一种筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN02115452.X

申请日:

2002.01.22

公开号:

CN1364912A

公开日:

2002.08.21

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2004.7.7|||授权|||公开|||实质审查的生效

IPC分类号:

C12Q1/18

主分类号:

C12Q1/18

申请人:

华中科技大学;

发明人:

董先智; 徐辉碧; 黄开勋; 刘琼

地址:

430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号

优先权:

专利代理机构:

华中理工大学专利事务所

代理人:

纪元;方放

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内容摘要

本发明提供了一种准确、快速从天然产物中筛选具有抑菌生物活性的蛋白质多肽类物质的方法。克服了现有技术不能有效解决筛选速度、通量、准确率三者统一的弱点。该方法包括了等电聚焦,恒压电泳,电印迹,细菌培养及微量鉴定,将高通量的分离方法和高精度的活性锁定方法结合起来,能够在细胞水平上直接筛选出具有抑菌生物活性的蛋白质或多肽,运用该方法每循环的操作时间约为一周。

权利要求书

1.一种筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法,该方法的步骤为:
A:将蛋白质组样品经过丙酮预处理以降低杂质含量;
B:将处理过的样品在非变性条件下进行等电聚焦IEF,IEF之后
从凝胶上切下两根宽度相同的IEF胶条,在缓冲液A中平衡后进行
第二向的聚丙烯酰胺凝胶电泳,使用丙烯酰胺及甲叉双丙烯酰胺制备
非变性凝胶,上槽缓冲液的组分为Tris-base,Tricine和SDS,恒压电
泳至溴酚蓝前缘到达底部;
C:将PAGE所得的两块胶分别处理,一块胶用考马斯亮蓝CBB
染色,脱色后用做备份,另一块胶则经电印迹,将蛋白质斑点转移到
NC膜上,使用不含SDS的缓冲液A;
D:经过0.01~0.2M Tris-Cl,pH=7.5的缓冲液漂洗除去SDS,
将NC膜真空干燥;
E:在NC膜上均匀地分布细菌,使其密度达到1×103~1×
105CFU/mm2后,将膜置于牛肉膏固体培养基上培养,该培养基含显
色剂;同时含有细菌生长所需的底物,该底物经细菌代谢能产生酸性
或碱性产物;在NC膜上正常生长的细菌由于其代谢产物呈酸性因而
在其周围呈亮黄色,而有抗菌肽斑点的地方细菌生长受抑制,故而和
周围呈现出色差,为暗色的斑点;
F:将NC膜上的斑点与双向电泳所得到的凝胶上的斑点相对照,
将凝胶上对应于NC膜上抗菌肽色斑的斑点切下,然后对这些斑点用
质谱指纹图,N端序列分析,氨基酸组成分析进行微量鉴定。
2.按权利要求1所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法,其特
征是步骤B的所指的缓冲液A的组分为0.05~0.2M Tris-base,
0.05~0.2M Tricine,3~5mM SDS,pH=9.0;在缓冲液A中平衡时间
为20~30分钟,非变性凝胶是使用8~16%的丙烯酰胺及3.3%的甲
叉双丙烯酰胺制备,pH=9.0;上槽缓冲液为0.01~0.2M Tris-base,
0.05~0.2M Tricine,1~2mM SDS,所指的恒压电泳的电压为150V。
3.按权利要求1或2所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法,
其特征是步骤C的所指的电印迹的使用电压为50V,电印迹的时间为
1~2小时,缓冲液A的pH=9.0;
4.按权利要求1或2或3所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方
法,其特征是步骤E所指的显色剂为0.00025%~0.025%溴百里酚兰,
0.00025%~0.025%酚红,所指的底物为0.5~3%甘露醇。
5.按权利要求1或2或3所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方
法,其特征是步骤E所指的在牛肉膏固体培养基上培养,其培养温度
为37℃,培养时间为18~48小时;所指的显色剂为0.00025~0.025%
中性红和0.00025~0.025%结晶紫,所指的底物为0.5~3%甘露醇。
6.按权利要求1或2或3所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方
法,其特征是步骤E所指的显色剂为0.00025~0.025%5-溴-4-氯-3-
吲哚基磷酸盐,所指的底物为0.5~3%甘露醇。
7.按权利要求1或2或3所述的筛选具有抗菌活性的肽类物质的方
法,其特征是步骤E所指的显色剂为0.00025~0.025%四氯化三苯四
氮唑,所指的底物为0.5~3%甘露醇。

