-1
i hc Khoa hc T nhiên
ngành: ; 62.42.30.15
,
2011
Abstract: --
-
mã hóa protease HIV-
--rình
-
HIV--
protease HIV-
Keywords: ; ; HIV; Gen mã hóa protease;
Nam
Content
1.
-
-1 (protease
, 2003;
, 2005;
, 2008)
c t cho thy vic biu hin và thu nhn protease HIV-1 không d dàng do c tính
c t bào, khó tan ca nó. Mt khác, c-1 phân
, Australia
2
Âu. -
óm HIV-
.
protease HIV-1
HIV-
2. Mc tiêu nghiên cu c tài
- Phát hin mt s t bin trong gen mã hóa protease HIV-1 i Vit Nam.
- C-1
có HIV/AIDS.
124 : - 39
- 16 -
50 1 trang.
. 13 107
3 ).
7 41
.
C
1.1. HIV-
-1 và HIV-2,
1.2. Các nghiê-1
Protease HIV-pol -
, 1996;
,
1997;
, 2008). Nguyên nhân là do
. Protease HIV-
Pro
4
(
, 1987; Graves , 1988;
, 2005;
, 2005;
, 2008)
cho các phân nhóm khác.
-protease HIV-1
(
, 2003;
Gen mã hóa protease HIV--1
Invitrogen
polymerase New England Biolabs (NEB) , các vector
Promega,
Novagene
protease HIV-1 và protease HIV-1 tái t Anaspec
protease HIV-
2.2.1.
theo Sambrook và Russel (2001)
sóng 280 nm
5
2.2.4.
-1
-
mono Q-sepharose
2.2.10.
(SDS-PAGE)
2.2.11. -1
(Western blotting) -1
2.2.12.
-1 s
C trong 60
o
C trong 30 giây. 1,5 1
khuôn cho PCR vòng 2.
53
o
C.
- tính
-1 và 24
cho protease HIV-1.
6
3, 4: s-
-1
7
protease
HIV-1-1 phân
ase HIV-
tipranavir/r-
HIV-
3.2. -1 trong E. coli
Gen mã hóa protease HIV-1 HQ317454 trên
E. coli.
-1 phân nhóm CRF01_AE.
3.2.1.
-
-E. coli
-HIV-(Debouck
, 1987; Graves , 1988;
protease HIV-1 (hình 3.8
-
-
-1,
--1 bi
protease HIV--
8
-
-
thioredoxin (TRX) trong pE
GTVSFNF) protein gag vào
-
protease HIV-1 -Pro trên gag-
phóng protease HIV- rình t mi xuôi HIV-F3 cho PCR vì vc
thit k l
A B
9
A B
Trong mc HIV-R3 có trình t ct gii hn ca Xho
HIV-1 vào pET32a và pET43a ti v u C ca protease s c dung hp vi 6xHis
c b ba kt thúc dch mã. Theo thit k này, nu protease dung hp không có hot
tính t ct ti liên kt Phe-Pro; protease tái t hp to ra s có dng TRX-GTVSFNF-
protease-6xHis trên vector pET32a vi KLPT là 31 kDa và NusA-GTVSFNF-protease-6xHis
trên vector pET43a vi KLPT là 67 kDa. Nu protease tái t hp t ct (ti v trí Phe-Pro), thì
c gii phóng ra dng gn vi 6xHis và có KLPT khong 12 kDa. Vic
ging thi khnh enzyme có hot tính.
Sau khi gen mã hóa protease HIV-
pET32a-Prot) và pET43a (pET43a-
E. coli
LB
E. coli
Roesel,
-
và (Taylor
, 1992;
, 1996)
E. coli -
protease HIV-1.
Hình 3.15A. SDS-n sc ký
qua ct His-bind ca protease HIV-1 biu hin
c có kh t tng hp (làm gi
enzyme b c ch bi pepstatin A ging -i và b
mt hot tính xúc tác khi x lý nhit 95
o
C trong 5 phút.
-
protease
HIV-1 còn . u này buc chúng tôi mt
ln na phn vic ci tin h thng biu hi nâng cao hiu sut biu hin và kh
ch protease HIV-1.
