CN114196706A - 筛选自噬降解辅助蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用慢病毒构建过表达GFP‑LC3及MHC‑I‑His蛋白的胰腺癌细胞,在抑制自噬降解的条件下通过磁力分选技术分离自噬小体,镍柱分选技术分离自噬体中的MHC‑I‑His蛋白结合复合物,经过胰蛋白酶水解后,使用Nano‑LC‑Q‑TOF‑MS对纯化的水解肽段进行质谱分析,最后通过查找数据库确定分离出的蛋白种类,从而实现MHC‑I自噬降解辅助蛋白的筛选。本发明可准确筛选出MHC‑I自噬降解的辅助蛋白,为阻断MHC‑I自噬降解,提高机体抗肿瘤免疫研究提供新的靶点。
Description
技术领域
本发明属于蛋白质研究技术领域,具体涉及一种筛选自噬降解辅助蛋白的方法。
背景技术
免疫逃逸是癌症免疫治疗中的一个主要障碍,常见的逃逸机制主要包括有:肿瘤抗原的封闭与表达下调导致的免疫识别障碍;低表达或缺失的主要组织相容性复合物I类(MHC-I)损伤肿瘤自身抗原呈递;肿瘤微环境抑制浸润免疫细胞抗癌活性等,其中MHC-I介导肿瘤抗原的呈递识别过程在抗肿瘤免疫反应中发挥着重要作用。肿瘤细胞通过MHC-I基因杂合性缺失、MHC-I蛋白自噬降解等途径下调自身MHC-I的表达水平,从而降低抗原被呈递的机率,减少肿瘤特异T细胞的识别和杀伤,最终实现自身免疫逃逸。
YAMAMOTO等人在《Nature》上揭示了胰腺癌细胞逃避免疫杀伤的机制与MHC-I的自噬降解有关。自噬是一种广泛存在于细胞体内的分解代谢途径,用来清除受损的细胞器或错误生成的蛋白,并释放代谢产物供细胞循环使用。自噬降解的过程大致如下:(1)细胞器或蛋白质与特定自噬受体结合为复合物,经脂质膜包裹形成囊泡即自噬小体;(2)自噬小体与溶酶体融合形成自噬溶酶体;(3)细胞器或蛋白质在自噬溶酶体中被各类水解酶降解。YAMAMOTO等研究人员发现在胰腺癌细胞中,细胞表面MHC-I分子表达很低,更多的存在于自噬小体和自噬溶酶体中。泛素化的MHC-I分子通过结合自噬相关受体NBR1,靶向到自噬小体中再经由自噬溶酶体降解。通过抑制自噬可以增加肿瘤细胞表面MHC-I分子的表达,增强抗原递呈,增加抗肿瘤免疫反应。研究明确了MHC-I自噬降解导致肿瘤免疫逃逸,削弱抗肿瘤免疫治疗,但MHC-I被自噬降解这一过程仍不是十分清楚。
发明内容
针对上述技术问题,本发明公开了一种筛选自噬降解辅助蛋白的方法,通过采用慢病毒构建过表达GFP-LC3及MHC-I-His蛋白的胰腺癌细胞,利用GFP标签与偶联抗GFP抗体磁珠的Co-IP特性分离自噬小体,再利用镍柱的AP特性进一步分离自噬小体中的MHC-I-蛋白复合物,最后利用质谱分析技术对蛋白复合物的水解肽段进行分析比对,最终实现MHC-I自噬降解辅助蛋白的精准筛选。
本发明提出一种筛选自噬降解辅助蛋白的方法,包括以下步骤:
S1构建含有外源基因的重组载体和病毒包装质粒转染癌细胞;
S2抑制自噬小体的降解及将所述自噬小体的分离,离心收集上清液,与偶联抗GFP抗体共孵育,筛选出GFP-LC3标记的所述自噬小体,进行形态学分析;
S3将所述自噬小体的双膜结构破坏,利用分选技术分离出带有His标签的MHC-I蛋白复合物;
S4利用酶消化所述MHC-I-蛋白复合物,纯化水解肽段并进行技术分析及鉴定。
具体地,所述S1中的外源基因为GFP-LC3和MHC-I-His。
具体地,所述S1中重组载体为慢病毒载体,所述癌细胞选自293T胰腺癌细胞。
具体地,所述S2中抑制剂为Baf-A1。
具体地,所述S2中抗GFP抗体设置为磁性微球,通过磁力分选***以及磁选柱上筛选自噬小体。
具体地,所述S3中自噬小体使用0.1%十二烷基硫酸钠破坏双膜结构。
具体地,所述S3中自噬小体的蛋白质溶液的分离在镍柱上进行。
具体地,所述S4中MHC-I-蛋白复合物采用胰蛋白酶消化,SPEC18柱纯化水解所述肽段。
具体地,所述S4中水解后的肽段采用Nano-LC-Q-TOF-MS技术分析。
本发明还提供一种筛选自噬降解辅助蛋白的***,包括过表达GFP-LC3及MHC-I-His蛋白的胰腺癌细胞和抑制剂。
本发明与现有技术对比的有益效果是:
