构建一种精确表达小分子蛋白的技术平台

目的:克服原核表达的小分子蛋白难以去除附加氨基酸的问题,为基因工程精确表达小分子蛋白提供一种简便有效的解决方案.方法:以73个氨基酸的小分子蛋白(黑色素瘤生长激活因子CXCL1的功能区)为例,用PCR方法扩增了基因,TA克隆到载体PET SUMO.测序验证后的重组质粒转化至表达茵BL21(DE3)中诱导表达,融合蛋白用基质辅助解吸电离飞行时间质谱仪进行串联质谱鉴定(MALDI-TOF-MS/MS).通过特异性的SUMO蛋白酶酶解载体SUMO蛋白,利用SUMO蛋白和其蛋白酶带6x His标签的性质,经镍螯合柱亲和层析将二者去除,以Western blotting证明目的小分子蛋白的分离.结果:①经测序,重组质粒无突变,TA克隆方向正确,重组载体构建成功.②MALDI-TOF-MS/MS证明融合蛋白由SUMO蛋白和CXCLl蛋白组成,除去SUMO蛋白后的表达终产物经Westem blotting鉴定,与其相应的抗体有特异性结合,证明分离得到的小分子蛋白即为目的蛋白.结论:运用这一技术可将载体蛋白完全去除从而达到精确表达小分子蛋白的目的,在分子生物学的实验研究中有很好的应用前景.     

基于BLI技术的脂多糖转运蛋白LptA/LptC相互作用检测方法的建立

革兰阴性菌脂多糖转运蛋白 (Lipopolysaccharide transport,Lpt) LptA和LptC通过稳定的相互作用对脂多糖装配起到重要作用,它们相互作用的阻断会导致脂多糖层缺损和菌体死亡,因此具备成为抗菌药物筛选靶标的可行性。文中应用生物膜干涉 (Biolayer interferometry,BLI) 技术对LptA/LptC相互作用进行检测,为建立体外的LptA/LptC蛋白相互作用阻断剂筛选方法奠定基础。首先在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中进行大肠杆菌LptA全长、LptA去信号肽和LptC蛋白的表达;纯化的蛋白使用生物素标记后结合到预先稀释液封闭的超级链霉亲和素 (Super streptavidin,SSA) 生物传感器,然后再检测与未标记蛋白之间的结合信号,同时做无蛋白的稀释液对照;使用同样的方法检测生物素化蛋白与小分子的结合以及相互作用的阻断;空白对照采用未结合生物素化蛋白的传感器,检测上述系列稀释样品。响应信号采用稳态分析 (Steady state analysis) 方式拟合,计算样品平衡常数 (KD) 值。本研究成功获得高纯度的LptA和LptC蛋白,并且检测到结合传感器的LptC蛋白与LptA全长蛋白和LptA去信号肽蛋白均具有良好的结合活性,KD值分别为2.9e–7±7.9e–8、6.0e–7±2.8e–8;结合传感器的LptA去信号肽蛋白与LptC蛋白具有良好的结合活性,KD值为9.6e–7±7.2e–9;所有结合曲线呈现出明显的快结合-快解离形态。小分子化合物IMB-881能够与LptA结合来阻断LptA/LptC之间的相互作用,与LptC之间无结合活性。文中首次建立了基于BLI技术的LptA/LptC相互作用检测方法,并且证实该方法能够用于小分子阻断剂阻断活性的评价,为后续的LptA/LptC蛋白相互作用阻断剂筛选奠定了基础。     

Argonaute蛋白与小RNA的作用机制

RNA干扰(RNA interference, RNAi)是在植物、动物、线虫、真菌以及昆虫等生物体中普遍存在的通过双链RNA(double strand RNA, dsRNA)诱导的抑制同源基因表达的一种保守的调控机制.小分子RNA通过特异性地识别结合RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC）对目标mRNA的表达在转录和翻译水平进行抑制.作为RISC的重要组成成分,Argonaute蛋白（Ago）发挥了至关重要的作用.为了进一步阐明Ago蛋白在RNA干扰中对小分子RNA的作用机制,本文介绍了Ago蛋白的结构、分类及其在RNA干扰机制中的作用,并着重阐述了目前已知的植物Ago蛋白对小分子RNA的几种作用机制,以及目前研究发现的Ago蛋白的功能作用,从而更进一步证实Ago蛋白对小分子RNA的作用是一个复杂的过程.     