-E. coli BL21
(DE3) RIL
-
ch protease HIV-
Ngoài
--
protease HIV-
-R4 và HIV--R3
protease HIV-
HIV-R- GAGTCCTCGAGAGCGTAATCTGGAACATCGTATGGGTA
XhoI HA (Hemagglutinin)
AAAATTTAAAGTGCAGCCAATCTG-
HIV-- GAGTCCTCGAGAGCGTAATCTGGAACATCGTATGGGTA
XhoI HA
TCCCTGAAA ATACAGGTTTTC
TEV
AAAATTTAAAGTGCAGCCAATCTG-
Hình 3.19. SDS-
protease HIV-1 trong h thng vector pET32a và pET43a ci tin
mang pET43a-Prot-TEV-HA; mang pET43a-Prot-TEV-
HA; mang pET43a-Prot-HA; mang pET43a-Prot-HA; 5:
mang pET32a-Prot-TEV-HA; 7:
mang pET32a-Prot-TEV-HA; mang pET32a-Prot-HA;
mang pET32a-Prot-HA 3.2.4. Xây dng quy trình tinh sch protease HIV-1
u loi b bt các protein không mong muc khi hòa tan các protein
trong ta t bào bm C, ta t bào E. coli mang pET32a-Prot-c ra bng m
Tris-HCl 20 mM pH 7,9 có urea 1M và Triton X-100 1% m B) tinh sch hoàn toàn
protease HIV- dng ci anion mnh mono Q-sepharose mc ni tip
vi ct ái lc His-bind m C n protein không
gn vi gel mono Q-c cho ngay lên ct His-bind; các protein gn vi gel
A B
13
A B
mono Q-c ra chit bm C vi gradient n NaCl 100- 1000 mM; các
cho mt vi KLPT khong 13 kDa trên SDS-c
nhn ra bi kháng th -1 (hình 3.23B). Kt qu phân tích khi
ph MALDI-TOF-TOF (dn liu không nêu mt ln na khnh protein 13 kDa tinh
sch -1.
Protein HIV-m
C
n hành ch phm protease HIV-1 tái t hp sau hm
mn di có SDS và -mercaptoethanol (-m không có SDS và -
n di m có SDS. Kt qu c hình 3.24 cho
thc m có SDS và -ME ch phm protease HIV-c ch cho mt
t 13 kDa u kim không có SDS và -ME thì ch phm
3 kDa và m u này chng t s tn ti dng
homodimer trong ch phc. S có mu không có SDS và
-ME có th m ch n di cha SDS nên mt phn d
thành t dng dimer, ngoài ra, có th c hch) ca chúng tôi
làm cho tt c dng monomer chuyn thành dng dimer. Protease HIV-c
14
B
A
hc kim tra hot tính thy phân
3.25 nh protease HIV-
Tóm lng thành công quy trình tinh sch hoàn toàn protease HIV-1
gn: i) ra ta t m Tris-HCl 20 mM, pH 7,9 có NaCl 100 mM,
urea 1M và Triton X-100 1%; ii) sc ký qua ct mono Q-sepharose và ct His-bind mc ni
tip, ra chit enzyme bám trên ct His-bind bm có cha imidazol 250 mM. Vi quy
trình này ch cn mc hi tính protease HIV-1 nên tit kim thi gian và không làm mt
protease HIV-1 qua các khâu trung gian.
Kt qu tính toán ca chúng tôi cho thy t 100 ml dch nuôi cy t bào E. coli
BL21 (DE3) RIL mang pET32a-Prot-c 1,38 g sinh khi t bào, 23
Hình 3.25. c t tng hp ca
protease HIV-1 tái t h ch. ():
Protease HIV-1 tái t hp, (): Protease HIV-1 tái
t hp + pepstatin A, (): Protease HIV 1 tái t
h lý nhit.
3.3. Nghiên cu mt s tính cht ca Protease HIV-1 tái t hp
3.3.1. Nhi t
bn nhit ca protease HIV-1 B
A
15
Hình 3.26.
-
Kt qu nh ho protease HIV-1 tái t hp ti các pH khác nhau (hình 3.26A)
cho thy enzyme hong ti thích ti nhi t 35-37
o
C và không th hin hot tính
20
, V
max
và K
cat
-
Phi hp k
-p (hình 3.28)
p aver-
protease HIV-p có K
m
là 61,3 µM, V
max
là 0,0275 µM/s và K
cat
là 2,86s
-1
.
16
Hình 3.28
protease HIV-
4
protease HIV-
(
,
1989)
, 2007); curcumin (
, 2005), -mangostin,
-mangostin (
, 1996), catechin và epicatechin (
, 2007)
, 2008). Ngoài ra, mangostin, catechin
, , ,
(
, 2008; Lambert , 2003).
17
a chúng tôi (hình 3.29rotease HIV-
50
Pepstatin A, axit asiatic, curcumin, catechin, epicatechin, -mangostin, -mangostin, 8-
-
50
0,4 µM; 18,9 µM; 48,32 µM; 510 µM; 960 µM; 16,82 µM; 16,25 µM; 104 µM; 114,26 µM.
