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神经生长因子(nerve growth factor,NGF)是神经系统最重要的生物活性分子之一,其生理作用十分广泛,尤其在促进神经元的生长、发育、分化与成熟、维持神经元的存活与损伤修复及再生等方面发挥着重要作用,它还参与免疫反应,并具有促进伤口愈合和血细胞生长,抑制肿瘤生长等作用。
NGF在人体组织中含量极微,已有报导从胎盘中纯化hNGF,但其组织来源极其有限,成本高产量低,不能满足科研和临床的需要,所以利用基因工程方法获得大量有生物学活性的NGF蛋白,对其基础理论研究和临床应用具有深远的意义。
目前,国内已有研究者尝试在不同的表达系统中进行重组表达,但是在表达产物中很难获得活性较高的二聚体形式的蛋白。由于目前发现的绝大部分的以含前导肽的前体形式合成的蛋白质,其前导肽都有帮助其正确折叠的作用,所以本研究对含前导肽的人NGF基因(proNGF)在大肠杆菌中进行了表达,并以此来探讨NGF前导肽在辅助成熟肽的折叠及二硫键的配对过程中的作用。本论文的主要研究工作和结果如下:
1.以pFastBac-preproNGF为模板,根据Genbank上提供的人NGF的基因序列和试验需要设计出特异的引物,在目的蛋白基因的上游引入编码肠激酶识别序列的碱基和NdeI酶切位点,用PCR的方法扩增出含前导肽的人NGF基因(proNGF)并克隆到pBS-T载体,对所构建的重组子pBS-T-proNGF进行分析鉴定。
2.把克隆的proNGF基因插入大肠杆菌表达载体pET15b中,构建重组表达质粒pET15b-proNGF,将分析鉴定正确的重组子转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS。
3.用1mmol/L IPTG诱导转化的大肠杆菌BL21(DE3)pLysS,表达菌经超声破碎后离心,上清和沉淀分别进行SDS-PAGE电泳检测,目的蛋白以包涵体的形式存在,融合蛋白分子量大小约为30.2kDa,表达量占全菌总蛋白量的19.2%。
4.表达产物的Western印迹鉴定结果显示,重组proNGF与兔抗人β-NGF的多克隆抗体发生特异性结合反应,在30kDa处出现单一的条带,表明诱导表达的重组proNGF具有免疫学活性。
5.通过镍柱亲合层析纯化和肠激酶切割得到了proNGF蛋白,分子量为27kDa。用Bradford法测定蛋白质浓度,经计算,从100mL表达菌中可得到13.1mg proNGF蛋白。
6.将纯化后的proNGF在氧化还原环境下进行透析复性,RP-HPLC法对复性结果进行检测,通过与标样保留时间的对比确定了已复性的成份.
7.对影响复性的环境因子进行初步的研究,RP-HPLC外标法对复性结果进行定量分析,计算出不同条件下的复性率。
8.PC12细胞活性鉴定试验显示,proNGF能诱导PC12细胞分化,出现神经突触样生长,表明透析复性后的proNGF具有良好的生物学活性。