分裂内含肽:一种高效的无痕多肽片段连接工具

分裂内含肽通过剪接反应实现多肽片段的连接,具有高效且无痕的特点,受到了广泛关注.本文基于分裂内含肽的结构特征与剪接反应过程,结合近年来关于分裂内含肽性能优化和应用研究进展进行了综合评述,揭示其作为一种日渐成熟的蛋白质工程化技术在蛋白质化学合成领域的前景,并简要分析了目前分裂内含肽工具面临的问题与挑战,并对可能的解决方案进行了展望.

内含肽介导的绿色荧光蛋白纯化

利用来源于蓝细菌Synechocystis sp.PCC6803的DnaB内含肽的剪切特性,纯化绿色荧光蛋白.在大肠杆菌中将内含肽与绿色荧光蛋白融合表达,绿色荧光蛋白融合于DnaB内含肽的C端,在20℃,pH 7.0的条件下诱导DnaB内含肽的自剪切发生,利用几丁质亲和柱纯化到无亲和标签的绿色荧光蛋白,得到蛋白有较高的纯度和较好的活性.

基于内含肽技术的生物传感器

开发用于分析复杂生物学问题的生物传感器,对于研究人类疾病和发现潜在药物分子十分重要。内含肽介导的蛋白质剪接技术的应用推动了新型生物传感器发展,基于内含肽技术的生物传感器可以对酶活性、激素受体、维生素和蛋白质与蛋白质间的相互作用等一些重要的生物学过程进行高效精准的分析和研究。重点阐述基于内含肽技术的生物传感器相关研究进展,并对其进行了展望。

内含肽介导的蛋白连接技术及其应用

内含肽介导的蛋白质剪接是一种自发的翻译后事件,内含肽可介导其自身从前体蛋白上切除,同时将其两侧的外显肽连接起来。在过去10多年中,基于蛋白质剪接原理发展出的蛋白连接技术被广泛的用于蛋白质工程的研究中。这些技术打破了化学合成方法中对目标物大小的限制,有助于化学和生物学的研究。针对近年由蛋白质连接演化出来的新技术及其应用做简要的阐述。

内含肽介导的氯离子通道蛋白CFTR的反式剪接

研究利用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接功能在大肠杆菌中对囊性纤维化跨膜传导调节因子(cystic fibrosis transmembrane regulator,CFTR)的反式剪接作用.CFTR基因突变导致一种常染色体隐性遗传疾病囊性纤维化(cystic fibrosis,CF).将CFTR的cDNA于剪接反应所需的保守性氨基酸残基Ser660前断裂为N端和C端,分别与split mini Ssp DnaB内含肽的106个氨基酸残基的N端和48个氨基酸残基的C端编码序列融合,构建到原核表达载体pBV220.诱导表达后SDS-PAGE可见预期大小剪接形成的CFTR蛋白条带,Western印迹用CFTR特异性抗体进一步证明为剪接所产生的CFTR蛋白,表明内含肽可有效催化CFTR的反式剪接.

内含肽-弹性蛋白介导的人溶菌酶在毕赤酵母中的表达

将人溶菌酶、内含肽、弹性蛋白3个基因串联插入巴斯德毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K中,获得重组质粒pPIC-MIELYZ,经Pme I酶切线性化后电转化毕赤酵母GS115,经G418筛选阳性克隆,并用甲醇诱导表达,以探讨内含肽-弹性蛋白介导的人溶菌酶在毕赤酵母中的表达情况。结果表明:SDS-PAGE和Western blot证实表达的融合蛋白分子量正确,抑菌试验表明融合蛋白对微球菌具有良好的抑菌效果。说明融合基因在毕赤酵母中成功表达,为后继的纯化工作及新型毕赤酵母表达载体的构建奠定基础。

类弹性蛋白和内含肽融合表达纯化重组人防御素3

为建立简单、经济的重组人β防御素3(HBD3)制备方法,将HBD3序列插入类弹性蛋白(ELP)与△I-CM内含肽融合表达载体,将重组载体转化大肠杆菌,20℃下用IPTG诱导融合蛋白表达,在优化条件下进行相变循环,用内含肽自裂解活性释放目的蛋白,用琼脂扩散和最小抑菌浓度法测定重组HBD3抗菌活性。结果表明:融合蛋白在重组菌中获得可溶性表达,第1轮相变循环的纯度为85.7%,再次相变循化的纯度达93.1%;内含肽裂解温度为28℃,孵育12 h裂解效率达90.3%;重组HBD3回收率达74.8%,产量为0.98 mg·L^(-1),纯度为92.6%,内毒素含量低于0.03 U·mg^(-1)(蛋白),对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有显著的抑菌活性。说明基于ELP相变循化和内含肽自裂解的重组蛋白表达与纯化系统可用于重组}tBD3的规模化制备。

