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目的: α(2,3)唾液酸多糖在神经系统中发挥着重要作用,参与调节诸如细胞迁移,轴突生长和收缩,突触的形成和稳定以及突触的功能等过程。其中3’–SLN存在于众多α(2,3)唾液酸多糖末端,是多糖发挥作用的关键位点,同时也可能成为神经系统疾病的治疗靶点,但由于3’–SLN在神经系统中的研究和报道较少,3’–SLN的提纯和合成成本高昂,不利于进一步的研究和应用,因此,本课题旨在应用朝鲜槐凝集素 MAA对3’–SLN糖的特异识别作用和噬菌体多肽展示技术筛选出3’–SLN的糖模拟肽,在结构和功能上替代3’–SLN,以利于进一步研究3’–SLN的功能和新的治疗药物及靶点。 方法: 1.噬菌体展示肽库淘选 根据肽库说明书,进行四轮淘选,第一轮主要过程: (1)靶分子包被:100μg/ml朝鲜槐凝集素MAA溶于pH8.6的NaHCO3溶液,包被于96孔板中,4℃过夜。 (2)噬菌体结合及洗脱:倒掉包被液并将板孔拍甩干净,加满封阻液,4℃作用2 h。0.1%TBST缓冲液洗6次,去除封阻液,加入100μl,0.1%TBST缓冲液稀释的4×1010噬菌体(即10μl原始文库),室温孵育60 min,去除孵育液,0.1%TBST缓冲液洗板10次。加入100μl TBS稀释的1 mM的3’–SL溶液,室温摇动60 min,洗脱液转入微量离心管,测定滴度。 (3)噬菌体扩增:将ER2738单克隆菌过夜培养物1:100稀释于20 ml LB培养液中,加入上述洗脱物,37℃剧烈摇动培养4.5 h。培养物经离心,PEG/NaCl沉淀等过程,得到扩增后噬菌体,测定滴度。 (4)按上述过程再包被板孔,进行第二、三、四轮扩增,噬菌体以洗脱物扩增后的滴度计算相当于1~2×1011 pfu的加入量,同时在清洗步骤中将TBST中Tween–20的浓度增至0.5%(v/v),第四轮淘选时的洗脱物不再扩增。 2.噬菌斑测序 对第四轮淘选后的洗脱物进行滴度测定,用吸头从总量不到100个噬菌斑的平板上挑选一蓝色噬菌斑到1 ml培养管中,保证每个被挑的噬菌斑仅含一个DNA序列。每个单克隆分别进行扩增,得到单克隆噬菌体贮液。提取每个单克隆噬菌体DNA,送上海生工生物工程公司测序。 3. ELISA检测结合噬菌体 (1)将得到的单克隆噬菌体进行再扩增以扩大滴度。 (2)针对每个单克隆,按淘选方法包被靶分子,未包被孔作为对照,所有孔经过封阻液封闭后,加入系列稀释的单克隆噬菌体,室温作用2 h。0.5%TBST缓冲液洗板6次,加入1:5000稀释的HRP标记的抗M13抗体,室温震荡作用60 min,0.5%TBST缓冲液洗板6次,加入ABTS底物溶液,室温作用10~60 min。用酶标仪记录410 nm处的吸光值。 4.多肽合成 根据测序结果及ELISA结果,选取含有重复序列的阳性克隆,将DNA序列翻译成蛋白序列,送上海翰鸿化工科技公司合成多肽,并命名:B30,B37,C13,C23, Random(随机选自肽库的阴性对照十二肽)。 5. ELISA检测结合多肽 (1)多肽包被:待检测多肽用PBS稀释至10~100μg/ml,37℃放置至少12 h。 (2)封阻:去除包被液,加入无糖封闭液,室温放置60 min。 (3)抗体结合及显色:去除封闭液,PBS洗3遍,加入生物素化MAL–I或MAL–II(另:竞争性实验,预先将 MAL–I或 MAL–II与3’–SLN,4℃下孵育过夜),室温孵育60 min,PBST洗3遍,加入抗生物素蛋白二抗,室温放置60 min,去除二抗,加入ABTS底物,测量410 nm处吸光度。 