低活性hTNF-α突变蛋白的免疫原性分析

肿瘤坏死因子-alpha(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)在多种疾病如类风湿关节炎等自身免疫病发病机理上起着至关重要的作用。TNF-α生物抑制剂,在临床上具有很好的疗效。由于TNF-α是一种高活性的炎症因子,直接将其作为疫苗,会对机体产生很大的毒性副作用。故需要对天然的TNF-α进行点突变研究,找到生物活性很低的但同时保持良好的免疫原性的突变分子。本研究对人TNF-α活性部位4个关键氨基酸残基(K11,Y87,Y119,A145)进行了点突变和突变蛋白的免疫原性研究。发现Y119N、Y119G、Y87H、Y87H/A145R、K11Y、K11F这6个突变蛋白的生物活性较天然TNF-α下降90%以上,而免疫原性不受点突变的影响。     

嗜热革节孢GH1 BGL1进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性的影响

糖苷水解酶第一家族(GH1)β-葡萄糖苷酶(BGL1)有葡萄糖耐受性,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性有很大影响,但具体作用机制尚不清楚。对嗜热革节孢GH1 BGL1进口端的W168、L173、F348、W349、C169、F180、D237、Y179、A260、H307、N335和E437这12个氨基酸残基进行定点突变,将突变酶与野生酶(WT)在毕赤酵母中表达,表达产物纯化后进行酶活性和葡萄糖耐受性测定。与WT相比,所有突变酶活性均有所降低,其中W168H、N335F和W349G几乎丧失活性。突变F180H、D237S、A260N和H307Y的Km低于WT,所有突变的kcat都降低。除L173Q外,其余突变都保持葡萄糖耐受性,在高浓度(400 mmol/L)葡萄糖时,Y179F和D237S酶活受到显著抑制。本研究表明,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性均具有一定影响,催化活性通道的结构特异性可能是葡萄糖耐受机制。     

IKBKB基因c.1183T>C点突变小鼠的建立及基本表型分析

该研究主要为探究IKBKB基因c.1183TC位点突变对人免疫器官淋巴细胞的影响。采用CRISPR/Cas9技术构建相应点突变模式小鼠,并提取小鼠(C57BL/6J)基因组DNA进行PCR及一代测序、鉴定及扩繁,使用密度梯度离心法提取小鼠脾脏及胸腺淋巴细胞,采用Real-time PCR及Western blot检测淋巴细胞中IKKs家族各亚基(IKKα、IKKβ和IKKγ) mRNA及蛋白的表达,并使用分子运行模式(molecular operating environment,MOE)软件分析蛋白PDB结构及建立3D模型。小鼠基因测序结果表明成功构建点突变稳定基因型小鼠;与野生型小鼠相比,纯合突变小鼠IKBKB mRNA表达无明显变化,而IKKβ蛋白表达明显降低;蛋白结构分析结果提示,突变后的IKKβ蛋白空间构型明显改变。研究初步表明,IKBKB Y397H突变导致小鼠脾脏及胸腺的淋巴细胞中IKKβ蛋白明显下降,可能是由于突变导致蛋白结构发生改变而使其稳定性降低,这为进一步探究该位点突变对免疫细胞稳态调节及其致病机制提供了新思路及实验基础。     

藻胆体核亚基ApcD定点突变及体内重组功能研究

在对Anabaena sp.PCC7120藻胆体核亚基ApcD结合色素PCB的体内重组中,发现色素蛋白在提纯前后最大吸收峰和荧光峰发生了红移,从提纯前的605nm及633nm变为提纯后的650nm及665nm.为了研究该现象的原因,构建了ApcD的8个突变体,重组结果显示:突变体ApcD(Y88I)色素蛋白在提纯后的吸收光谱和荧光光谱较提纯前均多出一个峰,分别为668nm,690nm;ApcD(W59Q)、ApcD(Y73A)、ApcD(W87E)色素蛋白在提纯前后的吸收光谱和荧光光谱一致;ApcD(M126S)、ApcD(Y116S)、ApcD(M160T)色素蛋白在提纯前后的吸收光谱一致,而提纯后的荧光峰位置较提纯前分别红移了5nm、7nm和10nm;ApcD(M115I)色素蛋白在提纯前后的吸收光谱和荧光光谱均发生了红移,从提纯前的605nm和633nm变为提纯后的638nm和655nm.这些色素蛋白在酸性尿素溶液变性条件下的最大吸收峰始终在662nm,表明辅基色素仍然是藻蓝胆素;在对PCB-ApcD、PCB-ApcD(Y116S)及PCB-ApcD(M160T)的圆二色谱分析发现,该两个氨基酸的突变均...     

