2022, 49(1):5-7. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0015
摘要:细胞的各种生物学过程同时发生并协调进行,而且每一个生物学过程都包含合成、催化、调控等一系列功能。这些功能的完成几乎都有蛋白质复合物或蛋白质构成的复杂网络参与。疾病的发生通常会表现出蛋白质的异常改变,因此疾病发生和诊断往往会涉及蛋白质或多肽的变化和检测[1]。寻找和确定反映疾病发生的早期指标是生物医学研究的主要目标之一,特别是由基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学、表观遗传组学等组成的多组学研究,为常见病甚至罕见病的精准诊断提供重要线索[2-3]。其中蛋白质组学、代谢组学以及表观遗传组学都包含蛋白质或多肽的定性与定量检测。寻找能够治愈或延缓疾病发生发展的有效药物是生物医学研究的另一个目标。目前研究的绝大多数药物靶标都是蛋白质,而且体内大多数信号转导过程的效应因子主要是多肽。因此,蛋白质和多肽是药物研发的理想靶点[4]。自胰岛素问世的一个世纪以来,超过80个多肽药物上市,它们被用于治疗糖尿病和癌症等多种疾病[5]。虽然人体内全部的蛋白质超过一万种,但是目前确定的药物靶点仅有500种左右,疾病的精准治疗亟待发现那些被忽略的全新治疗靶标。在纳米科学和智能交互技术的助力下,结合蛋白质组学的蛋白质及多肽检测技术,被广泛应用于疾病早期诊断标志物和药物治疗靶点的发现,一旦突破快速准确检测和新药研发创制这两个瓶颈,即可实现生物医学中的精准诊断和精准治疗[6-7]。
随着全球老龄化问题的日益严峻,与衰老密切相关的疾病已成为主要的公共健康危机,其中最受关注的两类疾病是癌症和神经退行性疾病。世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)发布的2020年全球最新癌症负担数据中,中国新发癌症人数和癌症死亡人数分别为457万和300万,均位居全球第一[8]。国际阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)协会发布的《2021年世界阿尔茨海默病报告》中,全世界有5 500多万人患有AD等相关认知障碍,是全球第七大死亡原因 (https://www.alzint.org/resource/world-alzheimer-report-2021/)。《中国阿尔茨海默病报告2021》显示,中国AD及其他痴呆患病人数为1 300多万,患病率和死亡率均略高于全球平均水平[9]。当前蛋白质与多肽检测和治疗方面的研究进展,也主要集中在癌症和神经退行性变领域。癌症靶向药物多为激酶抑制剂,它们作用于肿瘤信号通路中的激酶;抗体药物多针对细胞表面受体/抗原,介导免疫反应。在AD、额颞叶痴呆(frontal temporal dementia,FTD;仅次于阿尔茨海默病的常见痴呆类型)、帕金森病(Parkinson disease,PD)和肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)等多种神经退行性变中,疾病相关的蛋白质或多肽发生错误折叠,在神经细胞内或细胞间形成不溶性的淀粉样沉积是其典型的病理学特征[10]。以特定蛋白质和多肽为靶点,设计检测和治疗方案是目前AD等疾病诊疗研究中的主要研究领域。本期《生物化学与生物物理进展》以“蛋白质、多肽的检测与疾病诊疗”为主题,共刊出20篇文章,包括14篇综述论文和6篇研究报告,主要涵盖4个方面的研究进展,分别是:蛋白质与多肽的致病机理、基于蛋白质与多肽的诊断技术与治疗策略、基于蛋白质与多肽的药物研发、蛋白质与多肽的检测技术。
