自组装铁蛋白在纳米疫苗领域的应用进展
发布时间：2021-07-31 17:33
自组装蛋白在真核细胞及原核细胞中是普遍存在的,其对生命体的正常运转具有重要意义,甚至关系到生命体的进化。常见的自组装蛋白包括病毒颗粒（virus particles）、血清白蛋白（serum albumin）、丝蛋白（silk protein）及铁蛋白（ferritin）。其中,铁蛋白可形成粒径均一、生物相容性良好的纳米材料,还具有独特的理化性质,如pH敏感、高温耐受、大多数变性剂耐受,即可通过调节pH来控制铁蛋白的自组装特性。铁蛋白是存在于大多数生物体内的天然蛋白,在肿瘤的诊断成像及治疗、药物载体和纳米疫苗等领域具有广阔的应用前景。重点探讨了铁蛋白的仿生合成及其在纳米疫苗领域的应用进展,以期为新型动物纳米疫苗的研发提供参考。
【文章来源】：生物技术进展. 2019,9(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
可用于修饰的铁蛋白3个界面［16］Fig．1Threeinterfacesofferritinthatcanbe
合表达HIV-1病毒的Tat肽段，利用铁蛋白的自组装特性生成融合蛋白，随后进行动物免疫实验，实验结果表明，该融合蛋白在动物机体内可激起免疫应答反应［30］。2013年，美国国家卫生研究所和过敏与传染病研究所将铁蛋白应用于流感疫苗的研发，将幽门螺杆菌铁蛋白亚基的N端与流感病毒的血凝素蛋白(hemagglutinin，HA)基因融合，当铁蛋白自组装形成融合蛋白时，由蛋白核心向外伸出引入的血凝素HA，由于铁蛋白具有三重对称轴，因而可形成8个HA突起，与流感病毒表面的突起相似(图3)［32］。将该融合蛋白纳米颗粒作为抗原进行动物免疫实验，在动物体内成功诱导了中和性抗体，达到了流感病毒疫苗的作用。同时，与传统灭活病毒疫苗相比，这种流感血凝素融合蛋白纳米颗粒在动物体内产生的中和性抗体水平高10倍以上，而且存在于铁蛋白表面的HA突起能特异性识别流感病毒HA三聚体蛋白的茎部和头部这2个高度保守的位点。此外，这种新型疫苗的免疫范围更广，能中和绝大多数同型病毒。通过基因修饰，铁蛋白自组装纳米图3流感病毒HA的铁蛋白纳米颗粒的分子设计和表征［32］Fig．3ThemoleculardesignandcharacterizationofferritinnanoparticlesfrominfluenzavirusHA［32］．注:纳米粒子的负面染色TEM图像。1～6代表了HA尖峰在图像中的编号。魏珍珍，等:自组装铁蛋白在纳米疫苗领域的应用进展342
1种抗原，也提供了双组分纳米颗粒自组装原理的证据，将来可作为三聚体抗原的多聚体免疫原呈递的一般技术。此研究的成功展开，为后期新型疫苗的制备开拓了新的思路。相比于直接在铁蛋白表面表达抗原，也可在铁蛋白表面或者空腔内连接衍生自卵清蛋白的抗原肽OT-1(SIINFEKL)或OT-2(ISQAVHAA-HAEINEAGR)，然后再将重组铁蛋白作用于树突细胞，其可启动和控制抗原特异性免疫应答。树突细胞在其中起着重要作用，即将抗原内化，再加工和呈递给原始T淋巴细胞并诱导其增殖和分化为效应细胞(图5)，导致抗原特异性靶细胞的选择性杀伤［21］，同时，IFN-γ/IL-2和IL-10/IL-13细胞因子的产生可证实铁蛋白纳米疫苗会增强机体的免疫反应。基于树突细胞的铁蛋白纳米颗粒疫苗的开发已成为体内直接抗原特异性适应性免疫的非常有前景的一种方法。图5携带OT肽的铁蛋白蛋白笼纳米颗粒诱导的抗原特异性T细胞增殖和随后的免疫应答［34］Fig．5FerroproteinproteincagenanoparticlescarryingOTpeptideinducedantigen-specificTcellproliferationandsubsequentimmuneresponse［34］．4展望自组装蛋白广泛存在于机体中，与其他自组装蛋白相比，自组装铁蛋白具有独特的解聚与重组方式，可耐受高热和高浓度变性剂，同时其独特的高级空间结构也便于进行基因定向修饰，可在一定程度上对修饰过程实现精准控制。通过生物手段与化学方法相结合的修饰方法，如在铁蛋白表面共价连接各类大分子，可实现特异性修饰特定位点，还可赋予铁蛋白更多新的性能，铁蛋白的应用范围也被拓宽;而通过将标记蛋白与铁蛋白亚基融合表达，使融合蛋白有序的展示在铁蛋白外壳的外表面，可?