重组人TNF-α在大肠杆菌表达、纯化及生物学活性鉴定

[目的]获得人TNF-α蛋白,并鉴定其生物学活性。[方法]通过对人源TNF-α序列进行密码子优化构建了p Cold-TNFα原核表达载体,完成了TNF-α重组蛋白的表达,建立了两步分离纯化方案,并利用Western Blot和细胞刺激实验检测了重组人TNF-α蛋白抗原性和生物学活性。[结果]利用大肠杆菌成功表达重组人TNF-α蛋白,经酶切纯化后的人TNF-α蛋白不含标签序列,纯度达95%,收率约70%,并具有良好的生物学活性。[结论]获得具有生物学活性的人TNF-α蛋白,为进一步的中和抗体研究奠定了基础。     

巴马小型猪TNF-α基因的克隆与相关生物学信息分析

本研究旨在分析巴马小型猪TNF-α(tumor necrosis factor-alpha)基因的遗传变异情况。实验采用RT-PCR和克隆的方法成功扩增TNF-α基因的编码区序列,同时对TNF-α基因和相应的蛋白序列进行生物信息学分析。结果表明,巴马小型猪TNF-α基因编码区全长为699 bp,编码232个氨基酸;与Gen Bank中已发表的猪TNF-α基因(登录号:NM_214022.1)序列进行比对,未发现核苷酸碱基突变;编码的232个氨基酸分子量为25 253.9,理论等电点为5.44,不存在信号肽,但存在跨膜螺旋结构。经过序列相似性分析,巴马小型猪的TNF-α基因与猪、人、马、牛、家犬、绵羊同源性比较结果表明其具有较强的保守性。巴马小型猪的TNF-α基因与野猪的亲缘关系一致。     

铜绿假单胞菌二鸟苷酸环化酶SiaD突变体的功能研究

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aerugionsa)二鸟苷酸环化酶SiaD调控着铜绿假单胞菌的生物被膜形成等表型。在研究过表达siaD对生物被膜的调控作用时发现,与野生型siaD基因回补菌株相比,一株回补菌株的生物被膜产量显著升高。本文的目的即是探究该菌株生物被膜产量升高的原因,并对该菌株的其他表型进行研究。【方法】通过测序确定突变位点;利用生物被膜定性和定量实验对发生点突变的菌株表型进行分析;利用Western blotting实验检测SiaD^R119M蛋白表达水平;利用GST-pulldown实验检测SiaC蛋白与SiaD^R119M蛋白在体外的结合能力;针对siaD^R119M点突变基因进行融合蛋白表达载体的构建,表达并纯化该蛋白,利用高效液相色谱检测SiaD^R119M的酶活;为了进一步研究c-di-GMP与细菌运动能力的关系,对细菌的运动能力进行检测。【结果】测序比对结果显示,序列的第119个氨基酸发生了突变,由精氨酸突变成了甲硫氨酸。生物被膜定性和定量实验显示,与野生型siaD...     

