第51卷 第2期
厦门大学学报(自然科学版)
Vol.51 No.2 2012年3月 Journal of Xiamen University (Natural Science) Mar.2012·研究简报·
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2 单克隆抗体的制备与鉴定
丁宇婷,林志妙,李 振,李晓彤
* (厦门大学 生命科学学院,杂交瘤抗体技术中心,福建 厦门 361005) 收稿日期:2011-07-20 基金项目:福建省自然科学基 金 项 目(2009J01197);厦 门 市 科 技 计 划创新项目(3502Z20100087) *通信作者:xtli@xmu.edu.cn 摘要:Smad泛素调节因子家族的两个 E3泛素连接酶成员Smurf1 和Smurf2(Smad ubiquitin regulatory factor 1and 2) 具有至 少 80% 的 同 源 性.为 了 更 好 地 研 究 它 们 的 功 能,需 要 获 得 一 个 能 区 分 Smurf1 和 Smurf2 的 单 克 隆 抗 体 .选 取 Smurf2与 Smurf1蛋白序列 中 仅 有 的 非 同 源 区 域 序 列 作 为 抗 原 免 疫 Bal b/C 小 鼠,成 功 制 备 若 干 株 能 稳 定 分 泌 抗 Smurf2抗体的杂交瘤细胞株 .对所获得的单克隆抗体的 效 价 和 特 异 性 等 进 行 一 系 列 检 测 ,结 果 表 明 该 抗 体 能 特 异 性 地 识别过表达及细胞内源 Smurf2蛋白.此外该抗体能被应用于 Western blot和免疫荧光实验,从而为 深 入 研 究 Smurf2 的 细胞生物学功能提供了良好的实验基础. 关键词:Smurf1;Smurf2;杂交瘤;单克隆抗体 中图分类号:Q 291 文献标志码:A 文章编号:0438-0479(2012)02-0292-05 泛素蛋白水解酶途径对蛋白质翻译后修饰和降解 起了关键作用,其通过特 异 性 的 泛 素 化 修 饰 与 靶 蛋 白 的结合,参与了细胞周期调控、信号传导、细胞代谢、分 化、增殖等各种 生 物 学 过 程[1-3] .泛 素 蛋 白 水 解 酶 途 径 由泛素、泛素活化酶(El)、泛素结合酶(E2)、泛 素-蛋白 连接酶(E3)、26S 蛋 白 酶 体 和 泛 素 解 离 酶 等 组 成[4-5] . E3连接酶是其中最为关键的因子,它可以 对 不 同 的 底 物进行特异性的识别,呈现出蛋白降解的高度选择性, 最终使泛素化的蛋白质被26S蛋白酶体所降解[6-7] . Smad泛素调节因子1(Smad ubiquitin regulatory factor 1,Smurf1)和 Smad 泛 素 调 节 因 子 2(Smurf2) 都隶属于 E3连接酶[8] .两者具有 80% 的 同 源 性,但 它 们具有不同的底物特异性和生物调控机制,如 Smurf1 与 Smad1、Smad5 作 用,Smurf2 与 Smad2、Smad3 作 用,通过不同的 调 控 机 制 引 发 这 些 Smad蛋 白 以 及 与 这些 Smad 蛋 白 相 互 作 用 的 蛋 白 质 的 泛 素 化 和 降 解[9-11],以达到相关功能的调控.因此,得到特异性强、 纯度和 效 价 高 的 抗 Smurf1 或 Smurf2 的 单 克 隆 抗 体 显得尤为关键和重要.我们选取 Smurf2与 Smurf1蛋 白序 列 中 仅 有 的 非 同 源 区 域 序 列,即 Smurf2 蛋 白 的 第153~233位氨基酸片段(图1),制备重组蛋白作为 抗原免疫 Bal b/C 小 鼠.用 细 胞 融 合 技 术 将 经 抗 原 致 敏且能分泌 Smurf2抗体的小鼠脾脏细胞与小鼠骨髓 瘤细胞 SP2/0 融 合,筛 选 融 合 成 功 的 杂 交 瘤 细 胞.经 过反复 的 酶 联 免 疫 吸 附 反 应 (ELISA)、Western blot 检测,得 到 9 株 能 稳 定 分 泌 抗 Smurf2 的 单 克 隆 抗 体 的杂交瘤细 胞 株;将 其 注 射 小 鼠 腹 腔,收 集 腹 水 并 纯 化,最终得到特异性强、效价高的抗 Smurf2的单克隆 抗体,并对该抗体进行一系列的鉴定及初步应用.1 材料与方法
