故事

玉米内源蛋白相互作用对重组抗体恢复的影响

种子为重组蛋白的生产提供了一个有用的、多功能的平台,它们的许多优点经常被讨论[1].在种子方面,谷类作物具有额外的优势,如高产和完善的农业基础设施,可以根据需求轻松扩大和缩小规模。此外,谷物胚乳天然适合蛋白质积累,具有相对简单的种子蛋白质组和低水平的酚类物质、生物碱和草酸,这些物质已知会干扰蛋白质提取和下游加工[2].玉米是谷类作物中年产量最高的作物,由于胚乳占种子的82%,其籽粒尺寸比其他谷物大[3].玉米的转化已经很好地建立起来了,并且有几个已经被很好地描述过的胚乳特异性和种子限制性启动子系统可以用来控制转基因的表达(1、4).值得注意的是,第一个商业化的植物源重组蛋白(亲和素和β-葡萄糖醛酸酶)是由Prodigene公司(College Station, TX, USA)在玉米中生产出来的。(5、6)纤维素生物水解酶(一种用于从植物生物量中生产生物燃料的酶)已在玉米种子中表达,其产量高达总可溶性蛋白(TSP)的30%[7]

鉴于上述优势,玉米是谷物中最受欢迎的大规模生产抗体的平台,如在玉米种子中成功生产的HIV中和抗体2G12,产量达到75µg/g(2, 8).2G12抗体识别人类免疫缺陷病毒1 (HIV-1)的gp120包膜蛋白上的寡寡糖型聚糖,被认为是一种有前途的杀菌剂[9]

玉米种子在蛋白质储存液泡和直接来源于内质网的蛋白质体中积累蛋白质。玉米蛋白(α-、γ-和δ-玉米蛋白)聚集在蛋白体中,蛋白体由α-和δ-玉米蛋白的核心和γ-玉米蛋白的外周层组成[10].玉米蛋白非共价相互作用[11]但也通过分子间二硫桥交联,特别是γ-玉米蛋白,它富含半胱氨酸,形成共价连接的多聚体聚集体,引发蛋白体的形成。这种形成二硫桥的能力,以及玉米胚乳中丰富的玉米蛋白(在成熟种子中占总蛋白质的50%)[12])使得重组蛋白(如抗体)的存在(也会形成分子间二硫桥)可能会诱导低聚物的形成。与γ-zein共价连接的抗体链未反映在先前报道的盐水提取后的2G12抗体产量中[2].我们认为,内源γ-玉米蛋白水平较低的玉米品种可以提高玉米作为可溶性重组抗体表达平台的潜力。

作者

主题和标签

材料与方法

在4%多聚甲醛和0.5%戊二醛中固定表达2G12的转基因玉米种子,该转基因玉米种子携带一个信号肽,该信号肽可将抗体链引导到膜系统中,但没有进一步的靶向信号。发育中的转基因种子小片(约1毫米)3.),如前所述作进一步处理[13].经乙醇系列脱水后,将样品浸润并包埋在LRWhite树脂中,在60℃下进行2天的聚合。用Leica Ultracut UCT获得半薄切片(1µm),用甲苯胺蓝染色或用于免疫荧光研究。制备超薄切片(80 nm),用1%醋酸铀酰和3%柠檬酸铅染色徕卡EM AC20重组2G12抗体免疫金定位后。用a徕卡DM5500.用FEI Tecnai G观察超薄切片2电子显微镜。

结果与讨论

研究了2G12抗体在玉米胚乳中的沉积。玉米胚乳细胞的特征是存在丰富的球形淀粉粒,均匀分布在细胞质内的小球形玉米蛋白体和几个蛋白质储存液泡(PSV)(图1A)。抗体链定位在这些psv中(图1B),正如预期的那样,在没有进一步靶向信息的情况下,蛋白质进入了谷物种子的膜系统(14、15).出乎意料的是,在玉米蛋白体内也可以检测到强烈的信号,这与在玉米中表达的其他分泌性重组蛋白的报道相反[15]

图1:2G12抗体在玉米胚乳细胞中的沉积。A)光学显微镜,甲苯胺蓝。见玉米胚乳细胞中的蛋白质储存室,蛋白质储存液泡(箭头)和玉米蛋白体(箭头)。B)荧光显微镜。在蛋白质储存液泡(箭头)和玉米蛋白体(箭头)内有很强的标记。细胞核(n),淀粉(s)。棒材20µm。

电子显微镜证实了这种沉积,并且显示一些玉米蛋白体已经失去了典型的球形外观和玉米蛋白与蛋白体的正态分布(图2)[10]描述玉米蛋白体为球形结构,具有低电子密度的α-和δ-玉米蛋白核心和外围薄的高电子密度的γ-玉米蛋白层。这种结构是保守的,并且已经证明所有玉米蛋白亚家族的存在和平衡的相互作用对于稳定玉米蛋白体和形成典型的球形结构是必要的[16,17,18].在我们的样品中,很大一部分抗体只能在还原条件下提取,这表明抗体链和γ-玉米蛋白之间形成了二硫化物桥[19].这种相互作用也得到了一个事实的支持,即无定形玉米蛋白体的流行取决于2G12的表达量,这表明玉米蛋白抗体低聚物的存在是玉米蛋白体中观察到的畸形的原因[19].虽然在某些情况下,重组药物与内源性蛋白的相互作用是为了口服给药,但在其他情况下,如本例,它们会影响可溶性蛋白的产量。我们认为,减少与内源储存蛋白的相互作用应该是提高玉米可溶性重组抗体产量的有效策略。

