目的:克隆 1,4-α-葡聚糖分支酶 1(GBE1)基因,并对其编码蛋白进行生物信息学以及差异表达分析.方法:根据家鸡转录组数据,利用PCR扩增GBE1 的全长cDNA并进行生物信息学分析.使用qRT-PCR 法检测基因在家鸡6 个组织中的表达差异.结果:克隆得到全长为2 145 bp GBE1 基因,开放阅读框(ORF)为2 130 bp,编码709 个氨基酸.GBE1 蛋白相对分子质量为 81.993,理论等电点 6.25,稳定指数为 35.40,平均亲水性值为-0.484,属于稳定酸性亲水蛋白;GBE1 蛋白含有 67 个磷酸化位点,不存在跨膜区域与信号肽序列,主要定位在细胞质、细胞核、线粒体、胞液中;二级结构主要包括α-螺旋、β-折叠、无规则卷曲和延伸链,三级结构表明为单体蛋白;同源性分析表明,家鸡中GBE1 蛋白氨基酸序列与珠鸡亲缘关系最近.qRT-PCR 结果表明,GBE1 基因在家鸡心、肝、脾、肺、肾、鸡内金 6 个组织内均有表达,但在肝脏和鸡内金中的表达量显著高于其他脏器.结论:该结果为进一步探讨家鸡GBE1 基因的功能及其对葡聚糖分支酶的调控机制积累了必要的研究基础.

目的 以郁李仁分离蛋白为研究对象,探讨限制性酶解修饰对郁李仁蛋白结构和功能特性的影响.方法 采用碱性蛋白酶修饰郁李仁分离蛋白,探讨酶解时间对郁李仁分离蛋白亚基组成、二级结构、三级结构、溶解性、乳化性、ζ-电势、表面疏水性以及热稳定性的影响.结果 郁李仁分离蛋白经过酶解修饰后,其溶解性提高了 156%,乳化活性提高了 135%,乳化稳定性提高了 696%,表面疏水性提高了 182%.这些功能特性的改善主要是因为酶解修饰诱导郁李仁分离蛋白质中小分子肽链的释放、无规则卷曲结构的增加、分子的去折叠化以及表面电荷数量的增加.然而,郁李仁分离蛋白功能特性的改善与水解度密切相关.过度水解(水解度>6.3)会诱导蛋白质发生聚集行为,从而导致功能特性的下降.此外,酶解修饰还会降低郁李仁分离蛋白的热稳定性.结论 在采用限制性酶解修饰技术时,可以通过控制水解度,从而改善郁李仁分离蛋白的功能特性.

内质网是参与蛋白质合成、折叠、脂质代谢和Ca2+储存以及运输新肽链的重要细胞器.在应激状态下干扰内质网稳态,可引发内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS).而内质网应激通过对未折叠蛋白质反应的激活,达到维持内质网稳态并恢复细胞功能.自噬(autophagy)通常被认为是一种细胞生存机制,在饥饿等应激状态下,自噬可被启动以清除细胞中受损细胞器、蛋白质聚集体或为细胞提供能量.研究显示,内质网应激可以调节 自噬,而 自噬又可以在不同的情况下诱导细胞的生存,干预疾病的发生发展.因此,本文根据最新研究进展综述内质网应激在细胞自噬调控中的作用及其分子机制.

目的:分析蛋白EgG1Y162-2通过不同长度接头序列连接后形成的肽段四聚体蛋白EgG1Y162-2(4)的氨基酸序列特征,明确其理化性质及三级结构,预测并对比经不同长度柔性接头连接后其优势抗原表位变化,为增强重组疫苗免疫原性选取最理想的linker序列.方法:利用生物信息学方法选择GSGGSG、GGGGSGGG和GSGGSGGGSGGSGGG 3种linker序列进行连接设计EgG1Y162-2(4)重组蛋白疫苗.在线软件ProtParam分析其理化性质;SOPMA在线数据库对设计有不同linker序列的重组蛋白二级结构进行预测分析;I-TASSER在线软件预测所设计重组疫苗的三级结构,并使用SYFPEITHI、IEDB等软件对其T/B细胞抗原表位进行预测.结果:经预测通过GSGGSG、GGGGSGGG、GSGGSGGGSGGSGGG 3种linker序列连接的EgG1Y162-2(4)均是稳定蛋白且具有亲水性并得到其二级结构特点.设计的重组疫苗EgG1Y162-2(4)通过生物信息学方法预测得知通过GSGGSG连接的EgG1Y162-2(4)中α螺旋占8.50%,β-转角占16.67%,无规则卷曲约占40.48%,延伸链约占34.35%,该蛋白有8个T/B联合表位,前后串联的EgG1Y162-2蛋白不仅能够正常折叠,且与EgG1Y162-2蛋白相比T/B抗原表位未发生偏移.三级结构显示通过linker序列GSGGSG串联的4个蛋白EgG1Y162-2均能正常表达,而通过GGGGSGGG、GSGGSGGGSGGSGGG串联的蛋白EgG1Y162-2(4)表位发生了一定程度右移.结论:利用GSGGSG 6个氨基酸连接EgG1Y162-2蛋白构成的EgG1Y162-2(4)的T/B联合表位高度重合,表位未发生迁移说明蛋白EgG1Y162-2(4)通过这种方式连接后几乎未对EgG1Y162-2蛋白优势表位造成影响,并通过重复蛋白表位数增强疫苗免疫应答效果,制备有效的棘球蚴病表位疫苗.

