具有完全自主知识产权的多糖依博素

项目简述：药效学研究显示，依博素对于急性、亚急性及慢性炎症，特别对类风湿性关节炎有显著抑制作用，且镇痛作用明显，毒性较低。目前已完成临床前药效学、药代动力学、安全药理学、长期毒性、急性毒性、生殖毒性、遗传毒性及免疫毒性等研究，已建立有效的质量标准。拟申报生物制品5类新药，用于治疗类风湿性关节炎。

ste7与ste15双基因敲除对依博素生物合成的影响

【目的】研究ste7和ste15基因双敲除对依博素生物合成的影响。【方法】通过基因同源重组双交换,对ste15基因缺失突变株Streptomyces sp.139(ste15-)再进行ste7基因的敲除,经Southern杂交验证,获得了ste7和ste15双基因缺失变株Streptomyces sp.139(ste7-ste15-)。对该突变株进行了基因互补。气相色谱分析ste7和ste15双基因缺失突变株及互补株产生的胞外多糖单糖组分,排阻色谱测定衍生物的重均分子量,ELISA法测定衍生物的IL-1R拮抗活性,并与依博素进行比较分析。【结果】获得ste7和ste15双基因缺失株Streptomyces sp.139(ste7-ste15-)及互补株。双基因缺失株产生的胞外多糖与依博素相比,葡萄糖与岩藻糖含量明显降低,分子量变小,生物活性明显下降。基因互补株产生的胞外多糖中葡萄糖与岩藻糖含量恢复。【结论】ste7和ste15基因编码产物参与了依博素生物合成中单糖重复单元序列的形成过程,在依博素的生物合成中起重要作用;变株产生的依博素新衍生物体内外活性有待进一步研究。

依博素检测方法的研究

目的:依博素是一种链霉菌产生的新天然化合物,体内具有较强抗类风湿关节炎活性,有可能发展成为具有我国自主知识产权的新药。为了确定发酵液中依博素的含量,基于其对ICE酶(IL-1β转化酶)具有抑制活性,本研究建立了一种检测依博素的方法。方法:以荧光标记的ICE酶底物Ac-Trp-Glu-AlaAsp-AMC与含依博素的发酵液进行反应,采用不加依博素及重组ICE酶的样品作为对照,用多标记微孔板检测仪测定产物荧光强度,确定发酵液中依博素的含量。结果:采用上述方法,分别对多批次摇瓶及发酵罐培养的发酵液进行了测定,结果显示,本方法可有效确定发酵液中依博素的含量。结论:本方法是检测依博素发酵水平的有效方法。

ste3与ste4基因双敲除对依博素生物合成的影响

目的:以往研究已确定链霉菌胞外多糖依博素的生物合成基因簇(ste),生物信息学分析基因簇中ste3和ste4编码糖转运相关膜蛋白,现研究分析ste3和ste4与依博素生物合成的相关性。方法:通过基因同源重组双交换获得ste3和ste4双基因缺失突变株,经Southern杂交验证后,对该菌株进行了基因互补研究。分离提取各菌株发酵液的胞外多糖,并计算产量。结果:双基因缺失株产生的胞外多糖依博素与野生株相比,产量从319mg/L降低至153mg/L,平均产量降低52%以上;基因互补后,依博素平均产量上升到299mg/L,基本恢复至野生株依博素产量水平。结论:本研究首次阐明了编码糖转运相关膜蛋白基因ste3和ste4在依博素的生物合成中起重要作用,为研究链霉菌139的初级代谢和次级代谢之间的相关性奠定了基础。

糖基转移酶基因双敲除对依博素生物合成的影响

以往研究已确定链霉菌胞外多糖依博素的生物合成基因簇(ste),ste15和ste22分别编码葡萄糖糖基转移酶和鼠李糖糖基转移酶。现通过基因同源重组双交换,在ste15基因缺失突变株Streptomyces sp.139(ste15-)基础上,再进行ste22基因阻断,经Southern杂交验证,得到了ste15和ste22双基因缺失突变株Streptomycessp.139(ste15-ste22-),并对该菌株进行了基因互补研究。双基因缺失株产生的胞外多糖与依博素相比,葡萄糖与鼠李糖含量明显降低,分子量下降,生物活性明显变弱。基因互补株产生的胞外多糖中葡萄糖与鼠李糖含量基本恢复至依博素水平,生物活性也显著提高。因此,进一步阐明了ste15和ste22基因参与了依博素生物合成中葡萄糖和鼠李糖重复单元序列的形成过程,在依博素的生物合成中起重要作用,变株产生的依博素新衍生物体内外生物学活性正在深入研究中。

依博素对THP-1细胞炎症细胞因子的作用

在THP-1细胞中,研究依博素对炎症细胞因子白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)及肿瘤坏死因子α(TNFα)的作用,以探讨其抗炎作用机制。采用荧光标记底物,证明了依博素对IL-1β转化酶(ICE)和TNFα转化酶(TACE)活性的抑制作用;应用实时定量PCR(real-time PCR)确定了依博素对上述炎症细胞因子mRNA表达水平的降低作用;利用酶联免疫吸附方法 (ELISA)及Western blotting检测证明,依博素对3种炎症细胞因子分泌水平的抑制作用。上述结果表明,在THP-1细胞中,依博素可通过抑制ICE酶和TACE酶活性、降低炎症细胞因子mRNA合成作用而使各炎症细胞因子的生成量下降。本研究在细胞水平初步考察了依博素的抗炎作用机制,为治疗类风湿性关节炎新药研究奠定了相关基础。

链霉菌来源的UDP-葡萄糖-4-差向异构酶基因的克隆表达及酶性质研究

经同源性比较,链霉菌139(Streptomycessp.139)产生胞外多糖依博素的生物合成基因簇中ste19基因编码的蛋白Ste19与UDP_葡萄糖_4_差向异构酶有较高同源性。将ste19基因克隆至质粒pET30a,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行了异源表达。产生的可溶性Ste19重组蛋白,占细胞总蛋白的26%,说明该基因高GC含量(73.8%)及第三位碱基偏向使用GC(96.2%)并未影响其高效表达。SDS_PAGE结果显示重组蛋白的分子量约37kD,与理论推测值基本相同。经亲和层析纯化后得到了较高纯度的重组蛋白,经HPLC分析纯度为92.9%。酶活性分析表明:Ste19蛋白可将UDP_葡萄糖转化为UDP_半乳糖,因此,Ste19蛋白是UDP_葡萄糖_4_差向异构酶,它可能参与了依博素的生物合成。

链霉菌UDP-葡萄糖脱氢酸编码基因Ste6的克隆表达和性质研究(英文)

链霉菌139能够产生一种全新的胞外多糖--依博素(139A),该多糖体内具有显著抗类风湿性关节炎活性.其生物合成基因簇 (GenBank Accession Number:AY131229)已被鉴定约31.3 kb,包含22个开放阅读框 (ste1～ste22).以pET-30a为载体,克隆并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行了ste6基因的表达,对该基因的克隆、表达与性质进行了研究.亲和层析法证实,纯化后重组蛋白具有催化UDP-葡萄糖脱氢变成UDP-葡萄糖醛酸的活性.这表明ste6编码产物是葡萄糖脱氢酶.为了证实ste6基因与依博素生物合成的关系,采用单交换基因破坏策略构建了ste6基因阻断突变株.结果初步显示ste6和依博素生物合成相关.