1.1 材 料 1.1.1 主要试剂 牛血清白蛋白(BSA)、HAT 培 养 基 [含 有 次 黄 嘌 呤(H)、氨基蝶呤(A)、胸腺嘧啶核苷(T)的完全培养 基]、HT 培 养 基 [含 有 次 黄 嘌 呤 (H)、胸 腺 嘧 啶 核 苷 (T)的完全培养基]、福氏 完 全 佐 剂、福 氏 不 完 全 佐 剂、 聚乙二醇(PEG)、抗 体 亚 类 鉴 定 试 剂 盒 均 为 Sigma产 品;PRMI1640 培 养 基、DMEM 培 养 基、胎 牛 血 清 (FBS)为 Gibco产品;其他化学 试 剂 均 为 分 析 纯.辣 根 过氧化物酶(HRP)标记山羊抗小鼠IgG、四甲基异氰 酸罗达明(TRITC)标记山羊抗小鼠IgG、增强型化学 发光(ECL)显色液、聚乙烯亚胺(PEI)、抗体 Flag均为 中杉金桥产品;脱脂奶粉为完达山乳业有限公司产品. 1.1.2 仪器与耗材 酶标 仪 (Omega,425-0655);CO2 培 养 箱 (Ther- mo,3111);去 污 剂 十 二 烷 基 硫 酸 钠-聚 丙 烯 酰 氨 凝 胶 电泳(SDS-PAGE)电 泳 仪 、转 膜 仪 (Bio-Rad);荧 光 倒图1 Smurf2和 Smurf1 蛋白序列的非同源区域序列比对 Fig.1 Comparison of non-homologous sequences between Smurf2and Smurf1protein 置显微 镜 (Nikon 1024);快 速 蛋 白 液 相 色 谱 (FPLC) 纯化系统 (GE UPC10);96 孔 酶 标 板、96 孔/24 孔/6 孔 细 胞 培 养 板、60 mm/100 mm 细 胞 培 养 皿 均 为 NUNC 产品. 1.1.3 蛋白、细胞与实验动物 原核 表 达 纯 化 的 重 组 蛋 白 GST-Smurf1、GST- Smurf2 和 重 组 质 粒 pCMV 6-Flag-Smurf1 以 及 pC- MV 6-Flag-Smurf2 由 厦 门 大 学 生 命 科 学 学 院 王 洪 睿 教授实验室提供;鼠骨髓瘤细胞 SP2/0 为本实验室存 种;Bal b/C 小鼠 由 厦 门 大 学 医 学 院 实 验 动 物 中 心 提 供;人 胚 胎 肾 细 胞 293T、人 乳 腺 癌 细 胞 系 MDA-MB- 231、MDA-MB-453、ZR-75-30、SK-BR-3 和 人 结 肠 癌 细胞系 DLD-1、SW620、HCT-116 为本实验室保种. 1.2 方 法 1.2.1 单克隆抗体制备 1)动 物 免 疫:以 纯 化 后 的 原 核 表 达 重 组 蛋 白 GST-Smurf2作为抗 原,与 等 体 积 的 弗 氏 佐 剂 混 合 乳 化,免疫4只6周 龄 雌 性 Bal b/C 小 鼠.共 免 疫 3 次, 初免使用弗氏完全佐剂,二 免 和 三 免 使 用 弗 氏 不 完 全 佐剂.在三免7d 后 对 小 鼠 眼 眶 采 血,间 接 ELISA 法 检测抗血清水平. 2)细胞融合:选择抗血清效价最好的1号小鼠,在 细胞融合前3d尾静脉加强免疫.融合当天,无菌条件 下分离 小 鼠 脾 脏 细 胞,在 PEG 作用 下,使 其 与 SP2/0 细胞融合.