说明书

一种筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法

技术领域

本发明是一种准确、快速筛选具有抗菌活性的肽类物质的方法,
它主要应用于抗菌蛋白、抗菌肽类物质的初期筛选。

背景技术

目前从天然产物中筛选具有生物活性的蛋白质多肽类物质的方
法主要有以下几种:一是使用常规的分离方法,如粗分级,凝胶过滤,
离子交换层析,高效液相色谱等方法从天然产物中分离蛋白质多肽类
物质,然后逐个检测生物活性。这种方法流程长,消耗大,而且对于
低丰度蛋白难以有效纯化。另一种方法是使用分子识别的方法,即使
用靶分子进行药物的初期筛选,这种方法具有高通量高灵敏度的特
点,但是对靶分子的要求极高(Allen,D.R.Nature 405,857-865,2000),
而且用这种方法筛选出的候选药物在进行细胞水平的筛选时淘汰率
很高(Mary,J.C.Journal of pharmacological and toxicological methods
44,291-300 2000)。还有一种蛋白质微阵列分析法,它将大量纯净的
蛋白质点排列在一片载体上,使用分子识别的方法进行筛选或直接进
行体外活性的筛选,这种方法同样具有高通量高灵敏度的特点但是它
要求在短期内得到大量纯净的蛋白质,而这正是蛋白质纯化的难点
(Mendoza,L.G.Bio Techniques 27(4),778-788,1999)。综上所述,
在现有的筛选抗菌蛋白、抗菌肽类药物的方法中,均不能有效解决筛
选速度、筛选通量、筛选准确率三者之间的矛盾,这就使得目前筛选
出一个具有体外活性的抗菌蛋白或抗菌肽的周期普遍较长,通常需要
以年为单位,这样使得某些具有抗菌活性的肽类物质的筛选成为不可
能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处,提供一种快速
准确的筛选方法,它将高通量的分离方法和高精度的活性锁定方法结
合起来,能够在细胞水平上直接筛选出具有抑菌生物活性的蛋白质或
多肽。在该方法中首先使用改进的非变性双向电泳将蛋白质组样品快
速分离,然后将被分离的蛋白质转移到硝酸纤维素膜上,在该膜上直
接进行体外抑菌活性的筛选,从而找出具有抑菌活性的蛋白质。由于
这种方法结合了双向电泳和原位测活技术的优点,从而使整个筛选过
程具备了速度快、筛选准确率高、允许较大的通量的优点。运用该方
法每循环的操作时间约为一周,筛选通量由使用的凝胶大小决定。该
方法的步骤为:

A.将蛋白质组样品经过丙酮预处理以降低杂质含量;

B.将处理过的样品在非变性条件下进行等电聚焦(IEF),IEF之
后从凝胶上切下两根宽度相同的IEF胶条,在含0.05~0.2M Tris-base,
0.05~0.2M Tricine,3~5mM十二烷基硫酸钠(SDS),pH=9.0的缓
冲液A中平衡20~30分钟后进行第二向的聚丙烯酰胺凝胶电泳
(PAGE),使用8~16%的丙烯酰胺及3.3%的甲叉双丙烯酰胺制备非
变性凝胶,其pH为9.0。上槽缓冲液为0.01~0.2M Tris-base,
0.05~0.2M Tricine,1~2mM SDS,150V恒压电泳至溴酚蓝前缘到达底
部;

C.将PAGE所得的两块胶分别处理,一块胶用考马斯亮蓝(CBB)
染色,脱色后用做备份,另一块胶则经电印迹,使用电压为50V,印
迹时间为1~2小时,将蛋白质斑点转移到硝酸纤维素膜(NC膜)上,
使用不含SDS,pH=9.0的缓冲液A;

D.经过0.01~0.2M Tris-Cl,pH=7.5的缓冲液洗涤除去SDS,
将NC膜真空干燥;

