国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

純化標(biāo)簽不同融合端的選擇對(duì)蝎毒肽色譜行為的影響

2012-01-24 02:39:46惠長(zhǎng)野邵建華郭妍張希楊學(xué)琴王佃鵬
關(guān)鍵詞:肽鏈二硫鍵空間結(jié)構(gòu)

惠長(zhǎng)野,邵建華,郭妍,張希,楊學(xué)琴,王佃鵬

蝎尾腺分泌的蝎毒具有極大的醫(yī)學(xué)價(jià)值,蝎毒的主要活性成分是一類由 28 ~ 76 個(gè)氨基酸殘基組成的小分子多肽。按其分子的大小,可分為長(zhǎng)鏈和短鏈兩大類。蝎毒素雖然空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生理活性卻具有多樣性,因而一直是研究的熱點(diǎn)[1-2]。本實(shí)驗(yàn)以東亞鉗蝎抗癲癇肽(anti-epilepsy peptide,AEP,GI:37999913)為模型,在實(shí)現(xiàn) rAEP 原核可溶表達(dá)的基礎(chǔ)上,結(jié)合肽鏈構(gòu)象預(yù)測(cè) His tag 在重組肽不同末端融合時(shí)的空間屏蔽效應(yīng),并構(gòu)建相應(yīng)的表達(dá)載體進(jìn)行驗(yàn)證。為類似活性多肽的重組表達(dá)提供借鑒,以滿足這類具有藥用潛質(zhì)的多肽的開(kāi)發(fā)需求。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 表達(dá)載體及試劑 大腸桿菌 BL21(DE3)為本室保存;非融合表達(dá)質(zhì)粒 pTrx 為沈陽(yáng)藥科大學(xué)生化教研室構(gòu)建[3];Pyrobest DNA 聚合酶、限制性內(nèi)切酶 Nco I、EcoR I 及 T4 DNA 連接酶為日本 TaKaRa 公司產(chǎn)品;引物均由上海生工生物工程公司合成;LB 培養(yǎng)基成分購(gòu)自英國(guó) Oxoid 公司;金屬離子螯合柱 HisTrap FF為瑞典 Amersham 公司產(chǎn)品。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 昆明種小白鼠(SPF 級(jí)),雄性,體重 20 ~ 25 g,購(gòu)自沈陽(yáng)藥科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,合格證號(hào):遼實(shí)合字 033 號(hào)。實(shí)驗(yàn)前,以顆粒狀基礎(chǔ)飼料飼喂 1 周以適應(yīng)環(huán)境。

1.2 方法

1.2.1 AEP 生物信息學(xué)分析 Genbank 中搜索AEP 成熟肽同源序列并進(jìn)行比對(duì)分析,根據(jù) PDB庫(kù)中收錄的同源序列空間結(jié)構(gòu),用 WHAT-IF 軟件對(duì) AEP 進(jìn)行建模。

1.2.2 pTrx-His-AEP 及 pTrx-AEP-His 表達(dá)載體的構(gòu)建 以東亞鉗蝎尾腺 cDNA 庫(kù)為模板,根據(jù)Genbank 中 AEP 成熟肽序列設(shè)計(jì)引物見(jiàn)表 1。上游引物 P1 中,下劃線為 Nco I 酶切位點(diǎn),6 個(gè)組氨酸編碼序列加粗顯示,下游引物 P2 帶有 EcoR I位點(diǎn)及終止密碼子,PCR 產(chǎn)物經(jīng) Nco I 及 EcoR I雙酶切,插入經(jīng)過(guò)同樣雙酶切的 pTrx 中構(gòu)建成純化標(biāo)簽 N端融合的表達(dá)載體 pTrx-His-AEP,編碼重組肽為 Met-Gly-His6-AEP,重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)錄翻譯區(qū)見(jiàn)圖 1。純化標(biāo)簽 C 端融合的表達(dá)載體 pTrx-AEPHis 構(gòu)建方法同上,下游引物 P4 中引入 6 個(gè)組氨酸的編碼序列,編碼重組肽為 AEP-His6。

1.2.3 rAEP 的表達(dá)、純化 攜帶有重組質(zhì)粒的BL21(DE3)接種至含卡那霉素 40 μg/ml 的 LB液體培養(yǎng)基中,37 ℃ 培養(yǎng)至 OD600= 0.6,加入終濃度為 0.4 mmol/L 的 IPTG 誘導(dǎo)培養(yǎng) 4 h 后,離心收集菌體,超聲破碎后的上清液上樣至用起始緩沖液平衡好的 HisTrap FF 柱。非變性條件下純化選用降低 pH 結(jié)合 NH4Cl 競(jìng)爭(zhēng)洗脫,同時(shí)考察8 mol/L 尿素變性條件下的洗脫情況。