4
protease HIV-1 2
Zn
2+
D
D
K
1. -1 (297 bp)
H69K, V82I, L89M, I13V, I15V, N83T).
2. -1 E. coli BL21 (DE3)
thioredoxin và 7 axit amin
-hemagglutinin
-
-HCl 20 mM pH 7,9 có NaCl 100 mM, urea 1M và Triton X-100 1%;
mono Q--
His-
3. Protease HIV-
m
= 61,3
µM, V
max
= 0,0275 µM/giây, K
cat
= 2,86 s
-1
o
o
C t
--
ng là 18,9 µM, 104
5. Abecasisa A.B., Deforchea K., Snoecka J., Bachelerb L.T., McKennac P., Carvalhod
A.P., Gomesd P., Camachod R.J. and Vandammea A.M. (2005), "Protease mutation
M89I/V is linked to therapy failure in patients infected with the HIV-1 non-B subtypes C,
F or G", AIDS 19, pp. 1799-1806.
6. Aggarwal B.B., Shishodia S. (2004), "Suppression of the nuclear factor-kappaB activation
pathway by spice-derived phytochemicals: reasoning for seasoning", Ann. N. Y. Acad. Sci.
1030, pp. 434441.
7. Akao Y., Nakagawa Y., Iinuma M., Nozawa Y. (2008), "Anti-cancer effects of xanthones
from pericarps of mangosteen", Int. J. Mol. Sci. 9, pp. 355-370.
8. Alastair J.J., Wood M.D., (1998), "HIV-Protease inhibitors", N. Engl. J. Med. 338, pp.
1281-1292.
9. Anson B.D., Weaver J.G., Ackerman M.J., Akinsete O., Henry K., January C.T., Badley
A.D. (2005), "Blockade of HERG channels by HIV protease inhibitors", Lancet 365, pp.
682-686.
10. Ariyoshi K., Matsuda M., Miura H., Tateishi S., Yamada K., Sugiura W. (2003), "Patterns
of point mutations associated with antiretroviral drug treatment failure in CRF01_AE
(subtype E) infection differ from subtype B infection", JAIDS 33, pp. 336-342.
11. Bandaranayake R.M., Jeyabalan M.P, Kakizawa J., Sugiura W., and Schiffer C.A. (2008),
"Structural analysis of HIV-1 CRF01_AE protease in complex with the substrate p1-p6 ",
J. Virol. 82, pp. 6762-6766.
21
12. Baum E.Z., Bebernitz G.A. and Gluzman Y. (1990), "Isolation of mutants of human
immunodeficiency virus protease based on the toxicity of the enzyme in Escherichia coli",
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 87, pp. 5573-5577.
13. Bradford M.M. (1976), "A dye binding assay for protein", Anal. Biochem. 72, pp. 248-
254.
14. Brik A., Wong C.H. (2003). "HIV-1 protease: mechanism and drug discovery", Org.
Biomol. Chem. 1, pp. 5 - 1 4.
15. Ceccherini-Silberstein F., Erba F., Gago F., Bertoli A., Forbici F., Bellocchi M.C., Gori
n Escherichia coli exhibit
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.
A. 84, pp. 8903-8906.
25. Dergousova N., Amerik A.U., Volynskaya A.M. and Rumsh L.D. (1996), "HIV-I protease
cloning, expression, and purification", Appl. Microbiol. Biotechnol. 61, pp. 97-107.
26. Feinberg M.B. (1996), "Changing the natural history of HIV disease" Lancet 348, pp.
239-246.
27. Field J., Broek D., MacDonald B., Rodgers L., Wilson I.A., Lerner R.A. and Wigler M.
(1988), "Purification of a RAS-responsive adenylyl cyclase complex from
Saccharomyces cerevisiae by use of an epitope addition method", Mol Cell. Biol. 8, pp.
2159-2165.
28. Galli M., Ridolfo A.L., Adorni F., Gervasoni C., Ravasio L., Corsico L., Gianelli E.,
Piazza M., Vaccarezza M., d'Arminio Monforte A., Moroni M. (2002), "Body habitus
changes and metabolic alterations in protease inhibitor-naive HIV-1-infected patients
treated with two nucleoside reverse transcriptase inhibitors", JAIDS 29, pp. 21-31.
29. Gong Y.F., Robinson B.S., Rose R.E., Deminie C., Spicer T.P., Stock D., Colonno R.J.,
Lin P.F. (2000), "In vitro resistance profile of the human immunodeficiency virus type 1
protease inhibitor BMS-232632", Antimicrob. Agents. Chemother. 44, pp. 2319 2326.