多种血清小分子蛋白分离提纯方法比较研究

目的:比较不同磁珠及超滤离心管时血清小分子蛋白的分离提纯能力,筛选较优的分离提纯方法.方法:分别利用Cu2+螯合磁珠(MB-IMAC Cu)、弱阳离子磁珠(MB-WCX)、反相C18磁珠(MB-RPC18)及3种不同型号的超滤离心管对同样4例血清标本进行血清小分子蛋白的分离提纯,比较6种方法对血清高丰度大蛋白的去除能力和处理后血清小分子蛋白质谱图的质量.结果:6种不同的方法均有明显对血清高丰度蛋白的去除能力,其中以超滤离心管效果最明显.在血清小分子蛋白质谱图质量上,磁珠处理后血清生成的质谱图质量更好,其中MB.WCX处理后血清质谱图中总峰数量最多,且在各分子量范围均分布均匀,适于后期鉴定.结论:利用MB.WCX对原始血清进行分离提纯能够获得质量较好的血清小分子蛋白质谱图,可以为进一步实验中寻找差异小分子蛋白并实现兴趣蛋白鉴定奠定良好基础.     

结合亲和质谱与生物信息学分析构建TP53BP1的蛋白相互作用网络

蛋白质与蛋白质相互作用(PPIs)是两个或更多蛋白质分子之间通过静电作用、范德华力等建立的高度特异性的物理接触.细胞内的各种蛋白分子通过PPIs进行彼此之间的功能调节、信号通路的交互作用等,从而实现各种生物进程,而异常的PPIs也将导致疾病的发生、发展,其中就包括肿瘤.因此围绕某些和疾病密切相关的关键蛋白构建其相互作用生物网络(interactome)将有助于更好地分析该关键蛋白在疾病中的作用和可能的分子机制.本研究针对抑癌基因p53结合蛋白1(TP53BP1),利用亲和质谱分析鉴定了15个潜在的TP53BP1相互作用蛋白.同时,结合PPI数据库检索构建了与TP53BP1相互作用的蛋白质网络,并对该网络中的蛋白进行了功能富集分析、通路分析,结果显示,TP53BP1相互作用蛋白主要富集在细胞周期、同源重组、错配修复等重要通路,该研究为深入解析TP53BP1的生物学功能及其在肿瘤中的作用奠定了基础.     

降解致病亨廷顿蛋白的新策略

靶向"不可成药靶点"已成为近年原创性药物开发的一个新方向,其中,通过降解致病蛋白是最具前景的方向,目前已有方法主要是PROTAC(proteolysis targeting chimera)等技术。复旦大学鲁伯埙、费义艳及丁澦合作研究团队的最新研究通过基于化合物芯片和前沿光学方法的筛选发现了特异性靶向自噬降低亨廷顿病致病蛋白的小分子化合物,并在小鼠神经元、亨廷顿病病人细胞以及亨廷顿病果蝇模型中得到验证。以上基于自噬小体绑定化合物(autophagosome tethering compounds, ATTEC)的药物研发原创概念有望为亨廷顿病和其他多种疾病的临床治疗提供了切入点。     

整合蛋白与抑制剂设计

整合蛋白是一类重要的细胞表面黏附分子,由α和β亚基以非共价键结合而形成的异二聚体糖蛋白,对免疫反应、免疫细胞的组织定位、凝血、组织愈伤、癌细胞转移和新血管生成以及骨重塑等都至关重要。整合蛋白的功能依赖于对其配体结合的亲和性,以及所介导的下游信号通路。目前,对整合蛋白构象调节及亲和力调控机制已有深入了解。人类24种整合蛋白中,已有3种整合蛋白作为临床治疗靶点。这些药物以单克隆抗体、多肽和小分子化合物为主,均针对配体识别序列而设计。该类抑制剂往往具有部分激活的作用,直接导致药物的副反应和毒性。为了改善第一代整合蛋白药物的不足,目前基于晶体结构研究、虚拟筛选、高通量筛选以及基于结构设计的新型整合蛋白抑制剂,已经有许多进入临床试验。本文综述了一系列晶体结构中蛋白质与抑制剂的相互作用,以及借助晶体结构获得纯抑制剂为目的的实例,这些策略将会对开发新型有效的整合蛋白抑制剂提供很好的参考。     

CFP荧光蛋白文库构建及FRET技术筛选钙调素结合蛋白

钙调素（Calmodulin,CaM）是细胞内Ca^2＋信号的主要受体,能够与靶蛋白相互结合调节靶蛋白的活性,在细胞增殖、分化、凋亡、迁移等过程中都起着重要作用。荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer,FRET）技术是目前研究蛋白质相互作用比较成熟的方法之一。作者通过Cre-loxP位点特异性重组技术构建了带有CFP荧光蛋白标记的文库,与YFP—CaM共同转染HEK293细胞,应用荧光共振能量转移技术（FRET）进行检测,挑取发生FRET作用的单个细胞,并进行单细胞PcR检测。由此扩增出的片段通过测序和蛋白序列数据库NCBI进行序列比对后,筛选出与CaM产生相互作用的蛋白。目前,已经通过这种方法成功地筛选到了一些与CaM相结合的蛋白,从而为进一步研究CaM蛋白在生理环境下的作用提供有利条件。     