表 1 AEP 擴(kuò)增用引物Table 1 Primers used in this study

圖 1 重組質(zhì)??寺?表達(dá)區(qū)Figure 1 pTrx-AEP cloning/expression region

1.2.4 rAEP 生物活性測(cè)定 采用硫代氨基脲致小鼠神經(jīng)興奮模型[4]。取體重 20 ~ 25 g 雄性昆明種小鼠 40 只,隨機(jī)分為 4 組,按 2.0 mg/kg皮下注射 rAEP,以等容生理鹽水為陰性對(duì)照、4.0 mg/kg 苯巴比妥鈉為陽(yáng)性對(duì)照,于給藥 20 min后,腹腔注射硫代氨基脲 11.0 mg/kg,記錄 120 min內(nèi)試驗(yàn)動(dòng)物奔跑型轉(zhuǎn)至強(qiáng)直型驚厥發(fā)作潛伏時(shí)間,以相對(duì)陰性對(duì)照組的驚厥發(fā)作潛伏時(shí)間延長(zhǎng)率為活性指標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 AEP 序列分析及同源建模

AEP 與蝎毒素中昆蟲(chóng)抑制性神經(jīng)毒素的同源性最高(圖 2)。Cys3 與 Cys6、Cys4 與 Cys7、Cys1 與 Cys8、Cys2 與 Cys5 配對(duì)成 4 個(gè)二硫鍵,在此基礎(chǔ)上形成一個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域(knottin fold),該結(jié)構(gòu)對(duì)這類肽的生物活性和熱穩(wěn)定性都十分重要[5]。

AEP 建模的平面截圖見(jiàn)圖 3。AEP 空間結(jié)構(gòu)與大部分長(zhǎng)鏈蝎神經(jīng)毒素相似,由一段 α 螺旋和三段反向平行的 β 片層構(gòu)成一個(gè)緊密的疏水核心,而 C 端為無(wú)規(guī)則卷曲,肽鏈相對(duì)比較延伸。

圖 2 AEP 與抑制性昆蟲(chóng)毒素的序列比對(duì)分析Figure 2 Amino acid sequence comparison of AEP and depressant insect toxins

圖 3 AEP 的空間結(jié)構(gòu)及二硫鍵配對(duì)(紅色:α 螺旋;藍(lán)色:β 片層;綠色:β 轉(zhuǎn)角;黃色:二硫鍵)Figure 3 Three-dimension structure and disulfide bonds of AEP (Red: helix; Blue: beta strand; Green: bend; Yellow: disulfide bond)

2.2 pTrx-His-AEP 及 pTrx-AEP-His 表達(dá)載體的構(gòu)建

從空間結(jié)構(gòu)可以看出,AEP 的 N 端依次為βαββ 形成了一個(gè)緊密結(jié)構(gòu)(knottin fold),His tag融合于 N 端,容易被疏水核心所屏蔽。而 C 端肽鏈延伸出來(lái),His tag 置于 C 端利于其與鎳離子結(jié)合。為此我們構(gòu)建了 His tag 不同末端融合的表達(dá)載體,重組質(zhì)粒經(jīng)雙酶切后,在 250 bp 處出現(xiàn)目的條帶(圖 4A),測(cè)序分析顯示與預(yù)期相符。His tag體積小,并不影響 rAEP 的表達(dá),不同末端融合的情況下,TrxA 和 rAEP 都得到高效可溶性表達(dá),表達(dá)量相近(圖 4B)。

圖 4 重組質(zhì)粒 pTrx-AEP 的構(gòu)建Figure 4 Construction of recombinant plasmid pTrx-AEP

2.3 Met-Gly-His6-AEP 與 AEP-His6 純化結(jié)果對(duì)比

離心富集誘導(dǎo)后菌體,起始緩沖液(50 mmol/L Tris-HCl,pH 8.0)重懸,超聲破碎后,高速離心(17800 × g,30 min,4 ℃)取上清。上樣至起始緩沖液平衡好的 HisTrap FF,再平衡至基線穩(wěn)定。改變 pH 洗脫,隨著 pH 的降低,His tag 與金屬離子螯合柱的結(jié)合能力降低,溶液洗脫能力增強(qiáng)。每次換用不同 pH 值溶液時(shí),清洗至基線穩(wěn)定,且流出液 pH 恒定。pH 6.0 ~ 7.0 采用 25 mmol/L PBS 作為緩沖體系,pH 4.0 ~ 5.0 采用 25 mmol/L NaAc-HAc 緩沖體系。變性條件下的洗脫,為在各溶液體系中引入 8 mol/L 尿素。

