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2024-07-29 作者:

山东医药2010年第5O卷第19期 TAT—p38(AF)融合肽的构建及其对紫外线 诱导的p38 MAPK通 路激活的抑制作用 张秀娟 ,刘亚伟 ,王娟 ,邓鹏 ,姜勇 (1广东医学院,广东湛江524023;2南方医科大学广东省 功能蛋白质组学重点实验室) 摘要:目的构建TAT蛋白转导域介导的038(AF)MAPK蛋白转导系统,研究该蛋白转导系统对紫外线刺激 引起的038通路激活作用的影响。方法 将p38无活性突变体03s(AF)亚克隆至含有TAT蛋白转导域的pET一 14b—TAT质粒,原核表达、纯化His—TAT一38(AF)融合蛋白。激酶实验检测Hi0s—TAT一38(AF)自身磷酸化作用。将 0该蛋白与NHI/3T3细胞孵育,Western blot法检测该蛋白的蛋白转导功能;紫外线照射后,检测内源性038及其底物 ATF2的磷酸化水平。结果酶切、测序表明质粒构建正确;目的蛋白被正确表达;His—TAT—p38(AF)融合蛋白无自 身磷酸化作用;His—TAT—p38(AF)蛋白以浓度依赖性方式高效转导人细胞;His—TAT一38(AF)的导入抑制紫外线诱 0导的内源性038及其底物ATF2的磷酸化。结论TAT蛋白转运系统能高效转导外源蛋白进入真核细胞;038无活 性突变体TAT一38(AF)抑制紫外线诱导的0038 MAPK通路的激活。 关键词:038丝裂原活化蛋白激酶;紫外线;蛋白转导域 中图分类号:Q291 文献标志码:A 文章编号:1002-266X(2010)19-0019-03 Construction and inhibitory effect of TAT—p38(AF)on UV-induced activation of p38 MAPK pathway ZHANG Xiu-]uanl UU Ya—wei。WANG Juan.DENG Peng,JIANG Yong (1 Guangdong Medical College,Zhanjiang 524023,P.R.China) Abstract:0bjective To construct inactive 038 mutant(AF)MAPK protein transduetion system mediated by TAT PTD and study the effcte of the protein transduetion system on ultraviolet ray(UV)一induced activation of 380 MAPK pathway. Methods 038(AF)was subcloned into pET一14b—TAT plsmiad.His・ 一p38(AF)fusion proteins were expressed and purl— lfed.Kinase assay Was performed to detect the autophosphorylation of His-TJ 一p38(AF)fusion proteins.The protein trans— duction effect of the fusion protein Was detcted by Westeern blot after incubated with NII-I/3T3 ceils;the phosphorylation of endogenous p38 MAPK and ATF2 were examined.Results The recombinant plasmid Was correctly constructed and the inter- est proteins were correctly expressed.His—TAT-p38(AF)fusion proteis nWas not phosphorylated.His—TAT—p38(AF)fusion proteis entnerd NIeH/3T3 cells effectively in a concentration—dependent manner,and the introduction of is一H rAT—p38(AF) proteis innto NIH/3T3 cells inhibited UV—induced phosphorylation of endogenous 038 MAPK and ATF2.Conclusion The