首先,在疾病发生发展过程中,蛋白质和多肽发生变化的机理研究是疾病诊断和治疗的核心,仍需要广泛而深入的认识和理解。“蛋白质与多肽的致病机理”专题包括3篇综述和2篇研究报告:总结了TDP-43在体外和体内发生聚集和相变的研究进展,为发现治疗ALS、FTD和AD等多种神经退行性疾病的潜在靶点提供新视角(石丽君等);综述了细菌的各信号系统调控细菌耐药性的机制、途径和调控网络等多层面的研究进展,为靶向细菌信号系统、阻断菌体间信号联络和遏制细菌耐药性提供研究策略(吕铄言等);评述了微生物通过多种方式对消毒剂产生抗性的机理,有助于理解消毒剂的有效性并实现科学消毒(张可玟等);研究了缓激肽(BK)对豚鼠的肠黏膜下神经丛的作用,发现其通过B2受体诱导肠神经细胞的环氧合酶(COX2)表达上调,并引起前列腺素E2(pGE2)的释放(马圣尧等);研究了电压门控钠离子通道阻滞剂,发现富含半胱氨酸的颊腺蛋白(CRBGP)通过抑制FAK-AKT通路表现抗炎和抗肿瘤作用,为理解胶质瘤的转移和侵袭机制提供线索(韩健美等)。
其次,对蛋白质和多肽的致病机理了解越清楚,基于蛋白质与多肽的诊断技术与治疗策略才能越有针对性。人体体液中含有由细胞、组织和器官分泌的蛋白质、多肽及其降解物等,蕴含着丰富的人体生理、病理相关的生物学及临床信息,是疾病诊断和药物评价的重要标志物。基于蛋白质与多肽的诊断技术与治疗策略的研究是多角度和多层面的,该专题包括7篇综述论文:综述了纳米技术在AD蛋白质类生物标志物体外检测的研究进展和应用前景,为AD的早期诊断、预后判断和药效评价等精准诊疗研究提供参考(宋诗洁等);介绍了家族型AD中β淀粉样蛋白(Aβ)的不同突变体和散发型AD中Aβ的不同修饰形式,探讨了它们的聚集特性及其在AD病理过程中的影响,为开发AD诊断和治疗新方法提供研究思路(郝秀萍等);总结了包括体液和周围神经组织等不同样本中α突触核蛋白(α-synuclein)检测的最新研究进展,以及靶向α-synuclein作为PD治疗的可能策略,为PD生物标志物的研究和应用提供了有益参考(栾明月等);评述了CKLF1在缺血性脑卒中的作用机制和潜在抗卒中药物,提示CKLF1可作为治疗缺血性脑卒中的潜在靶点(谌浩东等);评价了甘丙肽及其受体对抑郁症的调节作用和可能机制,有助于开发以甘丙肽为靶点的抗抑郁药物(薛冰等);综述了免疫吸附在多种自身免疫疾病中的研究进展,并讨论了该方法的有效性和安全性,为其临床应用提供参考(姬芳玲等);从蛋白质组学角度,总结了血浆中低分子量蛋白与多肽的分类特性、富集鉴定策略和功能研究进展以及潜在临床应用,为综合研究蛋白质和多肽的诊断和治疗策略提供全方位的解决思路(李娜等)。
再次,对于疾病诊断技术与治疗策略的深入探索,可为相关新药设计提供更充分更坚实的理论基础。“基于多肽与蛋白质的药物研发”专题,包括3篇综述和2篇研究报告:总结了针对AD相关的Aβ和Tau蛋白以及PD相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展,为研发神经退行性疾病的有效新药提供思路(吴思等);综述了靶向蛋白质降解技术的作用机制和研究进展,比较了多种技术在药物靶点的确认以及新药开发中的优缺点(张晓元等);评述了遗传密码子扩展技术的前沿进展,及其在研发蛋白质及多肽类药物中的应用,为提高药物质量与疗效提供解决方案(高晓威等);研究了蚓激酶组分对乙肝病毒蛋白的降解作用、在肝细胞中对乙肝病毒抗原分泌的抑制作用和在动物模型中对病毒传播的降低作用,探讨了蚓激酶组分减弱乙肝病毒传播和保护肝细胞的可能机制(周园等);研究了天然化合物槲皮苷对细胞内钙调蛋白磷酸酶的抑制作用和对小鼠的免疫抑制活性,提示槲皮苷作为新型低毒性免疫抑制剂的潜在可能(王梦奇等)。
最后,蛋白质与多肽的检测技术的进步会持续助力疾病诊疗的发展。此专题包括1篇综述和2篇研究论文,综述了蛋白质即时检测的多种新方法及与智能交互技术的结合应用,为未来开发既准确灵敏又简便快捷的蛋白质即时检测方法提供新策略(康秀芝等);利用基于金纳米粒子的人工抗体代替常用天然酶标抗体实现优于传统ELISA检测的准确性和一致性,为提高临床诊断的准确性和灵敏度提供新方法(许艳娇等);建立快速筛选核酸适配体的方法,分离并鉴定核酸适配体的结合蛋白,为鳗弧菌病害的防控及新型核酸适配体药物的开发提供思路(郑江等)。
