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目的: 通过基因工程手段获得高效表达的rhFGF3工程菌株;建立可溶性形式表达rhFGF3的纯化技术及rhFGF3蛋白活性验证方法。建立氧糖剥夺/氧糖恢复(OGD/R)诱导PC12细胞损伤和氧糖剥夺(OGD)诱导大鼠原代海马神经元细胞损伤建立脑缺血疾病的细胞模型,观察rhFGF3对脑缺血疾病细胞模型的保护作用,并进一步从细胞分子层面阐明rhFGF3对PC12建立的脑缺血再灌注细胞模型的保护作用机制。 方法: 1. 从GeneBank中获取fgf3目的基因序列,连同两端的酶切位点序列,按照大肠杆菌偏好性进行合成。将合成后的目的基因序列与pET-3a载体连接,构建 pET3a-hFGF3 重组克隆载体。重组克隆载体经测序验证后转化到BL21(DE3)pLysS感受态中,30℃诱导6h后离心收集菌体,Western blot验证rhFGF3的表达情况,菌体经超声破碎后用SDS-PAGE法验证rhFGF3蛋白以可溶形式表达。 2. 基于FGF3的理论等电点及肝素亲和性等特征,建立了以离子交换层析及肝素亲和层析为基础的蛋白纯化方案。 3. 得到高纯度重组蛋白后,利用MTT法分别检测rhFGF3蛋白对NIH 3T3细胞和PC12细胞的促增殖生物学活性。 4. 鉴于FGF3在胚胎神经发育中重要作用已有的研究,我们决定研究rhFGF3蛋白对脑缺血疾病的影响,采取通用的构建脑缺血再灌注细胞模型的方法,氧糖剥夺/氧糖恢复诱导PC12细胞来构建脑缺血再灌注模型,确定最适的氧糖剥夺的时间,检验不同浓度的rhFGF3蛋白对该模型细胞的保护作用。同时提取了大鼠的原代海马神经元,氧糖剥夺建立脑缺血模型,进一步验证rhFGF3在体外对脑缺血神经细胞模型的影响。 5. 利用PC12细胞株,在细胞分子层面利用Western Blot技术分析rhFGF3对OGD/R诱导PC12细胞损伤保护作用的机制。 结果: 1. 合成fgf3基因序列,并与表达载体pET-3a连接,测序验证得到阳性的pET-3a-hFGF3重组质粒。重组质粒转化入大肠杆菌表达菌BL21(DE3)pLysS感受态中。在最优诱导条件下,成功诱导rhFGF3以可溶形式表达。 2. 建立了以理论等电点和肝素亲和特性为依据的纯化方案,得到了纯度较高的rhFGF3蛋白。 3. 利用MTT法检测rhFGF3蛋白对NIH 3T3和PC12细胞的促增殖活性,结果表明,rhFGF3蛋白对NIH 3T3细胞的增殖活性较PC12细胞更加显著,具有更好的灵敏度和特异性。 4. 利用PC12细胞建立了脑缺血再灌注的细胞模型。通过MTT法和Hoechst 33258染色证明了rhFGF3蛋白在10ng/mL对脑缺血再灌注细胞模型有显著的抗凋亡保护作用。 5. Western Blot分析rhFGF3对OGD/R诱导的脑缺血再灌注细胞模型中线粒体信号通路相关蛋白,线粒体细胞色素C,Bax,Bcl-2,c-caspase-9,c-caspase-3的影响。结果表明,与模型对照组相比,模型给药组胞浆中细胞色素C水平表达减少,Bcl-2/Bax的比例也有一定的升高,c-caspase-9,c-caspase-3表达降低。 6. 提取大鼠的原代神经元,并经OGD处理诱导损伤。免疫荧光染色结果显示, OGD处理组神经元的轴突断裂严重。经OGD处理并给rhFGF3(20ng/mL)实验组与OGD处理组相比,神经元结构较完整,轴突长度较长。再次在体外证明了rhFGF3对脑缺血细胞模型的保护作用。 结论: 成功的利用大肠杆菌表达系统诱导表达rhFGF3蛋白,并通过阳离子交换层析和肝素亲和层析纯化获得活性较高的rhFGF3蛋白。纯化后的rhFGF3蛋白对OGD/R诱导的PC12细胞和OGD诱导的原代神经元细胞凋亡有显著的保护作用,并通过OGD/R诱导PC12细胞建立的脑缺血疾病模型进一步验证其对神经保护的作用机制,证明这种保护作用是通过线粒体信号通路实现的。