(1)本发明为建立筛选MHC-I自噬降解辅助蛋白提供了一种高效精准的方法,通过磁珠分选及镍柱分选技术可特异性分离带标签的目的蛋白复合物,Nano-LC-Q-TOF-MS技术的联用使未知辅助蛋白的鉴定更精准;
(2)MHC-I自噬降解辅助蛋白的成功筛选将为抗肿瘤免疫治疗研究提供新靶点,为抗肿瘤治疗临床协同用药提供更多可能;
(3)本方法适用于任何经自噬途径降解的关键蛋白的筛选,为细胞自噬这一重要进程的研究提供了新的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明实施例提供的筛选自噬降解辅助蛋白质的流程图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明涉及一种筛选自噬降解辅助蛋白的***和方法,通过采用慢病毒构建过表达GFP-LC3及MHC-I-His蛋白的癌细胞,利用GFP标签与偶联抗GFP抗体磁珠的Co-IP特性分离自噬小体,再利用His标签与镍柱的AP特性进一步分离自噬小体中的MHC-I-蛋白复合物,最后利用质谱分析(Mass Spectrometry,MS)技术对蛋白复合物的水解肽段进行分析比对,最终实现MHC-I自噬降解辅助蛋白的精准筛选。
本发明实施例提供一种筛选自噬降解辅助蛋白的方法,具体包括以下步骤:慢病毒载体的构建、包装及转染;自噬降解抑制及自噬小体的分离;MHC-I-His蛋白复合物的分离;蛋白复合物的水解及Nano-LC-Q-TOF-MS分析鉴定。
具体地,本发明实施例根据目的基因的相关信息进行慢病毒载体的构建、包装及转染。通过构建含有外源基因GFP-LC3及MHC-I-His的重组载体,使用高效重组载体(慢病毒)和病毒包装质粒共转染293T胰腺癌细胞进行病毒包装和生产,收集、浓缩、纯化病毒液并测定病毒滴度,高滴度感染胰腺癌细胞并检测过表达基因功能。
具体地,将所述过表达GFP-LC3及MHC-I-His蛋白的胰腺癌细胞使用抑制剂(Baf-A1)抑制自噬小体与溶酶体的融合降解后收集细胞,在细胞充***解后离心去除细胞核,收集去核上清液并再次离心去除残余的细胞溶质,沉淀重悬,并与偶联抗GFP抗体的磁性微球在冰上共孵育,然后把抗GFP抗体与GFP结合的混悬液通过磁力分选***筛选出GFP-LC3标记的自噬小体,分离缓冲液充分洗涤,最后从磁选柱上洗脱自噬小体,进行形态学分析。
具体地,经过形态学确认的自噬小体需要用0.1%的SDS(十二烷基硫酸钠)破环双膜结构,使自噬小体内成分游离在溶液中。将所述蛋白溶液上镍柱进行分选分离,镍柱中的氯化镍/硫酸镍可以将带有His标签的MHC-I蛋白复合物牢固结合到柱子上,而其他杂蛋白流出,再经充分洗涤后,洗脱镍柱上结合的MHC-I-蛋白复合物。
在本发明实施例中采用免疫共沉淀磁珠分选技术、亲和纯化镍柱分选技术与质谱分析技术的联用使未知辅助蛋白的筛选具有特异性强、准确度高的特点。
具体地,对所述MHC-I-蛋白复合物溶液测定蛋白浓度并进行样品前处理。胰蛋白酶消化MHC-I-蛋白复合物,使用SPEC18柱纯化水解肽段,纯化后的水解肽段采用Nano-LC-Q-TOF-MS(纳米级液相色谱-四级杆-飞行时间质谱)技术进行分析,质谱数据用BrukerCompass Data Analysis软件进行处理,Swiss-Prot数据库比对蛋白质序列,Mascot软件鉴定蛋白质种类。
现有的未知互作蛋白筛选技术主要有:免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,Co-IP)、亲和纯化(Affinity Purification,AP)、Pull-down assay、分析超离技术(analytical ultracentrification,AUC)。Co-IP以抗体和抗原之间的特异免疫反应为基础,是研究蛋白质互作的经典方法,相较于Pull-down assay,Co-IP的优势在于蛋白的结合在细胞内完成,能够反应天然状态下的蛋白质相互作用,结果更加真实可靠。AP利用蛋白标签与配基之间的特异性结合进行蛋白纯化的技术,适用于从成份复杂且杂质含量远大于目标物的混合物中提纯目标物,具有分离效果好、分离条件温和、结合效率高、分离速度快等优点。基于目前MHC-I自噬降解导致肿瘤免疫逃逸,削弱抗肿瘤免疫治疗背景,但未明确MHC-I通过何种辅助蛋白促进其自噬降解。因此,筛选自噬降解的辅助蛋白可以精准地筛选出参与肿瘤自身MHC-I在自噬降解过程中所依赖的辅助蛋白,这对开发抗肿瘤临床协同用药中有巨大的应用潜力。