protein transduetion system mediated by TAT PTD Can effectively delivery the exogenous proteins into the eukaryotie ceils. TAT一38(AF)f0usion proteins can partly inhibit the UV-induced activation of 38 MAPK 0pathway. Key words:038 mitogen—activated protein kinase;ultraviolet ray;protein trnsduetaion domain p38 MAPK作为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK) 家族的重要成员,在炎症、应激反应、细胞存活、分化 和凋亡等过程中具有重要作用,被认为是众多细胞 信号转导的中转站¨ j。紫外线等应激刺激能激活 应激调节的MAPK蛋白激酶级联。I型人免疫缺陷 多肽片段“YGRKKRRQRRR”有关,该片段为TAT 的蛋白转导域(PTD)。TAT PTD能够携带蛋白质、 DNA等大分子物质进入细胞,是一种很有前途的运 载工具 -5]。2008年9月~2009年3月,我们以 TAT PTD为载体,将小鼠p38及其双磷酸化位点突 病毒反式激活因子(HIV一1 TAT)能通过细胞膜进人 细胞,TAT通过细胞膜的转导功能与TAT分子中的 基金项目:国家自然科学基金面上项目(30572151)。 ・通讯作者 变的无活性突变体p38(AF)转导人小鼠成纤维细 胞NHI/3T3,研究外源性p38及其无活性突变体的 导人对紫外线照射诱导的p38 MAPK通路激活的影 响,以探讨利用TAT蛋白导人外源蛋白调节细胞信 号通路或治疗疾病的可行性。 1 9 山东医药2010年第5O卷第19期 1材料与方法 1.1材料凝胶图像分析仪;PCR仪;半干电转移 外线刺激,其余处理同实验组。用上述方法收集细 胞裂解上清,Westem blot法检测内源性p38及其底 物ATF2的磷酸化水平,一抗为兔抗磷酸化p38抗 仪;Image Station 2000R图像工作站;限制性核酸内切 酶;小鼠抗His标签抗体、兔抗磷酸化p38抗体、兔抗 体、兔抗ATF2抗体和兔抗actin抗体,二抗为HRP 磷酸化ATF2抗体和鼠抗actin抗体、辣根过氧化酶 偶联的抗兔IgG抗体。 (HRP)标记的马抗小鼠IgG抗体。质粒及NIH/3T3 2结果 细胞由广东省功能蛋白质组学重点实验室提供。 1.2方法 1.2.1 pET.14b—TAT.p38(AF)质粒的构建 用 BamH I和Nde I限制性内切酶对pET一14b—TAT—p38 及pDsRed.N1一p38(AF,180位Thr突变为Ala,182 位Try突变为Phe的小鼠p38突变体)质粒分别酶 切,DNA连接酶连接酶切产物,质粒命名为pET一 14b一 r—p38(AF)。酶切、测序鉴定质粒正确性。 1.2.2 His—TAT—p38(AF)融合蛋白的表达及纯化 将重组质粒转化大肠杆菌BI21(DE,),LB培养 基培养菌落。取菌液沉淀,Ni“一NTA亲和树脂层析 纯化蛋白,SDS—PAGE电泳鉴定目的蛋白大小。His— TAT—p38蛋白和对照蛋白His一 rAT—EGFP、His—p38 表达、纯化方法同上。 1.2.3 His.TAT.p38及其突变体自身磷酸化检测 激酶实验:His。TAT—p38、His—TAT—p38(AF)蛋白、 ATP加人激酶缓冲液中,37℃反应30 min,空白对 照组只加ATP和激酶缓冲液。Western blot法检测 His.TAT—p38及其突变体自身磷酸化效应,一抗为 兔抗磷酸化p38抗体。 1.2.4 TAT介导的融合蛋白转导试验于NII-I/ 3T3细胞80%融合时进行:His—TAT—p38(AF)、His— TAT.p38、His—p38及His—TAT—EGFP蛋白分别以1 p,mol/L的终浓度加人培养基培养3 h。His一 rAT— p38(AF)蛋白按0、0.5、1、1.5、2、2.5 ̄tmol/L终浓 度加入培养基培养3 h。收集、裂解细胞,离心取上 清,Western blot法检测融合蛋白人胞效应,一抗为 小鼠抗His标签抗体。 1.2.5 His—TAT—p38及其突变体His—TAT-p38(AF) 蛋白转导人胞对紫外线诱导的p38 MAPK通路激活 的影响将NII-I/3T3细胞接种于6 am皿中,待细 胞长至80%融合时进行蛋白转导实验。