W86F/W86A突变对细菌视紫红质光循环影响的差异性分析

细菌视紫红质(bacteriorhodopsin,bR)是一种光驱受体蛋白,每个活性单元由3个单体组成,每个单体由一分子视蛋白和一分子的视黄醛发色团共价结合而成,其功能为从胞内向胞外定向传输质子,利用形成的质子浓度梯度将光能转化为化学能.光照后视黄醛发色团构型发生all-trans向13-cis转变,蛋白的构象也随之发生了一系列具有稳定中间态的变化并驱动质子的定向传递.为探讨bR视黄醛键合区保守性氨基酸色氨酸86 (Tryptop-han86,w86)对其光循环中间态和质子泵功能的影响,本研究采用定点突变技术将W86突变为侧链大小不同的F86和A86,通过原位紫外-可见光吸收光谱、闪光光解光谱、pH滴定、固体核磁共振等技术手段,探究W86F和W86A突变对bR光循环及质子泵功能影响差异性的分子机制.结果 表明,W86F和W86A突变均造成了bR暗适应状态下视黄醛顺反异构平衡向顺式构型占优的方向移动,且W86F突变可造成反式构型的完全消失.此外,无论是W86F还是W86A突变都造成了蛋白光循环中间态的减弱且衰减延长,以及质子泵功能减弱,但影响机制各有所不同,这可能与这两个突变对视黄醛多烯链上电子云的分布以及周围残基造成的扰动程度不同有关.     

耳聋相关基因COCH的非同义单核苷酸多态性致聋表型预测

群体凝血因子C同源物基因(Coagulation factor C homology,COCH)是人类发现的第一个伴前庭功能障碍的耳聋基因,位于人类染色体14q12-q13上。迄今,在COCH基因上发现16个位点突变导致常染色体显性遗传非综合征型耳聋DFNA9的发生,其中包括13个非同义单核苷酸多态性(Non-synonymous single nucleotide polymorphisms,nsSNPs)位点。由于该基因其他nsSNPs的基因型与表型关系尚不清楚,因此文章采用生物信息学方法,从COCH基因全部的SNPs中分级筛选,结合已知的致病nsSNPs信息及蛋白三维结构验证,首次预测出由COCH基因编码的cochlin蛋白的vWFA (Von Willebrand factor type A domain)区的8个高风险致病性nsSNPs(I176T、R180Q、G265E、V269L、I368N、I372T、R416C和Y424D)。同时,对位于LCCL (Limulus factor C, cochlin, and late gestation lung protein Lgl1)区域的6个已知致病突变的nsSNPs ( P51S、G87W、I109N、I109T、W117R和F121S)进行了三维结构模拟,发现突变体均发生了环状结构或链状结构的改变。本研究对COCH基因的基因型与表型的相关性研究为遗传性耳聋筛查提供了相应的理论依据,也对该基因所编码的cochlin蛋白的功能研究具有一定的指导意义。     

积雪草酸对大鼠神经病理性痛的影响及其相关机制

目的:探讨积雪草酸对大鼠神经病理性痛的影响及其可能机制。方法:选择32只体重220~240 g的雄性SD大鼠,采用随机数字表法将其分为4组(n=8):假手术对照组(S组)、神经病理性痛组(N组)、积雪草酸5 mg/kg组(AA_1组)及积雪草酸10 mg/kg组(AA_2组)。S组大鼠只暴露但不结扎坐骨神经;N组大鼠仅制备神经病理性痛模型;AA_1组和AA_2组大鼠制备神经病理性痛模型,并于模型建立后即刻及术后1、3、5、7天分别腹腔注射积雪草酸5、10、20 mg/kg(溶于0.1 mL生理盐水)。于术前1天(T0)及术后1、3、5、7天(T1-T4)分别测定大鼠机械缩足反应阈位(MWTs)和热缩足潜伏期(TWLs),采用Western blot法检测脊髓HMGB1、RAGE、IL-1β、TNF-α、iNOS蛋白表达。结果:与N组比较,AA2组T1-T4时间点MWT显著增加、TWL明显缩短,而AA1组仅MWT显著增加(P0.05),但各组各时间点TWL比较差异均无统计学意义(P0.05)。与S组比较,N组脊髓浆蛋白HMGB1和RAGE及总蛋白IL-1β、TNF-α、iNOS蛋白表达较高(P0.05);与N组比较,AA_1和AA_2组脊髓浆蛋白HMGB1和RAGE及总蛋白IL-1β、TNF-α、iNOS蛋白表达均明显下降(P0.05)。与AA_1组比较,AA_2组脊髓脊髓浆蛋白HMGB1和RAGE及总蛋白IL-1β、TNF-α、iNOS蛋白表达都明显降低(P0.05)。结论:积雪草酸可能通过缓解HMGB1-RAGE信号通路介导的脊髓炎症反应减轻神经病理性痛。     