置37 ℃、体积分数为5% CO2培养箱培养, HAT 培养基选择培养.定期观察,适时换液. 3)阳性杂交瘤细胞的筛选及亚克隆:融 合 后 10d 左右,ELISA 检测 细 胞 培 养 上 清 中 的 抗 体 水 平.以 重 组蛋白 GST-Smurf2 和 GST-Smurf1 为 ELISA 检 测 的包被抗原,以融合前处死小鼠的血清为阳性对照,未 免疫小鼠的血清为阴性对照.因 Smurf1和 Smurf2同 源性 过 高,为 保 证 筛 选 得 到 的 抗 Smurf2 抗 体 的 特 异 性,即 Smurf2 抗 体 只 识 别 Smurf2 蛋 白,不 识 别 Smurf1蛋白,有必要排除可能出现的抗 Smurf1抗体. 选择 ELISA 检测结果为 GST-Smurf2 包被显 阳 性反应,GST-Smurf1 包 被 显 阴 性 反 应 的 克 隆 为 阳 性 克隆.运用有限稀释法对阳性孔细胞作连续 3 次以上 的亚克隆,直至所有克隆化细胞孔阳性率为100%时, 即可确定获得稳定分泌 单 克 隆 抗 体 的 杂 交 瘤 细 胞.选 取状态良好的单克隆细胞扩大培养,冻存保种,同时制 备单抗腹水. 4)腹水制备与抗体纯化:选取石蜡致敏的 Bal b/ C 小鼠,每只小鼠腹 腔 接 种 合 适 数 量 的 阳 性 杂 交 瘤 细 胞悬液.7~10d 后 脱 颈 处 死 小 鼠,收 集 腹 水,采 用 Protein G 层析柱分 离 纯 化 腹 水,检 测 效 价、鉴 定 该 抗 体的性质及其应用. 1.2.2 单克隆抗体特性鉴定 1)单抗亚类鉴定:按照单抗 亚 类 鉴 定 试 剂 盒 说 明 书进行. 2) 单 抗 效 价 测 定:将 检 测 用 重 组 蛋 白 GST- Smurf2包被96 孔酶标 板,4 ℃ 过 夜;质 量 分 数 为 2% BSA 37 ℃封闭2h,将纯化后 的 抗 体 做 适 当 的 倍 比 稀 释,加入 ELISA 反应孔,37 ℃ 孵 育 2h;洗 涤 后,二 抗 37 ℃孵育45 min;显 色,终 止,酶 标 仪 测 定 450nm 时 的吸光值(OD 值).同时设 定 空 白 对 照 和 标 准 阴、阳 性 血清对照.若 P/N(一定稀释度的纯化抗体 OD450-空 白对照 OD450)/(阴性对照 OD450-空白对照OD450)≥ 2.1,则判断为阳性.其中,最大稀释度为其效价. 3)Western blot 检 测:PEI 转 染 法 将 质 粒 转 入 293T 细胞中,48h后裂解细 胞;制 样、装 胶、点 样、电 泳;将海绵、滤纸、凝胶与硝酸纤维膜组成夹层组合,置 于400mA 电场中1.5h,将 蛋 白 转 移 至 膜 上;质 量 分 数为 5% 脱 脂 奶 粉 封 闭 膜 后,加 入 抗 Smurf2 的 单 克 隆抗体及抗体 Flag孵育,洗膜,再加入 HRP 标记的 羊抗鼠二抗,洗膜,加入 ECL 显色液,曝光. 4)内源 Smurf2 蛋 白 的 检 测:收 集 本 实 验 室 存 种 的若 干 种 细 胞 株 的 细 胞 裂 解 液,制 样,Western blot 检测,一抗加抗 Smurf2的单克隆抗体. 5)免疫荧光检测:6 孔 细 胞 培 养 板 中 放 入 洁 净 盖 玻片,接 种 细 胞;细 胞 贴 壁 后,质 量 分 数 为 4% 多 聚 甲 醛室温固定 10~15 min;洗涤后,质量分数为 0.25% Triton X-100室温渗透 5 min;质 量 分 数 为 10% BSA 封闭后,以合适浓度的抗 Smurf2的单克隆抗体孵育2 · 3 9 2 · 第2期 丁宇婷等:Smurf2 单克隆抗体的制备与鉴定
h,避光 条 件 下,TRITC 标 记 羊 抗 鼠 二 抗 孵 育 1h,封 片,观察.
2 实验结果
2.
