一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系及其构建方法技术

技术编号:39493287 阅读:13 留言:0更新日期:2023-11-24 11:19
本发明专利技术公开了一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系及其构建方法,属于生物技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系及其构建方法


[0001]本专利技术属于生物
,具体涉及一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系及其在胞外与胞内环境中的构建方法


技术介绍

[0002]蛋白质是生命活动的载体和功能的执行者,自然界细胞通过蛋白质与蛋白质或蛋白质与其他生物分子之间的动态偶联来形成具有一定结构及功能的细胞微结构,如细胞区室

多酶复合物以及细胞器等等,从而划分细胞功能,调节代谢活动,维持细胞秩序,对细胞各项生命活动进行精准的调控

[0003]受自然的启发,人们尝试开发出各种各样的人工蛋白质组装体系,用以搭载抗原抗体

荧光探针

多酶分子等等,以实现不同的功能

例如:
Wei Kang
等人
(Kang,W.,Ma,T.,Liu,M.et al.Modular enzyme assembly for enhanced cascade biocatalysis and metabolic flux.Nat Commun,2019,10,4248.)
利用量子点作为支架,通过金属亲和力高效组装维生素
K12
合成途径中的顺序酶,从而使相关的反应速率提高了一倍左右;专利
CN202210785290.X
公开了一种在细胞工厂中利用蛋白质笼组装参与级联反应的多酶分子以构建人工细胞器的方法;专利
CN202210994072.7
公开了一种可以同时特异性组装两种目的蛋白的正交

双组份蛋白质自组装偶联体系等等

这些人工开发的蛋白质组装体系大多具备优异的装载量和组装效率,并且已经在生物化学

医学

合成生物学等领域取得广泛应用

[0004]而自然界细胞有效调控生命活动的另一个重要原因是可以对细胞内或细胞外环境中的信号刺激做出响应,例如,淋巴细胞的免疫应答

植物细胞的光合作用以及部分植物细胞的化学防御机制等等

与之相比,人工开发蛋白组装体系却难以响应环境信号的变化,其中各种蛋白质分子之间的组装往往是自发进行同时不可逆转的,从而限制其进一步发展

因此,建立一种更加智能,可控的人工蛋白组装体系对于开发新型疫苗制剂

构建更加智能的人工细胞器以及医学诊断和成像等研究具有重要意义


技术实现思路

[0005]针对现有人工蛋白质组装体系难以响应环境刺激

不可逆转

不可调控等问题,本专利技术的目的在于提供一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系及其在胞外环境与胞内环境中的构建方法

本专利技术将光诱导二聚体
(iLID)
系统和蛋白质笼
Mi3
相结合,以蛋白质笼
Mi3
作为支架,通过在
Mi3
亚基的末端融合表达具有感光活性的
LOV2
结构域,构建出一种具有感光活性的蛋白质笼
Mi3
Opto

在蓝光照射环境中,蛋白质笼
Mi3
Opto
可以特异性地招募带有
SspB
结构域的目的蛋白;而当蓝光去除后,目的蛋白又可以迅速地从蛋白质笼表面释放

因此,通过改变环境中的光照条件,就可以精准有效地调控蛋白质笼
Mi3
Opto
与带有
SspB
结构域的目的蛋白与之间的组装与解离,从而构建出一种基于人工蛋白质笼的,快速

可逆

灵敏,同时又可控的光响应蛋白组装体系

该光响应可逆蛋白组装体系可以在经历多次光照与黑暗循环之后依旧保持高的感光活性

[0006]本专利技术提供如下技术方案:
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系的构建方法,主要包括以下步骤:
[0008](1)
将包含有来源于大肠杆菌
SsrA
短肽序列的
LOV2
结构域的基因片段与蛋白质笼
Mi3
亚基的基因片段通过柔性连接序列
(linker)
进行连接,得到可表达
LOV2

Mi3
的重组基因片段,插入到质粒载体中,构建可表达
Mi3
Opto
蛋白质笼的质粒,转化入宿主细胞中,培养并诱导表达,分离纯化获得蛋白质笼
Mi3
Opto

[0009](2)