以上论文选题和内容属于当前蛋白质与多肽的检测和疾病诊疗方面的前沿进展,我们希望这些作者的专业视野或研究结果为精准医学中疾病的早期精确诊断和对药物的精确应用及评估提供新的研究思路和有益参考。
2022, 49(1):8-22. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0330
摘要:随着全球老龄化人口的急剧增加,神经退行性变已经成为危害公共健康的主要疾病。在神经退行性疾病(肌萎缩侧索硬化症(ALS)、额颞叶变性病(FTLD)和阿尔茨海默病(AD)等)患者脑组织中均能观察到蛋白质聚集形成的包涵体,其中TAR DNA结合蛋白43(TDP-43)是主要成分之一。目前已发现多个TDP-43基因突变与家族性ALS密切相关。TDP-43属RNA/DNA结合蛋白,参与细胞内多种RNA代谢过程,它可以在细胞核和细胞质之间穿梭,通过相变诱导胞质和核质包涵体的形成。本文简要总结了TDP-43在体内和体外聚集以及发生相变的研究进展。理解TDP-43的异常相变将有助于寻找神经退行性疾病的潜在治疗靶点。
2022, 49(1):23-33. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0289
摘要:耐药菌的日益增多给临床治疗带来巨大的困难,揭示耐药机制成为遏制耐药菌的基本环节。细菌的信号系统是菌体之间信息交流的主要渠道,在调控细菌耐药性方面发挥重要的作用。本文梳理了细菌双组分系统、群体感应系统、第二信使、吲哚等细菌信号系统(分子)与细菌耐药性的关系,总结了各信号系统调控细菌耐药性的机制和途径,包括调控生物膜的形成、调节药物外排泵的活性、激活抗生素灭活酶、提高耐药基因表达水平、促进耐药基因转移、修饰细胞壁结构等,涉及到细菌耐药的多个环节。各信号系统不仅可以独立调控耐药,还可以互相作用,形成调控网络,从多个层面调节细菌耐药性。因此,靶向细菌信号系统,阻断菌体之间的信号联络,有望成为遏制细菌耐药性日益严重的新策略。
2022, 49(1):34-47. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0300
摘要:在物体表面和传播介质中,消毒剂能有效抑制或杀死微生物,广泛用于食品、卫生、健康、防疫等领域。在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情期间,全球消毒剂的使用量激增,对有效防控病毒传播和防止疫情扩散起到重要作用。但消毒剂的不正确使用会降低其有效性,甚至会诱导微生物产生抗性,从而增加传染性疾病的传播风险。微生物的消毒剂抗性基因还会通过繁殖传代增殖或在不同种属间水平转移而加剧其污染和传播风险,严重威胁到公共卫生安全。目前,抗生素抗性基因(ARG)的广泛出现引起了全球对公共卫生的关注,但对消毒剂的抗性认识非常有限。本文综述了近年来微生物对消毒剂抗性的研究,着重就微生物通过形成生物膜、降低细胞膜通透性、过量表达外排泵、产生消除或减弱消毒剂的特异性酶、改变作用靶点等方式产生抗性的机理进行综述。另外针对微生物消毒剂抗性的获得和传播,对染色体和质粒介导的抗性基因、环境中微生物消毒剂抗性与抗生素抗性的关联进行了论述。消毒剂抗性基因能通过质粒、噬菌体等可移动遗传元件,以转化、转导或接合的方式转移传播,对科学消毒提出新要求。
韩健美 , 李嘉阳 , 巴月 , 周蓉 , 李双娇 , 肖蓉
2022, 49(1):48-61. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0359