1 重 组 蛋 白 GST-Smu
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1、GST-Smu
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2 的
SDS-PAGE 检测
免疫小鼠前,将 提 取 和 纯 化 后 的 重 组 蛋 白 GST- Smurf1、GST-Smurf2 取 样 进 行 SDS-PAGE 电 泳,考 马斯亮蓝染色后观察,结果表明两种重组蛋白纯度高, 达到了免疫用和检测用的要求(图2). 1.GST;2.GST-Smurf1;3.GST-Smurf2;M.Protein Marker. 图2 重组蛋白 GST-Smurf1和 GST-Smurf2蛋白检测 Fig.2 Identification of GST-Smurf1and GST-Smurf2 2.2 免疫小鼠的效价检测 将纯 化 后 的 重 组 蛋 白 GST-Smurf2作为抗原,免 疫4只 Bal b/C 小鼠,3 次 免 疫 后,小鼠眼眶采血 进 行 抗血清的效价检测.结果表明,4 只 小 鼠 均 产 生 了 良 好 的免疫反应,抗血清的效价都达到了25 600以上,取1 号小鼠做后续的细胞融合实验. 2.3 杂交瘤细胞株制备 本次单抗制备最终获 取 9 株 稳 定 分 泌 抗 Smurf2 的单克隆抗体的杂 交 瘤 细 胞 株,依 次 标 记 为 Smurf2- 1、Smurf2-2、…… 、Smurf2-9.ELISA 检 测 各 个 单 克 隆杂交瘤细胞 株 上 清,细 胞 上 清 效 价 均 可 以 达 到2× 103~3×103.各 细 胞 株 扩 大 培 养 后 冻 存 保 种 备 用,同 时选 取 其 中 的 Smurf2-1 和 Smurf2-9 两 株 细 胞 打 腹 水,制备腹水抗体. 2.4 单抗腹水纯化 腹水样品预处理后,使用 FPLC 系统以 Protein G 进行亲和纯化,SDS-PAGE 检 测 Smurf2-1 和 Smurf2- 9纯化后的抗体纯度,结果表 明 所 纯 化 的 抗 体 纯 度 高, 浓度大.2.
5 纯化后的抗Smu
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2单克隆抗体效价测定
产生肿瘤细胞的小鼠腹水和血清中含有大量的杂 交瘤细胞分泌的单克隆 抗 体,这 种 抗 体 的 效 价 往 往 高 于培养细胞上清液的100~1 000倍.ELISA 检测纯化 后的抗体效价,这2株单克隆所分泌的抗体其效价均 达到106以上(图3). 图3 纯化后抗 Smurf2 单克隆抗体的效价 Fig.3 The titer of purified anti-Smurf2 monoclonal antibody 2.6 抗 Smurf2单克隆抗体亚类鉴定 将纯化后的 Smurf2-1和 Smurf2-9抗体分别利用 试剂盒" Mouse Monoclonal Antibody Isotyping Kit" 进行亚类鉴定.结果表明,获得的2个单克隆抗体细胞 株均属于IgG1. 2.7 抗 Smurf2 单克隆抗体特异性检测 分别用 ELISA 和 Western blot实验验 证 Smurf2 单克 隆 抗 体 的 特 异 性.用 重 组 蛋 白 GST-Smurf2 和 GST-Smurf1分 别 包 被 酶 标 板,一 抗 同 时 孵 育 Smurf2 单克隆抗体;同时用 GST-Smurf2包被,一抗孵育融合 前处死小 鼠 的 血 清,作 阳 性 对 照;GST-Smurf2 包 被, 一抗孵育未免 疫 小 鼠 的 血 清,作 阴 性 对 照.如 图 4(a) 所 示 ,对Smurf2单 克 隆 抗 体 ,GST-Smurf2包 被 时 显 阳性反应,GST-Smurf1包被时显阴性反应.此 ELISA 结 果 说 明 抗 Smurf2 单 克 隆 抗 体 只 特 异 性 地 识 别 Smurf2蛋白. 将成 功 构 建 在 真 核 表 达 载 体 pCMV6-Flag 上 的 重 组 质 粒 pCMV6-Flag-Smurf1 和 pCMV6-Flag- Smurf2分别 转 染 293T 细 胞,48h 后 制 备 细 胞 裂 解 液,制样,Western blot 检 测,同 时 用 未 转 染 任 何 质 粒 的293T 细 胞 裂 解 液 和 转 染 pCMV6-Flag 空 载 体 的 293T 细 胞 裂 解 液 上 样,作 阴 性 对 照,一 抗 用 我 们 自 产 的抗 Smurf2单克 隆 抗 体,抗 体 分 装 质 量 浓 度 为 0.2 μg/μL,使用时稀释2 000倍;同时用从中杉金桥公司 买来的抗体 Flag孵育相同的膜,作阳性对照.Western blot结 果 表 明 (图 4(b)),抗 Smurf2 单 克 隆 抗 体 能 特异 地 识 别 过 表 达 的Smurf2蛋 白 ,而 不 识 别Smurf1 · 4 9 2 · 厦门大学学报(自然科学版) 2012年图4 抗 Smurf2单克隆抗体特异性检测 Fig.4 Identification of anti-Smurf2monoclonal antibody specificity 蛋白,尽管 Smurf1 和 Smurf2 蛋白序列高度同源.