E.在NC膜上均匀地分布细菌,使其密度达到1×103~1×
105CFU/mm2后,将膜置于1mm厚的的牛肉膏固体培养基上37℃培
养18~48小时,该培养基含显色剂如0.00025~0.025%溴百里酚兰和
0.00025~0.025%酚红,或0.00025~0.025%中性红和0.00025~
0.025%结晶紫,或0.00025~0.025%5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸盐,或
0.00025~0.025%四氯化三苯四氮唑(TTC);同时含有细菌生长所需
的底物如0.5~3%甘露醇或0.1~3%的糖类碳水化合物,该底物经细菌
代谢能产生酸性或碱性产物;在NC膜上正常生长的细菌由于其代谢
产物呈酸性因而在其周围呈亮黄色(依所使用的显色剂不同,会有不
同的颜色),而有抗菌肽斑点的地方细菌生长受抑制,故而和周围呈
现出色差,为暗色的斑点(也依使用的显色指示剂不同,而斑点会有
不同的颜色);F.将NC膜上的斑点与双向电泳所得到的凝胶上的斑
点相对照,将凝胶上对应于NC膜上抗菌肽色斑的斑点切下,然后对
这些斑点用质谱指纹图,或N端序列分析,或氨基酸组成分析进行微
量鉴定。用所获得的鉴定结果进行生物信息学检索可以确认该蛋白质
是否为未知的蛋白质。用这种方法能够在细胞水平上直接筛选出具有
抑菌生物活性的蛋白质。这种方法可以大大加快抗菌蛋白质类药物的
初期筛选进程,同时为目前的蛋白质组学提供蛋白质功能研究的工
具。

具体实施方式

利用该方法,我们从泥鳅蛋白质组中分离、锁定并表征了一种新
的抗菌肽。其具体技术路线如下:

a.将泥鳅蛋白质组样品用丙酮预处理以降低杂质含量;

b.第一向等电聚焦在薄层胶(8cm×7cm×0.75mm)中进行,丙
烯酰胺浓度5%,使用2.4%的Ampholyte(pH 3.5~10,Pharmacia公司
提供),使用5孔梳子,每孔加样60μl-75μl。使用0.1MNaOH和
0.01M H3PO4分别作为阴极和阳极缓冲液。用微量注射器将蛋白质样
品加入上样孔底部,5分钟后开始第一向IEF,首先150V恒压电泳
30分钟,然后400V恒压电泳1.5小时,在整个过程中,都必须控制
温度为4℃;

c.第一向IEF结束后,准确切下两条0.5cm宽条带,置于0.1M
Tris-base,0.1M Tricine,3mM SDS的平衡缓冲液(pH 9.0)中平衡
15-30min,同时制备2块非变性的PAGE分离胶,用记号笔在玻璃板
上做好标记使得两块胶的长度均为7cm(7cm×7cm×0.75mm),将平衡
过的胶条小心置于PAGE胶的顶部,注意不要使二者中间产生气泡,
在50V条件下恒压电泳5分钟,改用150V电压电泳直到溴酚蓝之前
缘到达底部;

d.双向电泳结束后,将PAGE所得的两块胶分别处理;一块胶用
考马斯亮蓝(CBB)染色,脱色后用做备份,另一块胶置于10mM
Tris-Tricine(pH8.9)缓冲液中平衡30分钟,随即在同样缓冲液中电印
迹到NC膜上,使用Pharmacia公司的微量电印迹装置(50V×1.5h)。
第二块胶经电印迹,得到吸附有蛋白斑点的NC膜;

e.将NC膜置于平衡缓冲液中(含10mM Tris-cl,pH7.5)浸泡
10分钟并更换2次平衡液以除去残余的SDS,随即将NC膜真空干燥;

f.原位测活,在NC膜上均匀地分布金黄色葡萄球菌(1×
103CFU/mm2)后,将膜置于1mm厚的牛肉膏固体培养基(含0.0025%
溴百里酚兰和0.0025%酚红,1%甘露醇)上37℃培养20小时,在NC
膜上正常生长的细菌由于其代谢产物呈酸性因而在其周围呈亮黄色,
而有抗菌肽斑点的地方细菌生长受抑制,故而呈现出暗色的斑点。以
上操作均应在无菌条件下进行;

根据斑点的提示可以在第一块凝胶中找到相应的斑点,对其进行
微量鉴定(N末端序列标签或质谱指纹图)结果表明,我们得到的是
一个新的抗菌肽,而且它可以在体外表现出对多种细菌的抑制作用。

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本发明提供了一种准确、快速从天然产物中筛选具有抑菌生物活性的蛋白质多肽类物质的方法。克服了现有技术不能有效解决筛选速度、通量、准确率三者统一的弱点。该方法包括了等电聚焦,恒压电泳,电印迹,细菌培养及微量鉴定,将高通量的分离方法和高精度的活性锁定方法结合起来,能够在细胞水平上直接筛选出具有抑菌生物活性的蛋白质或多肽,运用该方法每循环的操作时间约为一周。。

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