摘要:目的 电压门控钠通道(voltage-gated sodium channels,VGSCs)表达于胶质瘤U251细胞,并影响U251细胞的增殖、侵袭和凋亡。富含半胱氨酸的颊腺蛋白(cysteine-rich buccal gland protein,CRBGP)是一种从日本七鳃鳗颊腺中分离出来的VGSCs阻断剂。本文旨在探究CRBGP是否因具有VGSCs阻断功能从而能够抑制U251细胞的活性。方法 首先采用MTT法检测了CRBGP对U251细胞增殖的作用,并分别利用莱特-吉姆萨、FITC-phalloidin和Hoechst 33258染色法观察CRBGP处理后U251细胞的形态、细胞骨架和细胞核。细胞外基质蛋白如IV型胶原蛋白、纤连蛋白和层黏连蛋白用于检测CRBGP对U251细胞黏附的影响。此外,本文采用transwell法检测CRBGP处理后U251细胞的迁移和侵袭能力,并通过Western blot方法探讨CRBGP诱导U251细胞凋亡并抑制其运动的内在机理。最后,通过酶联免疫吸附测定法检测CRBGP对U251细胞的抑炎效果。结果 CRBGP通过线粒体依赖途径诱导U251细胞凋亡,阻断促炎因子白介素-6的释放,从而抑制U251细胞增殖。同时,CRBGP对VGSCs的阻断作用和抗炎活性有助于其抑制U251细胞的黏附、迁移和侵袭。最后,CRBGP通过抑制FAK-AKT信号通路影响U251细胞的增殖和运动。结论 CRBGP可能因具有VGSCs抑制特性而表现出抗肿瘤活性,为VGSCs在胶质瘤中的作用提供了依据。
马圣尧 , 王伟瑜 , 王怀杰 , 张达矜 , 张美家 , 高志芹 , 杨晓云 , 杨阳 , 曲梅花
2022, 49(1):62-71. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0375
摘要:目的 缓激肽和缓激肽B2受体在肠神经系统中起重要作用。缓激肽通常参与肠道的炎症反应和神经保护,这种作用取决于缓激肽诱导前列腺素的形成。环氧合酶1(COX1)和环氧合酶2(COX2)催化花生四烯酸转化为前列腺素。本研究旨在探讨缓激肽刺激对豚鼠肠神经前列腺素E2(pGE2)释放和COX2表达的影响及信号机制。方法 本文通过免疫荧光检测肠神经细胞中COX2与神经细胞标志物Anti-Hu和chAT的表达;采用PCR及蛋白质印迹(Western blot)检测不同条件下缓激肽刺激对COX2表达的影响;使用缓激肽B1受体的选择性拮抗剂Leu-8和B2受体的选择性拮抗剂HOE-140,研究缓激肽影响COX2表达的信号机制;利用COX2选择性拮抗剂NS398和COX1拮抗剂FR12207,观察COX2在缓激肽诱导pEG2释放的作用。结果 COX2与神经细胞标志物Anti-Hu和chAT在肠神经细胞上共同表达,缓激肽可通过B2受体诱导肠神经细胞COX2的表达。缓激肽刺激引起的肠神经细胞pGE2的释放与COX2表达升高密切相关。结论 缓激肽通过B2R影响肠道黏膜下神经丛COX2的表达,肠道缓激肽刺激引起pGE2释放与肠神经COX2信号激活有关。这为缓激肽在肠道炎症疾病中的作用提供了合理的解释。
2022, 49(1):72-85. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0296
摘要:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种最常见的神经退行性疾病。AD的精准诊断技术, 特别是早期诊断技术是临床亟需的。近年来,以生物标志物为基础的非侵入性体外诊断技术发展迅速,特别是利用纳米材料和纳米技术的高表面活性、独特的光电特性、生物相容性好、易于表面修饰、小型化、集成化等特点,发展了新型的AD体外检测和诊断的纳米技术,大大提升了AD检测的灵敏度和准确性,并且具有简便快速等特点,在AD疾病的早期诊断、预后判断以及疗效评估等方面发挥着重要的作用。本文综述了AD蛋白质类生物标志物检测纳米技术的研究进展,介绍了纳米材料在生物标志物富集方面发挥的重要作用,阐述了以纳米材料为基础的光电信号转导技术以及增强检测信号和提高检测灵敏度的方法。除此之外,还简要介绍了AD纳米检测技术在临床诊断、预后和疗效评估方面的应用前景,总结了AD体外诊断技术的优势及面临的挑战,为AD精准诊疗研究提供参考信息。
