论文部分内容阅读
细胞间隙连接是细胞之间进行信号转导和交流的通道,由细胞质分子的交换运输所介导。间隙连接通道由邻近细胞间的两组连接蛋白六聚体(即半通道或连接子)头对头对接偶合组装而成。目前已知人类的Connexins(Cx)家族包括Cx26、Cx30,Cx32等21种连接蛋白。其中Cx26是一类广泛存在于人体多种组织和器官的跨膜蛋白,尤其是在耳蜗和表皮上,对于听力、表皮的生长和分化等生理功能起着非常重要的作用。编码连接蛋白Cx26的基因GJB2上的点突变可导致伴随皮肤疾病的耳聋(KID综合征),以及其他形式的非综合征耳聋。已证实基因GJB2的D50N或G45E突变与KID综合征相关,该获得性突变导致细胞膜上形成的Cx26半通道处于泄露状态,即在生理条件下无法正常关闭。泄露的半通道致使细胞内代谢分子和跨膜离子梯度的丢失,而引起细胞死亡。同时,间隙连接通道和半通道都同时参与多种生理和病理反应,对于连接蛋白半通道的研究来说最大的挑战是缺乏仅阻断半通道而对间隙连接通道无影响的特异性试剂。因此,目前亟待解决的是开发能够特异性阻断Cx26半通道的小分子或抗体拮抗剂,用于研究Cx26半通道功能,并在KID综合征等疾病的治疗干预方面起一定作用。关于Cx26半通道的小分子阻断剂已有氟灭酸(FFA),甘珀酸(CBX)等,但该小分子也可阻断间隙连接通道。然而抗体阻断剂具有半衰期长、毒性小、靶向性更强等优势;而且目前针对离子通道的抗体拮抗剂筛选属于新兴的、具有挑战的研究领域。 本研究选取Cx26蛋白胞外段(EC1)为靶标,合成与Cx26胞外结构域(EC1)上41~56序列相同的多肽pepEC1.1(KEVWGDEQADFVCNTL)作为抗原,利用筛选人源组合抗体库的方法获得了针对Cx26的特异性单克隆抗体abEC1.1;ELISA,亲和力常数测定(Biacore T200)和免疫印迹(Western blot)等体外实验均显示该抗体不仅能与多肽pepEC1.1特异结合,结合常数KD值为73nM,而且可以识别并结合Cx26蛋白。进一步采用细胞免疫荧光手段及电生理方法研究证实:在细胞水平上,该抗体可特异性结合表达在细胞膜上的Cx26半通道,且抑制功能获得性突变的Cx26半通道(G45E或D50N)的活性,显著降低该通道异常开放引起的电流活动。此外,本研究深入探讨了Cx26结构及其突变体模型,通过蛋白结构模拟阐释了抗体abEC1.1阻断Cx26突变体半通道的具体作用结构域与机制。最后,采用初生5天小鼠耳蜗组织进行钙成像实验,笔者发现该单克隆抗体能够可逆地阻断开放的Cx26半通道,使其恢复正常功能。 综上,本文鉴定了一个针对Cx26的全人源单克隆抗体abEC1.1,且该抗体能够结合Cx26半通道,并显著地阻断Cx26半通道的异常开放电流。此外本研究通过结构模拟等研究初步阐释了该抗体的作用机制,这些成果能够为针对Cx26突变形成的半通道相关疾病,包括KID综合征和非综合征耳聋等疾病的抗体药物研发奠定基础。