钙调素基因(HcCaM7)及其蛋白乙酰化修饰参与红麻响应非生物胁迫的作用

钙调素是一类钙依赖性调节蛋白,参与植物的生长发育、抗逆胁迫等多种生物学过程。本课题组前期通过蛋白质乙酰化修饰组学研究发现,红麻钙调素蛋白7的乙酰化修饰参与了红麻花粉的发育调控。为研究其参与抗逆性的机制,本研究以红麻保持系P3B双核期的花药为材料,使用PCR法克隆了钙调素基因HcCaM7,最大开放阅读框(open reading frame,ORF)为450 bp,其由149个氨基酸组成,编码相对分子质量16.85 kD的蛋白;亚细胞定位结果显示,HcCaM7蛋白的表达主要定位在细胞质和细胞膜中;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默HcCaM7基因,导致红麻沉默植株的生长受到抑制;进一步在体外采用基因密码子扩展技术对发生乙酰化修饰氨基酸位点进行突变,成功获得具有体外乙酰化修饰位点的蛋白HcCaM7mut,并成功诱导表达了无乙酰化修饰的蛋白HcCaM7,结果表明HcCaM7蛋白发生乙酰化修饰后可以显著促进NADK(NAD激酶)活性;用点板法检测含有HcCaM7蛋白和HcCaM7mut蛋白的重组菌在盐(400 mmol L^(-1)和500 mmol L^(-1)NaCl)、干旱(400 mmol L^(-1)和600 mmol L^(-1)甘露醇)、重金属(30 mmol L^(-1)和50μmol L^(-1)CdCl2)及低温胁迫后(利用液氮反复冻融模拟)在LB固体培养基上的存活率发现,含有HcCaM7蛋白的重组菌存活率显著高于空载对照菌,而含有乙酰化修饰的HcCaM7mut蛋白的重组菌存活率进一步提升,表明HcCaM7蛋白能够提高大肠杆菌对非生物胁迫的耐受性,并且乙酰化修饰后效果更佳。因此,HcCaM7基因可以调控红麻生长发育和响应非生物胁迫,乙酰化修饰可以促进HcCaM7蛋白发挥作用。

非天然氨基酸pBpa在IL1β抗原表位的嵌入及其表征

为了探究表位中嵌入光敏型非天然氨基酸的蛋白质与其特异性抗体的光交联反应及其产物,基于基因密码子扩展技术,原核表达嵌入携带功能基团的非天然氨基酸蛋白质IL1β-L67pBpa,通过Western blot方法验证该突变体蛋白及其抗体的光交联功能.结果表明,本研究成功构建了pET28a-IL1β-L67TAG突变体质粒用于原核表达,在蛋白质的指定位点嵌入非天然氨基酸pBpa,并得到了高效表达的IL1β-L67pBpa.365 nm紫外光照射后,该突变体中的非天然氨基酸pBpa光敏基团与抗体中的氨基酸在空间距离靠近时,pBpa嵌合体能与其表位抗体(康纳单克隆抗体)通过共价键的光交联形成新的复合物.本研究证实了将非天然氨基酸(活性基团)插入到蛋白质特定位点的可行性.

嵌有非天然氨基酸蛋白质的生物合成及其纯化鉴定

基于基因密码子扩展技术,构建能够嵌入非天然氨基酸pBpa蛋白质的大肠杆菌BL21(DE3)双质粒原核表达工程菌株,原核表达后,通过Ni-NTA纯化介质的初步纯化以及AKTA蛋白纯化系统的Superdex75分子筛进一步精细纯化,获得了在IL-1β的5号预设位点上嵌入了非天然氨基酸pBpa的嵌合体蛋白,并且通过质谱确认pBpa在预设位点的精准插入.本研究证明基于密码子扩展技术构建的双质粒工程菌可以将非天然氨基酸pBpa插入到IL-1β的特定位点,能够生物合成并纯化出大量的非天然氨基酸嵌合体蛋白质,这为其他非天然氨基酸或其他功能蛋白及其特异性位点的非天然氨基酸嵌合蛋白的生物合成奠定了基础.

计算机辅助的金属蛋白设计与改造研究进展

金属蛋白是一类含有金属离子的蛋白的统称,具有特殊的催化活性,在生物体中发挥着重要作用,其结构与功能的关系已经得到了较为充分的研究。在此基础上,通过模拟已知金属蛋白的活性位点,利用计算机辅助设计的方法可以人工设计得到具有特定结构和功能的金属蛋白。本文综述了近期计算机辅助金属蛋白设计与改造领域的研究进展,概括了引入金属离子结合位点和改造蛋白活性的一般规律,总结了计算机辅助设计的优势以及目前存在的问题和挑战,并展望了此领域未来发展的方向和可能的突破点。