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。

蛋白内含子与蛋白剪接

蛋白内含子和蛋白剪接是蛋白质研究的前沿领域。重点介绍了蛋白内含子的结构和蛋白剪接机理的最新研究成果 ;蛋白内含子如同RNA剪接中的内含子 ,也是一类可移动的遗传元件 ;

蛋白质剪接及在蛋白质工程中的应用

蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程,它由一系列分子内的剪切-连接反应组成。蛋白质内含肽是一个蛋白质前体中的多肽序列,可以催化自身从蛋白质前体中断裂,使两侧的蛋白质外显肽连接成成熟的蛋白质。蛋白质内含肽的发现,不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论,在实践中也有广泛的应用前景。

异源生物中筛选高剪接活性Intein系统的建立

原始物种体内蛋白质内含子(intein)介导的自催化蛋白剪接反应以100%效率进行.当这些蛋白质内含子被克隆入异源物种时,其剪接效率往往大大降低,绝大多数甚至完全失去剪接能力.本研究根据蛋白质内含子剪接活性与蛋白质外显子(extein)C端第1个保守氨基酸直接相关的特点,设计含有所有这些保守氨基酸的多个短的蛋白质外显子序列,通过PCR引入到卡那霉素抗性蛋白(KanR)的不同位点中,在此外显子中克隆入相应的蛋白质内含子,构建在大肠杆菌中依赖卡那霉素抗性来筛选高剪接活性蛋白质内含子的系统.结果显示,卡那霉素平板上菌落生长的结果与Western印迹检测的结果基本一致.说明建立的筛选高剪接活性蛋白质内含子系统成功.这种含有可选择蛋白质外显子的筛选系统,将蛋白质剪接与卡那霉素抗性相结合,直接从平板上观测剪接结果,成为快速、稳定筛选在异源物种中具有剪接活性蛋白内含子的新手段.

断裂内含肽在含有抗体铰链区氨基酸序列的非天然外显肽中的剪接

内含肽是一种能够介导蛋白质分子从前体分子中自我切除,同时将其双侧的外显肽蛋白通过肽键连接起来的功能性蛋白质,其中断裂型内含肽在抗体连接领域有着广泛应用。但由于天然断裂型内含肽C端可特异性识别外显肽的前3位氨基酸序列--半胱氨酸、苯丙氨酸和天冬酰胺(CFN),因此在蛋白剪接反应后不可避免的会引入外源氨基酸。由于本课题组前期开发出的断裂内含肽介导的双特异性抗体药物装配平台也存在该缺陷,因此本研究尝试采用抗体铰链区的半胱氨酸、天冬氨酸和赖氨酸(CDK)取代"CFN"作为内含肽的识别位点,并构建突变型断裂内含肽Npu*GEP DnaE。结果表明,突变体可以识别"CDK"并成功发生了内含肽剪接反应。进而对影响该内含肽剪接反应平台的各因素如NaCl浓度、DTT浓度、pH和温度等进行了考察,结果表明在所考察的范围内断裂内含肽的剪接反应均可很好的进行。该内含肽剪接反应平台的建立将有助于减少外源氨基酸的引入,进一步拓展了内含肽底物宽泛性,为内含肽应用于抗体药物特别是双特异性抗体药物的装配提供了技术支持。

不依赖天然外显子的蛋白质内含子定向进化筛选系统

蛋白质剪接技术为在蛋白质水平上直接对蛋白质进行修饰和加工提供了一种全新的解决方案,因而在蛋白质工程及相关领域具有非常广阔的应用前景。现阶段,大部分天然的蛋白质内含子在异源蛋白质中剪接活性非常低,极大限制了蛋白质内含子的开发和应用。为了开发一个可以同时对蛋白质内含子通用性和剪接活性进行筛选的系统,利用Bsa I限制性内切酶识别位点和切割不重合的特性,将Ter ThyX内含子(不含外显子序列)插入到卡那霉素抗性蛋白基因的多个位点。并且摒弃了以往需要结合天然外显子以实现剪接的方法,可以同时对蛋白质内含子的剪接活性和通用性进行筛选。Western blot结果和卡那霉素平板生长结果表明,通过卡那霉素筛选系统可以精确的将蛋白质内含子剪接反应与卡那霉素抗性结合起来,仅从卡那霉素平板上的菌落生长情况即可完成蛋白质内含子剪接活性阳性突变的筛选,是一个快速,稳定的定向进化筛选系统。