SspB
结构域的基因片段与目的蛋白的基因片段通过柔性连接序列
(linker)
进行连接,得到可表达带有
SspB
结构域的目的蛋白分子的重组基因片段,插入到质粒载体中,构建可表达带有
SspB
结构域的目的蛋白分子的质粒,转化入宿主细胞中,培养并诱导表达,分离纯化获得带有
SspB
结构域的目的蛋白分子;
[0010](3)
将步骤
(1)
得到的蛋白质笼
Mi3
Opto
与步骤
(2)
得到的带有
SspB
结构域的目的蛋白分子混合均匀,在蓝光下照射一段时间,通过尺寸排阻色谱
(SEC)
分离获得光响应可逆蛋白组装体系

[0011]基于上述技术方案,进一步地,步骤
(1)
中所述包含有来源于大肠杆菌
SsrA
短肽序列的
LOV2
结构域位于蛋白质笼
Mi3
亚基序列的
N
末端,所述蛋白质笼
Mi3
亚基的氨基酸序列为
SEQ ID NO:1
中第
165

369
位,
LOV2
结构域的氨基酸序列为
SEQ ID NO:1
中第5‑
152


[0012]基于上述技术方案,进一步地,步骤
(1)
中所述的柔性连接序列编码的氨基酸序列为
(GGS)
n

(GGGGS)
n

n
=1‑
10
,优选
(GGS)4,氨基酸序列为
SEQ ID NO:1
中第
153

164


[0013]基于上述技术方案,进一步地,步骤
(1)
中所述的宿主细胞包括大肠杆菌
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于人工蛋白质笼的光响应可逆蛋白组装体系的构建方法,其特征在于,主要包括以下步骤:
(1)
将包含有来源于大肠杆菌
SsrA
短肽序列的
LOV2
结构域的基因片段与蛋白质笼
Mi3
亚基的基因片段通过柔性连接序列进行连接,得到可表达
LOV2

Mi3
的重组基因片段,插入到质粒载体中,构建可表达
Mi3
Opto
蛋白质笼的质粒,转化入宿主细胞中,培养并诱导表达,分离纯化获得蛋白质笼
Mi3
Opto

(2)

SspB
结构域的基因片段与目的蛋白的基因片段通过柔性连接序列进行连接,得到可表达带有
SspB
结构域的目的蛋白分子的重组基因片段,插入到质粒载体中,构建可表达带有
SspB
结构域的目的蛋白分子的质粒,转化入宿主细胞中,培养并诱导表达,分离纯化获得带有
SspB
结构域的目的蛋白分子;
(3)
将步骤
(1)
得到的蛋白质笼
Mi3
Opto
与步骤
(2)
得到的带有
SspB
结构域的目的蛋白分子混合均匀,在蓝光下照射一段时间,通过尺寸排阻色谱
(SEC)
分离获得光响应可逆蛋白组装体系
。2.
根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,步骤
(1)
中所述包含有来源于大肠杆菌
SsrA
短肽序列的
LOV2
结构域位于蛋白质笼
Mi3
亚基序列的
N
末端,所述蛋白质笼
Mi3
亚基的氨基酸序列为
SEQ ID NO:1
中第
165

369
位,包含有来源于大肠杆菌
SsrA
短肽序列的
LOV2
结构域的氨基酸序列为
SEQ ID NO:1
中第5‑
152
位;所述的柔性连接序列编码的氨基酸序列为
(GGS)
n

(GGGGS)
n

n
=1‑
10。3.
根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,步骤
(1)
中所述的宿主细胞包括大肠杆菌

酵母菌和动物细胞;所述的质粒载体为带有
T7
启动子的载体,所述蛋白质笼
Mi3
Opto
的基因插入在质粒载体的
T7
启动子之后
。4.
根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,步骤
(2)
中所述目的蛋白包括荧光蛋白
mCherry

MBP
,其中荧光蛋白
mCherry
的氨基酸序列为
SEQ ID NO:2
中第
21

255
位,
MBP
氨基酸序列为
SEQ ID NO:3
中第
21

386
位;所述
SspB
结构域能够特异性结合包含来源于大肠杆菌
...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛闯马骁康巍刘春雪
申请(专利权)人:大连理工大学宁波研究院
类型:发明
国别省市:

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