【摘 要】
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旋毛虫是一种危害严重的人兽共患寄生虫。旋毛虫通过排泄分泌产物逃避宿主的免疫系统,在宿主体内形成包囊,从而实现寄生宿主。核酸酶存在于绝大多数物种中,参与细胞的多种生理过程。脱氧核糖核酸酶(deoxyribonuclease,DNase)是一类作用于DNA的核酸酶,其中DNase II与细胞凋亡和免疫保护等有关。与其他物种相比,旋毛虫中具有125种DNase II家族蛋白,但目前对DNase II家族
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(31802159);
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旋毛虫是一种危害严重的人兽共患寄生虫。旋毛虫通过排泄分泌产物逃避宿主的免疫系统,在宿主体内形成包囊,从而实现寄生宿主。核酸酶存在于绝大多数物种中,参与细胞的多种生理过程。脱氧核糖核酸酶(deoxyribonuclease,DNase)是一类作用于DNA的核酸酶,其中DNase II与细胞凋亡和免疫保护等有关。与其他物种相比,旋毛虫中具有125种DNase II家族蛋白,但目前对DNase II家族蛋白是否全部具有DNase II活性仍不清楚,并且对DNase II的确切功能研究相对较少。基因组分析显示Tsp_06558是旋毛虫DNase II家族成员,并且以往研究发现Tsp_06558存在于旋毛虫排泄分泌产物中。因此,本研究选择Tsp_06558为研究对象,从旋毛虫虫体中PCR扩增得到Tsp_06558基因,并进行生物信息学分析。采用原核表达系统获得重组Tsp_06558蛋白,亲和层析纯化复性后琼脂糖凝胶电泳法检测重组蛋白核酸酶活性。最后采用标准纸片法检测重组Tsp_06558蛋白对革兰氏阴性菌和阳性菌的抗菌活性,并分析其对细菌生物被膜的抑制和清除活性,同时采用CCK-8法初步分析重组蛋白的抗肿瘤活性,为进一步探究旋毛虫Tsp_06558的功能奠定基础。1.旋毛虫Tsp_06558基因的克隆与生物信息学分析采用PCR扩增成功克隆得到了990 bp旋毛虫Tsp_06558基因。生物信息学软件预测分析结果显示,Tsp_06558基因编码347个氨基酸,与旋毛虫其他DNase II家族蛋白的氨基酸同源性为30~90%,而与牛和小鼠DNase II的同源性分别只有23.6%和24%。Tsp_06558蛋白没有跨膜区,但在1~17位存在信号肽,在第19~155位和第25~333位分别具有PLDc_DNase II_1和DNase II结构域。Tsp_06558无N-糖基化位点,但有1个O-糖基化位点、25个磷酸化位点、3个二硫键、13个B细胞线性结合位点和7个T细胞结合位点。50.14%的无规则卷曲、25.07%的β-折叠、21.33%的α-螺旋和3.46%的β-转角主要构成二级结构。三级结构预测与PDB数据库中泰国伯克霍尔德氏菌DNase II铜配合物的晶体结构模板序列(5unb.1.A)相似性为29.00%。2.旋毛虫Tsp_06558基因的原核表达及活性分析Tsp_06558基因与原核表达载体p ET-28a连接成功构建重组表达质粒p ET28a-Tsp_06558,SDS-PAGE和Western-blot结果显示目的基因在大肠杆菌中成功诱导表达,重组原核表达蛋白大小约40 k Da。亲和层析纯化发现重组蛋白为包涵体表达。琼脂糖凝胶电泳结果显示,复性后的重组蛋白表现出切割λDNA的核酸酶活性,且最适温度和p H值分别为37℃和5.0。Na+、K+、Ba2+、Ca2+、Zn2+和Mg2+对重组Tsp_06558蛋白核酸酶活性没有明显影响;Cu2+和Ni2+可提高重组Tsp_06558蛋白切割λDNA的活性,而Mn2+则表现出抑制作用。3.重组Tsp_06558蛋白的抗菌和抗肿瘤活性标准纸片法发现旋毛虫重组Tsp_06558蛋白对大肠杆菌、单增李斯特菌、鼠伤寒沙门菌和金黄色葡萄球菌没有抗菌活性,然而对4种细菌的生物被膜有不同程度的抑制作用和清除活性。重组Tsp_06558蛋白对单增李斯特菌和金黄色葡萄球菌的抑制和清除效果明显强于大肠杆菌和鼠伤寒沙门菌。随着浓度的增大,抑制作用增强,0.78125~200μg/m L重组Tsp_06558蛋白对革兰氏阳性菌生物被膜形成抑制率最高达到85%。6.25~200μg/m L重组Tsp_06558蛋白对革兰氏阴性菌的抑制率最高为70%。重组Tsp_06558蛋白对革兰氏阴性菌的最高清除率为25%;对金黄色葡萄球菌和单增李斯特菌的生物被膜清除率分别为40%和50%。体外抗肿瘤试验证实,重组Tsp_06558蛋白对小鼠黑色素瘤细胞B16F10、鸡肝癌细胞LMH和人肝癌细胞Hep G2肿瘤细胞的增殖具有抑制作用。6.25~200μg/m L重组Tsp_06558蛋白对肿瘤细胞抑制率最高可达到80%。100μg/m L重组Tsp_06558蛋白对3种肿瘤细胞的抑制作用均随着时间的延长而增强,作用时间达到30 h时抑制率达到75%。
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