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编号:10258269
自身抗原SSB/La抗原优势表位分析
http://www.100md.com 《中国免疫学杂志》 2000年第6期
     作者:邓安梅 仲人前 陈孙孝 施笑梅 孔宪涛

    单位:邓安梅(第二军医大学长征医院全军临床免疫中心,上海 200003);仲人前(第二军医大学长征医院全军临床免疫中心,上海 200003);陈孙孝(第二军医大学长征医院全军临床免疫中心,上海 200003);施笑梅(第二军医大学长征医院全军临床免疫中心,上海 200003);孔宪涛(第二军医大学长征医院全军临床免疫中心,上海 200003)

    关键词:自身抗原SSB/La;表位分析;重组抗原;免疫印迹

    中国免疫学杂志000601 摘 要 目的: 探讨自身抗原La的抗原优势表位,为疾病机制的研究提供依据。方法: 根据计算机软件进行的蛋白质序列结构分析,采用PCR法克隆自身抗原La多肽片段的cDNA,定向插入表达载体PGEX-2T,并且导入大肠杆菌中表达重组融合蛋白,用GST亲合层析柱进行纯化,经免疫印迹法与患者阳性血清进行反应。结果:SSB/La的抗原优势表位主要存在于1~28,80~107,108~188,283~338位。不同病人在不同病程的La优势表位有所不同。结论: 抗原驱动机制在自身免疫疾病的发病中起重要作用, 且存在表位扩展趋势。
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    中国图书分类号 R392.11

    Epitope analysis of autoantigen SSB/La

    DENG An-Mei, ZHONG Ren-Qian, CHEN Sun-Xiao et al.Clinical Immunology (Center,Changzheng Hospital, Shanghai 200003)

    Abstract Objective: The interactions between autoantigen and autoantibody play an important role in the pathogenesis of autoimmune diseases. In view of analysis of the epitopes of autoantigen SSB/La to understand the molecular mechanism of autoimmune diseases. Methods:Based on the sequence analysis of autoantigen SSB/La, the seven fractions of SSB/La GST-antigen fusion proteins induced by IPTG in E.coli.JM109 were obtained.The epitopes of SSB/La were analyzed by IBT and competitive inhibition reaction. Results:The epitopes of SSB/La were existed on aa 1~28,80~107,108~188,283~338.Conclusion:The antigen-driving mechanism play an important role in the pathogenesis of autoimmune diseases.
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    Key words Autoantigen SSB/La Epitope analysis Recombinant antigen Immunoblot

    在系统性红斑狼疮(SLE)、干燥综合征(SS)等自身免疫病的发病机制中,自身抗原和抗体的反应起着重要的作用。在分析抗核抗原抗体(ANA)的产生机制时,重组DNA技术是一项重要的工具。自身抗体的产生可能有多克隆B细胞激活、自身分子模拟等机制参与。已有证据表明,在一些自身抗体反应中有多克隆B细胞的激活,而用重组核抗原的研究又提示ANA反应由自身抗原诱导和维持[1]。在自身免疫性心肌炎中存在自身抗原的分子模拟机制,在心肌抗原和A组β型溶血型链球菌之间可产生交叉反应。在抗核抗体(ANA)的诱导过程中也存在分子模拟机制,在U1SnRNP的70 kD蛋白质的一个表位与反转录病毒p30gag蛋白具有同源性; 在人类免疫缺陷病毒(HIV)壳蛋白上具有与数种自身抗原同源的表位,包括La抗原的N端表位,这些都提示病毒在ANA产生中的启动作用。
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    为研究自身免疫病发病中的抗原驱动机理,我们在计算机软件分析抗原位点的基础上,应用重组DNA技术克隆SSB/La片段,而后分析其与抗血清的反应,以期发现SSB/La的抗原优势表位, 为疾病的诊治提供理论依据。

