[发明专利]一种核仁定位信号肽及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种核仁定位信号肽及其编码基因和应用。

背景技术

真核生物与原核生物最大的区别是真核生物的细胞发展出了复杂的膜系统，这些生物膜将真核生物的细胞分割成为多个区域，进而形成了多个不同细胞器和空间，比如溶酶体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞核等等。真核细胞内膜系统的出现大大增加了细胞内膜的表面积，并且将细胞分隔成为多个特定的功能区域，为多种酶类提供了特定的结合部位和发挥功能的环境，同时也增加了细胞信号调控的深度和广度，是真核生物发挥复杂生物功能的基础。

每个细胞大约含10亿个蛋白质分子，蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸首先按照不同的组成和顺序靠共价键形成一条多肽链，然后多肽链再折叠成为具有高级空间构象的活性蛋白质，分布到细胞不同的区域去执行不同的生理功能，有的构成细胞骨架蛋白，有的成为受体分子，有的具有酶活性等等。那么这些蛋白是通过什么机制被进行分选然后定位到特定的细胞区域的？这个问题直到20世纪70年代才有了初步的答案。60年代后期Blobel进入了由George Palade领导的洛克菲勒大学细胞生物学实验室研究新生蛋白质转运和分泌的机制。他于1971年第一次提出了“信号假说”，认为分泌到细胞外的蛋白质有一个内源信号，是这个信号指导了蛋白质穿越细胞膜；随后在一系列可靠的生化试验基础上。Blobel于1975年描述了其从合成到分泌到胞外的各个步骤的详细过程，指导蛋白分泌到胞外的是一段疏水性多肽，蛋白质在合成的过程中依赖于这段多肽通过一个通道穿过内质网膜，然后经过分选进入分泌途径。后来的研究表明，不同的蛋白质具有不同的细胞定位信号，指导其靶向转运到不同的细胞器上去，比如靶向内质网、溶酶体、线粒体、细胞核等等。

蛋白质的转运和定位机制对于细胞的正常的生理功能至关重要，许多人类的遗传性疾病就是由于这种信号和转运机制出错所致，比如原发性草酸尿症是由于蛋白质的分选信号改变导致蛋白质的定位出错，使人在早年便出现肾结石。某些家族性高胆固醇血症也是由于运输信号缺失造成血液中高胆固醇累积。

研究蛋白质的转运和定位信号具有很大的应用价值，比如将蛋白药物与分泌表达的信号肽融合表达，可以得到分泌形式的成熟蛋白，此技术已经在多肽药物生产方面被广泛应用。此外，多肽在药物靶向运送及疾病治疗中也具有广泛的应用，比如可以利用HIV的rev蛋白具有核定位信号的机制，可以将治疗基因通过慢病毒载体转移到细胞核中，以进行疾病的细胞定向基因治疗。

实际上，在细胞内除了上述的具有膜结构的细胞器外，还有一些非膜结构重要的细胞器，比如染色体、中心粒、核糖体、核仁等等。这些特化的大分子结构对细胞功能的正常发挥也具有重要的作用。比如中心粒是由排列成圆筒状的9束三体微管组成的非膜结构细胞器，其与细胞分裂过程中纺锤体的形成有关，并能决定细胞分裂的方向。核仁是哺乳动物细胞核内的一个亚细胞非膜性细胞器，主要由rDNA，rRNA和多种核仁定位蛋白组成。以前认为核仁的主要功能是合成和组装核糖体亚单位，但是最近随着研究的深入，目前发现核仁还具有很多重要的生物学功能，与DNA损伤修复、细胞周期调控、衰老以及胁迫反应等众多重要的细胞事件有关，而且发现很多与疾病和癌症发生和发展相关的蛋白质在细胞核仁中具有定位现象。因此研究核仁定位信号，不仅可以揭示核仁定位蛋白质基本的生物学功能和机制，同时还能为特异的核仁靶向生物技术药物开发提供技术支持。

发明内容

本发明的目的是提供一种核仁定位信号肽及其编码基因和应用。

本发明提供的多肽，是一种核仁定位信号肽，为如下(a)或(b)：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的多肽；

(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有核仁定位信号肽功能的由序列1衍生的多肽。

所述取代和/或缺失和/或添加位于五个结构域以外；所述五个结构域依次为序列表的序列1自N末端第4至6位(RLR基序)、第12至13位(LR基序)、第16至18位(RLR基序)、24至26位(RLR基序)、第34至35位(LR基序)、第41至46位(核定位信号)。

序列表中序列1所示的氨基酸即序列表的序列3自N末端第347至400位氨基酸残基。

编码所述多肽的基因也属于本发明的保护范围。

所述基因是如下1)至3)中任一所述的DNA分子：

1)序列表中序列2所示的DNA分子；

2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有核仁定位信号肽功能蛋白的DNA分子；