CN101619101B

CN101619101B - 马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列

Info

Publication number: CN101619101B
Application number: CN200910039438XA
Authority: CN
Inventors: 原丽红; 张树义; 林本夫; 何灵江; 左学国; 陈金平
Original assignee: Guangdong Entomological Institute
Current assignee: Guangdong Entomological Institute
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: CN101619101A

Abstract

本发明公开一种马铁菊头蝠的瘦素蛋白及其cDNA序列，该瘦素蛋白为一种具有SEQ ID NO：3所示氨基酸序列的蛋白质，或在氨基酸序列(i)中，由缺失、取代或加成1个或几个氨基酸的氨基酸序列所组成，且与氨基酸序列(i)的蛋白质具有相同功能的蛋白质。本发明采用GST重组表达技术和凝血酶酶切除去GST标记物，从冬眠动物——马铁菊头蝠中提取得到瘦素蛋白，细胞活性分析结果表明该马铁菊头蝠瘦素蛋白具有明显的脂肪降解活性，可用于制备减肥药物、治疗糖尿病药物、治疗高血压药物以及治疗脂肪肝药物等。

Description

马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列

技术领域

本发明涉及瘦素蛋白，具体涉及一种来源于马铁菊头蝠(Rhinolophusferrumequinum)的瘦素蛋白及其cDNA序列。

背景技术

瘦素蛋白(leptin)是1994年发现的一个由167个氨基酸组成的小蛋白，由脂肪组织分泌的蛋白质类激素，目前研究结果已经证实其它组织也能产生，包括胎盘、大鼠的骨胳肌、大鼠的胃、人的乳腺上皮细胞、人和鼠的腺垂体等。

瘦素蛋白是肥胖相关的信号，脂肪组织的反馈信号作用到脑中心，控制饮食行为和活动(代谢和运动)，是ob(obese)基因的产物。脂肪组织产生的瘦素蛋白经血液运输到脑，与下丘脑的受体作用后通过控制饮食摄入和能量消耗来控制哺乳动物的体重，被认为是最具有潜力的减肥药物之一。

瘦素蛋白除了能够降低食欲，控制体重，减少体内脂肪含量外，还可传递动物体内外能量贮存信号到大脑中枢，影响神经内分泌系统，促进动物生殖系统发育和获得生育能力，调控动物初情期的启动、性成熟和妊娠等生殖活动，调节胎儿胎盘，使动物提前发情，缩短发情周期，调节葡萄糖代谢，脂类代谢，调节血压、大脑和骨骼发育，伤口愈合，细胞分化增殖，参与造血作用，机体免疫调节等功能。瘦素功能的多样性尤其在能量调节方面的关键作用，也赋予瘦素更大的产品开发的价值。

瘦素蛋白的开发和利用已深入到许多领域包括减肥药物的开发以及减肥产品的深加工，治疗糖尿病药物开发，治疗高血压药物开发，治疗脂肪肝药物开发等等，随着对其功能认识的不断深入，关于leptin产业化前景将更加广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种来源于马铁菊头蝠(Rhinolophusferrumequinum)的瘦素蛋白，为今后开发瘦素基因工程产品奠定物质基础。

