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猪肝羧酸酯酶(pig liver esterase,PLE)是由多种同工酶组成的酶家族,属于丝氨酸水解酶类。已有研究提示PLE可能在猪的内、外源性酯类物质(包括前药)的水解和代谢中发挥着重要作用,PLE在猪体内表达水平和活性变化可能影响相关兽药的疗效和毒副作用。遗憾的是,目前人们对PLE的研究仍局限于其在有机化学合成领域的应用,很少涉及PLE与兽医临床用药疗效的关系以及与机体内毒物形成的关系。 PLE1是该酶家族表达丰度最高、最为重要的成员之一,进行PLE1功能性表达不仅可为研究猪肝羧酯酶水解兽药的特点提供高纯度的具有原有酶活性的酶,同时也为功能性表达该家族其它成员搭建技术平台;研究 PLE1的启动子,有助于揭示PLE1的转录调控分子机制,进而可预测在内外源性物质的作用下,PLE表达水平发生何种变化,以及这种变化导致相关药物疗效和毒副作用的变化,为临床用药提供必要的理论依据,为阐明该家族其它成员的转录调控机制提供有益参考。主要研究内容和结果如下: 首先,进行了PLE1的功能性表达。提取猪肝脏总RNA,反转录为cDNA,在PLE基因5和3同源区设计引物,扩增PLE同工酶亚型基因编码区,将扩增产物连接pMD-18T,测序结果表明克隆到包括PLE1在内的多种PLE同工酶;双酶切PLE1及pET15b,用T4连接酶连接,构建pET15b-PLE1表达载体;将分子伴侣pGro7质粒转化 E.coli Origami?2(DE3),CaCl2处理,制备 Origami-pGro7感受态细胞;pET15b-PLE1转化 Origami-pGro7感受态细胞,筛选出阳性克隆,命名为Origami-pGro7-PLE1;用L-Arabinose诱导分子伴侣pGro7首先表达,在细菌生长的对数期用IPTG诱导PLE1表达。在分子伴侣pGro7辅助下,PLE1重组蛋白以可溶性形式表达,经检测具有原有酶催化水解的活性。 利用巢式PCR技术,克隆得到PLE1基因5′端上游1153bp的调控区片段;对该调控区进行了生物信息学分析,发现含有典型的启动子序列,不存在TATA盒和CpG岛。但存在多个得分高的转录因子结合位点如C/EBP、 SP1、USF、SRY等,同时还发现存在EGF_1、VWFC_1、ANAPHYLATOXIN_1等7种基序;利用5-RACE技术对PLE1的转录起始位点进行了鉴定,发现PLE1翻译起始位点ATG上游-56bp处 G出现频率高,认为是 PLE1的转录起始位点;确定了 PLE1的核心启动区为-235/+66bp;PLE1的核心启动子区存在SP1和CEBP两个重要的转录因子结合位点,它们在PLE1基因的转录激活过程中发挥了重要的作用,突变GC盒,PLE1启动子活性下降55%,突变CEBP转录因子结合位点,启动子活性下降22%,双突变GC盒和CEBP位点,启动子活性下降46%;EMSA和supershift assays证明SP1和SP3均能结合于GC盒,C/EBPα和C/EBPβ均能结合于CEBP位点;进行了转录激活试验,C/EBPβ、SP1均表现为PLE1转录的强激活因子,单独作用均可强烈地上调PLE1启动子的活性,C/EBPα表现为PLE1基因转录的抑制因子,可大幅度下调PLE1启动子活性,SP3似乎对 PLE1启动子活性的影响不大,C/EBPα与 SP1、SP3和/或C/EBPβ共同作用时,可显著地下调PLE1启动子的活性,表现出负协同作用。