6.神经细胞原代培养 小脑颗粒神经元取出生后5~8天,海马神经元取新生当天的C57BL/6J小鼠,按操作录像分离小鼠小脑颗粒层组织或海马组织,分离的组织经Tripsin/DNase I消化后,依次用大中小三种口径的玻璃吸管各吹打10次,使其形成浑浊的细胞悬液,取上清离心后加DNase I重悬,细胞滤网过滤,再离心,去上清加入Neurobasal A完全培养液,计数。 7.突起生长实验 (1)先包被PDL于48孔板,4℃过夜,再包被CD24,37℃放置4 h,只包被PDL孔作为阴性对照。 (2)每孔种植1×104个小脑或海马神经元,培养60 min后换新完全培养液并加入3’–SLN或模拟肽,继续培养24 h。 (3)2.5%戊二醛水溶液固定,神经轴突染色液染色,去离子水清洗,晾干。 (4)相差显微镜采集图像,应用Image–Pro Plus软件测量100个独立细胞的突起长度。 结果: 1.噬菌体肽库淘选滴度测定 (1)噬菌体肽库淘选过程中,四轮洗脱后噬菌体滴度均大于1×103 pfu/μl,显示本肽库与靶分子MAA有较好的亲和力。 (2)淘选过程中,三轮扩增后噬菌体滴度均大于1×109 pfu/μl,满足肽库说明书中的要求,显示较好的扩增效率。 2.噬菌体插入DNA序列测序 52个噬菌体单克隆进行DNA测序后,得到8个含有重复序列的单克隆噬菌体,分别为B49(重复4次),B37(重复2次),C13(重复2次),B30(重复3次),A15(重复8次),B36(重复3次),C23(重复3次),A14(重复3次)。 3.噬菌体与MAA凝集素的亲和性鉴定 8个含有重复序列的噬菌体单克隆中,与其余克隆相比,B37,C13,B30,C23四个克隆具有较好的结合强度和特异性。 4. MAL–I和MAL–II对3’–SLN糖的识别 MAL–I能识别3’–SLN而MAL–II不能识别3’–SLN。 5.合成多肽与MAL–I和MAL–II的亲和性鉴定 合成的B37,C13,B30,C23四个多肽中,只有B30肽与MAL–I和MAL–II都显示出较高的亲和性,其余三个多肽亲和性较低。 6.竞争性ELISA检验B30模拟肽对3’–SLN结构的模拟功能 3’–SLN的存在能够抑制B30与MAL–I的结合,抑制效果达到48.93%,而B30与MAL–II的结合不受抑制,表明B30和3’–SLN结合于MAL–I的相同部位,B30在结构上能够模拟3’–SLN。 7.3’–SLN及其模拟肽B30对小鼠小脑颗粒细胞神经突起生长的影响 B30模拟肽能够模拟3’–SLN抑制CD24介导的促进小鼠小脑颗粒神经元的突起生长作用,表明B30在该功能上能够模拟3’–SLN。 8.3’–SLN及其模拟肽B30对小鼠海马神经元突起生长的影响 (1)3’–SLN能够抑制CD24介导的促进新生小鼠海马神经元突起生长作用。 (2) B30模拟肽能够模拟3’–SLN抑制CD24介导的促进新生小鼠海马神经元突起生长作用,表明B30在该功能上能够模拟3’–SLN。 结论: 1.应用MAL–I凝集素对3’–SLN糖的特异识别作用和噬菌体展示技术筛选出3’–SLN的糖模拟肽B30,该模拟肽在一定程度上可以模拟3’–SLN糖的结构和功能。 2. CD24对新生小鼠海马神经元轴突生长的促进作用由其自身携带的α(2,3)唾液酸多糖介导。