半夏蛋白的純化結晶、表達及microRNA研究.pdf

1、半夏(Pinellia ternata(Thunb.)Breit.)是單子葉天南星科半夏屬植物,以塊莖入藥,具有燥濕化痰,降逆止嘔,消痞散結的功效及抗早孕、抗?jié)儭⒖剐穆墒С?、降血脂、?zhèn)靜催眠、解毒抗炎以及抗癌等藥理作用,是我國重要的常用中藥,其主要成分有多糖、生物堿、甾醇以及凝集素等。近年來,植物凝集素的研究得到飛速的發(fā)展,尤其是甘露糖特異性的天南星科植物凝集素被發(fā)現可在哺乳動物的很多重要的生理過程中發(fā)揮重要的作用,半夏蛋白(Pine

2、llia ternataagglutinin,PTA)作為一個很有潛力的抗腫瘤甘露糖結合凝集素也逐漸受到人們的關注,但是目前其結構仍未得到解析,若能夠對半夏蛋白的結構進行解析,對半夏蛋白的深入研究具有較大的意義。
　　 此外,半夏屬植物還具有一些較為獨特的生物學特征,比如半夏可通過塊莖、種子等繁殖之外,還可以在葉莖、葉底和塊莖上長出珠芽進行繁殖,這種現象即使在天南星科植物中也是少見的;而掌葉半夏(Pinellia pedatis

3、ecta Schott.)在半夏屬中也比較獨特,它是本屬唯一葉片呈掌狀,塊莖最大的植物。植物miRNA作為基因表達的負調控因子在植物生理過程的各個方面均扮演著重要的作用。然而,目前仍未見半夏屬植物miRNA的相關報道,若對半夏以及掌葉半夏miRNA進行研究,將為植物miRNA在這兩種植物的生命活動及半夏蛋白的表達的調節(jié)等的研究提供一定參考。
　　 在本研究中,我們通過硫酸銨沉淀、親和層析色譜、分子篩凝膠層析色譜、離子交換層析色譜

4、、疏水層析色譜等方法從半夏塊莖中分離純化適合于蛋白質結晶的半夏蛋白樣品。首先根據前期的實驗基礎利用75％的硫酸銨從半夏塊莖的勻漿收集液中鹽析出蛋白質成分,然后利用Mannose-Sepharose4B親和層析色譜技術從硫酸銨沉淀的蛋白質成分中截留富集甘露糖特異性結合的半夏蛋白成分,此步回收的蛋白質樣品純度較高,僅含有少量的雜質,接著使用SuperdexTM75分子篩層析色譜技術從蛋白質分子量以及分子形狀上進一步純化半夏蛋白樣品,經SDS

5、-PAGE蛋白電泳發(fā)現回收的蛋白質樣品達到電泳純,該純度已達到蛋白質結晶的要求,但在使用Mono QTM離子交換層析色譜分析該蛋白質的電荷均一性的時候發(fā)現雜峰很多,因此我們收集峰值最大的色譜峰,并利用HiTrapTM Phenyl HP疏水層析色譜技術對其進行更進一步的純化,利用SDS-PAGE以及Native-PAGE電泳技術進行分析發(fā)現該蛋白質樣品在分子量大小、分子形狀、電荷以及表面疏水性等方面均達到均一性。并且利用MS證實該蛋白質

6、為PTA。利用倍比稀釋法對純化的半夏蛋白進行凝血活性測定發(fā)現其對小鼠的血紅細胞具有顯著的凝集作用,最小凝集濃度為0.012mg/mL。本研究還利用懸滴蒸汽擴散結晶法對該蛋白進行結晶,通過初始結晶條件的篩選、結晶條件的優(yōu)化,最后成功的在存在配基和不存在配基的情況下獲得了半夏蛋白的晶體。在本研究中我們還通過構建原核表達載體pET28a-pta以及重組家蠶桿狀病毒Bacmid/BmNPV/pta成功的在大腸桿菌、家蠶細胞及家蠶蛹中表達了半夏蛋

7、白,并初步對原核表達系統(tǒng)表達的半夏蛋白包涵體嘗試了透析復性以及柱上復性,復性產物的溶解度有所增加但是均一性不佳,仍需要進一步的優(yōu)化以達到適合結晶的標準;同時,還對家蠶蛹表達的可溶性半夏蛋白進行了純化,在分子大小和形狀上均一性較好,但是回收量太低,在今后的研究中還需對其表達量以及純化工藝進行優(yōu)化研究。
　　 同時,本研究還通過利用微流體miRNA芯片、RT-PCR以及Real-time PCR對半夏以及掌葉半夏miRNA進行了初步