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P190蛋白是一种单次跨膜糖蛋白,由1384个氨基酸组成,分子量约为190KD。P190大多表达于脊椎动物脑内,主要存在于中枢及外周神经的有髓神经纤维郎飞结结旁区的轴膜上,其在卵巢、胰脏、肠、肺、心脏及睾丸等组织内也有少量表达。对P190氨基酸序列的分析表明,P190胞外的区域较长(共计1264个氨基酸),含有1个FactorⅧ/discoidin(disc)结构域,2个重复的表皮生长因子结构域,4个层粘连蛋白G结构域,1个纤维蛋白原类似结构域,以及1个脯氨酸-甘氨酸-酪氨酸重复序列结构域;P190蛋白的细胞内区域很短(共计80个氨基酸),含有band4.1蛋白的结合结构域及富含脯氨酸的结构域。研究表明,P190的主要功能是与contactin蛋白形成复合物,富集在神经细胞轴突结旁区细胞膜上,与NF155等结合,在朗飞结的两侧形成一系列胞质环。此连接区能使髓鞘锚定于轴突,从而有助于髓鞘的绝缘和神经冲动的有效传递。有研究显示,小鼠中若缺乏P190可引起结旁轴突与胶质细胞相互作用的丧失及神经传导速度的减慢;P190的异常表达可产生严重的神经系统功能紊乱,P190敲除小鼠不仅神经冲动传导速度明显低于野生型小鼠,而且在出生后不久就会因神经元变性坏死而死亡。另有文献报道,P190表达降低可导致神经纤维脱髓鞘病变,加速轴突的变性坏死。
本实验室首次在人脑微血管内皮细胞(Human brain microvascular endothelialcells,HBMEC)中检测到了P190蛋白的表达,进一步的研究结果提示P190可能作为受体参与调控HBMEC紧密连接的装配,但其涉及的机制尚不清楚。因此,为了进一步探讨P190在HBMEC中的功能及其涉及的机制,本研究利用原核表达体系,对P190胞外段的disc结构域进行了体外表达及纯化;并利用酵母双杂交技术,在人胎脑cDNA文库中筛选能够与P190胞外段的disc结构域发生相互作用的蛋白并进行进一步验证,以期为P190的功能研究及其涉及的分子机制积累科学资料。
方法:
1、PCR扩增P190胞外段disc结构域编码基因,利用重组DNA技术构建原核表达载体;
2、将原核表达重组质粒转化至大肠杆菌BL21,以IPTG进行诱导表达,并对诱导表达条件进行优化,SDS-PAGE分析蛋白表达情况,利用亲和层析方法对表达蛋白进行纯化;
3、以P190胞外段disc结构域作为诱饵蛋白,利用重组DNA技术构建酵母质粒pGBKT7-P190disc,转化入AH109酵母细胞,利用酵母双杂交技术在人胎脑cDNA文库中筛选与P190disc结构域相互作用的蛋白;
4、分析酵母双杂交的结果,选择感兴趣的目的蛋白,进一步验证P190胞外段disc结构域与该目的蛋白的相互作用。
结果:
1、获得了P190disc结构域的编码基因,构建了用于原核表达的重组质粒pGEX-4T-3-P190disc;
2、在大肠杆菌BL21中诱导表达了GST融合的P190disc蛋白,并利用亲和层析方法纯化得到了GST融合的P190disc蛋白;
3、利用酵母双杂交方法在人胎脑cDNA文库中筛选出14个与P190disc结构域结合的阳性克隆;
4、选择CD24作为目的蛋白,在酵母体内证实了P190disc结构域与CD24的相互作用;
5、以293T细胞作为模式细胞,利用免疫荧光共定位技术发现CD24与P190disc结构域有明显的共定位;
6、RT-PCR方法证实CD24在HBMEC中有表达。
结论:
1、体外表达并纯化得到了P190胞外段disc结构域融合蛋白;
2、利用酵母双杂交实验筛选到了能够与P190胞外段disc结构域相互作用的候选蛋白──CD24,并初步验证了二者的相互作用;
3、首次发现CD24在HBMEC中的表达。