    1 材料与方法

    1.1 受检血清和实验材料 抗La阳性血清为本中心保存的SLE患者血清, 经以往的研究证实与本中心克隆表达的La抗原反应阳性[2];PGEX-2T质粒,JM109菌株,La cDNA clone pLaA; TaqDNA多聚酶,EcoRI内切酶,BamHI内切酶,T4DNA连接酶,Rnasin,IPTG (Promega); QINprep Plasmid Miniprep Kit, DNA extraction Kit (QINGENE)。

    1.2 用PCR法克隆SSB/La cDNA片段 根据计算机软件分析SSB/La抗原序列的结果(另文发表),我们用PCR法扩增7个cDNA片段,分别编码1~80,28~107,1~107,108~282,188~282,283~408,338~408位。引物设计根据已知人SSB/La DNA序列,在5'和3' 端分别加上BamHI和 EcoRI酶切位点。
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    PCR反应体系: Tris-HCl (pH8.6) 10 mmol/L, KCl 50 mmol/L, MgCl2 1.5 mmol/L, TaqDNA多聚酶5 U/100 μl, 5'和3'引物各为0.25 μmol/L, 模板pLaA 质粒2 μl, 4种dNTP各200 mmol/L, 总体积50 μl。 扩增条件:94℃ 4 min;93℃ 30 s, 48℃ 30 s, 72℃ 2.5 min, 共3个循环;93℃ 30 s,62℃ 30 s, 72℃ 2 min, 共25个循环;72℃ 8 min。扩增产物经溴化乙锭琼脂糖电泳, 然后用纯化试剂盒回收PCR产物。将纯化的PCR扩增产物用Taq酶Sanger双脱氧链末端终止法测序证实[3]

    1.3 SSB/La cDNA片段的表达 将经过DNA测序鉴定的纯化的PCR扩增产物及原核表达载体PGEX-2T分别经EcoRI和XhoI双酶切后,再经T4DNA连接酶作用,将La cDNA片段定向插入PGEX-2T。挑取经鉴定后的重组克隆于LB/Amp培养液37℃振摇过夜,次日1:100稀释转种于新的LB/Amp培养液中,37℃振摇培养约3 h(OD值约为0.5~0.6), 然后加入IPTG至终浓度为1 mmol/L,诱导3 h,超声破碎菌液后,经GST亲合层析柱纯化,得到SSB/La抗原的7种片段肽。进行SDS-PAGE电泳,经考马斯亮蓝染色。具体步骤参见文献[2]。
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    1.4 免疫印迹法分析各片段抗原性 将上述各片段肽经SDS-PAGE电泳后进行转印,200 mA,40 V,2 h。将转印后的NC膜剪成条带,用含3%BSA的PBS(pH7.4)封闭1 h。用封闭液1:500稀释50份抗La阳性血清、正常人血清,孵育1 h,PBS洗涤3次。加1:1 000稀释的HRP标记的兔抗人IgG抗体,37℃孵育1 h,充分洗涤后加入3,3-二氨联苯胺底物反应显色。

    1.5 竞争抑制法分析各片段抗原性 将抗SSB/La血清混和物与重组SSB/La抗原及上述各片段肽预先在室温孵育1 h,而后与Molt-4细胞裂解液转印条带进行免疫印迹反应,方法同上。

    2 结果

    2.1 SSB/La cDNA片段的PCR产物 PCR产物的琼脂糖凝胶电泳显示,在分子量210~540 bp之间可见7条清晰的特异性扩增条带,符合我们的预期目的,如图1。
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    图1 SSB/La cDNA片段PCR产物电泳图

    Fig.1 Gel electrophoresis of the PCR products of SSB/La cDNA fractions

    Note:1~4,6~8:PCR products of La l~La 7;5:DNA marker

    2.2 重组融合蛋白的表达及纯化 SSB/La的7个片段肽的区域如图2。7个片段肽在大肠杆菌JM109株中,通过表达载体PGEX-2T得到表达。其产物经GST亲合层析柱纯化,进行SDS-PAGE电泳,经考马斯亮蓝染色,如图3。