本发明的另一个目的在于提供含有上述瘦素蛋白完整编码区的cDNA序列。

本发明的上述目的通过如下方案予以实现：

本发明提供一种瘦素蛋白，该瘦素蛋白为如下(i)或(ii)所述任一项的蛋白质：

(i)一种具有SEQ ID NO：3所示氨基酸序列的蛋白质；

(ii)在氨基酸序列(i)中，由缺失、取代或加成1个或几个氨基酸的氨基酸序列所组成，且与氨基酸序列(i)的蛋白质具有相同功能的蛋白质。

本发明的瘦素蛋白优选具有SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列。

本发明还提供编码上述瘦素蛋白的cDNA序列，该cDNA序列为编码如下(i)或(ii)所述任一项蛋白质的cDNA序列：

(i)一种具有SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列的蛋白质；

上述编码瘦素蛋白的cDNA序列优选其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

本发明的瘦素蛋白来自于马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)，提取马铁菊头蝠脂肪组织总RNA反转录后作为模板，根据已知哺乳动物瘦素蛋白序列保守区设计简并引物进行简并PCR扩增，测序后得到本发明瘦素蛋白的全长cDNA序列，并对该全长cDNA序列进行氨基酸分析，得到本发明马铁菊头蝠瘦素蛋白为SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列，总共164个氨基酸，其中前21个氨基酸为信号肽序列。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明从马铁菊头蝠的脂肪组织中获得了一种瘦素蛋白的全长cDNA，并进行了蛋白表达，通过利用GST重组表达技术和凝血酶酶切除去GST标记物，成功获得了马铁菊头蝠瘦素蛋白，此外对该蛋白进行细胞活性分析，结果表明本发明的马铁菊头蝠瘦素蛋白具有明显的脂肪降解活性，可用于制备减肥药物、治疗糖尿病药物、治疗高血压药物以及治疗脂肪肝药物等；

2.本发明的瘦素蛋白是来源于马铁菊头蝠的，而马铁菊头蝠是一种冬眠动物，冬眠动物较之其他动物能更加好的增加体内能量使用率，使其燃烧更多脂肪，从而使体内脂肪控制在一定量，因此来源于冬眠动物马铁菊头蝠的瘦素蛋白也具有更加好的脂肪降解能力。

附图说明

图1为马铁菊头蝠瘦素蛋白全长cDNA序列的PCR扩增电泳图；

其中，1为分子量标记，2为PCR扩增产物；

图2为实施例2中重组质粒表达产物的SDS-PAGE检测电泳图；

其中，1为分子量标记，2为重组表达菌未诱导对照样品，3为重组表达菌IPTG诱导3h后样品，箭头所指处为新的表达条带；

图3为实施例3中蛋白表达的SDS-PAGE检测电泳图；

其中，1为分子量标记，2为过柱纯化但未经凝血酶切对照样品，3为过柱纯化且经凝血酶切的样品，4为GST，5为瘦素蛋白；

图4为马铁菊头蝠瘦素蛋白MTT活性检测结果柱状图；

其中，1为GST对照组，2为马铁菊头蝠瘦素蛋白组，3为空白对照组，^**：P＜0.01；

图5为马铁菊头蝠瘦素蛋白LDH活性检测结果柱状图；

其中，1为GST对照组，2为马铁菊头蝠瘦素蛋白组，3为空白对照组，^**：P＜0.01。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1马铁菊头蝠瘦素蛋白全长cDNA序列的获得

1、模板制备

按照RNAiso试剂盒(TakaRa公司)说明书提取马铁菊头蝠(Rhinolophusferrumequinum)脂肪组织总RNA，并采用反转录试剂盒，以该总RNA为模板，进行反转录试验得到下述PCR扩增用模板。

2、引物设计

根据已知的哺乳动物瘦素蛋白序列保守区设计简并引物，如下所示：

Primer 1，其核苷酸序列如SEQ ID NO：4所示；

Primer 2，其核苷酸序列如SEQ ID NO：5所示。

3、PCR扩增

PCR扩增反应体系(50μl)：PCR扩增模板2μl，引物Primer 1/Primer 2(10pM)各1μl，10×Taq Polymerase mix(TaKaRa公司)5μl，ddH₂O 41μl；

PCR扩增反应条件：94℃预变性5min，94℃变性1min，54℃退火90s，72℃延伸2min，30个循环，最后72℃延伸5min。

4、PCR产物的连接、转化和测序

将上述PCR反应产物经胶回收、连接、转化等常规操作后克隆入pMD-19T载体(市售)，阳性克隆经蓝白斑筛选和PCR鉴定后，送测序公司进行测序，同时对测序结果进行氨基酸序列分析。

测序结果及氨基酸序列分析结果表明，本实施扩增所得马铁菊头蝠瘦素蛋白的全长cDNA为495bp，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，该cDNA序列编码164个氨基酸编码，其氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示，其中前21个氨基酸为信号肽序列。

实施例2重组表达载体的构建

根据实施例1所得马铁菊头蝠瘦素蛋白基因序列设计引物(P1和P2)，扩增不含信号肽序列的全部编码区，并引入BamH I/Sal I限制酶切位点用于重组表达载体的构建。