实施例一
1.在体内诱导自噬和阻断自噬通量
在组织和器官中(如肝脏和心脏),通过饥饿可以实现对自噬的诱导。为了在体内阻断自噬流,小鼠在收集组织细胞的前4~5小时腹腔注射40mg/kg白细胞介素。
2.GFP-LC3小鼠组织细胞的均质化
1)将安乐死处理的小鼠解剖3-6毫克组织细胞,放入1mL分离缓冲液中,并在杜恩斯匀浆器中均质组织细胞;将匀浆转移到1.5mL的微离心管中,并将样品冷藏;将裂解液通过1mL注射器注射到所述组织细胞中,如果选择25号针头,可注射3-5次,如果选择较小的针头,可以注射3-5次,这取决于特定细胞的大小;继续在4℃下,以1000(×g)条件离心分离10分钟以消除细胞核。
2)将去核后的组织上清液转移到1.5mL的微离心管中,然后在17000(×g)和4℃的条件进一步离心20分钟,去除上清液以去除残留的GFP-LC3;最后用磷酸盐缓冲盐水进一步洗涤颗粒物部分。
3.自噬体免疫隔离
1)将颗粒部分重悬于1mL缓冲液中,加入50μL的μMACS抗GFP磁性微珠,混合均匀;将裂解液-磁性微珠混合物放在冰上孵育1小时,与此同时制备μMACS分离机,将LS柱置于分离机磁座中。
2)用试剂盒中的200μL裂解缓冲液平衡柱制备色谱柱:在色谱柱上加入200μL的缓冲液(缓冲液洗脱柱5次),并将裂解液-磁性微珠混合物加到LS柱上,LS柱放置在磁性μMACS分离器中。
3)用μMACS GFP分选试剂盒在柱上加20μL洗脱缓冲液,孵育5min,然后用50μL洗脱缓冲液收集洗脱液并用于分析。
4)用三甲胺(pH=11.8)和5μL(1M)MES中和自噬小体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种筛选自噬降解辅助蛋白的方法,所述筛选方法包括:
S1构建含有外源基因的重组载体和病毒包装质粒转染癌细胞;
S2抑制自噬小体的降解及将所述自噬小体的分离,离心收集上清液,与偶联抗GFP抗体共孵育,筛选出GFP-LC3标记的所述自噬小体,进行形态学分析;
S3将所述自噬小体的双膜结构破坏,利用分选技术分离出带有His标签的MHC-I蛋白复合物;
S4利用酶消化所述MHC-I-蛋白复合物,纯化水解肽段并进行技术分析及鉴定。
2.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S1中的外源基因为GFP-LC3和MHC-I-His。
3.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S1中重组载体为慢病毒载体,所述癌细胞选自293T胰腺癌细胞。
4.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S2中抑制剂为Baf-A1。
5.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S2中抗GFP抗体设置为磁性微球,通过磁力分选***以及磁选柱上筛选自噬小体。
6.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S3中自噬小体使用0.1%十二烷基硫酸钠破坏双膜结构。
7.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S3中自噬小体的蛋白质溶液的分离在镍柱上进行。
8.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S4中MHC-I-蛋白复合物采用胰蛋白酶消化,SPEC18柱纯化水解所述肽段。
9.根据权利要求1所述的筛选方法,其特征在于,所述S4中水解后的肽段采用Nano-LC-Q-TOF-MS技术分析。
10.一种筛选自噬降解辅助蛋白的***,包括过表达GFP-LC3及MHC-I-His蛋白的胰腺癌细胞和抑制剂。
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