图2:野生型种子(A)和转基因种子(B)中的玉米蛋白体。电子显微镜下,一般非特异性染色。WT玉米蛋白体(zb)呈球形,具有低电子密度的中心核,周围有一层薄的高电子密度层。转基因种子中的一些玉米蛋白体呈无定形,在外围有一个不连续的电子致密层(zb*)。bar 0,5µm。

参考文献

  1. 马建军,李建军,李建军,李建军。植物蛋白的研究进展。生物技术现状[16]:167 -73 (2005)
  2. Ramessar K, Rademacher T, Sack M, Stadlmann J, platatis D, Stiegler G, Labrou N, Altmann F, Ma J, Stoger E, Capell T, Christou P:生产具有成本效益的阴道蛋白杀微生物剂,以防止艾滋病毒传播。Proc。国家的。学会科学。美国105:3727-32 (2008)
  3. 沃森山:结构和组成。:华生,SA,还有拉姆斯塔德(主编)。):玉米:化学与技术53-82 (1987).圣保罗,明尼苏达州:美国谷物化学家协会。
  4. Kawakatsu T,和Takaiwa F:谷物种子储存蛋白合成:重组蛋白在谷物生产中的基本过程。植物生物技术学报8:939-53 (2010)
  5. Hood EE, Witcher DR, Maddock S, Meyer T, Baszczynski C, Bailey M, Flynn P, Register J, Marshall L, Bond D, Kulisek E, Kusnadi A, Evangelista R, Nikolov Z, Wooge C, Mehigh RJ, Hernan R, Kappel WK, Ritland D, Li CP, Howard JA:转基因玉米中亲和素的商业化生产:转化、生产、加工、提取和纯化的特性。摩尔育种3:291-306 (1997)
  6. Witcher DR, Hood EE, Peterson D, Bailey M, Bond D, Kusnadi A, Evangelista R, Nikolov Z, Wooge C, Mehigh R, Kappe W, Register J和Howard JA: β -葡糖醛酸酶(GUS)的商业生产:植物蛋白质生产的模型系统。生物育种4:301-12(1998)。
  7. Devaiah SP, redesens DV, Chang YK, Hood KR, Flory A, Howard JA, Hood EE:纤维素生物水解酶II (Cel6A)在玉米胚乳中的异源表达。转基因研究(2012)
  8. Rademacher T, Sack M, Arcalis E, Stadlmann J, Balzer S, Altmann F, Quendler H, Stiegler G, Kunert R, Fischer R, Stoger E:在玉米胚乳中产生的重组抗体2G12能有效中和HIV-1,主要含有单glcnac n -聚糖。生物科技植物》。J6: 189-201 (2008)
  9. Armitage AE, McMichael AJ和drakessmith H:反思四分之一世纪的艾滋病研究。免疫学杂志9:823-26(2008)。
  10. Lending CR和Larkins BA:玉米胚乳发育过程中蛋白体玉米蛋白组成的变化。植物细胞1:1011-23 (1989)
  11. Kim CS, Woo YM, Clore AM, Burnett RJ, Carneiro NP, Larkins BA:玉米蛋白相互作用,而不是玉米蛋白mrna在内质网膜上的不对称分布,影响玉米胚乳蛋白体形成。植物细胞14:655-72(2002)。
  12. 李国强,琼斯,蔡长荣,Dalby A .玉米胚乳贮藏蛋白含量的遗传调控。生物化学遗传学14:641-50(1976)。
  13. 李建军,陈建军,陈建军,陈建军,陈建军。小麦胚乳内质网区重组蛋白的研究进展。植物生理学报(自然科学版),32(4):559 - 564(2004)。
  14. 李建军,陈建军,陈建军,陈建军,陈建军。小麦胚乳内质网区重组蛋白的研究进展。植物生理学报,36(2):344 - 344(2004)。
  15. Arcalis E, Stadlmann J, Marcel S, Drakakaki G, Winter V, Rodriguez J, Fischer R, Altmann F, Stoger E:玉米胚乳分泌糖蛋白的命运变化。植物生理学报。53:693-702 (2010)
  16. 杨建军,杨建军,杨建军,等。转基因烟草蛋白体中玉米苷元的积累。植物生理学报,35(2):444 - 444(1995)。
  17. Coleman CE, Yoho PR, Escobar S, Ogawa M:转基因烟草胚乳α -玉米蛋白的共表达稳定了α -玉米蛋白的积累。植物物理学报。45:864 -71 (2004)
  18. Geli MI, Torrent M和Ludevid D:两个结构域介导[γ]-玉米蛋白靶向中的两个连续事件:蛋白质内质网保留和蛋白体形成。植物细胞6:1911-22 (1994)
  19. 王晓东,王晓东,王晓东,王晓东,王晓东,Stöger E, Arcalís E:小麦胚乳中重组蛋白与内源贮藏蛋白相互作用的研究进展。生物技术学报,8(10):1203-12(2013)。

想知道更多吗?

和我们的专家谈谈。我们很乐意回答您的所有问题和疑虑。

188金宝搏的网址联系我们

你喜欢私人咨询吗?

  • 188金宝搏的网址徕卡微系统公司
    莱德巷1700号
    布法罗格罗夫伊尔60089 美国
    办公电话:+1 800 248 0123
    188bet官网1服务电话:1 800 248 0223
    传真:+ 1 847-236-3009

您可以在这里找到更详细的本地联系人列表。188金宝搏的网址