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编号:10275507
人La多肽融合蛋白在E.coli中的表达
http://www.100md.com 《细胞与分子免疫学杂志》 2000年第3期
     作者:赵晓瑜 刘建荣 静天玉 王会文 王彦芳 王锡民

    单位:赵晓瑜(河北大学生物工程研究所,河北保定071002);刘建荣(河北大学生物工程研究所,河北保定071002);静天玉(河北大学生物工程研究所,河北保定071002);王会文(河北大学生物工程研究所,河北保定071002);王彦芳(河北大学生物工程研究所,河北保定071002);王 锡 民(河北省职工医学院附属医院)

    关键词:La抗原;PCR;克隆;表达;融合蛋白

    细胞与分子免疫学杂志000308

    摘要: 目的 构建在E.coli中表达人La多肽的质粒。 方法 以人脾cDNA为模板,通过PCR获得La多 肽(全长)的DNA片段。将此片段利用双酶切定向克隆到MBP(麦芽糖结合蛋白)融合系统的载体pMALTM-c中 , 表达可溶性融合蛋白,并通过亲和层析予以纯化。结果 免疫印迹实验(IBT)证明, 表达的融合蛋白具有La抗原多肽的特异性,而敏感性超过生化制备的ENA制品。 结论 重组融合蛋白与天然ENA制品存在免疫学同一性。
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    中图号 : Q55 文献标识码:A 文章编号: 1007-8738(2000)03-0207-04

    Cloning and expression of a fusion protein with human La polypeptide in E.coli

    ZHAO Xiao-yu LIU Jian-rong JING Tian-yu WANG Hui-wen WANG Yan-fang WANG Xi-ming

    (Institute of Biotechnology, Hebei University, Baoding 071002, Hebei Province, China )

    Abstract: Aim To construct a vector expressing human La polypeptide in E.coli. Methods The full length DNA fragment encoding La polypeptide was obtained by PCR from human spleen cDNA. The La DNA fragment was cloned into plasmid pMAL c(a maltose binding protein, MBP fusion vector) and expressed in E.coli. The soluble MBP La fusion proteins were purified by affinity chromatography using amylose resin. Results Western blot showed that the fusion protein could react with anti La antibody as the natural La polypeptide, and the sensitivity was higher than natural antigen. Conclusion The fusion La polypeptide has the immunoidentity with natural La polypeptide. length DNA fragment encoding La polypeptide was obtained by PCR from human spleen cDNA. The La DNA fragment was cloned into plasmid pMAL c(a maltose binding protein, MBP fusion vector) and expressed in E.coli. The soluble MBP La fusion proteins were purified by affinity chromatography using amylose resin. Results Western blot showed that the fusion protein could react with anti La antibody as the natural La polypeptide, and the sensitivity was higher than natural antigen. Conclusion The fusion La polypeptide has the immunoidentity with natural La polypeptide.
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    Kaywords:La antigen;PCR; cloning; expression; fusion protein ▲

    La(又名SSB)抗原是存在于哺乳动物细胞核中的一种小核RNA/蛋白质复合物(smallnuclearribonucleoproteincomlexes,snRNP),即LaRNP。它是由相对分子质量(Mr)为47000的多肽(磷蛋白)与小核RNA组成〔1〕。这些小核RNA包括7SRNA,5SRNA和tRNA前体,以及某些病毒RNA(如:VARNA和EBERRNA〔2,3〕)。La抗原作为RNA聚合酶Ⅲ的转录终止因子,在基因调控中起重要作用〔4〕。临床上干燥综合症(Sjogren'ssyndrome)和系统性红斑狼疮(SLE)等患者体内往往存在抗La抗体,通常利用含有La抗原的可提取性核抗原(ENA)制品检测患者体内的抗La抗体,可为临床鉴别与诊断上述疾病提供依据〔5〕
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    实验证明,La抗原的抗原决定簇在La多肽上〔7,8〕。我们根据文献报道的编码La多肽的DNA序列〔1〕设计引物,通过PCR扩增获得编码La多肽的特异性DNA片段。将该片段克隆到pMALTM-c表达载体中,在大肠杆菌中以麦芽糖结合蛋白(MBP)融合蛋白的的形式得到表达,并通过亲和层析获得纯化。

    1 材料和方法

    1.1材料载体pMALTMc,amyloseresin和兔抗MBP抗血清,为NewEnglandBiolabs公司产品。IPTG,Xgal和T4连接酶,为Promega公司产品。人脾QuickCloneTMcDNA为Clontech公司产品。DH5α和BL21来自中科院生物物理所。PVDF膜为Gelman公司产品。抗La抗体阳性血清来自天津长征医院免疫室。引物由上海生工生物有限公司合成。HRP-羊抗人IgG和HRP-羊抗兔IgG,购于北京生物制品研究所。人脾和猪脾ENA为河北大学生物工程公司产品。
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    1.2方法

