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神经生长因子(nervegrowthfactor,NGF)是神经系统最重要的生物活性分子之一,对调节神经元的生长、发育、分化、存活及损伤神经的再生修复具有重要作用,并且参与维系神经、免疫和内分泌系统之间的平衡。
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,不能满足对hNGF的需求,所以利用基因工程方法获得有生物学活性的hNGF制品,对其基础理论研究和临床应用具有深远的意义。
本研究利用原核(大肠杆菌)表达系统,成功表达了人β神经生长因子的成熟肽,表达产物经SDS-PAGE,Western-blot分析,分子量为16.9kD,与预期值相符,同时具有免疫学活性;经鸡胚背根神经节(DRG)感觉神经元鉴定,表达的重组NGF具有良好的生物学活性。我们的研究为在原核表达系统中高表达NGF、并且快速获得较纯的具有生物学活性的NGF提供了简便的途径,也为NGF的性质研究,以及NGF的临床应用研究打下了基础。主要研究内容及结果如下:
1.β-NGF的基因克隆。从人胎盘组织中提取总DNA,经PCR扩增编码人β神经生长因子(β-NGF)成熟肽的基因,并克隆到大肠杆菌表达载体pET15b中,将重组质粒pET15b-NGF转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS,测序结果与Ullrich等报道的人NGF基因序列完全一致。
2.NGF成熟肽蛋白的诱导表达。用1mMIPTG诱导转化的大肠杆菌BL21(DE3)pLysS表达,表达后的全菌蛋白进行SDS-PAGE电泳检测,目的带分子量大小约为16.9kD,与预期值相符,表达量可达全菌总蛋白量的25%。
3.重组NGF的纯化和复性。表达的目的蛋白绝大部分存在于包涵体沉淀中,对表达后的菌体进行超声裂解,释放包涵体后,对其进行初步纯化最后溶于8M尿素中,再用His-tag柱对其进行亲和层析纯化,经SDS-PAGE检测,纯化后得到了不含其他杂蛋白的单一NGF条带,蛋白纯度可达90%以上,从每升表达菌液中可以得到4.56mgNGF。然后将过柱纯化后的NGF进行透析复性。
4.重组NGF的免疫学活性及其生物学活性检测。表达产物的Western印迹鉴定结果显示:重组人神经生长因子能与兔抗人β-NGF的多克隆抗体发生特异性结合反应,在16.9kD处出现单一的条带,表明诱导表达的重组NGF具有免疫学活性。鸡胚背根神经节感觉神经元鉴定试验表明,本实验表达的重组NGF具有良好的生物学活性。