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目的:
1.对融合蛋白anti-erbB2-scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)的性质进行预测和评估,探讨融合基因不同的连接构建方式特点,进一步完善融合基因的构建策略。
2.针对融合基因的构建方法进行优化,建立快速高效的基因连接方法。
3.将已构建的真核表达质粒pLNCX/anti-erbB2-scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)稳定转染T淋巴瘤细胞(Jurkat细胞),建立稳定表达融合蛋白的Jurkat细胞株。
即为融合基因的构建策略提供理论指导,验证已构建质粒在真核细胞中稳定表达的可能性,为erbB2过表达肿瘤的靶向基因治疗研究奠定实验基础。
方法:
1.融合基因蛋白质结构预测
已知融合基因各片段DNA标准序列,由此可知其氨基酸标准序列,故可将各片段组合形成融合基因编码的氨基酸序列,使用SignalP-NN预测信号肽切除点,使用TMHMM预测融合蛋白的跨膜区域位置,利用SOPMA(Self Optimized Prediction Method from Alignment)和SWISS MODEL预测该融合蛋白膜外区的二、三级结构。通过比较二级结构和三级结构,评估两种构建方式的优缺点。
2.采用三引物PCR连接融合基因片段
针对已经连接好的Signal-scFv基因片段和已扩增的Fc-CD28-CD3(ζ)基因片段,设计三引物PCR的引物。将两基因片段以及前引物、中间引物及后引物置于同一PCR管中,以高保真的PCR酶即Pyrobest DNA聚合酶代替普通的Taq酶进行反应。
3.稳定转染人T淋巴瘤细胞株Jurkat并检测融合基因表达情况
应用Lipofectin2000转染试剂盒及电转染将重组表达质粒pLNCX/anti-erbB2scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)转染至Jurkat细胞株。G418筛选一个月,以获得稳定表达蛋白的细胞。提取细胞的基因组DNA,行anti-erbB2-scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)特异性PCR鉴定。应用流式细胞术检测融合蛋白表达情况。
结果:
1.预测信号肽切割位置在第20和21个氨基酸之间,与预先设计位置(信号肽为1~20个氨基酸)相同。跨膜区在第524~546个氨基酸位置,正是包含在CD28片段(518~590)内部。融合蛋白各部分抗原性较低,理化性质(亲水性、疏水性等)与其相应的功能一致。
2.三引物PCR得到Signal-scFv基因片段和Fc-CD28-CD3(ζ)基因片段直接连接的融合基因片段,大小为2123bp。
3.比较融合基因scFv和Fc之间添加连接肽和不加连接肽的融合蛋白构象
比较预测得到的融合蛋白细胞膜外段的二级结构和三级结构,结果显示,两种构建方式中,单链抗体部分的空间构象正常,保持不变,没有因连接Fc段而改变。与不加连接肽的构建方式相比,加上5个GS连接肽的构建方式对Fc段的结构形成有影响,使正常Fc的β-折叠构象减少,并形成了新的一个α-螺旋,造成功能构象改变。Linker段没有形成预想的无规则卷曲,而是形成了两个较短的β-折叠。
4.脂质体转染细胞失败,提示脂质体仅能瞬时转染悬浮细胞,而不易获得稳定转染细胞。
5.电转染细胞,G418筛选转染细胞,获得大量稳定转染的细胞。anti-erbB2-scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)特异性PCR示目的基因整合入细胞基因组。
6.流式细胞术检测融合蛋白能在Jurkat细胞表面表达,表达量达56.17%。
结论:
1.使用生物信息学预测表明融合蛋白能在信号肽的引导下,借助CD28的跨膜区固定在细胞膜上。但添加的连接肽会影响融合蛋白Fc段正常的空间结构形成。今后的融合基因构建中scFv直接连接Fc比较有利。
2.三引物PCR能够实现两个基因片段的连接,反应在同一管中一次完成,较SOE-PCR有更少的污染几率,提高了效率。
3.脂质体转染效率较低,很难获得稳定转染的Jurkat细胞。电穿孔方法可以获得稳定表达anti-erbB2 scFv-Fc-CD28-CD3(ζ)的Jurkat细胞。