在这里,我们提出了一种来自 海蜥蜴 纤维蛋白溶解酶的亲和纯化方法,该方法简单、廉价且高效。
海蕊纤溶酶(sFE)是一种新型纤溶剂,既能将纤溶酶原激活成 纤 溶酶,又能直接降解纤维蛋白,与传统溶栓剂相比具有很大的优势。然而,由于缺乏结构信息,所有sFE的纯化程序都基于多步色谱纯化,过于复杂和昂贵。本文首次基于sFE的晶体结构开发了sFE亲和纯化方案;它包括粗样品和赖氨酸/精氨酸-琼脂糖基质亲和色谱柱的制备、亲和纯化和纯化 sFE 的表征。按照该方案,一批sFE可以在1天内纯化。此外,纯化的sFE的纯度和活性分别增加到92%和19,200 U/mL。因此,这是一种简单、廉价且高效的sFE纯化方法。该方案的开发对于sFE和其他类似药物的进一步利用具有重要意义。
血栓形成是对公共卫生的主要威胁,尤其是在 Covid-19 全球大流行之后1,2。临床上,许多纤溶酶原激活剂(PAs),如组织型纤溶酶原激活剂(tPA)和尿激酶(UK),已被广泛用作溶栓药物。PA可以将患者的纤溶酶原激活为活性纤溶酶以降解纤维蛋白。因此,它们的溶栓效率受到患者纤溶酶原状态3,4的严重限制。纤维蛋白溶解剂,如金属蛋白酶纤溶酶和丝氨酸纤溶酶,是另一种临床溶栓药物,还包括纤溶酶(FE),如纤溶酶,可直接溶解凝块,但被各种纤溶酶抑制剂迅速灭活5。随后,报道了一种新型的纤维蛋白溶解剂,它不仅可以通过将纤溶酶原激活为纤溶酶,还可以直接降解纤维蛋白6-来自古代花生蠕虫Sipunculus nudus(sFE)的纤维蛋白溶解酶6来溶解血栓6。与传统的溶栓药物相比,这种双功能赋予了sFE其他优势,特别是在纤溶酶原状态异常方面。与其他双功能纤维蛋白溶解剂7,8,9相比,sFE在药物开发方面表现出几个优势,包括安全性,特别是对于口服药物。这是因为海蜥的生物安全性和生物相容性已经确立10.
与从微生物、蚯蚓和蘑菇中分离的其他天然纤维蛋白溶解剂类似,从裸蚯蚓中纯化sFE非常复杂,包括组织匀浆、硫酸铵沉淀、脱盐、阴离子交换色谱、疏水相互作用色谱和分子筛等多个阶段10,11,12.这样的净化系统不仅要依靠熟练的技能和昂贵的材料,还需要几天的时间才能完成整个过程。因此,一个简单的sFE纯化方案对sFE的进一步发展具有重要意义。幸运的是,两个sFE晶体(PDB:8HZP;PDB:8HZO)已成功获得(见补充文件1和补充文件2)。通过结构分析和分子对接实验,我们发现sFE的催化核心可以特异性地与含有精氨酸或赖氨酸残基的靶标结合。
本文首次提出了一种基于sFE晶体结构的亲和纯化系统。通过遵循该方案,可以在单个亲和纯化阶段从粗提取物中纯化高纯度和高活性sFE。这里开发的方案不仅对sFE的大规模制备很重要,而且可用于纯化其他纤维蛋白溶解剂。
由于sFE的确切基因序列不可用,目前使用的sFE是从新鲜 的S. nudus14中提取的。此外,文献报道的sFE纯化程序复杂且昂贵,因为它们基于sFE的一些一般特征,如分子量,等电点,离子强度和极性15,16。迄今为止,尚未报道sFE的亲和纯化方案。本研究基于sFE晶体结构知识,成功开发了sFE亲和纯化方案。与报道的纯化方法相比,该亲?…
The authors have nothing to disclose.
本研究由厦门市科技局(3502Z20227197)和福建省科技局(编号:2019J01070,No.2021Y0027)资助。
30% Acrylamide-Bisacrylamide (29:1) | Biosharp | ||
2-Mercaptoethanol | Solarbio | ||
Agarose G-10 | Biowest | ||
Ammonium persulfate | SINOPHARM | ||
Ammonium sulfate | SINOPHARM | ||
Arginine-Sepharose 4B | Solarbio | Arginine-agarose matrix | |
Bromoxylenol Blue (BPB) | Solarbio | ||
Fast Silver Stain Kit | Beyotime | ||
Fibrinogen | Merck | ||
Glycine | Solarbio | ||
Hydrochloric acid | SINOPHARM | ||
Kinase | RHAWN | ||
Lysine-Sepharose 4B | Solarbio | Lysine-agarose matrix | |
N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Sigma-Aldrich | ||
Prestained Color Protein Marker (10-170 kD) | Beyotime | ||
Sodium chloride | SINOPHARM | ||
Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS) | Sigma-Aldrich | ||
Sodium hydroxide | SINOPHARM | ||
Thrombin | Meilunbio | ||
Tris(Hydroxymethyl) Aminomethane | Solarbio | ||
Tris(Hydroxymethyl) Aminomethane Hydrochloride | Solarbio | ||
Equipment | |||
AKT Aprotein Purification System pure | GE | ||
Automatic Vertical Pressure Steam Sterilizer MLS-3750 | SANYO | ||
Chemiluminescence Imaging System | GE | ||
Constant Flow Pump BT-100 | QITE | ||
Constant Temperature Incubator | JINGHONG | ||
Desktop Refrigerated Centrifuge 3-30KS | SIGMA | ||
DHG Series Heating and Drying Oven DGG-9140AD | SENXIN | ||
Electric Glass Homogenizer DY89-II | SCIENTZ | ||
Electronic Analytical Balance | DENVER | ||
Electro-Thermostatic Water Bath DK-S12 | SENXIN | ||
Horizontal Decolorization Shaker | Kylin-Bell | ||
Ice Machine AF 103 | Scotsman | ||
KQ-500E Ultrasonic Cleaner | ShuMei | ||
Magnetic Stirrer | Zhi wei | ||
Micro Refrigerated Centrifuge H1650-W | Cence | ||
Microwave Oven | Galanz | ||
Milli-Q Reference | Millipore | ||
Pipettor | Thermo Fisher Scientific | ||
Precision Desktop pH Meter | Sartorious | ||
Small-sized Vortex Oscillator | Kylin-Bell | ||
Vertical Electrophoresis System | Bio-Rad | ||
Consumable Material | |||
200 µL PCR Tube (200 µL) | Axygene | ||
Centrifuge Tube (1.5 mL) | Biosharp | ||
Centrifuge Tube (5 mL) | Biosharp | ||
Centrifuge Tube (50 mL) | NEST | ||
Centrifuge Tube (7 mL) | Biosharp | ||
Culture Dish (60 mm) | NEST | ||
Filter Membrane (0.22 µm) | Millex GP | ||
Parafilm | Bemis | ||
Pipette Tip (1 mL ) | KIRGEN | ||
Pipette Tip (10 µL) | Axygene | ||
Pipette Tip (200 µL) | Axygene | ||
Special Indicator Paper | TZAKZY | ||
Ultra Centrifugal Filter Unit (15 mL 3 KDa) | Millipore | ||
Ultra Centrifugal Filter Unit (4 mL 3 KDa) | Millipore | ||
Universal pH Indicator | SSS Reagent |