cymal-5 detergent, purified by metal-chelating and dsDNA-cellulose affinity chromatography, and analyzed by anti-His antibody Western blot and mass spectrometry. The functionality of rPOL was confirmed by its DNA synthesis activity in vitro, which was effectively blocked by the anti-herpetic DNA polymerase inhibitors, foscarnet and cidofovir diphosphate, in a dose-dependent manner. The POL expressed and purified from the recombinant baculovirus-infected insect cells may be useful toward the development of HTS of large chemical libraries to identify novel KSHV DNA polymerase inhibitors.     

A bioluminogenic HDAC activity assay: validation and screening

Histone deacetylase (HDAC) enzymes modify the acetylation state of histones and other important proteins. Aberrant HDAC enzyme function has been implicated in many diseases, and the discovery and development of drugs targeting these enzymes is becoming increasingly important. In this article, the authors report the evaluation of homogeneous, single-addition, bioluminogenic HDAC enzyme activity assays that offer less assay interference by compounds in comparison to fluorescence-based formats. The authors assessed the key operational assay properties including sensitivity, scalability, reproducibility, signal stability, robustness (Z'), DMSO tolerance, and pharmacological response to standard inhibitors against HDAC-1, HDAC-3/NcoR2, HDAC-6, and SIRT-1 enzymes. These assays were successfully miniaturized to a 10 μL assay volume, and their suitability for high-throughput screening was tested in validation experiments using 640 drugs approved by the Food and Drug Administration and the Hypha Discovery MycoDiverse natural products library, which is a collection of 10 049 extracts and fractions from fermentations of higher fungi and contains compounds that are of low molecular weight and wide chemical diversity. Both of these screening campaigns confirmed that the bioluminogenic assay was high-throughput screening compatible and yielded acceptable performance in confirmation, counter, and compound/extract and fraction concentration-response assays.     

GII型诺如病毒VP2蛋白在昆虫细胞中的表达与定位研究

【目的】利用杆状病毒表达系统表达诺如病毒(GenegroupⅡ)VP2蛋白,分析其亚细胞定位,为深入研究VP2蛋白的功能奠定基础。【方法】设计可扩增完整ORF3基因片段的引物P1和P2,在下游引物中引入6×His标签的编码序列,从质粒pMD-ORF3中克隆了含有6×His编码序列的ORF3基因,与pFastBac1载体连接,构建重组质粒pFB-ORF3,转化DH10Bac感受态细胞获得重组杆状病毒基因组Bac-ORF3,脂质体介导转染sf9昆虫细胞获得表达VP2蛋白的重组杆状病毒Ac-VP2,感染sf9细胞后,收集病变细胞,采用抗6×His标签的单克隆抗体作为一抗进行Western blot与间接免疫荧光实验鉴定。【结果】Western blot实验证实Ac-VP2感染的sf9细胞在约29 kD处出现特异性条带;间接免疫荧光实验证实Ac-VP2感染的sf9细胞出现特异性绿色荧光,并且VP2主要定位于sf9的细胞核与细胞膜。【结论】诺如病毒VP2蛋白在Ac-VP2感染的sf9细胞中获得成功表达,并且主要定位于sf9细胞的细胞核与细胞膜。     

High-level expression of biologically active human prolactin from recombinant baculovirus in insect cells

We examined the feasibility of high-level production of recombinant human prolactin, a multifunctional protein hormone, in insect cells using a baculovirus expression system. The human prolactin cDNA with and without the secretory signal sequence was cloned into pFastBac1 baculovirus vector under the control of polyhedrin promoter. Prolactin was produced upon infection of either Sf9 or High-Five cells with the recombinant baculovirus containing the human prolactin cDNA. The production of recombinant prolactin varied from 20 to 40 mg/L of monolayer culture, depending on the cell types. The prolactin polypeptide with its own secretory signal was secreted into the medium. N-terminal amino acid sequence analysis of the recombinant polypeptide purified from the culture medium indicated that the protein was processed similar to human pituitary prolactin. Carbohydrate analysis of the purified protein indicated that a fraction of the recombinant prolactin made in insect cells appeared to be glycosylated. Also, both secreted and nonsecreted forms of the recombinant prolactin in insect cells were biologically equivalent to the native human prolactin (pituitary derived) in the Nb2 lymphoma cell proliferation assay.     

人细胞周期蛋白D1/CDK4基因的真核表达及生物活性鉴定

通过生物工程获得人重组细胞周期蛋白 (cyclinD1 )及细胞周期蛋白激酶CDK4蛋白 ,作为抗癌药物筛选的分子靶点 .从人HL 6 0细胞中获得细胞周期蛋白D1 CDK4基因的cDNA ,先克隆至pGEMT Easy载体上 ,再经重组构建供体质粒pFastBac D1和pFastBac CDK4 .重组供体质粒转化感受态DH1 0Bac细胞 ,挑取确证为白色克隆的菌落振荡培养 ,分离制备高纯度杆粒DNA .以重组病毒适量感染昆虫细胞Tn 5B1 4 ,利用Bac to Bac杆状病毒表达系统在昆虫细胞Tn 5B1 4 (Hi5 )中表达相应的重组蛋白 .应用昆虫杆状病毒表达系统 (Bac to Bac)在昆虫细胞Tn 5B1 4中分别高效表达了人细胞周期蛋白D1和CDK4蛋白 .SDS PAGE分析表明 ,表达量占细胞可溶性蛋白质的 2 0 %左右 ,表达产物经Ni2 + NTA亲和层析纯化后纯度达 85 %以上 .研究表明 ,昆虫细胞表达的细胞周期蛋白D1和CDK4蛋白能促进Rb蛋白的磷酸化 ,具有生物活性 .成功构建了细胞周期蛋白D1及CDK4真核杆状病毒表达载体 ,并且在昆虫细胞中正确表达了具有生物活性的细胞周期蛋白D1及CDK4融合蛋白 .