目的 研究鼠伤寒沙门菌Ssek3基因的序列结构特征及蛋白表达纯化.方法 从鼠伤寒沙门菌SL1344株获得Ssek3基因的序列,利用生物信息学方法进行系统性分析,并进行原核表达及纯化.结果 软件预测分析结果显示,SseK3蛋白由335个氨基酸,72个氨基酸残基组成,蛋白质理论相对分子质量(Mr)为37.89×103,分子式为C1700 H2629 N463O497S12,等电点为6.7,属于稳定存在的亲水蛋白质.该蛋白质无信号肽也无跨膜区,属于膜内蛋白,含有5个N-糖基化位点、3个O-糖基化位点、33个磷酸化位点、22个B细胞线性结合位点和11个T细胞结合位点以及21个二硫键位点.二级结构中,α-螺旋(Hh)占34.03％(114个),伸展链(Ee)占21.49％(72个),β-折叠(Tt)占8.96％(30个),无规则卷曲(Cc)占35.52％(119个).实验结果显示,Ssek3基因大小为1008 bp,SDS-PAGE分析显示,Ssek3基因在原核表达系统中以分泌蛋白形式存在,表达的融合蛋白大小(Mr)约为40×103.结论 本研究成功克隆了鼠伤寒沙门菌Ssek3基因,对其进行序列分析和原核表达,为深入探究Ssek3蛋白在鼠伤寒沙门菌感染宿主细胞中的作用提供资料.

内质网是膜蛋白和分泌蛋白合成新肽链以及新肽链初步折叠修饰的重要场所,只有经过二硫键形成、羟基化以及糖基化等修饰的肽链正确折叠后才能达到其正确蛋白质构象,或进入高尔基体进行进一步的修饰和折叠.然而,折叠和修饰的过程是复杂且易错的,如果生命体遭受某些内源或外源的压力,出错概率会成倍增加.错误折叠的蛋白质由内质网中的质量检测系统识别并滞留在内质网内,一旦错误蛋白积累量超过内质网的承受能力,就会引起细胞一系列的响应以实现新的内质网稳态,这个过程称为内质网应激反应,也称内质网胁迫应答.重新实现内质网稳态的方法主要有非折叠蛋白反应、内质网相关的蛋白质降解过程、自噬过程以及细胞凋亡.这些过程在酵母和动物领域的研究已经非常系统,主要总结了这些过程在高等生物中的保守作用机制以及在植物领域的研究进展,希望能够为致力于植物生长发育或胁迫响应过程的研究人员提供参考.

轻链淀粉样变性(AL)主要是免疫球蛋白轻链错误折叠形成的淀粉样物质,引起人体多脏器损害的一种克隆性浆细胞病,其发生机制不清楚.临床上通常以患者心、肾等某一脏器衰竭为突出表现.治疗主要为美法仑联合地塞米松或硼替佐米等靶向新药化疗或进行自体干细胞移植治疗.疗效的判断不仅以血清游离轻链及M蛋白水平判断血液学反应,更要以氨基末端B型脑钠肽前体和肌钙蛋白I判断心脏等重要脏器功能改善情况.在新药时代,心脏受累是生存和预后的决定因素.AL的现代治疗,不仅要给予抗浆细胞的新药靶向治疗,更要结合抗淀粉样变治疗,以清除AL的伴侣蛋白.尽管治疗上有很多可喜进展,但也有不少问题亟待解决.

