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干扰素-γ和白细胞介素-2是人体分泌的两种极其重要的细胞因子,临床上已应用于肿瘤、感染性等疾病的治疗。然而,基因工程重组细胞因子在体内半衰期短、活性低,必须持续、大剂量给药,同时其副作用和昂贵的价格给患者带来巨大经济与身体负担,急需开发高活性,低有效剂量的细胞因子药物。细胞因子融合是指借助DNA重组技术将两种细胞因子基因连接在一起,构建嵌合基因,再将该基因转入宿主细胞内表达,产生双重活性的融合蛋白。干扰素-γ与白细胞介素-2的体内生物学活性存在明显协同作用,用一种柔性的连接肽将二者连接,有望开发出双功能、高活性、具有临床应用价值的新型细胞因子。
以含有干扰素-γ和白细胞介素-2嵌合基因的质粒为模板,设计嵌合基因两端特异性引物,借助PCR技术,阔增出嵌合基因,同时引入不同的限制性酶识别位点BamHⅠ、NcoⅠ、HindⅢ。将PCR产物先与T载体连接,然后酶切、连接定向克隆至原核表达载体pET-DsbA2.0。使用NcoⅠ酶切去除融合序列DsbA后得游离表达载体pET-FP。转化大肠杆菌BL21感受态细胞后获得阳性重组子BL21[pET-FP]。限制性内切酶鉴定结果表明:重组子含有正确的嵌合基因片段。IPTG诱导重组大肠杆菌,SDS-PAGE分析表明,重组菌表达了34kD的融合蛋白,分子量与预期大小一致。
优化诱导条件,发现重组菌生长至OD600=0.7时诱导表达量最高,绘制大肠杆菌生长曲线,发现此时菌体生长刚刚进入对数期,IPTG浓度为0.8mmol/L、诱导5h收集菌体为工程菌的最佳发酵条件,此时表达量达到了菌体总蛋白的28%。溶菌酶结合超声波破碎细胞,提取并洗涤纯化包含体,得到纯度达到74%的包含体。研究出洗涤缓冲液的配方为:50mmol/LTris-HCl、2mmol/LEDTA、2mol/L尿素、0.1%TritonX-100、0.5%DOC、pH8.0,结合超声波洗涤三次。用5mol/L盐酸胍或8mol/L尿素结合0.4%十二烷基肌氨酸钠能够较好的溶解包含体。尿素溶解的包含体可以使用离子交换法复性,复性后的纯度为90%,收率为12%。盐酸胍溶解的包含体可以使用稀释透析法复性,复性的最佳pH为9.0,NaCl对复性过程是不利的,复性蛋白通过阴离子交换色谱纯化后纯度可达92%,复性纯化总收率为17%。也可用分子筛色谱法复性同时纯化,复性收率可达13%,纯度达85%。8mol/L尿素+0.4%十二烷基肌氨酸钠溶解的包含体可使用稀释透析法复性,用环糊精除去十二烷基肌氨酸酸纳,然后经聚乙二醇浓缩后用分子筛色谱纯化,该方法收率为8%,纯度为89%。
分别使用抗干扰素-γ和白细胞介素-2抗体作为一抗进行Westernblotting分析,结果表明:融合蛋白保留了干扰素-γ和白细胞介素-2两者的抗原性,并且蛋白分子量与预期大小相一致。活性测定结果表明:分子筛复性蛋白活性最好,干扰素-γ效价为3.2×106U,白细胞介素-2效价为1.7×107U;其次是稀释透析法,干扰素-γ效价为1.2×106U,白细胞介素-2效价为1.3×107U;第三为离子交换色谱复性法,干扰素-γ效价为5.6×105U,白细胞介素-2效价为4.2×106U;最后是尿素结合十二烷基肌氨酸钠变性稀释透析复性法,干扰素-γ效价为1.2×105U,白细胞介素-2效价为2.1×106U。