    1.2.1La质粒的构建我们所用载体pMALTMc(简称pc)为麦芽糖结合蛋白(MBP)融合系统。依据人La多肽编码序列〔1〕设计一对引物,以人脾cDNA为模板进行扩增获得DNA片段。选择pc的多克隆位点(polylinker)中EcoRI和SalI两个酶切位点作为外源DNA的插入点,通过T4DNA连接酶将该片段与pc定向连接,并转化到DH5α受体菌中,在含有IPTG和Xgal的培养基上筛选白色重组子。

    1.2.2免疫印迹实验(IBT)样品经100g/LSDSPAGE电泳后,用Minitransblotelectrophoretictransfercell(BIORAD)电转移到PVDF膜上,以50g/L脱脂奶粉封闭。然后相继与抗血清(一抗)、HRP-羊抗人IgG或HRP-羊抗兔IgG(二抗)反应,DBT显色。

    1.2.3DNA序列测定以pMALTMc系统malE的正、反向引物,对阳性克隆质粒的插入片段进行DNA序列分析(北京赛百盛公司产品)。
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    1.2.4La多肽融合蛋白的纯化菌体经超声破碎、抽提后,取上清液通过amyloseresin柱,用10mmol/L麦芽糖洗脱。收集洗脱物置低温保存。

    1.2.5亲和层析纯化抗体将人脾ENA包被在PVDF膜上,与抗La抗体阳性血清反应后,用甘氨酸洗脱,经1mol/LTris盐中和后,低温保存。

    2 结果

    2.1La多肽编码DNA片段的扩增根据文献〔1〕报道,本实验设计的PCR引物为:SN:5′GCCGTAATGGCTGAAAATGG3′;ASN:5′CGAAGTGGACCTAATTCGG3′,其中5′端分别加上EcoRI和SalI酶切位点。按此设计要求扩增片段的长度应该为1342bp。以人脾cDNA为模板,利用上述引物进行扩增,扩增条件为:首先94℃变性1min;然后94℃0s,48℃2s,72℃30s,30个循环后,72℃再延伸1min。扩增产物经15g/L琼脂糖凝胶电泳后,显示出1条长度约为1.4kb的DNA片段(图1)。
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    图1PCR扩增的LaDNA片段的琼脂糖凝胶电泳

    Fig1AgarosegelelectrophoresisofLaDNAamplifiedbyPCR

    M:λDNA/HandIII+EcoRI(21207,5048,4973,4268,3530,2027,1904,1586,1375,947,831,564bpfromtoptobottom);

    1:AmplifiedDNAsegmentencodingLapolypeptide.

    2.2La质粒的构建和阳性克隆的筛选按1.2.1获得许多白色菌落。对这些菌落分别进行培养和诱导,菌体进行SDSPAGE后,检查蛋白质的表达情况。同时,经电转移(Westernblot)至PVDF膜上,筛选既能与亲和洗脱的抗La抗体反应,又能与抗MBP抗血清反应的阳性克隆。如图2所示,阳性克隆77#和79#的表达蛋白与p-c明显不同,并与抗La抗体和抗MBP抗体均出现明显的特异性反应,而且与抗La抗体反应的条带均可与抗MBP抗体反应,说明克隆77#和79#表达的是MBP与La多肽的融合蛋白。不过与克隆77#相比较,克隆79#缺少了1条Mr值最高的带。
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    图2SDSPAGE和IBT对La阳性克隆的筛选

    Fig2ScreeningofLapositiveclonesbySDSPAGEandIBT

    A:StainedwithcoomassieblueG250afterSDSPAGE;B:ImmunologicallyreactedtoantiLaantibodyafterWesternblot;

    C:ImmunologicallyreactedtoantiMBPantibodyafterWesternblot.a:Induced;b:Notinduced.

    ThedigitsinFig2representthenumberofpositiveclones.

    2.3阳性克隆插入DNA片段的鉴定分别提取克隆77#和79#的质粒,用EcoRI和SalI双酶切后,在琼脂糖电泳中可以看到除质粒片段外,还出现1条1.4kb的带(图3A)。与此同时,以克隆77#和79#的质粒为模板,利用上述引物进行PCR扩增,同样得到了1.4kb的条带(图3B)。
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    以pMALTMc系统malE的正、反向引物,对克隆77#和79#质粒中的插入片段进行DNA序列测定,结果与LacDNA序列完全相同,对照结果如图4。

    2.4融合蛋白的纯化对克隆77#和79#进行培养和诱导,按1.2.4纯化融合蛋白的方法,得到较单一的蛋白质组分。除游离的MBP(Mr为42000)外,克隆77#含有Mr为90000,65000和55000的组分;而克隆79#只有后两个组分(图5)。这些组分与图2中的B,C显色区带相同。