心肌淀粉样变性(CA)是由于原发性或继发性因素致使淀粉样物质沉积于心肌组织,从而引起心脏舒缩功能和(或)传导系统障碍,具有典型限制性心肌病临床表现的一组疾病.所谓的淀粉样物质是前体蛋白以异常的β折叠形式沉积在细胞外的某种自体蛋白纤维,经过刚果红染色在偏振光显微镜下,呈现苹果绿双折射,在电镜观察下,可见直径7.5~10.0 nm无分支皱褶结构排列.目前,已经确定31种前体蛋白可形成淀粉样纤维蛋白,其中11种可导致心脏受累〔1,2〕.基于前体蛋白、治疗、预后等,目前多将CA分为原发性(AL)、继发性(AA)、遗传性、老年系统性或孤立性心房淀粉样变〔3~6〕.AL是由意义不明的单克隆性丙种球蛋白血症或多发性骨髓瘤或其他疾病所致κ或λ轻链等免疫球蛋白片段所形成的淀粉样物质沉积所致〔7,8〕.遗传性、老年系统性淀粉样变性为突变型或野生型转甲状腺素蛋白(TTR)异常折叠形成淀粉样蛋白沉积所致,AA由慢性感染或炎性疾病所致,为血清蛋白A沉积所致,一般很少影响心脏,即使累及临床表现亦较轻.孤立性心房淀粉样变性与心房钠尿肽沉积相关,目前临床意义并不明确,可能与心房颤动发生相关.另外,一些较少见前体蛋白亦可形成淀粉样纤维蛋白,包括突变型载脂蛋白A1、纤维蛋白原、肌动蛋白等.

根据前期小叶女贞转录组研究的结果,利用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从叶片中克隆到1条编码糖基转移酶的基因(xynzUGT).该基因cDNA全长1598 bp,由66 bp 5'-UTR,1440 bp ORF,92 bp 3'-UTR组成,其中ORF编码1条含480个氨基酸残基的酶蛋白(xynzUGT),其相对分子质量和等电点分别为54826.67 Da和5.82.利用生物信息学方法分析酶蛋白的结构,结果表明在一级结构中含有一段糖基转移酶高度保守的PSPG盒,在二级结构中含有α螺旋(38％)、β折叠片(12.1％)和无规蜷曲(49.9％),在三级结构中由肽链折叠形成2个正对的α/β/α类Rossmann折叠区域,并且两者之间夹着一个底物结合口袋.通过系统进化树分析发现,xynzUGT有可能催化酪醇等苯丙素类物质发生糖基化,进一步开展酶蛋白与酪醇的分子对接模拟实验,结果显示位于结合口袋的Gly138和Ser285通过氢键与酪醇发生相互作用.SDS-PAGE电泳分析表明,原核表达系统成功表达出相对分子质量为58370.57 Da的xynzUGT重组蛋白,但它以非可溶性的包涵体形式存在.利用分子伴侣和酶蛋白共表达的方法,在一定程度上可促进酶蛋白的可溶性表达.以上研究结果为进一步开展体外酶促反应研究,并阐明酶的功能机制奠定了基础.

蛋白质是生命活动的执行者,除了催化数千种化学反应,蛋白质还在生物的身体结构、信息传递、生物防卫等方面起不可或缺的作用.不同的生理功能不仅需要不同的蛋白质,还需要蛋白质分子形成各自的结构和形状.而蛋白质分子是由不分支的肽链组成的,从新合成的肽链到具有特定三维结构和有生理功能的蛋白质,需要复杂精细的肽链折叠过程.由于各种折叠方式之间的能量差别甚小,许多因素,包括自身浓度的变化、分子中一部分肽链缺失或者延长、基因突变引起的氨基酸残基改变、环境中酸碱度改变、离子浓度变化、周围的分子环境变化等,都能使肽链的折叠方式发生改变.肽链折叠方式改变的后果之一,就是形成特殊的β-折叠:肽链中彼此平行而又方向相反的区段以氢键联系,形成片状结构,多个分子的这种片状结构还能逐层叠加,形成纤维状的聚合物.不仅如此,这样的“异常”结构还会使“正常”的蛋白也改变折叠方式,变成和自己一样的结构,因此这些“异常”结构的蛋白质具有“传染性”,即能复制自己的结构,统称“传染性蛋白”,词源是从英文的Prion一词意译而来.在许多情况下,这种“折叠错误”的蛋白会丧失原有的生理功能,且其聚合物对细胞有害,引起疾病,包括疯牛病、瘁羊病(Scrapie)、人类的克-雅氏病、老年痴呆、帕金森氏症、杭廷顿氏症等中枢神经系统病症.除了这些疾病,折叠错误的蛋白还可沉积在身体各处,引起各种“淀粉样变性病”(Amyloido-sis).另一方面,Prion型的蛋白由于其稳定性和特殊结构,又可获得新的生理功能,在生物材料的建造,物质储存、作为黑色素和牙釉质合成时的模板、动物的长期记忆,以及免疫系统的信息传输中发挥重要作用,即一些传染性蛋白也能发挥正常的、甚至不可替代的生理功能.本文以3个部分分别介绍传染性蛋白被发现的历史和形成机制、传染性蛋白所引起的疾病(负面),以及传染性蛋白执行的正常生理功能(正面).