维普资讯 http://www.cqvip.com 第24卷第3期 2002年9月 大连医科大学学报 Journal of Dalian Medical University Vo1.24,No.3 Sep,2002 文章编号:1000—5676(2002)03—0161—03 噬菌体肽库中筛选NMDA受体模拟抗原 康晓楠 ,孙长凯 ,范 明 ,王 芳 ,丁爱石 ,施广霞。 (1.大连医科大学脑疾病研究所,辽宁大连 116027;2.军事医学科学院基础医学研究所 北京 100085;3.大连医科大学病理生理学教研室,辽宁大连 116027) 摘要:[目的]研究发现脑缺血患者体内存在N甲基一D一门冬氨酸(NMDA)受体自身抗体,了解 其滴度与疾病程度的相关性。[方法]用NMDAR1单克隆抗体淘筛噬茵体展示随机l2肽库,获得 NMDAR1模拟表位抗原。[结果]细胞竞争ELISA结果显示,该模拟抗原可以竞争细胞表面天然 抗原与抗体的结合,具有抗原模拟性。[结论]噬茵体肽库中筛选NMDAR1受体模拟抗原可以用 于临床病人血清检测。本研究为下一步临床检验准备了必要条件。 关键词:噬茵体展示;自身抗体;模拟表位;NMDA受体 中图分类号:Q5 文献标识码:A 脑缺血病人血清中可以检测到抗N甲基一D一 一mer Ph.D.random peptide library.4×1012pfu/ 门冬氨酸(NMDA)受体的自身抗体,其浓度比正常 人或患有其他神经系统疾病的人体内要高很 多 ,检测自身抗体对于诊断、评价疗效以及深 入研究病理机制显然具有重要意义。传统检测自身 m1)试剂盒、受体菌E,coli ER2537、DNA全自动测 序引物(一96glii sequencing primer):CCCT— CATAGTTAGCGTAACG均购自美国NEW ENG— LAND BIOLAB公司。mAbN1为抗NMDAR1单克 抗体的方法使用纯化天然抗原或重组蛋白,而膜受 体纯化非常困难,重组表达有产量少、成本高之虞。 噬菌体展示技术的出现为诊断试剂的研究提供了新 的手段。与天然抗原相比,噬菌体模拟抗原作为诊 断试剂的优点是制备简便、价格低廉、特异性好。 隆抗体(Chemicon公司产品)。HRP一抗M13噬菌 体多克隆抗体兔血清为军科院三所八室自制。蛋白 胨和酵母提取物为Pharmacia公司产品。其余试剂 为国产分析纯。DNA自动测序仪为PE公司产品, 酶标仪为Bio—Rad产品。 1.2 方 法 本研究以人NMDA受体主亚基(NR1)单抗 mAbN1淘筛噬菌体展示随机12肽库,获得NR1的 模拟表位,为临床检测脑缺血病人体内NMDA受体 自身抗体提供了一个有力工具。 1.2.1肽库的筛选:NR1单抗100 t ̄g/ml包被96 孔酶联板(实验孔),100 tA/孑L,4℃过夜,1%BSA封 闭,室温1 h,洗板后,取噬菌体原库20 l用180 tA 0.1%TBST稀释,以100 rd/ ̄L投入包被孔和空白 1材料和方法 1.1 材 料 对照孔,37℃室温轻摇孵育1 h,0.1%TBST洗10 次,每孔加入100 tA酸洗脱液,室温洗脱9 min,移 出洗脱液至微量离心管,以15 l pH 9.1的1M Tris 噬菌体表面衣壳蛋白Ⅲ展示的随机12肽库(12 ・收稿日期:2002—08—26;修回日期:2002—09—04。 ・・ltt家自然科学基金课题( .30070267),中国博士后科学基金(2001),辽宁省重点科技攻关课题(No 研究在军事医学科学院基础医学研究所完成。 作者简介:康晓楠(1972~),女,大连人,讲师,博士研究生 维普资讯 http://www.cqvip.com 162 大连医科大学学报 第24卷 Hcl中和,取2 l用于滴度测定,80 l用于扩增, 显色,2 mol/LH2SO4终止反应。在酶标仪上读取波 扩增的噬菌体测滴度用于下一轮筛选,第2轮、第3 长450 111/1的吸光值,同时设阴性对照l孔(加入纯 化的非重组噬菌体与mAb预孵的混合物),阳性对 照l孔(加入与细胞预孵的mAb),及无竞争孔(即 直接加入抗体)。 抑 % :堕 Ⅷ。% 轮筛选同上。空白孑L不包被抗原,其余同实验孑L。 1.2.2特异性噬菌体的扩增和纯化:过夜菌按l:100 接种于20 H1l低盐LB培养基,加入待扩增的噬菌体,37 ℃振摇培养4.5 h。按试剂盒说明纯化噬菌体。 1.2.3噬菌体滴度的测定:用低盐LB培养基将噬 菌体按l0倍比稀释成不同梯度,取10 l不同梯度 的噬菌体稀释液分别与190 l对数生长期的2537 2 结 果 2.1特异性结合噬菌体的富集结果 每一轮筛选均以未包被单抗的孔作为空白对 照,分别测定实验孔(P,positive)与空白孔(N,nega— 菌液加入3 ml顶层琼脂中,涡旋混匀,立即在37℃ 预热的LB/IPTG/X—gal平板上铺板,37℃倒置培 养过夜,计算其克隆数及噬菌体滴度(TU,pfu/m1)。 在每轮筛选中都要测定实验组和空白组的滴度。 