2.3.1 Met-Gly-His6-AEP 純化結(jié)果 非變性條件下,各 pH 值緩沖液洗脫組分電泳分析結(jié)果見(jiàn)圖 5A。降低 pH 減弱 rAEP 與 HisTrap FF 的結(jié)合力,rAEP 電泳條帶在 6.5 kD 附近,少有菌體蛋白干擾??梢?jiàn) rAEP 在各洗脫峰中都存在,很難得到電泳純樣品。隨后洗脫液中引入了強(qiáng)變性劑8 mol/L 尿素,高濃度尿素的加入不破壞二硫鍵,但可以解除次級(jí)鍵對(duì)肽鏈構(gòu)象的約束,使肽鏈得到充分延伸,利于 His tag 的暴露。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖 5B)也證實(shí)了這點(diǎn),rAEP 與填料結(jié)合力增強(qiáng),含有0.4 mol/L NH4Cl 的 pH 4.0 緩沖液洗脫峰達(dá)到了電泳純,但清洗除雜步驟還是伴隨有 rAEP 的損失,最終每升發(fā)酵液經(jīng)純化后獲得純度大于 95%樣品約為 0.8 mg。

圖 5 Met-Gly-His6-AEP 純化過(guò)程中收集組份的 17.5%Tris-Tricine SDS-PAGE 分析Figure 5 17.5% Tris-Tricine SDS-PAGE for purification of Met-Gly-His6-AEP

2.3.2 AEP-His6純化結(jié)果 根據(jù)空間結(jié)構(gòu)推測(cè)His tag C 端融合有利于其更好地暴露,實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好地證明了這點(diǎn),非變性條件下圖 6A,rAEP 在pH 降為 4.0 時(shí)都沒(méi)被洗脫,隨后加入 0.2 mol/L NH4Cl 才被洗脫,但純度不高。圖 6B 為 8 mol/L尿素存在下的洗脫結(jié)果,變性條件下 His tag 暴露更加充分,利于用更苛刻的條件除雜質(zhì),0.4 mol/L NH4Cl 洗脫峰達(dá)到了電泳純。更重要的是洗滌步驟幾乎沒(méi)有 rAEP 的損失,每升發(fā)酵液經(jīng)純化后獲得純度大于 95% 樣品量提高為 3.3 mg。

圖 6 AEP-His6 純化過(guò)程中收集組份的 17.5% Tris-Tricine SDS-PAGE 分析Figure 6 17.5% Tris-Tricine SDS-PAGE for purification of AEP-His6

2.4 Met-Gly-His6-AEP 與 AEP-His6 抗小鼠神經(jīng)興奮活性

在硫代氨基脲致小鼠神經(jīng)興奮模型中,兩者均表現(xiàn)出抗神經(jīng)興奮作用(圖 7)。AEP-His6使小鼠驚厥大發(fā)作潛伏時(shí)間延長(zhǎng) 47.7%,顯著高于 Met-Gly-His6-AEP 組(26.6%)及陽(yáng)性對(duì)照藥苯巴比妥鈉組(28.4%)。推測(cè)與肽鏈 C 端延伸出 knottin fold 結(jié)構(gòu)域,His tag 對(duì)活性中心構(gòu)象影響小有關(guān)。

圖 7 rAEP 抗小鼠神經(jīng)興奮活性[結(jié)果以驚厥發(fā)作潛伏時(shí)間延長(zhǎng)率±s 表示,AEP-His6 組延長(zhǎng)率顯著高于 Met-Gly-His6-AEP 及苯巴比妥鈉組(*P < 0.01)]Figure 7 Anti-neuroexcitatory activity of rAEP in mouse model. [The error bars represent the standard deviation of the mean, *P < 0.01 by unpaired t test, significantly different from phenobarbital group. There was no statistically significant difference between Met-Gly-His6-AEP and phenobarbital groups (P > 0.05)]

3 討論

AEP 與蝎昆蟲(chóng)抑制性神經(jīng)毒素高度同源,它們都作用于 Na+通道,是 Na+通道抑制劑。這類長(zhǎng)鏈蝎毒素大多由一個(gè)螺旋(極少數(shù)是兩個(gè)螺旋)、兩段或三段反向平行的 β 折疊組成一個(gè)緊密的結(jié)構(gòu)核心,二硫鍵對(duì)核心結(jié)構(gòu)起著加固作用,親水殘基的側(cè)鏈暴露在溶液中,是分子具有不同特異性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[5-6]。

