抗幽门螺杆菌UreB重组全人源化单域抗体的基因工程表达及分子改造

摘要

为了构建针对幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)脲酶的单域抗体的基因工程表达系统。首先利用Pymol、ITASSER和ClussPro2等AI辅助工具分析比较了不同抗体与Hp脲酶亚单位B(UreB)之间的分子间作用力，确定了VL全人源化单域抗体UreBAb作为重点研究对象。根据大肠埃希菌密码子偏好性优化了UreBAb基因序列，并将其分别插入pET28a、pE-SUMO等表达载体，转化大肠埃希菌Rosetta(DE3)获得了重组表达菌株，通过IPTG诱导制备重组抗体蛋白，并利用提取的Hp脲酶作为抗原，分析验证了重组表达抗体的活性。SDS-PAGE检测结果显示UreBAb和SUMO-UreBAb均获得了正确的表达，纯化后的蛋白产率分别为0.34和0.41 mg/mL。单向免疫扩散实验结果证实这两种重组表达抗体均与Hp UreB抗原具有良好的亲和力，对脲酶的抑制率分别为51.27%和74.07%。进而，结合AlphaFold2、cluspro2、mCSM-AB、OSPREY和FoldX等人工智能工具，评估分析了影响抗原-抗体复合物稳定性的关键位点及其突变策略，随后进一步构建了9个UreBAb进化突变体表达菌株，活性分析结果显示，这些突变体与抗原的结合活性均得到了提高，其中以I107W突变体的活性提升最为显著，相较于野生型UreBAb，提高了24.95%。本研究为Hp全人源化单域抗体的开发奠定了良好的基础。

关键词

幽门螺杆菌 / 脲酶 / 全人源化单域抗体 / 基因工程 / AI辅助分子改造

基金资助

宁夏回族自治区重点研发计划项目(2020BFG02012); 国家重点研发计划项目(2018YFA0901700;2017YFD0400303)