肿瘤坏死因子α突变型斑马鱼在海分枝杆菌感染中的应用研究

肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,TNF-α)作为重要的炎性细胞因子,在类风湿关节炎、感染性休克等疾病的发病中起重要作用。为探究TNF-α在宿主抵抗海分枝杆菌感染中的作用,本研究采用成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9[clustered regularly interspaced short palindromic repeat(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9(Cas9),CRISPR/Cas9]技术,使野生型斑马鱼TNF-α基因发生突变,成功构建并筛选出含有移码突变的TNF-α突变型(TNF-α-/-)斑马鱼。利用原位杂交技术,发现TNF-α-/-斑马鱼中TNF-αmRNA表达水平显著降低。与野生型斑马鱼相比,海分枝杆菌在TNF-α-/-斑马鱼体内扩散和增殖更显著。结果提示,本研究成功构建TNF-α-/-斑马鱼,有助于深入探究TNF-α在斑马鱼抵抗海分枝杆菌感染中的作用及其免疫调节机制。     

腾冲嗜热厌氧菌丙氨酸消旋酶底物通道氨基酸位点的功能

【目的】通过定点突变探究腾冲嗜热厌氧菌MB4中生物合成型丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内氨基酸位点A172和S173的功能。【方法】利用定点突变PCR技术构建突变体,通过亲和层析法纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测各突变蛋白的活性及其稳定性。【结果】通过定点突变PCR成功得到8个突变体,酶学特性分析发现,A172位点突变为丝氨酸(S)后酶蛋白的相对活性有所提升,但含有该位点突变的酶蛋白稳定性均大幅下降;S173位点突变为天门冬氨酸(D)后导致突变体蛋白的最适反应温度提升了15°C,半衰期大幅延长,但相对活性明显下降。【结论】丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内A172和S173位点均是影响酶蛋白催化活性和稳定性的关键位点。     

可视化突变建模、定点突变和表达超耐热菌D-乳酸脱氢酶

目的 构建产天然防腐剂苯乳酸的工程菌。方法 分析超耐热菌（Aquifex aeolicus,A.aeolicus ）D-乳酸脱氢酶（D-LDH）的三维构象,并与构建的可视化突变体三维模型进行对比,通过比较酶活性中心氨基酸残基与底物的空间构象,优选最佳模型进行定点突变,克隆、表达和苯乳酸发酵实验。结果 优选到F49A和Y297S两个单突变模型和一个F49A/Y297S双突变模型;分别进行定点突变和工程菌构建,三个突变工程菌,均能发酵产生苯乳酸。结论 可视化定点突变乳酸脱氢酶可作为构建高产苯乳酸工程菌的有效方法。     

基于分子动力学模拟的高γ-环糊精专一性环糊精糖基转移酶理性改造

【背景】环糊精糖基转移酶的分子动力学模拟较传统基因改造而言能有效提高改造效率,减少盲目性。【目的】探究环糊精糖基转移酶的催化专一性机理,为获得产γ-环糊精专一性更高的环糊精糖基转移酶提供高效突变菌株方法。【方法】通过分子对接和分子动力学模拟,获得3种产物类型CGTase与底物的对接模拟结构,并通过定点突变实验进行验证。【结果】分子动力学模拟结果显示α-和β-CGTase与十糖链在酶蛋白S1区域呈现闭合的形态,而γ-CGTase和十糖链在S1区域呈现更易于生成γ-环糊精的张开形态;3种CGTase与十糖链在相同位置存在氢键的氨基酸共有17个相对应位点,其中14个位点的氨基酸种类一致,不一致的3个氨基酸对应α-CGTase位点分别为Y89、D234和Y262。本研究对Y262位点进行定点突变和产物专一性实验,结果显示经过分子动力学预测的Y262L有助于提高产γ-CD专一性,从野生酶的13.7%提高到39.9%,γ-环糊精产物比例提高了3倍。【结论】分子动力学模拟结果对于指导环糊精糖基转移酶的专一性内在机理具有一定的正向指导意义。     