    图2 PCR法扩增的SSB/La cDNA片段
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    Fig.2 The recombinant fusion protein profiles of SSB/La fractions

    图3 SSB/La 片段重组融合蛋白SDS-PAGE电泳图

    Fig.3 SDS-PAGE electrophoresis of the recombinant fusion proteins of SSB/La fractions

    Note:1~7:fractions of La l~La 7;8:protein marker

    2.3 免疫学鉴定 将50份与La全抗原反应阳性的SLE患者血清混合后,与7个片段肽的印迹条反应 ,结果如图4。La 3,La 4,La 6与混合血清反应阳性,而La 1,La 2,La 5,La 7反应阴性,表明在1~28,80~107,108~188,283~338位可能存在与抗体结合的抗原决定簇。竞争抑制实验表明,重组SSB/La,La 3,La 4,La 6可消除标准抗SSA/Ro血清与Molt-4细胞裂解液转印条之间的免疫反应,而其它抗原片段无此作用。
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    图4 免疫学鉴定

    Fig.4 Immunoblot of fractions

    Note:1,2:SSB/La recombinant antigen;3~9:La l~La 7

    2.4 SLE患者的血清反应 我们跟踪研究了3个SLE患者的血清反应,发现3年内随着病情发展,其抗体与抗原片段的反应有所不同,见表1。

    表1 SLE患者血清与抗原片段反应的动态观察

    Tab.1 Longitual studies of SLE patients'sera Patient

    Antigen fractions binding to antibody
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    1st year

    2nd year

    3rd year

    1

    La 3

    La 3,La 4,La 1

    La 3,La 4

    2

    La 3,La 4

    La 3,La 6

    La 3,La 4,La 6

    3
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    La 3,La 7

    La 3,La 4

    La 3,La 4

    3 讨论

    我们在计算机软件分析自身抗原SSB/La的氨基酸序列结构,预测抗原位点的基础上,设计特异性引物,通过DNA重组得到7个SSB/La cDNA的亚克隆,并在大肠杆菌JM109中得到表达。通过免疫印迹法来考察各片段对抗体的反应性,并通过分析片段之间的关系来研究 SSB/La 抗原优势表位。

    我们用50份与La全抗原反应阳性的SLE患者血清混和物来代表患者总体水平,反映SSB/La的抗原优势决定簇。结果表明,片段La 3,La 4, La 6具有抗原性,表明在1~28,80~107,108~188,283~338位可能存在与抗体结合的抗原决定簇,包括了抗原性预测中的2个,而抗原性预测中的220~240位,在我们的实验中未显示抗原性。蛋白质作为B细胞抗原所暴露的部位取决于蛋白质的性质和宿主因素,La的抗原优势表位与其亲水性位点有差异,其间还涉及抗原、抗体的其它因素(如三级结构,翻译后修饰,RNA结合等)。La分子的抗原位点和RNA结合区位于高度螺旋化和带阳性电荷的区域, 至少存在3个分离的自身免疫表位。可能我们选择的亚克隆位点对免疫反应性会有所影响,因为患者血清来源的数量及种属差异,所用技术方法的不同(如表达系统、检测方法、抗原制备过程的差异),所连接GST蛋白质对抗原抗体反应影响,不同位点的竞争抑制性不同。此外,要确定抗原位点,还需明确三维结构。
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    在本研究中,La 3显示强烈的抗原性。有资料表明,SSB/La的88~101 位与反转录病毒gag多肽氨基酸有高度同源性,这提示交叉免疫可能是自身免疫的发病机制之一[4]。抗体识别La/SSB抗原上的反转录病毒同源序列,也可能与相邻区域序列产生反应;自身抗原与病毒蛋白的同源性还可导致T细胞耐受丧失而产生对自身抗原的反应。病毒感染可产生的抗体识别表位有限,而在自身免疫反应中存在多个表位反应,包括一些结构型表位,提示在抗体产生过程中,分子模拟机制和自身抗原反应并不是相互排斥的。