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁蛋白Ferritin原核表达和纯化及纳米颗粒胞外自组装[J]. 李志鹏,刘福航,崔奎青,石德顺,刘庆友. 畜牧兽医学报. 2018(01)
[2]热诱导白蛋白与壳聚糖在溶液中的自组装[J]. 何乃普,潘素娟,王荣民. 高分子学报. 2016(01)
[3]用铁蛋白合成纳米粒子的研究进展[J]. 胡有生,邹国林. 氨基酸和生物资源. 2003(03)
硕士论文
[1]多孔丝素蛋白颗粒的制备及其作为阿霉素药物载体的研究[D]. 雷容.浙江理工大学 2018
[2]丝素蛋白取向凝胶/羟基磷灰石复合支架的设计及对骨髓间充质干细胞成骨性能的调控研究[D]. 吴蕾.苏州大学 2017
[3]基于铁蛋白的纳米结构可控自组装与功能化[D]. 张婷婷.河南大学 2016
[4]基于纳米技术的免疫传感器在生物标志物检测中的应用[D]. 刘碧荣.华中师范大学 2014
本文编号：3313893
【文章来源】：生物技术进展. 2019,9(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
可用于修饰的铁蛋白3个界面［16］Fig．1Threeinterfacesofferritinthatcanbe
合表达HIV-1病毒的Tat肽段，利用铁蛋白的自组装特性生成融合蛋白，随后进行动物免疫实验，实验结果表明，该融合蛋白在动物机体内可激起免疫应答反应［30］。2013年，美国国家卫生研究所和过敏与传染病研究所将铁蛋白应用于流感疫苗的研发，将幽门螺杆菌铁蛋白亚基的N端与流感病毒的血凝素蛋白(hemagglutinin，HA)基因融合，当铁蛋白自组装形成融合蛋白时，由蛋白核心向外伸出引入的血凝素HA，由于铁蛋白具有三重对称轴，因而可形成8个HA突起，与流感病毒表面的突起相似(图3)［32］。将该融合蛋白纳米颗粒作为抗原进行动物免疫实验，在动物体内成功诱导了中和性抗体，达到了流感病毒疫苗的作用。同时，与传统灭活病毒疫苗相比，这种流感血凝素融合蛋白纳米颗粒在动物体内产生的中和性抗体水平高10倍以上，而且存在于铁蛋白表面的HA突起能特异性识别流感病毒HA三聚体蛋白的茎部和头部这2个高度保守的位点。此外，这种新型疫苗的免疫范围更广，能中和绝大多数同型病毒。通过基因修饰，铁蛋白自组装纳米图3流感病毒HA的铁蛋白纳米颗粒的分子设计和表征［32］Fig．3ThemoleculardesignandcharacterizationofferritinnanoparticlesfrominfluenzavirusHA［32］．注:纳米粒子的负面染色TEM图像。1～6代表了HA尖峰在图像中的编号。魏珍珍，等:自组装铁蛋白在纳米疫苗领域的应用进展342
1种抗原，也提供了双组分纳米颗粒自组装原理的证据，将来可作为三聚体抗原的多聚体免疫原呈递的一般技术。此研究的成功展开，为后期新型疫苗的制备开拓了新的思路。相比于直接在铁蛋白表面表达抗原，也可在铁蛋白表面或者空腔内连接衍生自卵清蛋白的抗原肽OT-1(SIINFEKL)或OT-2(ISQAVHAA-HAEINEAGR)，然后再将重组铁蛋白作用于树突细胞，其可启动和控制抗原特异性免疫应答。树突细胞在其中起着重要作用，即将抗原内化，再加工和呈递给原始T淋巴细胞并诱导其增殖和分化为效应细胞(图5)，导致抗原特异性靶细胞的选择性杀伤［21］，同时，IFN-γ/IL-2和IL-10/IL-13细胞因子的产生可证实铁蛋白纳米疫苗会增强机体的免疫反应。基于树突细胞的铁蛋白纳米颗粒疫苗的开发已成为体内直接抗原特异性适应性免疫的非常有前景的一种方法。图5携带OT肽的铁蛋白蛋白笼纳米颗粒诱导的抗原特异性T细胞增殖和随后的免疫应答［34］Fig．5FerroproteinproteincagenanoparticlescarryingOTpeptideinducedantigen-specificTcellproliferationandsubsequentimmuneresponse［34］．4展望自组装蛋白广泛存在于机体中，与其他自组装蛋白相比，自组装铁蛋白具有独特的解聚与重组方式，可耐受高热和高浓度变性剂，同时其独特的高级空间结构也便于进行基因定向修饰，可在一定程度上对修饰过程实现精准控制。通过生物手段与化学方法相结合的修饰方法，如在铁蛋白表面共价连接各类大分子，可实现特异性修饰特定位点，还可赋予铁蛋白更多新的性能，铁蛋白的应用范围也被拓宽;而通过将标记蛋白与铁蛋白亚基融合表达，使融合蛋白有序的展示在铁蛋白外壳的外表面，可?
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁蛋白Ferritin原核表达和纯化及纳米颗粒胞外自组装[J]. 李志鹏,刘福航,崔奎青,石德顺,刘庆友. 畜牧兽医学报. 2018(01)
[2]热诱导白蛋白与壳聚糖在溶液中的自组装[J]. 何乃普,潘素娟,王荣民. 高分子学报. 2016(01)
[3]用铁蛋白合成纳米粒子的研究进展[J]. 胡有生,邹国林. 氨基酸和生物资源. 2003(03)
硕士论文
[1]多孔丝素蛋白颗粒的制备及其作为阿霉素药物载体的研究[D]. 雷容.浙江理工大学 2018
[2]丝素蛋白取向凝胶/羟基磷灰石复合支架的设计及对骨髓间充质干细胞成骨性能的调控研究[D]. 吴蕾.苏州大学 2017
[3]基于铁蛋白的纳米结构可控自组装与功能化[D]. 张婷婷.河南大学 2016
[4]基于纳米技术的免疫传感器在生物标志物检测中的应用[D]. 刘碧荣.华中师范大学 2014
本文编号：3313893
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/binglixuelunwen/3313893.html
最近更新
教材专著
