丝瓜籽核糖体失活蛋白Luffin-α的基因克隆、表达及抗肿瘤活性研究

[目的]克隆丝瓜籽Luffin-α基因,优化其在大肠杆菌中可溶性表达的条件,并进行初步的抗肿瘤活性测定。[方法]采用反转录PCR(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)的方法克隆获得丝瓜籽Luffin-α基因,构建pGEX6P-1/Luffin-α表达载体,并转化至大肠杆菌BL21(DE3)中获得重组菌株,摸索不同异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度、诱导温度对重组蛋白可溶性表达的影响。以谷胱甘肽硫转移酶(glutathione-S-transferase,GST)亲和层析方法纯化目标蛋白,并使用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)和Western blot对其进行检测及鉴定。采用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(methylazo salt trace enzyme reaction colorimetric assey,MTT)探讨其抗肿瘤活性。[结果]成功克隆丝瓜籽Luffin-α基因,全长834bp。优化后的可溶性蛋白表达条件为16℃,0.8mmol·L^-1的IPTG诱导20h。SDS-PAGE和Western blot分析鉴定可见相对分子质量约为56kDa的特异性条带。经MTT法检测,重组蛋白对肝癌细胞HepG2和乳腺癌细胞MDA-MB-231均有显著的抑制效果。[结论]成功建立Luffin-α大肠杆菌表达系统,并优化表达条件,初步鉴定重组蛋白具有较好的抗肿瘤活性,为后续相关药物的开发奠定基础。

重组靶向核糖体失活蛋白luffin-α-NGR的制备及抗肿瘤活性评价

将丝瓜籽核糖体失活蛋白luffin-α与肿瘤靶向肽NGR融合,制备luffin-α-NGR重组蛋白,并检测其对肿瘤细胞与血管生成的抑制活性。通过引物设计及PCR扩增获得luffin-α-NGR融合基因,与pGEX-6p-1载体连接后获得pGEX-6p-1/luffin-α-NGR重组质粒,质粒转入大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21中表达,以GST亲和层析法分离纯化目的蛋白。MTT比色法、Transwell迁移实验以及鸡胚尿囊膜实验(CAM)检测其活性。结果表明,成功获得全长为849bp的luffin-α-NGR融合基因,目标蛋白在16℃、0.5mmol/LIPTG诱导16h后获得最佳表达,经SDS-PAGE和Western blotting分析,GST融合蛋白分子量为56.6 kDa,与预期一致。重组蛋白经GST亲和层析、蛋白酶精准酶切去除标签后,利用MTT法验证其对HepG2和MDA-MB-231细胞的抑制效果显著优于luffin-α。Transwell迁移实验和CAM实验证实重组蛋白luffin-α-NGR对肿瘤细胞迁移和血管生成具有明显的抑制作用。本研究成功地制备了重组蛋白luffin-α-NGR,并证实该重组蛋白对肿瘤细胞具有良好的抑制活性,为后续重组靶向蛋白药物的开发奠定基础。

Luffin-β-KDEL-uPAcs融合毒素的构建及其抗胃癌SGC-7901细胞的活性研究

目的构建含尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase plasminogen activator,uPA)裂解位点(uPAcs)和KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu)驻留信号序列的丝瓜毒素(Luffin-β)基因的原核载体,表达并纯化其融合毒素蛋白Luffin-β-KDEL-uPAcs(LKP),并探讨融合毒素蛋白LKP抗胃癌SGC-7901细胞的活性。方法 RT-PCR两步法克隆Luffin-β基因,引物延伸法构建Luffin-β-KDEL-uPAcs融合基因并亚克隆至原核表达载体pET-32a(+)中,诱导其表达融合蛋白Trx-EK-Luffin-β-KDEL-uPAcs(TELKP)并纯化TELKP,肠激酶(enterokinase,EK)切割TELKP后,纯化与回收目的毒素蛋白LKP,SDS-PAGE对LKP蛋白予以检测鉴定,高效液相色谱法(HPLC)对其进行纯度检测。采用cell counting kit-8(CCK-8)、RT-PCR、West-ern blot等方法,体外检测毒素蛋白LKP经uPA酶裂解后释放Luffin-β的抗胃癌SGC-7901细胞的活性。结果成功诱导重组载体pET-32a(+)/Luffin-β-KDEL-uPAcs表达相对分子质量约48.8×103含载体表达标签(Trx)的融合免疫毒素TELKP,EK酶切该蛋白获含290个氨基酸,相对分子质量约31.8×103的目的蛋白LKP。SDS-PAGE检测鉴定表明,LKP蛋白与预期大小一致,其纯度达98.8%。CCK-8、RT-PCR、Western blot等法检测显示,LKP经uPA酶体外裂解可释放具杀瘤活性的Luffin-β小分子毒素。结论成功克隆到Luffin-β-KDEL-uPAcs融合基因,并将其构建于原核表达载体pET-32a(+)中,且诱导该载体表达了相对分子质量约31.8×103的融合毒素LKP。LKP毒素经uPA酶体外裂解能释放具杀瘤活性的Luffin-β小分子毒素。

VEGF受体单抗与Luffin双靶融合毒素的构建及其对非小细胞肺癌细胞的抑制作用

目的构建含血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)受体单链抗体(KDRscFv)、尿激酶纤溶酶原激活剂(urokinase plasminogen activator,uPA)裂解位点(uPAcs)、丝瓜毒素(luffin-β)与KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu)内质网驻留信号序列的双靶向融合毒素,并探讨其对非小细胞肺癌(non-small-cell lung carcinoma,NSCLC)细胞的抑制作用。方法全基因合成KDRscFv基因,RT-PCR法克隆luffin-β,重叠PCR法将两基因融合,其连接部位与C端分别引入uPA裂解位点uPAcs与KDEL,形成融合基因KDRscFv-uPAcs-Luffin-β-KDEL。将该融合基因克隆至原核表达载体pET-32a(+)中,转入大肠杆菌后,诱导其表达融合毒素蛋白Trx-EK-KDRscFv-uPAcs-Luffin-β-KDEL(TEKPLK)并纯化TEKPLK。用肠激酶(enterokinase,EK)切割TEKPLK后,纯化与回收靶向融合毒素KDRscFv-uPAcs-Luffin-β-KDEL(KPLK)。采用CCK-8(cell counting kit-8)、RT-PCR、Western blot等方法,体外检测靶向融合毒素KPLK经uPA酶裂解后释放Luffin-β对NSCLC细胞的抑制作用。结果成功诱导重组载体pET-32a(+)/KDRscFv-uPAcs-Luffin-β-KDEL表达相对分子质量约7.5×104含载体表达标签(Trx)的融合毒素蛋白TEKPLK,EK酶切该蛋白获得相对分子质量约5.8×104的靶向融合免疫毒素KPLK。CCK-8法检测表明,KPLK毒素的杀瘤活性成剂量-效应关系,其IC50约为35 ng/mL;RT-PCR和Western blot检测结果显示,KPLK经uPA酶体外裂解后能释放细胞毒素小分子Luffin-β,上调瘤细胞促凋亡基因caspase-3及其蛋白的表达。结论成功构建了KDRscFv-uPAcs-Luffin-β-KDEL融合基因及其原核表达载体,并获得相对分子质量约5.8×104的靶向融合毒素KPLK,该毒素经uPA酶体外裂解后能释放具杀瘤活性的Luffin-β毒素小分子。