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脂肪组织是人体最大的能量储存库,在机体需要时动用储存的脂肪,向机体供能。同时脂肪组织也是一个极其重要的内分泌器官[1,2]。apMl(Adiposemostgenetranscript1)pJ就是由脂肪组织分泌的一种活性多肽,又名GBP28(gelatinbindingprotein28)[4]、adipoQIs]、adiponectin[6]、Acrp30(adipocytecomplementrelatedprotein30kD)[7]等。apMl参与能量代谢、炎症反应等生理过程,与肥胖(obesny)、2型糖尿病(Type2diabetesmellitus,T2DM)、动脉粥样硬化(atherosclerosis)、心血管疾病(cardiovascularmsease/CVD)等疾病有密切的关系[8]。
人apMl由247个氨基酸组成,分子量为30kD。整个多肽链由四个部分组成[4],包含氨基端的信号序列、可变区、胶原样区和羧基端的球状结构域。血浆中apMl的存在形式包括同源三聚体、六聚体和更多亚单位组成的更大的复合体形式[10-12],以及由蛋白酶酶切产生的球状结构域单体形式。人apMl的N一端球状结构域(globulardomain0fapMl,gapMl)是其活性结构域,是其发挥生物学功能的结构基础。
动物实验证明gapMl可以降低血浆中FFA和TG的水平;降低血糖和改善机体的胰岛素抵抗状态。长期小剂量的注射重组的gapMl可以在不影响食欲的情况下降低体重。所以gapMl将有可能被开发成具有降低血糖、血脂和减肥双重功能的一类新药。目前并没有一种能够高效制备gapMl的方法。国外也因为gapMl的制备不能满足实验需要而退出三期临床实验。
为了能够简单、快速、经济地大量制备gapMl,我们选择巴氏毕赤酵母(Pichiapastoris)作为表达系统。巴氏毕赤酵母(Pichiapastoris)是近年来发展起来的一个十分有效的外源蛋白表达系统,广泛用于外源蛋白的体外表达【13.15】。但是有一些外源蛋白使用的部分密码子不能被巴氏毕赤酵母(Pichiapastoris)蛋白翻译系统有效识别和翻译。需要将密码子突变成巴氏毕赤酵母(Pichiapastoris)偏爱的密码子,外源蛋白才能在巴氏毕赤酵母(Pichiapastoris)表达系统中得到有效的表达[16-181。
我们将gapMlcDNA中非毕赤酵母偏爱密码子完全或部分同义突变为毕赤酵母(Pichiapastoris)偏爱的密码子[19],然后分别将二者和野生型人gapMlcDNA克隆到pPIC9K表达质粒中,转化毕赤酵母(Pichiapastoris)表达系统,其中只有非毕赤酵母偏爱密码子部分同义突变的克隆实现了分泌表达,获得了高效表达人gapMl的多拷贝转化子。该转化子表达水平高,产物稳定。
我们建立了链脲霉素诱导的C57/乩小鼠高血糖模型。实验证明rh—gapMl能够明显降低链脲霉素(streptozotocin,STZ)诱导的小鼠高血糖模型[20、21]的血糖水平。首先分别给予C57/BL小鼠腹腔注射150mg/kgBWSTZ,特异性地破坏胰岛B细胞,造成急性高血糖模型,选取空腹血糖大于16.6mm01/L者,共24只,分成生理盐水组、rh-gapMl低剂量组(2.Sug/gBw)、rh—gapMl中剂量组(5.Oug/gBW)和rh—gapMl高剂量组(7.5ug/gBW)四组,每组各6只。尾静脉取血测给药前、后4h的空腹血糖值。结果显示低剂量rh一gapMl(2.5ug/gBw)具有降低血糖的作用,而高剂量rh-gapMl(7.5ug/gBw)可以将高血糖水平降至正常血糖水平。
我们利用30L发酵罐进行高密度发酵。工程菌对数生长18小时,菌密度OD60。达到150左右时,甲醇诱导培养30小时,菌密度可达到350。目的蛋白表达水平超过lOOmg/L。发酵上清脱盐后,经凝胶过滤、离子交换两步纯化,可以得到纯度大于95%的th-gapMl。
我们利用巴氏毕赤酵母系统表达人源gapMl,工艺流程操作简单、周期短、成本低,目的蛋白以可溶的活性形式分泌到培养基中。和当前gapMl的制备方法相比,既避免了目的蛋白的复性过程,也缩短了生产周期,降低了成本,提高了产率。同时动物实验证明rh-gapMl具有明显的降血糖功能,和其它报道(28ug/gBW[3q)相比,注射更低剂量的rh—gapMl便能产生同样的降血糖效果。从而为将rh-gapMl开发成适用于临床的药物奠定了基础。