    2.5融合蛋白(77#)的La抗原特异性和敏感性

    ①与天然La抗原(ENA)的免疫学特性相比较:利用对流免疫电泳,将含抗Ro/La抗体的阳性血清与天然La抗原(生化提取的人脾ENA)和融合蛋白(fusionLa)进行反应。如图6所示,抗Ro/La抗体与ENA形成了两条沉淀线,其中靠抗体孔的浓沉淀线是La,另1条弱沉淀线则是Ro。融合蛋白和抗La抗体也形成浓的沉淀线,而且其与ENA的Ro/La形成融合支线,证明融合蛋白与天然ENA制品中的Ro/La抗原具有部分免疫学的同一性。②与天然La抗原(ENA)的特异性和敏感性的比较:用fusionLa进行免疫印迹实验表明,其与30份正常人血清反应均为阴性。用fusionLa检测86份患者血清,与人脾ENA的对流免疫电泳(CID)和免疫印迹(IBT)的检测结果进行了比较。结果用fusionLa测出39例阳性(45%),CID测得34例阳性(40%),而IBT测得25例阳性(29%)。由于方法的差异,CID和IBT检测的阴、阳性有交叉现象,但CID和IBT为阳性者,fusionLa均为阳性。fusionLa和IBT相同,只是使用的抗原不同,然而fusionLa的阳性率明显高于IBT。其中CID检测为阴性、fusionLa检测为阳性者均呈弱阳性,而且能被ENA所抑制,说明fusionLa抗原的敏感性高于天然的La抗原。
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    图3阳性克隆插入片段的琼脂糖凝胶电泳鉴定

    Fig3Agarosegelelectrophoresisforidentifiedinsertfragment

    ofpositiveclones77#和79#

    A:PCRproductsusingpositiveplasmidsastemplates.1:77#,2:79#;

    B:ThepositiveplasmidscutusingEcoRIandSalI.1:pMALccontrol;2,3:Positiveplasmids:77#,79#;M:λDNA/HandIII+EcoRI.

    图477#和79#阳性克隆插入片段的DNA序列与LacDNA的比较
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    Fig4DNAsequenceoftheinsertsinpositiveclones77#and79#comparedwithLacDNA

    Boxedregion:DNAencodingLapolypeptide;GATTCGandGTCGACaretheEcoRIandSalIrestrictionsites.

    图5纯化La融合蛋白的SDSPAGE

    Fig5SDSPAGEofLafusionproteinspurifiedfromclone

    77#and79#cultures
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    图6La融合蛋白和ENA与抗Ro/La抗体的对流免疫电泳

    Fig6CountercurrentimmunoelectrophoresisoffusionLaand

    ENAwithantiRo/Laantibodies

    3 讨论

    La抗原多肽是一种Mr为47000的磷蛋白,而MBP的Mr为42000,因此表达的融合蛋白的Mr应为47000加42000等于89000。我们所获得的阳性克隆表达的最大融合蛋白条带正是Mr为90000左右。由于Ro抗原内含有La多肽〔6~8〕,因此,在免疫沉淀反应体系中,fusionLa与天然Ro/La抗原呈现部分免疫学的同一性。同时,上述免疫学测定也证明,尽管表达蛋白中存在MBP,但它并未影响融合蛋白La多肽的抗原特异性和敏感性。
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    利用pMALTMc麦芽糖结合蛋白(MBP)融合系统,所获La多肽的融合蛋白是可溶性蛋白,因此,很容易通过亲和层析纯化,而且不用考虑蛋白质的复性问题〔9~10〕。但是表达蛋白被内源性蛋白酶降解的可能性也比较大。我们所获融合蛋白均不是单一条带,除Mr为90000外,还有Mr为67000和55000的条带,同时还有相当量的游离MBP,这很可能是蛋白酶降解所致。然而,这些条带均表现出很好的La多肽的抗原性,因为决定La抗原性的序列仅占多肽的一小部分〔11〕

    克隆79#是个特例,从图2中可以看到,克隆79#的质粒用EcoRI和SalI双酶切后,切出的片段大小与克隆77#一样,分析它的DNA序列也没有变异,但其却不表达Mr为90000的组分。不管将此质粒转化到其它的受体菌(如JM107,XL1blue和TB1)中,还是蛋白酶缺陷型的BL21中均如此。不过其表达蛋白的抗原性与敏感性均与克隆77#一样,Mr的大小与克隆77#的降解带相同。作者在对其它的PCR片段进行克隆时,也出现类似的现象。是什么原因造成克隆79#这个特例,有待于进一步探讨。■
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    基金项目:河北省自然科学基金,No.396062

    作者简介:赵晓瑜,女,55岁,研究员河北省保定市合作路1号,Tel.(0312) 5079735 2000 by J Cell Mol Immunol Press www.immunology. net/jcmi; Email. immuedit@fmmu.edu.cn

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    收稿日期:1999-08-09

    修回日期:1999-10-18, 百拇医药