2022, 49(1):86-99. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0346
摘要:帕金森病(PD)是一种隐匿性和进行性发展的神经退行性疾病,在65岁以上人口中约占2%~3%,是第二大常见的神经退行性疾病。PD的致病因素尚未明确,但α突触核蛋白(α-synuclein)的错误折叠和聚集所形成的路易小体被认为是PD的典型病理学改变。由于缺乏可靠的生物标志物,PD的早期诊断较难。本文总结了PD患者不同样本中检测出的α突触核蛋白的最新进展,包括体液(脑脊液、血液、唾液)和周围组织(皮肤、嗅觉黏膜、唾液腺、肠道黏膜),以期进一步了解PD的生物标志物研究。此外,还综述了针对α突触核蛋白治疗PD的新进展。
2022, 49(1):100-112. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0242
摘要:淀粉样蛋白级联假说是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)病因学的核心,但在过去几年中,靶向淀粉样斑块并未实现成功的免疫治疗。最近几年,不同形式的β淀粉样蛋白(Aβ)引起人们的关注。本文总结了关于早发性AD患者大脑中不同Aβ突变体和散发性AD患者大脑中已经鉴定出的经过酶切及修饰产生的不同形式Aβ的研究进展,重点阐述了这些Aβ的聚集特性和在AD发展中的影响,并对目前报道的Aβ变体检测分析方法进行了概述。本文旨在为今后深入研究不同形式的Aβ及相关分子在AD病理过程中的作用、开发诊断和治疗AD新方法提供参考。
2022, 49(1):113-125. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0335
摘要:甘丙肽(galanin, GAL)作为治疗抑郁症的可能靶点被关注已久,但目前仍未有广泛应用的GAL类抗抑郁药物。GAL可与3种G蛋白偶联受体(GalR1~3)结合,GalR1和GalR3介导促进抑郁的作用,GalR2介导抗抑郁的作用。GAL的N端有生物活性的片段GAL(1-15),通过其受体GalR1-GalR2异聚体(heteromer),介导比GAL更强的调节抑郁效应。GAL(1-15)还可以通过GalR1-GalR2异聚体与5-羟色胺1A受体(5-HT1AR)相互作用形成GalR1-GalR2-5-HT1AR异聚体的方式,加强5-HT1AR激动剂的抗抑郁效果。此外,GAL及其受体还与去甲肾上腺素、神经肽Y、脑源性神经营养因子、多巴胺等递质或因子交互作用调节抑郁。本文梳理GAL及其受体对抑郁的调节作用及其可能机制,并对以GAL及其受体为靶点开发的药物应用于临床治疗抑郁症的可能性进行探讨。
谌浩东 , 刘杨波 , 宁娜 , 冯聚玲 , 艾启迪 , 杨岩涛 , 贺文彬 , 楚世峰 , 陈乃宏
2022, 49(1):126-138. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0256
摘要:缺血性脑卒中是一种血液循环障碍疾病,可导致严重的神经功能缺损。卒中病人中约有87%的病例为缺血性卒中。神经炎症是中风损伤的主要病理状态之一。CKLF1是2001年发现的非经典CC型趋化因子,对单核细胞、中性粒细胞和淋巴细胞表现出很强的趋化活性。CKLF1在胎儿大脑中含量最高,但在健康成人阶段不存在。越来越多的证据表明,CKLF1表达在成年卒中动物模型中,并被重新激活,参与神经炎症反应的多个过程。然而,其生物活性和药物发现的发展仍缺乏系统的文献报道。因此,我们收集已发表的资料并做此综述,简要阐明CKLF1在缺血性脑卒中中的作用,并解释其加重缺血性脑卒中的机制。此外,还发现了一些潜在的抗卒中药物,表明CKLF1是治疗缺血性卒中的潜在靶点。
