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Tnfrsfllb蛋白是1997年新发现的肿瘤坏死因子受体超家族的一个新成员,被称为破骨细胞形成抑制因子(OCIF或称OPG),是一种可以抑制骨的破坏和吸收的分泌型糖蛋白,它可以抑制破骨细胞的分化成熟,参与骨密度的调节。现有研究表明Tnfrsfllb蛋白是RANK-RANKL-OPG系统的核心一员,在骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨癌等骨失调类疾病的发病机理方面起着中心作用。具体为:成骨细胞及骨髓基质细胞表达的RANKL,与破骨细胞或破骨细胞前体细胞表面上的RANK结合后,可促进破骨细胞的分化及骨吸收活性。成骨细胞系的多种细胞分泌表达OPG,与RANKL竞争性结合,阻止RANKL与RANK的结合,从而阻止破骨细胞活化及抑制骨吸收。OPG/RANK/RANKL系统参与了骨破坏的基本过程。但是在结构生物学方面,对它的研究仅限于基于同源结构进行的预测和理论分析。特别是OPG蛋白在发挥作用的时候首先存在受体同源二聚体与配体同源三聚体的相互作用,以及可能存在的受体同源二聚体的前聚合作用,这些相互作用就需要大量的氢键和疏水作用来发起和维持,因此从二级结构水平对这个课题进行研究,是从实验结构生物学角度对OPG蛋白结构和功能加深理解的必要途径。
本文首先利用生物信息学分析,对Tnfrsfllb基因所编码的全蛋白进行序列分析、比对,选择N末端CRD1,2(24-106aa)片段进行研究,同时对它的各种理化性质:蛋白分子量,等电点,半衰期,消光系数等进行了分析。利用分子克隆技术,PCR获得相关基因片段,对基因片段和载体pET28a/pGEX6p-1利用BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ进行双酶切消化,体外连接,构建表达工程质粒,并进行鉴定。对鉴定准确的质粒转染感受态细胞进行试表达以及可溶性分析。对于以包涵体表达的pET28a-Tnfrsfllb菌株,尝试进行包涵体变复性,获得一定量的高纯度的可溶性目标蛋白,但是鉴于包涵体变复性容易引起二硫键的错配,对于CRD这种富含半胱氨酸的结构域不合适。所以接下来的工作利用构建的pGEX-6p-1-Tnfrsfllb菌株进行可溶性的表达和纯化。试验发现16℃,0.1 mmol/L IPTG,25-30小时,目标蛋白实现可溶性表达。超声破碎细菌,离心,取上清后利用GST介质进行亲和层析纯化以及在AKTA仪器上利用superdex75分子筛进行纯化。将纯化所得的高纯度可溶性的目标蛋白利用圆二色谱仪进行圆二色谱分析,并利用随机软件进行分析。同样作为对照,对Fas蛋白的CRD1,CRD2进行了分析。结果发现作为这两个负责受体自聚合以及受体与配体相互作用的肽段都存在高含量的Beta折叠二级结构,分别为71.1%和57.3%。可能在高含量的Beta折叠二级结构基础上它也形成某种超二级结构,这样蛋白之间稳定的非共价相互作用就可以依靠β-折叠分子间或者分子内的疏水作用、氢键等进行维持,这对于受体二聚化作用以及配体三聚体和受体二聚体的结合方面可能有重要作用。这也为进一步理解其N端结构域的结构和功能奠定了基础。