泛素特异性蛋白酶USP26分子克隆及活性检测

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yygyogfny
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目的:泛素-蛋白酶体途径通过蛋白质的泛素化修饰,即泛素与靶蛋白氨基酸残基的结合来参与调节细胞细胞周期,膜蛋白转运,转录调控,组蛋白功能,免疫应答以及DNA复制和修复等多种重要进程。它对维持细胞正常的生命活动是非常重要的。然而这种蛋白修饰又是一种泛素化与去泛素化可逆、动态的过程。去泛素化酶通过负向调节蛋白的泛素化,在泛素介导的细胞过程中发挥重要作用。去泛素化酶(DUBs)功能失调可导致多种疾病,包括遗传性肿瘤和神经退行性疾病等。去泛素化酶(DUBs)多属于半胱氨酸水解酶,又可分为四个亚型:泛素特异性蛋白酶家族(USPs)、泛素C-末端水解酶家族UCH、含OTU结构域的半胱氨酸水解酶(OTU家族)以及Machado-Joseph病结构域蛋白酶(MJD家族)。UBP家族成员众多,并且含有Cys,His和Asp/Asn等高度保守的结构域。本文研究的去泛素化酶USP26就是USP家族中的一种。本课题研究的泛素特异性蛋白酶26(USP26)属于USPs超家族成员之一。有关USP26基因多态性与男性不育的关系还仅仅限于人群基因分型研究,但是受到人种、地域以及样本量等因素的影响,这些SNP是否与男性不育相关联还不是很清楚。本研究通过克隆人的USP26基因,并构建野生型USP26以及6种SNP的表达质粒,同时建立两种去泛素化酶活性检测体系,分析这些SNP是否对去泛素化酶活性产生影响,从而验证USP26基因是否引起男性不育,为后续的进一步研究提供理论支撑。方法:(1)应用分子克隆技术克隆USP26基因。采用DNA提取试剂盒从血液中提取正常人基因组DNA,采用分段扩增的方法,运用聚合酶链式反应(PCR)分别扩增出usp26-5′和usp26-3′。然后将基因片段usp26-5′和usp26-3′分别克隆到pGEM-T easy载体上,采用蓝白斑筛选实验确定阳性克隆并通过碱裂解法提取质粒,经双酶切鉴定正确后再测序分析。将测序正确的pGEM-T-usp26-5′和pGEM-T-usp26-3′重组质粒以pGEX-6p-1质粒为媒介,最终得到重组质粒pGEX-6p-1-usp26。(2)GST-USP26融合蛋白的表达及可溶性鉴定将重组质粒pGEX-6p-1-usp26转化到在大肠杆菌DH5α中并通过IPTG诱导表达,获得130kDa左右的GST-USP26融合蛋白,同时检测GST-USP26融合蛋白的可溶性。(3)以重组质粒pGEX-6p-1-usp26-WT为模版,采用定点突变的方法构建这6种SNP(G170R、E192E、F348L、T659M、K734N、E749D)的重组质粒以及C304S突变型质粒。然后通过限制性内切酶更换载体pACT7,从而又得到以pACT7为载体的重组质粒,为后面的活性分析做准备。(4)构建两种去泛素化酶活性检测体系,检测人野生型USP26、6种SNP以及C304S突变型去泛素化酶活性。①T7-USP/GST-Ub52方法将以pAC-T7为载体的重组质粒,野生型USP26-WT、6种SNP、C403S(无活性对照)、USP46(阳性对照)以及pAC-T7质粒(阴性对照)分别与pGEX-Ub52重组质粒共表达。其中pGEX-Ub52重组质粒表达的GST-Ub52作为模型底物。经过GSH-Sepharose-TM Resin纯化蛋白系统纯化GST融合蛋白,然后进行10%SDS-PAGE电泳检测。可将45kDa底物蛋白切断生成36kDa蛋白产物,即为去泛素化酶活性阳性,否则为阴性,而且通过两者的比例判断活性的大小。②GST-USP/Ub-Met-β-gal方法将以pGEX-6p-1为载体的重组质粒,野生型USP26-WT、6种SNP、C403S(无活性对照)、USP46(阳性对照)以及pGEX-6p-1质粒(阴性对照)分别与pAC-ub-β-gal重组质粒共表达。其中pAC-ub-β-gal重组质粒表达的Ub-Met-β-gal为模型底物。用小鼠抗β-gal单克隆抗体检测底物Ub-Met-β-gal的表达情况,应用Odyssey红外荧光扫描成像系统进行分析。Ub-Met-β-gal底物蛋白被切断成低分子量的Met-β-gal蛋白,即去泛素化酶活性阳性,两者比例判断活性大小。结果:(1)从人血液中克隆出泛素特异性蛋白酶USP26编码基因,全长2742bp。(2)构建出USP266种SNP重组质粒pGEX-usp26-G170R、pGEX-usp26-E192E、 pGEX-usp26-F348L、 pGEX-usp26-T659M、 pGEX-usp26-K734N、pGEX-usp26-E749D以及无活性突变质粒pGEX-usp26-C304S。经酶切鉴定及测序验证均正确。(3)表达出分子量约为130kDa的GST-USP26融合蛋白,与USP26(分子量约为104kDa)和GST(分子量为26kDa)的理论分子量相符,并且在15℃、37℃分别经IPTG诱导4小时此融合蛋白均不溶。(4)两种去泛素化酶活性检测方法得到一致的结果pGEX-6P-1质粒(阴性对照)与C304S突变无活性,而USP46(阳性对照)有一定活性,6种SNP活性均与野生型USP26相似,且都较强于USP46。图像上显示为质粒pGEX-6p-1以及C304S不能将45kDa的GST-Ub52切断成36kDa的产物,其余6种SNP以及野生型USP26均将GST-Ub52完全切成36kDa的产物,而USP46可将GST-Ub52部分切成36kDa的产物;而令一种检测体系,质粒pAC-T7以及C304S有两条带,最上面为底物Ub-Met-β-gal,最下面为内源性β-gal蛋白。USP46有三条带,不仅有上面的两条带,还有中间的底物Ub-Met-β-gal被去泛素化的产物Met-β-gal。6种SNP均有中间和下面的两条带。结论:1、成功克隆出人泛素特异性蛋白酶USP26基因。2、USP26基因编码序列为2742bp,编码913个氨基酸,推测分子量为104kDa,而GST分子量为26kDa,所以130kDa处条带为GST-USP26融合蛋白并且检测其不可溶。3、成功构建了USP266种SNP (G170R、 E192E、 F348L、T659M、K734N、E749D)以及C304S突变表达质粒。4、建立了两种去泛素化酶活性检测方法,但这6种SNP活性均有受到影响,活性依然很强。
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