2022, 49(1):139-148. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0384
摘要:自身免疫疾病治疗的常规方法(如免疫抑制剂和血浆置换等)缺乏足够的安全性和有效性,因此,寻找新的治疗方法十分必要。免疫吸附(immunoadsorption,IA)是一种通过选择性或非选择性去除自身致病抗体,从而实现对自身免疫疾病治疗的方法。本文介绍了免疫吸附在扩张型心肌病、特发性膜性肾病、系统性红斑狼疮、重症肌无力4种自身免疫疾病中的研究和临床应用,讨论了该治疗方法的有效性和安全性;同时指出,免疫吸附要在更多的疾病中实现临床应用,还需要在可信度、地域性、样本量等方面做更加深入的临床前试验。
2022, 49(1):149-158. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0241
摘要:血浆是临床上使用频率最高的体液样本,具有采样无创、使用便捷以及内含物丰富等特点,是挖掘疾病相关潜在生物标志物的重要来源。血浆中低分子量蛋白与多肽(low molecular weight proteins and peptides,LMWPs)包括细胞因子、生长因子、多肽类激素和蛋白质降解产物等,其以分子质量较小、序列可表征、来源广泛等优势,得到了研究人员的青睐。近年来,随着高分辨率、高灵敏度质谱仪与计算科学的不断发展,新技术新方法的融入,LMWPs相关研究也有了新的发展。本文结合当前本领域的研究热点,介绍了血浆LMWPs的分类,包括完整小蛋白、蛋白质降解物、神经肽、免疫多肽、载体蛋白结合的LMWPs和小开放阅读框编码的多肽,同时总结了血浆LMWPs在富集方法、研究策略、功能研究以及疾病相关生物标志物方面的研究进展,并对血浆LMWPs面临的挑战和未来的研究方向进行了讨论。
2022, 49(1):159-170. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0387
摘要:蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。
2022, 49(1):183-201. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0332
摘要:通过遗传密码子扩展技术位点特异性插入非天然氨基酸(noncanonical amino acids,ncAAs)可在原子水平上对蛋白质的结构与功能进行操控。目前该技术能够向包括高等动植物在内的各种生命体中插入200多种ncAAs,已被广泛应用于生物医药领域。凭借能够在蛋白质中定点引入可控生物正交化学官能团的独特优势,该技术不仅可以用于蛋白质及多肽药物的研发,提高蛋白质及多肽药物的质量与疗效,而且可以为一些人类重大疾病的预防和治疗提供开创性解决方案。本文将重点关注遗传密码子扩展技术的前沿进展及其在各类抗体、细胞因子以及抗菌肽等蛋白质及多肽类药物中的应用,同时也对其衍生的新型生物治疗手段进行简单阐述。
周园 , 牟丽娴 , 范士超 , 王秀梅 , 曹潇 , 王学清 , 张奉学 , 赵静 , 魏艳 , 赫荣乔
2022, 49(1):202-218. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0003
