美洲钩虫Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂NaKuI1的鉴定和特性研究

来源 :广东医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiameng
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目的:  1.分离NaKuI1全长cDNA序列,并进行生物信息学分析  2.构建重组表达载体pET32a-sumo/NaKuI1,分离纯化目的蛋白rNaKuI1  3.检测rNaKuI1对丝氨酸蛋白酶的抑制作用  4.初步鉴定rNaKuI1体外抗纤溶活性  方法:  1.分离NaKuI1全长cDNA序列,并进行生物信息学分析  根据预测的不完整美洲钩虫 Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因序列(GenBank No. XM_013449790)设计引物,运用SMART-RACE技术分别从美洲钩虫成虫cDNA中分离NaKuI1 cDNA的5’和3’末端序列,将获得的3’及5’末端完整序列用软件DNAstar进行比对拼接,获得cDNA全长序列。利用各在线生物信息学软件分析预测NaKuI1的信号肽、理化性质、二级结构、三维构象,并在Genbank数据库中搜索相似氨基酸序列。  2.原核表达与分离纯化重组蛋白rNaKuI1  从美洲钩虫cDNA中扩增NaKuI1成熟肽编码序列,与预期大小相符的扩增产物经纯化后,用BamH I和Hind III进行双酶切,回收酶切产物,与经同样双酶切的质粒pET32a-sumo用T4DNA连接酶进行连接。连接产物转入E. coli BL21(DE3)后过夜培养,经菌落PCR及测序鉴定,鉴定正确的重组质粒则命名为pET32a-sumo/NaKuI1。用IPTG诱导融合蛋白表达,离心收集菌体。菌体经溶菌酶和超声破碎,高速离心后收集沉淀。沉淀中的包涵体用Inclusion Body Protein Extraction Kit方法溶解、透析复性获得可溶性的融合蛋白,再用Ni-NTA亲和层析纯化、并用SUMO蛋白酶切割融合伴侣后获得rNaKuI1。  3.检测rNaKuI1对丝氨酸蛋白酶的抑制作用  用发色底物法检测其对人纤溶酶、人胰蛋白酶、猪胰蛋白酶、牛α-胰糜蛋白酶、人中性粒细胞弹性蛋白酶、人组织蛋白酶G、人蛋白酶3和猪胰弹性蛋白酶的抑制情况,并用Graphpad Prism5计算抑制常数(Ki)值。  4.初步鉴定rNaKuI1体外抗纤溶活性  用纤维蛋白平板法测定 rNaKuI1对人纤溶酶溶解纤维蛋白的抑制作用。SDS-PAGE电泳观察rNaKuI1对人纤溶酶溶解纤维蛋白原的抑制作用。  结果:  1.成功分离到NaKuI1全长cDNA序列,生物信息学分析表明其最大阅读框编码84个氨基酸残基组成的多肽,其中含16个氨基酸残基组成的信号肽,68个氨基酸残基组成的成熟肽,预测其分子量为7822.88 Da。成熟肽二级结构包括57.35%的α-螺旋、7.35%的β-折叠、10.29%延伸带、25%无规则卷曲,其氨基酸序列与多种Kunitz/BPTI结构域蛋白相似,最高达76%(Genbank KIH59175.1)。  2.成功获得了NaKuI1成熟肽编码序列,连接成熟编码序列与表达载体pET32a-sumo,获得重组表达质粒,并将此重组质粒转入E. coli BL21(DE3)中,成功构建pET32a-sumo/NaKuI1原核表达系统。成熟肽原核表达产物为包涵体,包涵体经变性、复性、Ni-NTA纯化、酶切获得纯化后的rNaKuI1。  3. rNaKuI1无抗凝活性。在100倍摩尔浓度比下,rNaKuI1能抑制近100%的人纤溶酶(5 nmol/L)、人胰蛋白酶(1 nmol/L)和猪胰蛋白酶(5 nmol/L)活性,约31.45%的牛α-胰糜蛋白酶(1 nmol/L)活性和25.18%的人中性粒细胞弹性蛋白酶(5 nmol/L)活性,而对人组织蛋白酶G、蛋白酶3和猪胰弹性蛋白酶均无抑制作用。rNaKuI1抑制猪胰蛋白酶、人胰蛋白酶及纤溶酶的Ki值分别为(14.49±3.97)nmol/L、(21.17±7.22)nmol/L和(21.72±3.95)nmol/L。  4.在纤维蛋白平板试验中,3000nmol/L的rNaKuI1可将近完全抑制终浓度为500nmol/L的人纤溶酶溶解纤维蛋白的作用。SDS-PAGE电泳图显示,800nmol/L rNaKuI1可完全抑制200nmol/L人纤溶酶降解纤维蛋白原的作用。  结论:  本研究首先从美洲钩虫成虫cDNA中获得了NaKuI1全长cDNA序列。通过构建原核表达系统,分离纯化获取重组多肽rNaKuI1,体外明确了其具有较强抑制胰蛋白酶和纤溶酶活性的特性,可能在虫体抵抗宿主胰蛋白酶损伤及炎症反应中发挥一定作用,有利于虫体生存及摄取营养。
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