1.2.4阳性克隆单链DNA的提取、测序和序列分析: 从第2、3轮随机挑取共30个克隆按试剂盒说明提取单 链DNA,经琼脂糖电泳鉴定DNA纯度,用M13反向一 96位远端引物在DNA自动测序仪上测序。 1.2.5 阳性克隆的ELISA鉴定:mAbN1以5 ptg/ ml包板,l%BSA封闭非特异性位点,加入纯化的阳 tive)洗脱下来的噬菌体的滴度,计算P/N值,确定 每一轮筛选后与mAbN1单抗特异性结合噬菌体的 富集程度。经过3轮筛选,P/N值逐轮增加,说明 阳性噬菌体得到富集(表1)。 表1 mAbNl噬菌体肽库的筛选 性噬菌体100 t,l(2×10”pfu/m1),室温结合l h,加 入抗M13噬菌体P Vl多抗兔血清(1:2 000)100 l 室温l h,HPR一羊抗兔IgG抗体(1:20 000)进行结 合,TMB系统显色,酶标仪上测吸光度值 。。 1.2.6细胞ELISA试验_4 J:于96孑L板中进行海马 2.2特异性结合噬菌体克隆的序列测定及同源性 鉴定结果 从第2轮和第3轮随机挑取共30个克隆,按试 剂盒说明提取单链DNA,经琼脂糖电泳鉴定DNA 纯度,进行DNA序列测定,发现一个相同序列: VHTNPSTWQPIL(克隆1)。 细胞体外培养,方法见参考文献[5]。每孔接种l× l0。细胞,10 d后细胞用4%多聚甲醛(50 mM PBS 2.3阳性克隆的ELISA鉴定 利用间接ELISA方法,以无关噬菌体作为阴性 配制,pH 7.2)室温固定20 rain,PBS洗3遍,3% H2O2中和内源性过氧化氢酶,然后以l%BSA封闭 对照,检测克隆l与mAbN1的结合活性,反应为阳 性,且与无关单抗(Desmin)无交叉反应(表2)。 表2 用ELISA法测定mAbN1与克隆1及无关单抗的结合 30 rain,每孔中分别加入纯化的噬菌体克隆l和 mAb的混合液100 tL1,4℃孵育过夜,0.1%PBST洗 涤,加入辣根过氧化物酶标记的羊抗小鼠二抗 (1:2 000)室温l h,0.5%PBST洗涤,最后以TMB l20 l00 80 1)从原始文库获取一:未测定 篓60 嚣 40 2O 0 … 2.4竞争性细胞ELISA 克隆1噬菌体呈现的抗原模拟肽对天然抗原与 mAbN1结合抑制率为40%(图1),可见克隆1模拟 了天然受体的抗原性。 阴性竞争 阳性竞争 无竞争 克隆l 3讨 论 暇l克隆l噬蓖体模拟抗原的竞争性抑制 兴奋性离子型谷氨酸受体自身抗体与许多神经 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 康晓楠等:噬茵体肽库中筛选NMDA受体模拟抗原 163 系统疾病有密切关系|1],而NMDAR作为重要的离 子型谷氨酸受体格外引人注意[ l3]。急性和慢性脑 缺血患者体内存在NMDA受体自身抗体,其滴度与 疾病诊断,有关工作正在进行当中。 作者采用NMDAR1单克隆抗体淘筛噬菌体展 示随机l2肽库,获得NMDAR1模拟表位抗原,细 胞竞争ELISA结果显示该模拟抗原可以竞争细胞 表面天然抗原与抗体的结合,具有天然抗原模拟性, 可以用于临床病人血清检测,为下一步临床检验准 备了必要条件。 疾病程度有一定相关性,建立新的血清检测指标用 于急性脑缺血临床诊断和治疗评估具有重要意义。 检测自身抗体通常采用组织、纯化天然蛋白或 原核表达蛋白作为检测抗原,其过程复杂,成本也较 高。噬菌体随机肽库技术为新型诊断试剂的开发提 供了有效手段。当用一个抗体去筛选噬菌体随机肽 库时,可以从中获得相应于天然表位的“抗原模拟物 (antigenic mimics)”。其可以作为抗原模拟物用于 致谢 感谢军事医学科学院基础医学研究所张 杰、赵安、张明、杨光、董洁等在实验及讨论分析中所 给予的宝贵指导和帮助。 参考文献: [1 Rogers SW,Twyman RE,Gahring LC.The role of autoinmaunity to glutamate receptors in neurological disease【J J Mol Med Today, 1996,2:76—81. 检测特异性抗体。与天然抗原相比,它们作为诊断 试剂的优势在于制备简便、价格低廉、特异性 好[ , 。 为了获得NMDA受体模拟肽,作者采用抗 [2 Denisenko TV,Skuliabin DI,Gromov IA,et al Autoantibodies a— gainst NMDA—receptors in the blood of patients with acute disor— NMDAR1的单克隆抗体筛选噬菌体展示随机l2肽・ 库,从3轮生物淘筛过程中获得一个阳性克隆(克隆 1)。夹心ELISA试验表明该克隆特异性结合 mAbN1。NMDA受体在海马细胞表面有较高的丰 度 J,为进一步明确克隆l噬菌体呈现肽与海马 细胞表面表达的天然NMDA受体之间的关系,作者 采用竞争性细胞ELISA检测。结果提示,噬菌体呈 现肽识别mAbN1的位点位于细胞天然受体与 mAbN1结合位点之间,所以可以竞争抗体结合天然 抗原。