摘要:目的 蚓激酶同工酶(LKIs)作为肠溶胶囊的有效成分,用于治疗血栓性疾病已有30多年历史。近年来,LKIs在其他危重疾病中的研究时有报道。本文关注LKIs在乙型肝炎方面的作用。方法 乙型肝炎表面抗原(HBsAg)、核心抗原(HBcAg)和e抗原(HBeAg)分别与不同浓度LKIs孵育,观察这些蛋白质的降解和估计肽链的切割位点。HepG2.2.15细胞与LKIs孵育,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)和蛋白质印迹(Western blotting)检测细胞分泌的HBsAg和HbeAg。LKIs灌胃Balb/c小鼠30天,采用ELISA和Western blotting检测其血清HBsAg和HBeAg,免疫组化染色检测肝组织中的HBcAg。采用苏木精-伊红染色分析乙肝病毒转基因小鼠肝组织的损害,并通过ELISA定量分析血清谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)。腹腔注射后,取大鼠血清和肝组织,测定其中的LKIs含量,从而观察LKIs的吸收。采用LKIs给龙岩麻鸭灌胃30天,通过PCR检测其血清HBV DNA。结果 蚓激酶肠溶胶囊的有效成分是含有6种LKIs的复方蛋白酶药物,可以降解HBV编码的蛋白质。LKIs降解HBsAg的位点为K141/P142及R160/F161;HBcAg为R142/E143;HBeAg为R122/E123。LKIs可显著抑制HepG2.2.15细胞分泌HBsAg和HBeAg。LKIs灌胃,HBV转基因小鼠血清HBsAg和HBeAg水平及肝组织的HBcAg水平均降低,提示病毒的组装和释放可能受到了抑制。在LKIs处理的转基因小鼠中,血清GPT和GOT水平降低,肝组织溶解数量减少,表明LKIs对小鼠肝细胞具有保护作用。LKIs灌胃龙岩麻鸭,血清中DHBV DNA水平明显下降,停药后出现反弹。结论 LKIs通过降解HBs、HBc和HBe蛋白,可能干扰HBV的装配和释放,减少病毒在肝细胞之间的传递,从而对肝细胞起到保护作用。
王梦奇 , 柳继琼 , 佟丽 , 谢雨菲 , 陈晖 , 赵长云 , 王磊 , 刘媛媛 , 高雅丹 , 张牧 , 向本琼 , 魏群
2022, 49(1):219-232. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0381
摘要:目的 以钙调蛋白磷酸酶(CN)为靶酶,从中草药中寻找高效、低毒的免疫抑制剂。方法 以CN为靶点,筛选并分离能够抑制其活性的天然化合物。在细胞和动物水平评价该化合物的免疫抑制效果及毒副作用,并通过荧光猝灭、分子对接、免疫印迹、双荧光素酶报告基因、实时定量PCR等实验探究天然化合物与CN的作用机理及可能的免疫抑制作用机制。结果 槲皮苷在体外和细胞内均能抑制CN的活性,并且能够有效抑制小鼠脾细胞的增殖,缓解小鼠迟发超敏反应。毒理研究结果显示,槲皮苷对实验小鼠无急性毒性,且毒副作用很小。荧光猝灭实验和分子对接分析表明,槲皮苷可能与CN上的两个位点相结合,并通过CN-NFAT通路参与调节免疫反应。结论 通过筛选获得了新型CN抑制剂槲皮苷。槲皮苷具有成为新型低毒免疫抑制剂的潜在可能。
康秀芝 , 陈悦 , 田宇琳 , 刘梦竹 , 孙晶 , 郎明非
2022, 49(1):233-241. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0209
摘要:蛋白质是细胞各类代谢和调控等生命功能的执行者,也是致病因子、药物等对机体作用的重要靶分子。研究蛋白质表达是理解生命现象、疾病进程和药物作用的基础。临床上常规检测方法需要大型仪器支持,但随着医学事业的发展,即时检测(POCT,也称现场检测、床旁检测)成为重要的发展趋势。POCT可以改善患者和医生之间的互动方式,建立一种积极的医疗模式。除诊断、治疗疾病外,对从事应急工作的人员来说,POCT在现场和远程检测方面都有优势,因此研发既准确灵敏又简便快捷的蛋白质即时检测方法至关重要。
2022, 49(1):242-249. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0293