在過(guò)量共表達(dá)硫氧還蛋白 TrxA 的情況下,營(yíng)造胞質(zhì)內(nèi)氧化態(tài)勢(shì)利于二硫鍵的形成,AEP 這類富含二硫鍵的活性肽得到了可溶性表達(dá)[3,7]。蝎毒肽具有分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及生物活性強(qiáng)的特點(diǎn),這些毒素分子正在成為新藥開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)的模板。肽鏈末端極短肽段的去除對(duì)生物活性影響都很顯著,額外加入的肽段對(duì)空間結(jié)構(gòu)及活性中心結(jié)構(gòu)域的形成影響顯著[8]。重組表達(dá)時(shí)不宜選擇過(guò)大的融合標(biāo)簽,His tag 被廣泛用作小分子活性肽的親合標(biāo)簽。結(jié)合分子構(gòu)象,考慮 His tag 融合端的選擇對(duì)后序純化及生物活性的影響,對(duì)各類小分子活性肽的重組表達(dá)都具有借鑒意義。

[1] Rodríguez de la Vega RC, SchwartzZ EF, Possani LD. Mining on scorpion venom biodiversity. Toxicon, 2010, 56(7):1155-1161.

[2] Chippaux JP. Emerging options for the management of scorpion stings.Drug Des Devel Ther, 2012, 6:165-173.

[3] Shao JH, Hui CY, Cai QF, et al. The purification, gene clone and functional expression of scorpion anti-nociception peptide SAPIII.“Yiling Medicine Cup” 8th Nationol Youth Pharmacy Workers Academic Conference, 2006: 202-206. (in Chinese)

邵建華, 惠長(zhǎng)野, 蔡啟峰, 等. 東亞鉗蝎鎮(zhèn)痛活性肽SAPIII的分離純化、基因克隆與功能表達(dá)//“以嶺醫(yī)藥杯”第八屆全國(guó)青年藥學(xué)工作者最新科研成果交流會(huì)論文集, 2006:202-206.

[4] Zhang JH, Hua ZC, Xu Z, et al. Expression of anti-neuroexcitation peptide (ANEP) of scorpion Buthus martensii Karsch in Escherichia coli. Prep Biochem Biotechnol, 2001, 31(1):49-57.

[5] Zhu J, Wang J, Cheng MS, et al. Dinucleotides docking to scorpion polypeptide toxins: a molecular modeling method for protein functional site recognition. Biochem Biophys Res Commun, 2009,378(2):157-161.

[6] Jung S, Dingley AJ, Augustin R, et al. Hydramacin-1, structure and antibacterial activity of a protein from the basal metazoan Hydra.J Biol Chem, 2009, 284(3):1896-1905.

[7] Stewart EJ, Aslund F, Beckwith J. Disulfide bond formation in the Escherichia coli cytoplasm: an in vivo role reversal for the thioredoxins. EMBO J, 1998, 17(19):5543-5550.

[8] Possani LD, Becerril B, Delepierre M, et al. Scorpion toxins specific for Na+-channels. Eur J Biochem, 1999, 264(2):287-300.

猜你喜歡
肽鏈二硫鍵空間結(jié)構(gòu)
二硫鍵影響GH11木聚糖酶穩(wěn)定性研究進(jìn)展
基于質(zhì)譜技術(shù)的二硫鍵定位分析方法研究進(jìn)展
液相色譜質(zhì)譜對(duì)重組人生長(zhǎng)激素-Fc(CHO 細(xì)胞)二硫鍵連接的確認(rèn)
格絨追美小說(shuō)敘事的空間結(jié)構(gòu)
例談基因表達(dá)過(guò)程中多種肽鏈的合成
二硫鍵在蛋白質(zhì)中的作用及其氧化改性研究進(jìn)展
徐州安美固建筑空間結(jié)構(gòu)有限公司
基于社會(huì)空間結(jié)構(gòu)流變的統(tǒng)戰(zhàn)工作組織策略研究
烷基鏈長(zhǎng)及肽鏈電荷分布對(duì)脂肽雙親分子自組裝及水凝膠化的影響
膠原蛋白Ⅳ在腫瘤領(lǐng)域的研究進(jìn)展
陇川县| 苍梧县| 利川市| 麻栗坡县| 丹江口市| 萝北县| 定西市| 犍为县| 安新县| 聊城市| 张家川| 白山市| 徐闻县| 霍州市| 池州市| 偃师市| 仙桃市| 高州市| 永兴县| 茌平县| 光泽县| 乌拉特后旗| 徐州市| 迁安市| 宜良县| 洪雅县| 登封市| 延川县| 揭东县| 清水河县| 东乡族自治县| 阳朔县| 台南县| 东乌珠穆沁旗| 蒲城县| 临海市| 攀枝花市| 鹿泉市| 大厂| 马龙县| 呼图壁县|