蛋白片段互补分析方法及其应用北大核心CSCD

蛋白片段互补分析技术是近年发展起来的一种分析蛋白质-蛋白质相互作用的新方法。典型的蛋白片段互补分析技术已经成功地利用二氢叶酸还原酶,β-内酰胺酶,绿色荧光蛋白以及荧光素酶片段互补进行胞内蛋白分子相互作用研究。这一技术不仅可以动态、定位分析细胞内蛋白质分子相互作用、绘制细胞内信号传导、蛋白质生物化学网络,还可以应用到蛋白质文库、cDNA文库和高通量药物筛选等。综述了蛋白片段互补分析技术的原理、方法及其应用。     

SARS冠状病毒E蛋白基因的克隆与表达

E蛋白是存在于SARS病毒表面的一个小分子蛋白,在病毒的出芽过程中有重要的作用。为建立一种检测SARS病毒抗原的新方法,将E蛋白全基因序列分段合成,用连接酶连接后插入pET—GST载体,转化大肠杆菌BL21进行融合表达,结果得以成功表达GST-E融合蛋白;为SARS病毒致病机理研究和疫苗及诊断试剂的研制打下了基础。     

蛋白免疫印迹法同时检测大、小分子蛋白的实验条件改进

目的:蛋白免疫印迹法是现代生物医学研究中广泛应用于蛋白定性和半定量分析的实验技术。然而,常规采用传统单一浓度凝胶的蛋白免疫印迹法在应用过程中仍有不足之处,如不能同时检测分子量很大和很小的蛋白,因而有必要探索一种增大凝胶有效分离范围的检测方法。本文提出采用组合凝胶来实现更大范围分子量蛋白的同时检测。方法:比较双浓度的组合凝胶与单一浓度凝胶的分离范围以及分析采用组合凝胶,蛋白免疫印迹法对大、小分子蛋白的检测效果。结果:12%/7.5%组合凝胶和15%/7.5%组合凝胶的分离范围显著大于相应的单一浓度凝胶。通过12%/7.5%组合凝胶,蛋白免疫印迹法同时检测到15-300 k Da范围内的大、小分子蛋白。结论:组合凝胶有助于蛋白免疫印迹法对分子量相差很大的蛋白进行同时检测分析,具有很强的实用性。     

棉铃虫化学感受蛋白HarmCSP6二聚体的组织表达分析及气味结合特征

为了研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)化学感受蛋白（chemosensory proteins, CSPs）在嗅觉识别过程中的功能, 本研究克隆并在原核细胞中表达了棉铃虫化学感受蛋白HarmCSP6, Western blot和快速液相色谱（fast protein liquid chromatography, FPLC）检测证实该HarmCSP6蛋白以二聚体的形式表达。实时荧光定量PCR检测发现HarmCSP6基因在雌雄虫触角中表达量很高, 在雌虫足及翅中也有一定程度的表达。该二聚体蛋白与22种气味分子的荧光竞争结合实验结果表明, 该蛋白与醛类及萜烯类等气味小分子具有较强的结合能力。通过研究该蛋白与小分子的结合, 筛选出合适的气味, 从而为开发棉铃虫引诱剂及驱避剂提供理论依据。     

药物靶标配体高通量筛选的亲和质谱技术研究

疾病相关的药物靶标蛋白与小分子化合物的亲和作用研究是当今新药研发的热点领域,基于靶蛋白与配体亲和作用的筛选技术已成为与基于靶蛋白活性高通量筛选技术高度互补的药物先导化合物发现关键技术。本文综述了亲和质谱技术用于筛选和检测指定靶蛋白的小分子配体的基本原理和主要优势,详细介绍了该技术应用于大规模化合物库筛选、分子片段库筛选、天然产物粗提物筛选和蛋白质与胞内代谢物相互作用研究领域的主要进展。     

酵母双杂交筛选锥虫早老素蛋白相互作用蛋白

目的筛选寻找锥虫早老素蛋白相互作用蛋白,以了解锥虫早老素蛋白功能。方法体外表达锥虫早老素蛋白片段,装入pGBKT7诱饵质粒,与随机肽库系统共转化酵母,筛选阳性克隆并测序,通过与基因库锥虫功能序列比较,推导可能的相互作用蛋白。结果获得108个阳性克隆,对其中50个进行了序列测定和比较,获得最有可能的4个候选基因,分别为：丝/苏氨酸性磷酸酶2b催化亚基A2;钙激活蛋白,含锚蛋白重复序列蛋白以及一个具有与APP跨膜区结合位点特征序列的功能未知蛋白。结论成功利用随机肽库酵母双杂交系统筛选锥虫早老素蛋白相互作用基因,其相互作用仍有待进一步确认。     