2.
8 抗Smu
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2单克隆抗体可检测到细胞内 源
性Smurf2蛋白
有文献报道,Smurf2 在 乳 腺 癌 中 高 表 达[12] .我 们 随机用实验 室 现 有 的 几 株 肿 瘤 细 胞 系 制 成 细 胞 裂 解 液,总 蛋 白 定 量 后 上 样,Western blot 检 测,用 抗 Smurf2 单 克 隆 抗 体 孵 育,同 时 上 样 转 染 pCMV6- Flag-Smurf2质粒的293T 细胞裂解 液 作 阳 性 对 照.结 果表明,抗 Smurf2 单克隆抗体可以在 MDA-MB-231、 MDA-MB-453、ZR-75-30 和 SK-BR-3 等 乳 腺 癌 细 胞 株中 检 测 到 内 源 性Smurf2蛋 白(图5),验 证 了 我 们 制 +.转染 pCMV-Flag-Smurf 2质粒的293T 细胞裂解液; 1.MDA-MB-231;2.MDA-MB-453;3.ZR-75-30; 4.SK-BR-3;5.DLD-1;6.SW620;7.HCT-116;8.293T. 图5 内源性 Smurf2蛋白的检测 Fig.5 Identification of endogenous protein Smurf2 备的 Smurf2单克隆抗体可以识别乳腺癌细胞株中的 内源性 Smurf2蛋白. 2.9 抗 Smurf2单克隆抗体应用于免疫荧光 本文通过 SK-BR-3细胞来观察抗 Smurf2 单克隆 抗体是否适用于细胞免疫荧光实验,同时用鼠IgG 作 阴性对 照.免 疫 荧 光 结 果 显 示,鼠IgG 孵 育 组 没 有 检 测到 荧 光,而 Smurf2 抗 体 孵 育 组 可 以 检 测 到 很 强 的 荧光信号(图6).说明我们的抗 Smurf2 单克隆抗体可 以适用于细胞免疫荧光检测. 图6 抗 Smurf2 单克隆抗体应用于免疫荧光 Fig.6 Application of anti-Smurf2monoclonal antibody in immunofluorescence3 讨 论
目 前 研 究 表 明 ,Smurf 2在 转 化 生 长 因 子 -β (TGFβ)、肿瘤坏 死 因 子-α(TNFα)等 信 号 通 路 中 具 有 重要的调控作用,在骨关节炎的发生发展、神经元细胞 极性的维持、细胞周 期 的 调 控、肿 瘤 的 浸 润 和 转 移、细 胞衰老机制等方 面 都 有 重 要 的 影 响[13-14] .其 功 能 研 究 的主要进展是近十年获得的,了解还不深入;同时研究 多关注功能研究,对于其 活 性 调 控 研 究 才 刚 刚 开 始 不 久,因此是一个崭新的研究领域. 这些研究工作的 开 展 得 益 于 特 异 性 强、灵 敏 度 高 的抗 Smurf2单克隆抗体的大量获得.由于 Smurf2与 Smurf1蛋白序列高 度 同 源,一 般 地,选 择 其 他 位 点 区 域作 抗 原 制 备 的 抗 Smurf2 抗 体 特 异 性 不 好,两 种 蛋 白都能识别.我们选择两者仅有的的非同源区域序列, 即 Smurf2 蛋 白 的 第 153~233 氨 基 酸 位 点 表 达 的 重 组蛋白作为抗原,通过细胞融合技术,进行多轮反复筛 选,并用 ELISA 检 测 方 法 排 除 了 对 Smurf1 的 特 异 性,最 终 获 得 了 稳 定 分 泌 抗 Smurf2 单 克 隆 抗 体 的 杂 交瘤细胞株,能源源不断地产生研究所需抗体.一系列 的检 测 和 验 证 表 明,该 单 克 隆 抗 体 只 识 别 Smurf2 蛋 白,而不识别 Smurf1蛋白,特异性强、效价高,并且可 以特异性识别细胞内源性的 Smurf2蛋白.另外,研究 结果还表明乳腺癌细胞中内源性的 Smurf2蛋白表达 · 5 9 2 · 第2期 丁宇婷等:Smurf2 单克隆抗体的制备与鉴定量较高.该抗体还能被应用于免疫荧光实验,为进一步 研究和认识 Smurf2的功能及其精细的活性调控机制 提供了极为有利的实验工具.