摘要:目的 酶联免疫吸附测定(ELISA)被广泛用于抗体或抗原的检测,并被视为临床实践中的金标准,可提供相对可靠、灵敏和特异的检测结果。ELISA的本质是抗原与相应抗体之间的特异性相互作用。然而,天然抗体固有的不稳定性是ELISA的一个难以克服的弱点,并可能导致检测结果的重现性差甚至错误的诊断结果。本课题组先前应用构象工程方法开发了一种基于金纳米粒子的人工抗体(简称金抗体)。金抗体可以像天然抗体一样特异性地与抗原相互作用,并且具备远优于天然抗体的稳定性。出色的稳定性使金抗体可能成为天然抗体更好的替代物,用于ELISA中。方法 经过必要的优化并与辣根过氧化物酶(HRP)耦联后,制得酶标金抗体10HRP-(Au-400P1),然后用酶标金抗体代替天然酶标抗体用于ELISA检测中。结果 通过一系列的实验证明,抗溶菌酶金抗体可用于ELISA特异性检测1~16 mg/L范围内的鸡蛋清溶菌酶(HEWL)样品。结论 金抗体可以替代天然抗体用于 ELISA检测,并具有优于传统ELISA法的检测准确性和一致性。
郑江 , 刘慧敏 , 黄力行 , 林筱钧 , 彭雪云 , 江兴龙 , 周建传 , 汤学敏
2022, 49(1):250-261. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0297
摘要:目的 鳗弧菌(Vibrio anguillarum)是水产养殖中的重要条件致病菌,每年给水产养殖业造成巨大的经济损失,研究其致病机制、对其进行快速的检测鉴定是其病害防治的前提和基础。核酸适配体因其高亲和力、高特异性等多种优点,在微生物的靶标分析、检测鉴定以及致病机制等多个领域都呈现出较好的应用潜力。因此,筛选鳗弧菌的核酸适配体,利用核酸适配体对鳗弧菌相关位点进行分析鉴定,不仅能为鳗弧菌的检测鉴定提供一个新的手段,对于探索鳗弧菌相关位点在其病害防治中的作用也具有重要意义。方法 以鳗弧菌为靶目标,采用每轮测序的SELEX筛选方法,从高频序列中筛选鳗弧菌的核酸适配体;采用单链DNA浓度法测定核酸适配体的亲和力,研究核酸适配体对鳗弧菌的亲和特异性;采用Origin软件、选择反比例函数(Hyperbola函数)进行非线性拟合,获得核酸适配体的亲和常数(Kd)和最大亲和力(Am);采用磁分离技术和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离纯化出核酸适配体H5的结合蛋白,通过质谱对该蛋白质进行分析鉴定,并利用Prabi、Phyre2、Psortb 3.0等在线网站分析该结合蛋白的空间结构及其亚细胞位置。结果 建立了以高频序列为基础的快速筛选核酸适配体的方法,采用该方法筛选出了一系列对鳗弧菌有较好亲和特异性的核酸适配体(H1、H5、H6、H12、H25、H26、H28、H33、H38和H42),测定了其中6个核酸适配体(H1、H5、H25、H26、H33、H38)的Kd和Am,相应的Kd值分别为(78.77±10.99)、(180.65±23.01)、(121.14±21.43)、(276.42±51.23)、(89.24±10.84)、(167.12±23.73)nmol/L,Am值分别为(229.42±8.35)、(891.04±50.14)、(647.20±41.51)、(720.85±75.35)、(510.65±33.89)、(576.06±38.73)nmol/L。核酸适配体H5的结合蛋白为鳗弧菌中的丙酮酸脱氢酶E1组分,该蛋白质主要位于细胞质中,α螺旋和β折叠结构构成了其主要骨架,环状的无规卷曲结构则大多分布在该蛋白质的外部。并对结合蛋白与核酸适配体的互作区域进行了分析推测。结论 以高频序列为基础,采用每轮测序的SELEX筛选方法具有较高的筛选效率;核酸适配体最终的表观亲和力是Kd和Am共同作用的结果,Am在核酸适配体的表观亲和力中也发挥着不可忽略的作用;核酸适配体H5可能是通过胞吞等方式进入鳗弧菌内部,与细胞质中的丙酮酸脱氢酶E1组分结合,说明核酸适配体是可以进入细菌内部与相应的靶标结合,这为鳗弧菌病害的防控及新型核酸适配体药物的开发提供了一个新的思路。
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