信号转导和转录激活因子3调节肿瘤坏死因子α表达的结合位点研究

脓毒症早期内毒素(脂多糖,LPS)可激活丝裂原活化蛋白激酶通路,诱导肿瘤坏死因子α(TNF-α)等多种炎性细胞因子大量生成.TNF-α作为一种重要的早期炎症介质,间接激活Janus激酶/信号转导和转录激活因子(JAK/STAT)通路.STATs活化后直接进入核内参与LPS诱导的基因表达.本研究拟探讨STAT3在TNF-α启动子上的作用位点,为深入认识JAK/STAT信号通路在脓毒症发生中的分子基础及其干预途径提供理论依据.a.将Flag-STAT3与全长TNF-α启动子报告基因共同转染COS-7细胞,观察STAT3作用的剂量-效应.结果证实,STAT3对TNF-α基因的表达不受LPS调节,无论是否有LPS刺激,随着STAT3剂量的增加,TNF-α基因的表达亦随之增加.在将200μg/L浓度的Flag-STAT3质粒分别与不同长度的TNF-α启动子报告基因质粒共同转染COS-7细胞并用LPS刺激,观察不同片段的TNF-α启动子活性.结果发现,95 bp片段的TNF-α缺失突变体作用最为明显,增加了6.9倍.b.分别构建了70 bp、75 bp、80 bp和85 bp片段的TNF-α缺失突变体———pTNF-α(70 bp)、pTNF-α(75 bp)、pTNF-α(80 bp)和pTNF-α(85 bp),将它们与Flag-STAT3共同转染COS-7细胞并用LPS刺激,观察到85 bp片段的活性与95 bp片段相似,当片段到达80 bp时,活性降低到对照水平.为了进一步了解其精确结合位点,将85 bp片段突变体的81和82位碱基突变,检测其对TNF-α活性影响,发现启动子活性下降.c.为了证明STAT3的潜在结合位点在80 bp到85 bp之间,且81和82位这2个位点的突变确实改变了STAT3对TNF-α启动子活性,进行凝胶迁移阻滞实验,观察到TNF-α启动子62～85 bp的野生型γ-32P标记的探针可以与核蛋白STAT3结合,而突变的62～85 bp标记的探针不能与核蛋白STAT3结合.上述结果表明,STAT3对TNF-α基因表达的调节不依赖LPS的刺激,STAT3在TNF-α启动子的潜在结合位点是在80到85碱基片段之间.     

氨基酸定点突变提高灵芝蛋白LZ-8热稳定性的研究

通过氨基酸定点突变技术提高灵芝免疫调节蛋白LZ-8的热稳定性。通过分子动力学模拟结合温度因子预测对LZ-8氨基酸突变位点进行理性设计,在毕赤酵母X33菌株内构建并表达LZ-8突变体蛋白,采用HeLa细胞生长抑制实验和差示量热扫描分析检测并比较了LZ-8突变前后生物学活性及热力学参数。结果显示,LZ-8 N-端α螺旋为理论预测的温度敏感区域,在该区域进行F8W和R9K氨基酸双位点突变,突变后的LZ-8热稳定性提高,相变温度Tm上升0.92℃,相转变焓值ΔH提高23.14 kJ/mol,但突变后LZ-8生物学活性基本不变,LZ-8和LZ-8突变体对HeLa细胞生长抑制的IC50值分别是2.238μg/mL和2.407μg/mL。通过理性设计氨基酸突变位点,获得了稳定性提高但生物学活性不变的灵芝免疫调节蛋白LZ-8的突变体。     

薄芝糖肽的抗肿瘤作用及其作用机制研究

目的研究薄芝糖肽的抗肿瘤作用,并探讨其作用机制.方法采用体内移植性肿瘤实验与体外细胞培养相结合的方法,对肿瘤细胞增值程度、细胞凋亡情况及肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(IFN)-γ及其mRNA的表达情况等进行研究.结果(1)薄芝糖肽在50、100、200μg/ml剂量下显著抑制移植性肉瘤S180的生长.(2)薄芝糖肽不能直接抑制人急性早幼粒白血病细胞(HL-60)的体外培养,不能诱导其凋亡.(3)薄芝糖肽与小鼠腹腔巨噬细胞和脾淋巴细胞共同培养显著抑制HL-60细胞生长并诱导其凋亡,TNF-α、IFN-γ及其mRNA的表达水平显著升高.结论薄芝糖肽可通过促进TNF-α和IFN-γ的mRNA的表达,增加TNF-α、IFN-γ的分泌而抑制肿瘤的生长.     