P1，其核苷酸序列如SEQ ID NO：6所示；

P2，其核苷酸序列如SEQ ID NO：7所示。

上述PCR扩增反应体系可参照PCR反应试剂盒说明书，其具体反应条件为：94℃预变性5min，94℃变性1min，55℃退火90s，72℃延伸2min，30个循环，最后72℃延伸5min。扩增产物经2％琼脂糖凝胶电泳，可见到清晰的目的片段扩增条带，如图1所示，扩增出的片段长度约432bp，与设计的扩增片段长度相符，且未出现非特异性扩增。

将上述PCR扩增产物经胶纯化回收后，用BamH I和Sal I于37℃消化过夜，随后与PGEX-4T-2载体(Invitrogen)连接构建重组表达质粒，挑选阳性克隆进行测序，测序结果与原序列相同，表明扩增克隆后的基因未发生突变，而且开放阅读框架(ORF)与载体ORF一致，融合蛋白约372个氨基酸(含GST)，理论分子量为41.7kDa。

将上述经测序验证序列读码框正确的阳性克隆转入大肠杆菌表达菌BL21(市售)内，经1mmol/L异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导3h，将重组表达菌诱导前、后菌体裂解物一起经SDS-PAGE检测，电泳检测结果如图2所示，与重组表达菌诱导前的SDS-PAGE电泳图对比后，发现重组表达菌诱导后在42kDa处出现了一条新的表达条带(图中箭头所指条带)，该条带的分子量大小与理论推导值相符，说明诱导表达产物为GST-Leptin重组蛋白。

本实施例所涉及的胶回收、双酶切消化、载体连接、大肠杆菌转化以及IPTG诱导表达等技术均采用本领域技术人员的常规操作。

实施例3蛋白表达与纯化

将实施例2中制备得到的含有马铁菊头蝠瘦素蛋白基因重组表达质粒阳性克隆的大肠杆菌BL21，按1∶100(菌液∶LB⁺培养基，体积比)接种于含有氨苄青霉素的LB⁺培养基(酵母提取物5g，蛋白胨10g，琼脂15g，NaCl 5g，ddH₂O至1升，pH＝7.4，氨苄抗生素1％)中，37℃，190rpm，培养约3h。当OD₆₀₀＝0.6～1时，加入IPTG至工作浓度为0.6mM，于28℃，190rpm，诱导3h。

将上述诱导后的菌液于5000g，4℃离心10min收集菌体，菌体用PBS洗2遍，期间5000g，4℃离心10min；按照每2～5ml菌液加入28ml裂解液、50μl溶菌酶、30～40μl苯甲基磺酰氟(PMSF)(终浓度100μM)对菌体裂解0.5～1h；裂解好的菌体于4℃或冰浴破碎(工作时间3s，间隔时间5s，300W)150次，约20～25min，然后于4℃离心(12000g，10min)收集上清；上清用0.45μm虑膜过滤后，作为下一步GST亲和纯化的上样品。

本实施例的GST亲和纯化的填料采用High-Affinity GST Resin(市售)，其纯化具体操作可参考相关试剂说明书：填料4ml，先用25～30ml PBS洗柱，然后加入前述已制备好的上样品过柱，流速控制2～4s/滴；再用20倍柱床体积的PBS清洗纯化柱；还原型谷胱甘肽洗脱：新鲜配制0.154g谷胱甘肽+50mlTris-HCl(50mM，PH8.0)，每次3ml，流速4～5s/滴；最后用PBS清洗纯化柱3次。

对上述过柱样品进行超滤浓缩，可采用5000rpm，4℃离心30min。

按照每1mg蛋白加入10U凝血酶比例，采用凝血酶(市售)对上述浓缩样品进行常温酶切3h，酶切后的产物再次进行亲和纯化以去除GST(具体操作同前述的GST亲和纯化)，回收过柱样品再次进行超滤浓缩(操作同前)，从而最终得到马铁菊头蝠瘦素蛋白。将该浓缩上清液、进行凝血酶酶切的样品一起进行SDS-PAGE检测，检测结果如图3所示，从图3可以看出，过柱纯化且经过凝血酶酶切后的样品得到两条带，一条在26KD位置，根据现有材料可知该条带为GST(GST的分子量为26KD)，另外一条带在16KD的位置，这与理论值(本发明的瘦素蛋白不含信号肽的成熟肽序列为143个氨基酸，而143个氨基酸编码蛋白约为15.7KD)相符，说明马铁菊头蝠瘦素蛋白与GST标签成功分离，同时蛋白浓度检测结果也表明分离、回收的马铁菊头蝠瘦素蛋白浓度和纯度达到细胞实验要求。