实验分为8 组:第1、2组不加外源蛋白;第3、4组加人l txmol/L His—TAT—EGFP蛋白;第5、6组加1 ixmol/L His—TAT— p38(AF)蛋白;第7、8组加1 ixmol/L His—TAT-p38 蛋白。继续培养3 h后,弃90%培养基,2、4、6、8组 (实验组)用40 J/m 中波紫外线照射90 S(紫外线 照射用YK一34UV型紫外辐照仪进行定量),加回原 培养基,继续培养1 h。1、3、5、7组(对照组)不加紫 20 2.1 pET一14b-TAT—p38(AF)质粒的鉴定pET一 14b—TAT.p38(AF)质粒酶切后SDS.PAGE电泳,可 见约1.1 kb的p38(AF)目的条带,符合预期结果。 测序结果证实质粒构建正确。 融合蛋白的表达和纯化蛋白表达、纯化后 SDS—PAGE电泳,可见41 kD左右处His-TAT—p38和 His.TAT.p38(AF)目的蛋白,40 kD处His—p38蛋白 及34 kD的His-TAT—EGFP蛋白(图1)。 | ll l 0_ | ''l' _j l_ - ' 2 lll000— 图1 His-TAT-p38(AF)、His-TAT—p38、His—p38 及His-TAT.EGFP蛋白表达及纯化 注:M:蛋白标记;1,2:His・TAT-p38(AF);3,4:His-TAT—p38; 6:His—p38;7:His-TAT—EGFP  His.TAT—p38、His. 一p38(AF)体外自身磷酸 化效应的检测 激酶试验可见,His—TAT—p38可被 检测到,而双磷酸化位点突变的His-TAT—p38(AF) 蛋白不能被检测到(图2)。 phospho-p ̄ Hi#_T^T 糟 ・ - HIs-TAT-t ̄8(AF|- + 图2 His-TAT-p38、His—TAT-038(At)蛋白体外自身 磷酸化效应 2.4 TAT介导的融合蛋白蛋白转导 可见His— TAT—EGFP、His—TAT.p38(AF)及His.TAT—p38蛋白 均可进人细胞,而His.p38则不能进入细胞,说明 TAT能够介导与其融合的外源蛋白人胞(图3);在  ̄mol/L范围内,His-TAT—p38(AF)蛋白以 浓度依赖的方式转导入细胞。  TAT介导p38及其突变体蛋白转导人胞对紫 外线诱导的p38 MAPK通路激活的影响与对照组 2.25,2.30.5—2.5 I2.5山东医药2010年第5O卷第19期 相比,实验组NIH/3T3细胞内源性p38及ATF2的 肽模块T—Xaa—Y,p38亚族的所有成员都具有“T—G— 磷酸化水平均增强。与未导入任何外源蛋白的紫外 线刺激组及导人无关蛋白His—TAT—EGFP的紫外线 刺激组相比,在同等紫外线刺激条件下,导人相同浓 度p38突变体His—TAT—p38(AF)蛋白后,内源性 p38及ATF2磷酸化水平明显降低,而导人野生型 His一 IIAT.p38蛋白后,内源性ATF2磷酸化水平则明 显增加(图4)。 aa 图3 TAT介导融合蛋白进入NIH/3T3细胞 注:1为空白细胞裂解上清;2…4 6 8分别为His—TAT.EGFP、His p38、His-TAT—p38、His一 rAT—p38(AF)蛋白;3…5 7 9分别为与His— TAT—EGFP、His—p38、His-TAT—p38、His—TAT—p38(AF)蛋白孵育后的细 胞裂解上清 p 8 砷os… W l・礴 I.}摹 ∞I^FI HIt 盯鼍OFP 图4 His-TAT-p38【AF)蛋自转导入胞抑制紫外线诱导的 内源性p38及ATF2磷酸化作用 3讨论 一直以来,肽类药物导人细胞受限于细胞膜屏 障的阻挡。近年来发展起来的蛋白转导系统为这些 物质快速、高效地进人细胞内提供了有力的工具。 以Antp、HIV TAT、VP22为代表的被称为PTD,亦称 “细胞穿透肽”,被证实不仅自身能够穿过细胞膜, 且能在体内、体外有效地转运生物活性蛋白人胞。 TAT PTD由11个氨基酸组成,却能携带蛋白质、多 肽、DNA分子甚至磁性纳米粒子等进人几乎所有的 细胞和组织,甚至可通过血脑屏障,具有转导效率 高、对细胞损伤小的特点。TAT PTD被认为是一种 很有前途的运载工具,在基础医学研究和临床治疗 方面应用前景广阔 J。 紫外线照射、热休克、高渗、致炎细胞因子等都能 激活p38 MAPK通路 。MAPK的激活,需要双位 点,即苏氨酸(T)和酪氨酸(Y)同时被磷酸化。