特异性的蛋白小分子荧光探针及其标记技术

活体蛋白荧光标记技术已经被广泛应用于蛋白质功能的可视化研究中。荧光蛋白常被用来研究蛋白质在生物体内的表达和定位,但由于它本身体积比较大,往往会影响目标蛋白的生物活性。特异性的小分子荧光探针以其体积小、膜透性好、背景噪音低以及制备方便的优点成为蛋白质研究的一个有力工具。本文将简要介绍近几年来各类特异性小分子蛋白荧光探针的研究进展。     

小分子活性肽筛选方法

小分子活性肽作为疫苗、诊断试剂、药物以及药物先导化合物已成为药物研究领域的新趋势。小分子活性肽有多种筛选方法：基于噬菌体展示肽库、蛋白质降解(酶法．化学法)、MHC-多肽复合物、蛋白质结构、蛋白质结构预测和反义同源盒原理,它们各具特点。基于蛋白质结构的活性肽分子筛选将成为多肽药物筛选的主要方向之一。     

人巨细胞病毒UL55编码蛋白结合蛋白的筛选与鉴定

从人胎脑c DNA文库中筛选和鉴定出与人巨细胞病毒(Human cytomegalovirus,HCMV)UL55编码蛋白结合的蛋白。将UL55基因编码区克隆到诱饵载体p GBKT7中,在证实UL55蛋白不具有自激活作用的前提下,采用Match-maker GAL酵母双杂交系统筛选人胎脑c DNA文库中与UL55蛋白结合的宿主蛋白,用酵母双杂交回转实验验证UL55蛋白与获得的蛋白结合的可靠性。将酵母双杂交筛选出的文库蛋白烯醇化酶1(enolase1,ENO 1)构建到p GEX-4T-2载体上,利用GST pull-down技术体外验证ENO 1与HCMV UL55蛋白的结合。并依据所筛选出蛋白的生物学功能分析UL55蛋白可能的生物学功能。结果显示有10种蛋白与HCMV UL55编码蛋白结合。应用GST pull-down技术检测到ENO 1与HCMV UL55相互结合的蛋白条带。成功地筛选出10种与UL55蛋白相互结合的宿主蛋白,GST pull-down实验进一步表明ENO 1可以与HCMV UL55蛋白直接结合,为进一步研究UL55蛋白的功能提供了新的线索。     

番茄线粒体和内质网小分子热激蛋白基因的分子克隆

以热激处理的番茄（Lycopersicon esculentum Mill．）花为实验材料,构建了cDNA库,运用ＲＴ－ＰＣＲ方法克隆番茄粒体和内质网小分子热激蛋白cDNA,利用这两个保守区片段为探针,筛选cDNA库,获得线粒体和内质网小分子热激蛋白全序列cDNA。;通过分析线粒体和内质网小分子热激蛋白基因对温度的反应,发现小分子热激蛋白基因在番茄花中的热激应答温度低于它们在叶片中的热激应答温度,并且番茄叶片中的线粒体小分子热激蛋白基因还具有低温应答特性。对线粒体和内质网小分子热激蛋白基因的分子结构特点,小分子热激蛋白基因在番茄花中的特别热激应答温度的调控机理以及线粒体小分子热激蛋白的基因在中片中的低温度应答成因进行了讨论。     

脂肪酸结合蛋白的研究进展

脂脉酸结合蛋白（ＦＡＢＰ）是一族小分子细胞内蛋白质,对长链脂肪酸有很高的亲和力,能把脂肪酸从细胞膜转运到细胞内利用位点,在长链脂肪酸的代谢中起重要作用。本文就脂肪酸结合蛋白的结构、功能及其对脂肪酸代谢调节方面的研究进行了综述,并阐述了猪脂肪酸结合蛋白基因地对肌内脂肪合成的影响。     

化合物药物-靶标蛋白互作关联预测算法进展分析

药物的使用极大地提高了人类的生存质量。药物的有效性是药物发现研究中的关键环节。药物的有效性通过识别药物与其作用的靶标蛋白来判断。然而,通过高通量筛选的实验方法分析确定化合物药物-靶标蛋白互作关联是一个十分昂贵、耗时且富有挑战性的任务。基于计算方法的化合物药物-靶标蛋白互作关联预测研究具有效率高、成本低的特点,越来越受到人们的重视。相比实验验证方法,化合物药物-靶标蛋白互作关联的计算方法可为药物发现研究后续的生物药学实验提供更为准确的潜在化合物药物-靶标蛋白候选对,达到减少生物实验的时间和成本的目的。本文回顾了近20年来基于计算方法的化合物药物-靶标蛋白互作关联预测算法所涉及的生物医学特征数据、预测方法和技术,并分析研究过程中所面临的生物医学特征数据高维稀疏,以及多源生物医学数据融合程度不高等问题,为进一步研究提供有价值的参考。