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目的:本研究以大肠杆菌表达系统为基础,摸索一种高量表达α防御素的有效方法.通过体内外杀菌实验,观察人类α防御素3(human αdefensin-3,HD-3)的杀菌效果.检测人类β防御素(human β defensins,ItBDs)在眼表组织中的分布,分析其在眼表疾病中的可能作用.
方法:1.将人α防御素3前体序列克隆到pDEST17表达载体的质粒,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导蛋白表达,经变性纯化和稀释透析复性,产物以Bradford标准曲线法定量.
2.采用克隆计数法鉴定αdefensin-3前体蛋白在体外对于各类细菌的杀菌效果和与抗生素的协同作用.此外,进行初步眼表杀菌实验,观察小样本范围对眼表感染性炎症的控制作用.
3.分别采用RT-PCR和免疫组织化学法分析人β防御素在人正常与炎性眼表组织中的表达与定位.
结果:1.在1升LB培养基可以纯化到约12mg的人α防御素3前体蛋白,复性后,蛋白产量为1-3mg,复性效率为15~20﹪.SDS-PAGE蛋白电泳显示带有His6标签的产物分子量约为10kD.
2.大肠杆菌DH5α、克雷伯菌和假单胞杆菌的LD50和LD99分别为10和45μg/ml,5和35μg/ml以及25和84μg/ml.而表皮葡萄球菌的LD50和LD99均大于120μg/ml.10ug/ml人α防御素3前体蛋白和10ug/ml链霉素联合应用后,大肠杆菌存活率降低至8﹪.使用重组人Q防御素3前体蛋白液1周后,结膜囊分泌物消失,结膜充血明显改善,角膜仍有一定程度水肿.炎症与对照组比较有好转.
3.RT-PCR 发现HBD-1和HBD-3在所有被检角结膜组织中均显示阳性,HBD-2只在某些被检组织中表达阳性,炎症眼表组织和正常眼表组织之间存在明显的表达差异.免疫组织化学法也显示了相似的结果.
结论:1.本实验采用的蛋白表达策略是一种廉价、高效、操作简便且表达量较高的生产α防御素切实可行的方法.为这一类蛋白的生物合成做了方法学上的有益补充.
2.重组人α防御素前体蛋白在体外可有效杀伤Gram(一)菌,与链霉素有协同杀菌作用;在眼表具有一定的抑制大肠杆菌作用.实验为探究人类α防御素3的杀菌机理,以及影响防御素杀菌效果的因素打下有利基础.同时,为其进一步应用于眼部感染的预防与治疗提供依据.
3.HBD-1和HBD-3组成式表达于眼表组织.HBD-2则呈诱导式的表达,其表达是可变的.HBD-2表达差异可能取决于细胞的病理学活性或病变的阶段.