    序列分析表明在La aa 111~187之间有RNA识别结构(RRM),包括2个同源序列(RNP1和RNP2)以及许多疏水性保守性氨基酸。在这个重要的保守性功能区域含有人特异性抗体表位,然而,针对LaRRM的反应如何产生及其与疾病机制的关系尚不清楚。在许多激发自身免疫反应的胞内蛋白的保守性表位,也是分子内活性或易酶解的位点[5],可能与核酸结合的蛋白质区域在自身免疫反应中更具免疫原性。研究这些表位的免疫遗传机制,有助于理解自身免疫机制。
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    本研究对3个SLE患者血清抗SSB/La 片段抗原的反应进行了跟踪检测,发现各患者血清与抗原片段的反应性并不一致,存在个体差异性;而且在不同病程,抗原表位有所差异,这与前人提出的“表位扩展”相一致[6]。本研究的结果表明,在最初出现抗La 3的患者中出现针对其它优势表位的抗体,可能aa 1~107位是SSB/La中首先被识别的表位。反转录病毒感染可引起许多慢性系统性疾病,与癌变和成人免疫缺陷综合征有关[7]。可以作如下推测:首先是外源性反转录病毒感染或内源性反转录病毒表达,启动抗病毒蛋白的免疫反应,而后,一些抗病毒蛋白的B细胞受体可与自身抗原的表位发生交叉反应,B细胞将自身抗原分子的一部分作为免疫原递呈给宿主免疫系统,激发B细胞反应,进而,自身抗原的其它潜在性免疫原性位点也可被识别。而产生抗体不仅取决于蛋白质性质,也与个体遗传背景有关。因此各个病人的抗血清识别的表位不一定完全相同。

    随着对已知蛋白一级结构,特定结构或与生物信号相关性研究不断深入,蛋白质结构预测准确率达60%~80%[8]。我们通过计算机模拟了SSB/La蛋白质分子的亲水性、柔性、抗原性,初步推测其二级结构,为进一步寻找抗原的B细胞表位,理解抗原抗体相互作用及其在发病机制中的作用打下了基础,也将有助于我们进一步认识抗原分子结构与功能之间的关系,更加了解免疫分子的识别机理。我们可以设想人类自身免疫反应由一定的分子的有限区域所激发,确定这样的区域有助于我们了解疾病机制并作进一步研究,为疾病的诊治提供依据。
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    本课题受上海市启明星基金部分资助(编号 94QB14002)

    作者简介:邓安梅,女,28岁,博士, 从事临床免疫学研究;仲人前,男,36岁,研究员,从事临床免疫学研究;孔宪涛,男,67岁,教授,博士生导师,从事临床免疫学研究

    参考文献

    1,Reichlin M.Autoantibodies to the RoRNP particles.Clin Exp Immunol,1995;99:7

    2,邓安梅,仲人前,陈孙孝et al.自身抗原La融合蛋白在大肠杆菌中的表达及免疫学鉴定.中国免疫学杂志,2000;16(4):215

    3,卢圣栋主编.现代分子生物学实验技术.北京:高等教育出版社,1993:412-414
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    4,Sturgess A D,Peterson M G,McNeilage L J et al. Characteristics and epitope mapping of a cloned human autoantigen La. J Immunol,1992;140:3212

    5,Habets W J,Hoet M J,Venrooy W Jvan.Epitope patterns of anti-RNP antibodies in rheamatic diseases.Arthrits Rheum,1992;33:834

    6,Bachmann M,Mayet W J,Schroder H C et al. Identification of the Ro and La antigens in the endoribonuclease V-ribonucleoprotein complex.Biochem,1990;243:189

    7,邓安梅, 仲人前, 孔宪涛. SSB/La抗原研究进展. 中国免疫学杂志,1996;12(4):255

    8,Jameson B A,Wolf H. The antigenic index: a novel algorithm for predicting antigenic determinants. Comput Appl Biosci,1988;4(1): 181

    1999-01-29

    1999-08-21, 百拇医药