HIV-1逆转录酶P66亚单位蛋白和整合酶蛋白的表达、纯化和体外活性检测

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获得性免疫缺陷综合征,简称艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS),是由免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染所引起的一种严重的传染性疾病。HIV/AIDS的流行已成为人类、社会和经济的灾难,估计全球存活的HIV感染者有3800多万人,2500多万感染者已死亡。2005年的新感染者约410万,死亡约280万。估计至2005年我国存活的HIV感染者和AIDS病人约65万人,2005年新发感染约7万人。我国的艾滋病疫情仍呈上升趋势,发病和死亡依然严重,存在疫情进一步蔓延的危险。目前尚无有效的预防性疫苗,治疗是控制AIDS的有效措施之一。目前治疗药物主要为HIV的逆转录酶抑制剂及蛋白酶抑制剂,但药物本身的毒副作用和HIV基因变异产生的耐药性导致的治疗失败不容忽视,因而寻找新的治疗靶位是必要的。 HIV逆转录酶(reverse transcriptase,RT)催化病毒的单股正链RNA逆转录成前病毒双链DNA,因此在HIV的致病过程中发挥着重要作用。HIV逆转录酶具有3种功能:RNA依赖的DNA聚合酶功能、DNA依赖的DNA聚合酶功能和RNase H功能。HIV逆转录酶是P66和P51两个亚单位以1:1组成的异二聚体。其中P51亚单位是P66亚单位C末端RNase H结构域被蛋白酶切割后的产物<[3]>。研究表明,P66亚单位含两个催化结构域:聚合酶结构域和RNase H结构域;P51亚单位只含有聚合酶结构域,在HIV逆转录酶异二聚体中仅起辅助性作用<[4-6]>。可见阻断HIV逆转录酶的作用即能阻断HIV的复制,一直以来HIV逆转录酶都是AIDS治疗的靶点。 HIV整合酶(integrase,IN)是病毒pol基因编码的32kD大小的蛋白,催化前病毒基因整合入人染色体。整合酶的作用包括两部分:①在病毒基因组3’端切除2个碱基,即3’端加工作用;②将宿主细胞的染色体双链切开交错5bp的切口,连接病毒基因组3’端和细胞染色体的5’端,形成磷酸二酯键,即链转移作用。由于整合酶在病毒复制过程中的重要性,并且在人的细胞中没有对应物<[7]>,所以整合酶的研究已成为AIDS药物研究中有吸引力的靶点。 本研究的目的是通过体外表达HIV-1逆转录酶P66亚单位蛋白和整合酶蛋白,得到纯度较高且具有活性重组蛋白,为抗HIV药物研究提供体外作用靶点,为开发国产HIV确证诊断试剂提供重组抗原。PCR方法从HIV-1 HXB2标准株中扩增出全长p66基因,插入表达载体pTWIN1,构建pTWIN-p66质粒。再将该质粒转化到表达菌BL21,在IPTG诱导下表达P66蛋白。表达产物经几丁质柱一步纯化得到P66蛋白纯品。纯化的。P66蛋白分别催化B95.8细胞总RNA、RT试剂盒中对照RNA,进行逆转录;同时以试剂盒中的M-MLV RT为对照进行相同的逆转录,PCR后电泳比较活性。结果显示我们构建的pTWIN-p66质粒在IPTG诱导下在原核细胞中表达量较高,经一步纯化后蛋白凝胶扫描纯度达88%。该蛋白在体外具有较好的逆转录活性。与M-MLV RT体外活性比较,两者活性相当。进一步的实验证实在42℃和50℃条件下,逆转录的活性HIVP66>M-MLV RT>AMV RT。同时采用大肠杆菌原核表达系统、pET30a,载体表达了HIV整合酶蛋白,将包涵体形式的融合蛋白进行两步纯化后,得到较纯的目的蛋白。并初步确定了蛋白复性的最适条件,对复性后蛋白的物理稳定性进行了初步检测。该研究为进一步开发国产HIV确证诊断试剂及抗AIDS药物的研究打下了初步基础。
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