内含肽介导的生物学效应及其应用

蛋白质翻译产物在成熟过程中剪切释放出来的一段氨基酸序列称为“intein”———即内含肽。它与前体蛋白以框内融合的形式共同翻译 ,并内嵌于前体蛋白序列中。内含肽的解离以及内含肽两侧氨基酸序列的连接是在内含肽自身催化作用下完成的。本文将从内含肽的发现、结构特征和作用机理等方面对这种具有特殊意义的蛋白质成熟机制进行较为全面的论述 ,同时介绍了近年来发展起来的以内含肽介导的蛋白质剪接为基础的蛋白质纯化和改造技术。

内含肽介导三段vWF基因真核细胞转移的翻译后连接及其功能性多聚体形成

vWF(von Willebrand factor)是一种超大分子质量的血浆多聚体糖蛋白,在血栓形成和生理凝血过程中发挥重要作用,其质和/或量的缺陷导致血管性血友病(VWD),由于VWD为单基因病,且vWF为分泌性蛋白,基于基因转移的基因治疗无需特异的靶器官,因此VWD特别适合于基因治疗,但vWF基因过大(8.4 kb),难以为多数病毒载体特别是优点较多的腺相关病毒(AAV)载体承载.运用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接功能,研究了三重载体真核细胞共转断裂3段的vWF基因,以期通过转基因翻译后的蛋白质剪接作用形成完整的功能性vWF蛋白.将vWF的cDNA于满足剪接所需的保守性氨基酸Cys1099、Ser2004的密码子前断裂为3段,分别与2种不同的内含肽即Ssp DnaE内含肽和Ssp DnaB内含肽编码序列融合,构建到真核表达载体pcDNA3.1(+),得到3个分别融合内含肽的vWF片段基因真核表达载体,共转染培养的293细胞,通过瞬时表达,电泳观察培养上清中的vWF多聚体形态,分析vWF蛋白量和凝血Ⅷ因子(FⅧ)结合力;通过共转FⅧ基因,分析了培养上清中的FⅧ蛋白量及生物活性.结果显示,通过内含肽的蛋白质反式剪接作用,共转内含肽融合的三片段vWF基因细胞上清,表现与正常人血浆和转vWF基因阳性对照细胞相似的vWF多聚体模式和FⅧ结合力,而且可明显提高转FⅧ基因后表达的FⅧ蛋白的分泌量和活性,提示剪接vWF蛋白的FⅧ载体功能的恢复.结果表明,内含肽可作为一种有效的技术手段进行三重载体共转断裂的vWF基因,为进一步基于内含肽的三重AAV转断裂vWF基因应用于VWD基因治疗研究、克服AAV的容量限制提供了依据.

蓝细菌分离DnaE内含肽的自我剪接研究

【目的】证实蓝细菌Anabaenasp.PCC 7120复制酶中分离的DnaE内含肽的自我剪接活性。【方法】分别将AnabaenaPCC 7120中分离的2个dnaE基因的部分序列克隆到表达载体上,获得重组表达质粒,经超量表达和纯化后,免疫家兔获得相应的抗体;同时,两段分离的dnaE序列被克隆到同一表达载体,构建双重组表达质粒,两段序列具有各自的ORF,但由同一启动子调控。双重组表达质粒经诱导之后,利用以上获得的抗体对含有内含肽的DnaE蛋白在大肠杆菌表达体系中的自我剪接反应进行检测。【结果】在双重组表达质粒的表达产物中,抗体不仅可以分别与对应的蛋白质反应,而且还可以同时识别1条新条带,该条带的表观分子量与成熟DnaE的理论值大致相符。【结论】蓝细菌分离的DnaE内含肽在大肠杆菌表达体系中可以进行自我剪接;本研究中获得的抗体具有较好的特异性,无明显背景干扰,而且效价高,抗体可以稀释1 000倍以上使用,也可以用于相关方面的研究。

内含肽介导的蛋白质环化研究进展

内含肽介导的蛋白质主链骨架环化是一种稳定蛋白质的新方法。在内含肽的作用下,蛋白质的N端和C端生成一个天然的肽键,达到蛋白质环化的目的。环化可以减小蛋白质构象的熵值,从而使蛋白质更加稳定。蛋白质环化的方法为生产稳定药物蛋白质和工业酶提供了一种新的手段。

内含肽介导的新型蛋白质纯化技术

内含肽(intein)的自切割功能在蛋白质工程领域有着广泛的应用,尤其是在蛋白质纯化方面,将内含肽与亲和纯化技术联合应用,使得传统的亲和纯化方式有了重大的突破。近年来,随着内含肽的研究不断深入,一批内含肽介导的新型蛋白质纯化技术不断出现。新技术依靠内含肽的自切割功能去除亲和标签,避免了传统工艺中因外加蛋白酶而带来的诸多麻烦;新的聚合材料的引入又成功地避开了亲和树脂柱的使用,不仅优化了工艺,也大大降低了纯化的成本,为在工业化大生产中的应用奠定了基础。

新型内含肽介导PHB系统表达纯化PoIFN-α的研究

为简化猪α干扰素蛋白（PoIFNα）的纯化步骤,以蛋白质自切割元件内含肽（Intein）替代蛋白酶,并以细菌自身产生的聚β-羟基丁酸酯（PHB）颗粒替代亲和配基,构建了新型内含肽介导PHB纯化PoIFNα的体系.结果显示,构建的基因工程大肠杆菌系统可成功实现PoIFNα的表达和纯化;φ（乳酸钠）=2.7%时,比较适宜工程菌的PHB累积;当诱导自切割反应温度为20℃,pH=6.5,反应时间为24~36 h时,可以实现内含肽C端高效自切割,纯化出的PoIFNα产量为20~30 mg/L.实验为重组猪α干扰素的工业化规模生产奠定了基础.