实施例4细胞活性分析

本实施例首先采用传统细胞培养的操作培养3T3-L1前脂肪细胞，然后以培养好的3T3-L1前脂肪细胞作为实验样品，对实施例3分离纯化出的马铁菊头蝠瘦素蛋白(15.7KD)进行MTT检测和LDH检测。

本实施例的MTT检测以及LDH检测，均采用本领域技术人员的常规操作，将马铁菊头蝠瘦素蛋白(10^-6M)孵育3T3-L1前脂肪细胞24h，同时每个检测均设两个平行实验对照，一个是不含3T3-L1前脂肪细胞的空白对照组，一个是采用GST(10^-6M)孵育3T3-L1前脂肪细胞24h的对照组。

细胞活性分析结果：

1.图4给出马铁菊头蝠瘦素蛋白MTT活性检测结果，从图中可以看出，空白对照组的数据为0，用马铁菊头蝠瘦素基因重组蛋白(10^-6M)孵育3T3-L1前脂肪细胞24h后，活细胞比率(MTT)下降27.8％，与GST对照组(6.6％)相比差异极显著(P＜0.01)；

2.图5给出马铁菊头蝠瘦素蛋白LDH活性检测结果，从图中可以看出，空白对照组的数据为0，用马铁菊头蝠瘦素基因重组蛋白(10^-6M)孵育3T3-L1前脂肪细胞24h后，脂肪细胞的乳酸脱氢酶释放比率(LDH)显著升高(5.9％)，明显高于GST对照(0.2％)(P＜0.01)。

根据图4和图5的对比结果，说明本发明的马铁菊头蝠瘦素蛋白具有明显的脂肪降解活性。

马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列序列.txt

SEQUENCE LISTING

<110>广东省昆虫研究所

<120>马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列

<130>

<160>7

<170>PatentIn version 3.5

<210>1

<211>495

<212>DNA

<213>马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)

<400>1

atgcgttgtg gatcgctgtg ccagttcctg tgcctttggc tctgtctgtc ctgcgttgaa 60

gccgtaccca cgcaaaaaat ccaggatgac accaaagtgc tcatcaagac gattatcacc 120

aggatcaatg gcatctcgca catgcagtcg gtctccaaat acatggtcac tggtttggac 180

ttcctgcctg ggttccactc tgtcctgggt ttgtccatga tgaacgagat cttggagacc 240

taccaaaaga tcctcatcaa tctgccttcc agaaatttga tgcaaatatc taatgacatg 300

gagaacctcc aacaccttct ccaactgctg gcctcctcca agggctgtca cttccaccag 360

gccgagggct tgcagtccct gaagggcagc atcctggaag cttcgctcta ctccacagag 420

gtggtggtcc tgaacgggct gaaggcgttc ctgcagacca tgctgcggca gctggagttc 480

agccctgggt gctga 495

<210>2

<211>495

<212>DNA

<213>马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)

<220>

<221>CDS

<222>(1)..(492)