这两 个邻近的磷酸化位点之间被一个氨基酸分开,形成三 Y”双位点磷酸化模块 ,p38被磷酸化激活后移位入 核或转移到其他部位,磷酸化ATF2、CHOP10、PRAK 等转录因子或细胞骨架相关蛋白、酶类等多种底物来 调节多种细胞生理、病理过程 J。 基于TAT PTD强大、高效的携带大分子物质进 入细胞能力,本实验将双磷酸化位点突变的p38 (AF)亚克隆至原核表达质粒,原核表达和纯化His. TAT—p38(AF)融合蛋白蛋白,观察TAT PTD介导的 蛋白人胞效应及其对紫外线刺激引起的NHI/3T3 细胞p38 MAPK通路激活的影响。本实验结果表 明,双磷酸化位点突变的His.TAT—p38(AF)蛋白不 具有自身磷酸化功能,为p38无活性突变体;TAT可 介导融合蛋白以浓度依赖性方式转导进人细胞; His—TAT—p38(AF)蛋白的导人可竞争性抑制紫外线 刺激引起的内源性p38磷酸化作用,并抑制p38下 游底物ATF2的磷酸化,而野生型His.TAT—p38蛋白 的导入则使ATF2磷酸化水平加强。本研究证实 TAT蛋白转运系统能够高效转导蛋白进入真核细 胞;His—TAT—p38(AF)蛋白可能通过竞争性地与内 源性p38的上游激酶或下游底物ATF2结合,从而 抑制紫外线刺激引起的内源性p38及ATF2激活。 本研究对于利用TAT介导的外源蛋白导人研究细 胞信号通路或治疗疾病具有重要意义。 参考文献: [1]Coulthard LR,White DE,Jones DL,et a1.p38(MAPK):stress mspen ̄s from moleeul ̄mechanisms to therapeutics[J].Trends Mol Med,2009,15(8):369-379. [2]Cuenda A,Rousseau S.p38 MAP—kinases pathway regulation, function and role in human diseases[J].Biochim Biophys Acta, 2007,1773(8):1358—1375. [3]Snyder EL,Dowdy SF.Cell penetrating peptides in drug delivery [J].Pharm Res,2004,21(3):389-393. [4]Asal D,Kedama KB,shoji Y,et a1.Drug deliveyr system based on responses to an HIV infectious sign8l[J].Med Chem,2008,4(4): 386-391. [5]Hashimoto M,Taniguchi M,Yoshino S,et a1.S Phase—preferential Cre-・recombination in mammalian cells revealed by HIV-TAT・・PTD-- mediated proteintransduetion[J].J Biochem,2008,143(1):87— 95. [6]Chin Lee SH,Jefeifes R,Watt P,ct a1.In vitro analysis ofthe TAT protein transduetion domain 8s a drug delivery vehicle in pinto- parasitse[J].Exp Parasitol,2008,118(3):303-307. [7]Shim JS,Kwon YY,Han YS,et a1.Inhibitory efect ofpanduratin A on UV--induced activation of mitogen・・activatde protein kinases (MAPKs)in dermal fibrubl ̄t cells[J].Planta Med,2008,74 (12):1446-1450. [8]Owens DM,Keyse SM.Diferential regulation of MAP kinase signal— ling by dual—speciifcity protein phosphatases[J].Oncogene,2007, 26(2z):3203-3213. [9]Ono K,Han J.The p38 signal transduetion pathway:activation nad function[J].Cell Signal,2000,12(1):1-13. (收稿日期:2009—11.15) 21 

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