由此推测,筛选到的噬菌体展示肽模拟了天 然抗原某个表位,从而二者形成竞争关系。用该噬 菌体检测脑出血患者血清,可以判断患者体内是否 存在该表位自身抗体,如果阳性率与正常人群有显 著性差异,说明此噬菌体模拟肽可以用于临床相关 ders of cerebral circulation[J Vopr Med Khim,l998,44:584 590. 【3]Khunteev GA,Zavolokov IG,Cherkas IuV,et al Significance of the level of auto—antibodies for the NMDA type glutamate receD— tors in diagnosis of chronic cerebral circulation disorders[J: zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova.2001.1O1:44 47 [4]Lisa Pickard,Jacques No?l,Jeremy M Henley,et al Develop— mental Changes in Synaptic AMPA and NMDA Receptor Distribu— tion and AMPA Receptor Subunit Composition in Living Hippocam— pal Neurons[Jj.J Neurosci,2000,2O:7922—7931 【5]Jochen H 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[7]Ciani cesareni,Luia sCastagnoli.Gianluca C.Phage display peptide libraries[J]Combinat Chem&High throughp Screen.1999.2:l 17. 【8]Siegel SJ,Browse N,Janssen WG,et al Regiona1.cellular and ultrastructural distribution of N—Methyl—D—aspartate receptor subunit 1 in monkey hippooampus[J:Proc nail.acad.sc1 usA 1994.91:564—568 To screen the minotope of NMDAR1 from phage display peptide library KANG Xiao—nan ,SUN Chang—kai ,FAN Ming2WANG Fang2DING Ai—shi .SHI Guang—xia3 ,,(1.Institute ofBrain Disease,Dalian Medical University,Dalian l16027.China: 2.Basic Medicine Institute,Military Medical Academy,BeOing 100850,China; 3.Departement ofPathophysiology,Dalian Medical University,Dalian 116027,China) Abstract:[Objective]To determine the minotope of NMDAR1.[Methods]The monoclonal antibody against the NMDAR1 was used as target protein to screen the binding peptide from a 12一mer Ph.D.random peptide li— brary.After three rounds of affinity screening,the peptide sequences of positive phage clones were determined and analyzed by DNA sequencing,ELISA and competitive inhibition.[Results]A positve clone was fOund.It could competitively inhibit the native antigen binding to mAbN1.[Conclusion]This peptide mimics native NM— DAR1 and may be useful for NMDAR1 autoantibody diagnosis in the patients with chronic cerebr.al circulation disorder. Key words:phage display;autoantibody;minotope;NMDAR