乙型脑炎病毒感染的神经元中干扰素诱导蛋白-10与肿瘤坏死因子-α的相关性及意义

乙型脑炎病毒（Japanese encephalitis virus,JEV）感染引起血脑屏障损伤与干扰素诱导蛋白-10(Interferon gamma-induced protein-10,IP-10)表达上调及下游肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)释放增加有关,但IP-10及TNF-α在JEV感染引起神经元损伤中的作用并不清楚。为了研究JEV感染的神经元中IP-10与TNF-α的相关性及生物学意义,本研究以SH-SY5Y细胞为实验对象,建立JEV感染的细胞模型,转染阴性对照（Negative control,NC）siRNA或IP-10 siRNA,给予溶剂或重组人TNF-α干预。干预后,检测细胞中IP-10、p-JNK的表达水平,培养基中TNF-α的含量,细胞存活率及凋亡率,JEV的滴度及拷贝数。结果显示,JEV组细胞中IP-10的表达水平及培养基中TNF-α的含量均高于对照组（P<0.05）且IP-10的表达水平与培养基中TNF-α的含量具有正相关关系;敲低IP-10后,si-IP-10+JEV组细胞中IP-10、p-JNK的...     

水稻不育系261S矮化突变体及其F_1‘新闵优香粳’杂交稻的性状分析

以两系杂交稻'闵优香粳'品种的父本W香99075和母本不育系261S及其261S矮化突变株系为材料,对两种母本及其F1植株分别进行形态特征、产量和F2稻米品质比较分析,以明确不育系261S矮化突变株系的育种应用价值.结果显示:(1)不育系261S矮化突变株系与原不育系261S相比,花粉不育性相似,株高、穗长、千粒重分别极显著降低13.8 cm、4.5 cm、5.2 g,但有效穗比原不育系261S极显著增加62.8%;(2)261S矮化突变株系×W香99075组合的F1"新闵优香粳"植株高度较'闵优香粳'极显著降低11 cm,而单株产量两者差异不显著;(3)两组合F2稻米胶稠度和碱消值几乎没有变化,但"新闵优香粳" 比'闵优香粳'的蛋白质含量提高9.57%、直链淀粉含量极显著降低10.17%,稻米品质较优.研究表明,以植株较矮、分蘖性较强、单株有效穗多的261S矮化突变株系为母本与W香99075杂交,可在不影响杂交稻产量表现的基础上有效降低原品种'闵优香粳'植株的高度,同时稻米品质也得到改善;说明261S矮化突变株系可作为水稻两系杂交育种的新不育系材料.     

鼠TNF-α功能位点及其中和性抗体结合位点研究

肿瘤坏死因子TNF-α是一个多功能的细胞因子,许多免疫系统疾病的发生和TNF-α的过量释放有关．对TNF-α的功能研究有助于了解这些疾病的发生机制,而以TNF-α为靶点的抗体可用于治疗多种自身免疫性疾病．通过研究一个抗鼠TNF-α中和性单克隆抗体的结合位点,确定了鼠TNF-α行使其生物学功能的关键部位．首先利用酵母展示技术确定了中和性抗体9C6的结合位点是鼠TNF-α的第29～40氨基酸线性片段．然后在此区域引入点突变,找到鼠TNF-α与9C6抗体结合的关键位点．最终用大肠杆菌表达鼠TNF-α和其突变体蛋白,通过L929细胞杀伤实验,证实与9C6抗体结合的关键位点也是决定鼠TNF-α生物学功能的关键位点．