<400>2

atg cgt tgt gga tcg ctg tgc cag ttc ctg tgc ctt tgg ctc tgt ctg 48

Met Arg Cys Gly Ser Leu Cys Gln Phe Leu Cys Leu Trp Leu Cys Leu

1 5 10 15

tcc tgc gtt gaa gcc gta ccc acg caa aaa atc cag gat gac acc aaa 96

Ser Cys Val Glu Ala Val Pro Thr Gln Lys Ile Gln Asp Asp Thr Lys

20 25 30

gtg ctc atc aag acg att atc acc agg atc aat ggc atc tcg cac atg 144

Val Leu Ile Lys Thr Ile Ile Thr Arg Ile Asn Gly Ile Ser His Met

35 40 45

cag tcg gtc tcc aaa tac atg gtc act ggt ttg gac ttc ctg cct ggg 192

Gln Ser Val Ser Lys Tyr Met Val Thr Gly Leu Asp Phe Leu Pro Gly

50 55 60

ttc cac tct gtc ctg ggt ttg tcc atg atg aac gag atc ttg gag acc 240

Phe His Ser Val Leu Gly Leu Ser Met Met Asn Glu Ile Leu Glu Thr

65 70 75 80

tac caa aag atc ctc atc aat ctg cct tcc aga aat ttg atg caa ata 288

Tyr Gln Lys Ile Leu Ile Asn Leu Pro Ser Arg Asn Leu Met Gln Ile

85 90 95

tct aat gac atg gag aac ctc caa cac ctt ctc caa ctg ctg gcc tcc 336

Ser Asn Asp Met Glu Asn Leu Gln His Leu Leu Gln Leu Leu Ala Ser

100 105 110

马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列序列.txt

tcc aag ggc tgt cac ttc cac cag gcc gag ggc ttg cag tcc ctg aag 384

Ser Lys Gly Cys His Phe His Gln Ala Glu Gly Leu Gln Ser Leu Lys

115 120 125

ggc agc atc ctg gaa gct tcg ctc tac tcc aca gag gtg gtg gtc ctg 432

Gly Ser Ile Leu Glu Ala Ser Leu Tyr Ser Thr Glu Val Val Val Leu

130 135 140

aac ggg ctg aag gcg ttc ctg cag acc atg ctg cgg cag ctg gag ttc 480

Asn Gly Leu Lys Ala Phe Leu Gln Thr Met Leu Arg Gln Leu Glu Phe

145 150 155 160

agc cct ggg tgc tga 495

Ser Pro Gly Cys

<210>3

<211>164

<212>PRT

<213>马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)

<400>3

Met Arg Cys Gly Ser Leu Cys Gln Phe Leu Cys Leu Trp Leu Cys Leu

1 5 10 15

Ser Cys Val Glu Ala Val Pro Thr Gln Lys Ile Gln Asp Asp Thr Lys

20 25 30

Val Leu Ile Lys Thr Ile Ile Thr Arg Ile Asn Gly Ile Ser His Met

35 40 45

Gln Ser Val Ser Lys Tyr Met Val Thr Gly Leu Asp Phe Leu Pro Gly

50 55 60

Phe His Ser Val Leu Gly Leu Ser Met Met Asn Glu Ile Leu Glu Thr

65 70 75 80

Tyr Gln Lys Ile Leu Ile Asn Leu Pro Ser Arg Asn Leu Met Gln Ile

85 90 95

Ser Asn Asp Met Glu Asn Leu Gln His Leu Leu Gln Leu Leu Ala Ser

100 105 110

Ser Lys Gly Cys His Phe His Gln Ala Glu Gly Leu Gln Ser Leu Lys

115 120 125

Gly Ser Ile Leu Glu Ala Ser Leu Tyr Ser Thr Glu Val Val Val Leu

130 135 140

Asn Gly Leu Lys Ala Phe Leu Gln Thr Met Leu Arg Gln Leu Glu Phe

145 150 155 160

Ser Pro Gly Cys

<210>4

<211>27

<212>DNA

<213>人工序列

<400>4

马铁菊头蝠瘦素蛋白及其cDNA序列序列.txt

aagaagmmsa tccyrggrag gaaaatg 27

<210>5

<211>25

<212>DNA

<213>人工序列

<400>5

wgrccttyra rrcytcagca yycag 25

<210>6

<211>27

<212>DNA

<213>人工序列

<400>6

ccggatcccg tacccacgca aaaaatc 27

<210>7

<211>22

<212>DNA

<213>人工序列

<400>7

ccgtcgactc agcacccagg gc 22

Claims

1.一种瘦素蛋白，该瘦素蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示。

2.根据权利要求1所述瘦素蛋白，其特征在于该蛋白质氨基酸序列中的前21个氨基酸为信号肽序列。

3.一种编码瘦素蛋白的cDNA序列，其特征在于该cDNA的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

4.一种含有权利要求3所述cDNA序列的质粒。

5.一种含有权利要求4所述质粒的转化体，其特征在于所述转化体为大肠杆菌BL21。