重组人尿酸酶的表达和分离纯化文献综述

 2023-01-04 21:25:14

一.实验目的:

发酵表达复活的人尿酸酶蛋白并分离纯化,为下一步的抗尿酸酶抗体制备提供基础。

二.课题背景:

尿酸氧化酶(Uricase, Urate Oxidase, EC1.7.3.3),又称为尿酸酶(Uricase),是嘌呤代谢过程中的关键酶。它可以在嘌呤代谢过程中以分子氧为受体催化尿酸生成过氧化氢和5-羟基异尿酸[1],而5-羟基异尿酸在水中自发转化成尿囊素和二氧化碳排出体外。尽管尿酸酶广泛存在于在原核生物和真核生物体内,但在部分灵长类(大型猿类、人类)进化过程中,尿酸酶基因积累了大量的相关突变而失活成为假基因,尿酸成为嘌呤分解代谢的终产物[2-3]。尿酸在水中的溶解度为11mg/100mL,不足尿囊素在水中的溶解度(147mg/100mL)的十分之一,当其生成量异常升高或排泄机制退化时,长期过度饱和的单钠尿酸盐(monosodium urate,MSU)就可能结晶并沉积于关节腔内或软组织中形成痛风石,诱发痛风(gout)这一最普遍的类风湿性关节炎的发作[4]。随着经济水平及饮食习惯的改变,痛风的发病率呈不断上升趋势。刘等人[5]通过统计分析发现,2000-2005年中国大陆痛风患病率为0.9%,至2014年痛风患病率已达到1.1%。此外,痛风常伴腹型肥胖、高脂血症、高血压、Ⅱ型糖尿病及心血管病等表现,Anneman[6]及H.K. Choi L [7] 等研究者的研究已分别表明痛风也是诱发心力衰竭及代谢综合征的一个独立风险因素。

在以降尿酸疗法(urate-lowering therapy, ULT)为主导的痛风临床治疗[8]中,尿酸酶类药物(Uricases) [9-10]能高效氧化尿酸为溶解度更高的尿囊素,且能快速溶解已经沉积的痛风石,在痛风及高尿酸血症的治疗中具有无可替代的优势。然而,现在已上市的药物皆为外源尿酸酶,其过高的免疫原性极大地限制了这一药物的应用。而人尿酸酶假基因的表达与否,则会对用于治疗的尿酸酶蛋白的免疫原性以及稳定性存在重大影响。目前,Kratzer JT[11]及Lange CM[12] 等人的研究表明,虽然无法表达具有活性的尿酸酶蛋白,尿酸酶假基因在人体内仍能够转录生成较为完整的mRNA产物。既然人尿酸酶假基因仍能够转录生成成熟的mRNA,那么是否有可能表达部分尿酸酶蛋白呢?因此,为检测人体内尿酸酶表达情况,实验室将人尿酸酶基因转入大肠杆菌,拟发酵表达并分离纯化得到大量人尿酸酶蛋白,用于后续制备抗人尿酸酶抗体。

三.实验流程:

具体过程如下:菌种复苏→发酵表达→菌体收集→超声破碎→盐析→阴离子交换层析→亲和层析→超滤浓缩→纯化蛋白检测。

四.实验方法:

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