疏水类弹性蛋白多肽的克隆表达及相变特性分析

类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptides,ELPs)作为新型温敏生物材料,在药物递送、组织工程和蛋白质分离纯化领域具有广阔的应用前景,精确控制快速生物合成具有特定相变特性的ELPs至关重要。利用质粒重建递归定向连接技术,成功构建以缬氨酸为客座氨基酸的重组质粒pET28-ELP 25、pET28-ELP 50和pET28-ELP 100,分别转化至Escherichia coli BL21(DE3)中,经自诱导培养基的培养,SDS-PAGE结果表明,ELPs在大肠杆菌体系中实现了胞内可溶过量表达,表达量约占胞内全细胞蛋白的30%以上。利用可逆相变循环法(inverse transition cycling,ITC)进行分离纯化,仅需3轮ITC获得电泳纯ELP 25、ELP 50和ELP 100。热比浊法测定相变温度,分析显示ELPs的相变温度与多肽浓度、离子强度和多肽分子量均呈负相关,为进一步重组克隆表达特定相变特性的温敏多肽生物材料奠定理论基础。

ELP-SOD融合蛋白的纯化及其脂质体制备

目的:通过重组E.coli细胞表达类弹性蛋白多肽超氧化物歧化酶(elastin-like polypeptides-superoxide dismutase,ELP-SOD)融合蛋白,利用ELP蛋白有温度敏感的相变特性,经过三轮可逆相变循环(ITC)获得高活性的纯化ELP-SOD酶。结合脂质体包裹技术制备具有较长半衰期和酶活性的ELP-SOD脂质体,为重组人源SOD在医疗、保健、化妆品等领域的应用奠定基础。方法:利用SDS-PAGE及Tanon3500凝胶成像系统、Image studio软件对ELP-SOD进行纯度检测;采用改良的邻苯三酚自氧化法(325 nm法)测定SOD融合蛋白的酶活性;调节不同的pH值及温度梯度测定融合蛋白的pH稳定性及热稳定性;添加Cu^(2+)/Zn^(2+)提高ELP-SOD酶活性;以大鼠血浆进行模拟体内半衰期实验;用不同浓度ELP-SOD的培养基分别与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和小鼠成纤维细胞(L929细胞)孵育来验证细胞毒性;薄膜水化法制备ELP-SOD脂质体并测定其包封率;制备小鼠离体皮肤,采用TP-6透皮扩散仪进行体外释放实验,用Franz扩散池考察ELP-SOD脂质体运载ELP-SOD的透皮效率。结果:ELP-SOD融合蛋白的最高表达量为10 mg/L,纯度为97.8%,酶比活为4894.5 U/mg;其在pH 5.0~8.0、温度低于60℃时稳定性较高;ELP的接入对于SOD的半衰期有一定的延长作用,且有较好的生物安全性;ELP-SOD脂质体的包封率达到80%以上,能够进一步延长ELP-SOD的半衰期,且其透皮效率明显高于ELP-SOD。结论:通过可逆热相变性技术简化了ELP-SOD融合蛋白纯化步骤,并结合脂质体制备技术,延长了酶蛋白生物半衰期,提高了生物利用度。

温度响应的黄曲霉毒素B_(1)纳米抗体重组表达、复性及生物活性

将不同长度类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptide,ELP)与纳米抗体融合表达,获得具有温度响应能力的抗黄曲霉毒素B_(1)(aflatoxin B_(1),AFB_(1))纳米抗体。采用递归定向连接克隆得到重组表达载体pET30a-G8-ELP20、pET30a-G8-ELP40、pET30a-G8-ELP60、pET30a-G8-ELP80,分别转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,表达后经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分析显示4种融合蛋白均以不溶性包涵体形式存在于菌体沉淀中,对其进行变性处理后,分别采用稀释复性、可逆相变循环(inverse transition cycling,ITC)纯化、透析复性、柱上复性4种方式对包涵体蛋白进行复性。SDS-PAGE分析4种复性方式分别获得的4种融合蛋白,结果显示其纯度差异不显著,但ITC纯化蛋白得率最高,分别为83%、90.7%、89.5%、88.3%;间接竞争酶联免疫吸附实验测定复性后融合蛋白活性,结果表明由稀释复性法获得的G8-ELP80重组蛋白IC50最低(4.35 ng/mL);浊度分析法测得融合不同长度ELP标签纳米抗体的相变温度分别为45、38、32、28℃;圆二色谱分析显示4种融合蛋白二级结构均以β-折叠、β-转角为主,与预估结果相符。本研究将ELP标签与抗AFB1纳米抗体融合表达,实现了纳米抗体的温度刺激响应性,系统比较了不同复性方式对蛋白特性的影响,为后续AFB1检测分析提供了基础。

ELPs标签纯化重组蛋白的研究进展

分离纯化是重组蛋白生产的重要步骤,纯化标签的应用大大简化了重组蛋白的分离纯化过程,降低了生产成本。类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptides,ELPs)是近十几年发展起来的一种不依赖层析柱的快速、低成本生产重组蛋白的纯化标签。该标签是利用ELPs的可逆相变特性纯化重组蛋白,只需要离心即可进行大规模纯化重组蛋白。综述了ELPs标签相变条件的优化、ELPs标签与靶蛋白重组方式的优化、ELPs标签的切除及ELPs标签在纯化重组蛋白中的应用的研究进展。

基于类弹性蛋白融合金属硫蛋白的构建及其生物学活性评价

金属硫蛋白(metallothionein,MT)在去除重金属、抗氧化和免疫调节等方面发挥重要作用。当前获取天然MT蛋白的首选方法是从组织中提取,工艺复杂且收率很低。近年来涌现多种标签融合后异源表达的设计,如GST或His等。然而后期标签的去除大大降低了收率,因此难以实现工业化生产。类弹性蛋白(elastin-likepolypeptides,ELPs)融合技术能够实现目标蛋白的可溶性表达且纯化工艺简便快捷。本研究将ELP与MT蛋白融合,通过ELP融合显著增加了MT的可溶性表达,采用多次可逆相变循环(inverse transition cycling,ITC)处理等纯化工艺高效简便地获得了纯度97%以上的ELP-MT蛋白。获得的ELP-MT蛋白2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2'-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS]自由基清除率IC_(50)为0.77μmol/L,为维生素E衍生物Trolox的53.7倍,同时表现出较强的1,1-二苯基-2-三硝基肼(1,1-diphenyl-2-trinitrohydrazine,DPPH)自由基清除能力。并且ELP-MT对小鼠胚胎成纤维细胞NIH/3T3细胞无增殖毒性,可显著促进NIH/3T3细胞黏附和迁移,具有良好的生物相容性。本研究构建的ELP-MT融合蛋白同时具有金属硫蛋白和弹性蛋白的特性,为重组MT蛋白的规模化生产和其在食品保健及化妆品领域的应用开发奠定了技术基础。

类弹性蛋白多肽的从头设计、非色谱纯化及盐效应

旨在克隆、表达与纯化类弹性蛋白多肽,并测定类弹性蛋白的相变温度对不同的盐敏感程度。从头设计了类弹性蛋白多肽的序列并人工合成其编码基因片段,克隆至改造后的表达载体pET-22b(+)中,构建重组表达载体,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中并诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心对其进行纯化,并考察了盐类型及浓度对类弹性蛋白相变温度的影响。结果表明:0.4 mmol/L的Na2CO3能使25μmol/L类弹性蛋白多肽[KV8F-20]相变温度降低至19℃,此类弹性蛋白多肽序列有望开发成一新型纯化标签,为今后重组蛋白的非色谱分离纯化奠定基础。