内含肽融合标签介导的人乙醛脱氢酶2基因原核表达

为获得高活性重组人乙醛脱氢酶2(ALDH2)重组蛋白,研究通过PCR获得ALDH2基因,先后构建克隆和表达载体p GEM-ALDH2和p TYB11-ALDH2。转化的阳性重组菌经IPTG诱导,SDS-PAGE显示融合蛋白获得大量表达。通过正交试验对表达条件优化设计,结果表明,诱导OD值0.3,30℃,IPTG浓度1.0 mmol·L-1,诱导表达4 h为最优表达条件。由于融合蛋白以包涵体形式存在,经变性、复性,使用IMPACTTM-CN蛋白纯化系统,经内含肽标签蛋白自裂解洗脱、纯化,获得仅含有几个载体氨基酸的ALDH2蛋白,蛋白浓度为0.045 mg·m L-1。纯化的ALDH2蛋白比活力为462 U·mg-1。

蛋白质内含肽及其生物学意义

蛋白质内含肽是存在于前体蛋白质中的一段多肽链,靠自我剪切的方式从前体蛋白中释放出来。蛋白质内含肽的发现,不仅在理论上丰富了遗传信息翻译后加工的内容,而且在实践上有重大的生物学意义,特别是在蛋白质纯化方面有着广泛的应用前景。本文就蛋白质内含肽的发现、特征、鉴定、剪接机制及其生物学意义作一概述。

含有分裂型内含肽DnaE基因的表达盒设计、合成及高效表达载体的构建

目的:建立一种简便、快捷的基因从头设计、优化与合成策略,进行含有分裂型内含肽DnaE基因的表达盒全合成并构建高效表达载体。方法:以免费软件GeneDesign 3.0为主要平台,同时结合Tandem Repeats Finder、UNAFold等不同生物信息学软件,对含有DnaE基因、合适酶切位点的表达盒进行设计与分段合成;合成寡核苷酸片段通过重叠PCR进行组装与克隆。结果:利用建立的设计流程,合成了大小为44～64 nt的14段寡核苷酸片段,通过重叠PCR,实现了14段寡核苷酸片段的一次性组装,经过克隆、酶切鉴定、序列分析得到了序列完全正确的表达载体。结论:建立了一套有效的、基于免费软件的基因从头设计与合成的策略,构建了可以用于环肽小分子文库表达与筛选的表达载体。

内含肽的研究及应用进展

对内含肽与内含子之间的差异进行了比较,概述了内含肽的种类和自我剪接机制,着重阐述了内含肽在当前各生物技术领域中的应用,分析了其优点和局限性,最后对内含肽的应用方向进行了展望。

新型断裂内含肽介导的可控性C端断裂(英文)

内含肽介导的蛋白质断裂被广泛地应用于蛋白质纯化、连接和环化.但目前的方法都是用传统的连续的内含肽来介导蛋白质断裂反应,因而往往存在自发性断裂、产率低等问题.本实验选择3个S1型新型断裂内含肽Ter ThyX、Ssp GryB和Rma DnaB来实现蛋白质断裂反应的可控性.在可控性C端断裂反应中,S1型断裂内含肽的C端片段(IC)与硫氧还蛋白(T)融合作为前体蛋白,加入化学合成的Ssp DnaB S1型断裂内含肽的N端小肽与二硫苏糖醇(DTT)共同诱导C端断裂反应.结果表明,该小肽可以诱导这3个不同的S1型断裂内含肽的前体蛋白发生C端断裂反应.该方法为利用内含肽C端断裂介导的蛋白质纯化提供了更多的选择,并为内含肽的结构与功能的关系研究提供了有用的线索.

蛋白质内含肽的研究进展

蛋白质内含肽是能够自我剪接的一段多肽链.它的发现不仅在理论上丰富了遗传信息翻译后加工的内容,而且在蛋白质纯化的实践方面有着广泛的应用前景.主要对蛋白质内含肽的剪接机制、结构特征、核酸内切酶活性以及应用方面的研究进展作一概述.

内含肽介导的蛋白质亲和纯化

蛋白质剪切是内含肽介导的蛋白翻译后过程。探讨了一个基于内含肽介导的蛋白质剪切技术用于蛋白质纯化的方法,利用内含肽介导的蛋白剪接原理将内含肽与目的蛋白连接,通过几丁质结合域与几丁质树脂结合进行亲和纯化。得到的目的蛋白无亲和标签,可降低其对蛋白质结构和活性的影响,优于以往的蛋白质亲和层析方法。