30. Graves M.C., Lim J.J., Hei -kDa form of human
immunodeficiency virus protease expressed in Escherichia coli is sufficient for enzymatic
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 85, pp. 2449-2453.
31. Greene W.C. (2007), "A history of AIDS: looking back to see ahead", Eur. J. Immunol.
37, pp. 94-102.
32. Guo J.S., Cheng C.L., Koo M.W. (2004 ), "Inhibitory effects of Centella asiatica water
extract and asiaticoside on inducible nitric oxide synthase during gastric ulcer healing in
rats", Planta Med. 70, pp. 1150-1154.
33. Hare B.C., (2006), "Clinical Overview of HIV Disease", HIV Insite Knowledge Base
Chapter- www.hivinsite.ucsf.edu.
23
M. (2010), "Sustained appearance of drug resistanceassociated mutations in HIV-1
CRF01_AE protease and reverse transcriptase derived from protease inhibitor-naive Thai
patients", J. Trop. Med. 41, pp. 347-357.
24
44. Kantor R., Katzenstein D.A., Efron B., Carvalho A.P., Wynhoven B., Cane P., Clarke J.,
Sirivichayakul S., Soares M.A., Snoeck J., Pillay C., Rudich H. et all. (2005), "Impact of
HIV-1 subtype and antiretroviral therapy on protease and reverse transcriptase genotype:
results of a global collaboration", PloS. Med. 2, pp. 0325-0337.
45. Kato K., Kusagawa S., Motomura K., Yang R., Shiino T., Nohtomi K., Sato H.,
Shibamura K., Nguyen T.H., Pham K.C., Pham H.T., Duong C.T., Nguyen C.Q., Bui
D.T., Hoang T.L., Nagal Y. and Takebe Y. (2001), "Closely related HIV-1 CRF01_AE
variant among injecting drug users in northern Vietnam: evidence of HIV spread across
the VietnamChina border". AIDS. Res. Hum. Retroviruses 17, pp. 113123.
46. Kemp D.J., Isaacson J.D., King M.S., Brun S.C., Sylte J., Richards B., Bernstein B., Rode
R., Sun E. (2002), "Pharmacokinetic enhancement of inhibitors of the HIV protease by
coadministration with Ritonavir", Antivir. Ther. 7, pp. 165-174.
47. King N.M., Melnick L., Prabu-Jeyabalan M., Nalivaika E.A., Yang S.S., Gao Y., Nie X.,
Zepp C., Heefner D.L. and Schiffer C.A. (2000), "Lack of synergy for inhibitors targeting
a multi-drug-resistant HIV-1 protease", Protein Sci. 44, pp. 2319-2326.
48. Komai T., Ishikawa Y., Yagi R., Suzuki-Sunagawa H., Nishigaki T., Handa H. (1997),
"Development of HIV-1 protease expression methods using the T7 phage promoter
system", Appl. Microbiol. Biotechnol. 47, pp. 241-245.
49. Kräusslich H.G., Ingraham R.H., Skoog M.T., Wimmer E., Pallai P.V. and Carter C.A.
(1989), "Activity of purified biosynthetic proteinase of human immunodeficiency virus on
natural substrates and synthetic peptides", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 86, pp. 807-811.
50. Laemmli U.K. (1970), "Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of
bacteriophage T4", Nature 227, pp. 680-685.
51. Lambert J.D., Yang C.S. (2003), "Mechanisms of cancer prevention by tea constituents",
J. Nutr. 133, pp. 3262S-3267S.
Robb M.L. (1999), "Development of calibrated viral load standards for group M subtypes
of human immunodeficiency virus type 1 and performance of an improved amplicor HIV-
1 monitor test with isolates of diverse subtypes", J. Clin. Microbiol. 37, pp. 2557-2563.
61. Mildner A.M., Rothrock D.J., Leone J.W., Bannow C.A., Lull J.M., Reardon I.M.,
Sarcich J.L., Howe W.J., Tomich C.C., Smith C.W., Heinrickson R.L. & Tomasselli A.G.
The HIV-1 protease as enzyme and substrate: mutagenesis of autolysis sites and
generation of a stable of mutant with retained kinetic properties”, Biochemistry 73, pp.
1391-1396.
62. Nakatani K., Yamakuni T., Kondo N., Arakawa T., Oosawa K., Shimura S., Inoue H.,
Ohizumi Y. (2004), "Gamma-mangostin xanthone acts as anti-inflammatory", Mol.
Pharmacol. 66, pp. 667-674.
63. Nashed N.T., Louis J.M., Sayer J.M., Wondrak E.M., Mora P.T., Oroszlan S., Jerina
-1
Biochem. Biophys. Res. Commun. 163, pp. 1079-1085.