天蚕素AD在毕赤酵母中的多拷贝整合表达及表达条件优化

【背景】天蚕素抗菌肽是目前研究最清楚、效果最显著的抗菌肽,实现工业化生产为其在农业、养殖业中的应用奠定了基础。【目的】获得一株高效生产天蚕素AD的基因工程菌株。【方法】构建重组载体pGAPZαA-CAD通过电击转化至PichiapastorisX33中,表达天蚕素AD基因并获得X33/GCAD菌株;构建重组载体pUCGAP-CAD导入至X33/GCAD菌株中。pGAPZαA-CAD是以博来霉素为抗性筛选标签被整合到P. pastoris X33的GAPDH启动子区域,pUCGAP-CAD是以遗传霉素为抗性筛选标签被整合到P. pastoris X33的非翻译rDNA区域,最终获得一株高效表达天蚕素AD的酵母菌株X33/GUCAD。【结果】通过质谱分析鉴定X33/GUCAD表达的抑菌物质为天蚕素AD,通过发酵条件的优化,表明X33/GUCAD菌株在以甘油为碳源和以蛋白胨、酵母提取物为有机氮源的情况下具有较强表达天蚕素AD的能力。【结论】较高的拷贝数更有利于提高天蚕素AD的产量,此工程菌株在后期发酵过程中稳定性较好,适于工业化生产。     

牛乳铁蛋白素(1-15)-蜂毒素(5-12)杂合肽基因的合成及在大肠杆菌中的表达

为了构建新型的杂合肽,设计了一种新型杂合抗菌肽牛乳铁蛋白素(1-15)-蜂毒素(5-12),由牛乳铁蛋白素(LfcinB)N端第1~15个氨基酸残基和蜂毒素(Melittin)N端第5~12个氨基酸残基组成。根据大肠杆菌密码子的偏爱性,设计合成了杂合肽LfcinB(1-15)-Melittin(5-12)的基因片段,插入到表达载体pET-32a的NcoI和SalI的酶切位点之间,构建重组表达质粒。重组表达质粒转化到Escherichia coli BL21(DE3)中,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,融合蛋白以可溶形式在Escherichia coli BL21(DE3)中获得成功表达,表达量占菌体总蛋白的35%以上,每升培养物可获得35mg融合蛋白。带His标签的融合蛋白经His-Bind纯化试剂盒纯化、肠激酶切割和抑菌实验表明,杂合肽具有明显的抑菌效果。这为利用基因工程方法生产抗菌肽奠定了理论基础。     

鸡源抗菌肽Fowlicidin-2在大肠杆菌中的 重组表达及其生物学活性鉴定

【目的】对抗菌肽Fowlicidin-2基因进行克隆与表达,并鉴定其生物学活性。【方法】根据抗菌肽Fowlicidin-2氨基酸序列,依照大肠杆菌(E.coli)密码子的偏爱性,人工设计合成其编码基因。与质粒pET-32a连接,构建重组表达载体,转化表达宿主菌E.coliBL21(DE3),IPTG诱导表达,融合蛋白经溴化氰裂解后进行纯化,测定重组抗菌肽的抑菌活性。【结果】Fowlicidin-2融合蛋白以包涵体形式表达,经溴化氰裂解后,成功释放出Fowlicidin-2,获得的重组Fowlicidin-2对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有明显的抑菌效果。【结论】实现了抗菌肽Fowlicidin-2的重组表达,为抗菌肽的重组量化制备提供了理论基础与技术手段。     

抗菌肽天蚕素B基因在纳豆芽胞杆菌中的表达

抗菌肽是生物体内经诱导产生的一类具有生物活性的小分子多肽。天蚕素B(Cecropin B)是最早从天蚕体内分离得到的一种热稳定的可溶性多肽,在已分离的众多抗菌肽中抗性较强。纳豆芽胞杆菌具有优良的益生特性,本研究选择枯草芽胞杆菌的一种表达载体p HT43,将抗菌肽天蚕素B基因导入纳豆芽胞杆菌中,验证其在目的菌中是否能够表达和稳定传代以及进行抗菌活性分析。结果表明,天蚕素B基因在纳豆芽胞杆菌中表达,并能稳定传代,能够提高纳豆芽胞杆菌的抑菌活性,抗金黄色葡萄球菌的活性优于干酪乳杆菌和枯草芽胞杆菌。本研究为该重组菌作为饲料添加剂的应用提供了技术基础。本文首次报道天蚕素B在纳豆枯草芽胞杆菌中表达。     

天蚕素类抗菌肽分子设计研究进展

天蚕素是一类由31~39个氨基酸残基组成的阳离子型线性α螺旋抗菌肽,具有抗细菌、抗真菌、抗病毒以及抑制肿瘤细胞等生物活性。天蚕素与传统抗生素作用机制不同,具有不易产生耐药性的特点,因此成为解决传统抗生素多重耐药性问题的一个新突破口。然而,天蚕素在抗菌活性、选择性、毒性以及稳定性等方面还存在诸多问题,并且天然天蚕素提取工艺复杂,成本较高,不适合大规模生产,其对细菌的高毒性也限制了原核工程菌的使用。近年来多肽分子设计的研究方法颇受青睐,为解决多肽物质诸多问题开辟了新的途径。针对天蚕素类抗菌肽研究过程中面临的主要问题综述了其分子设计的研究进展。     

抗菌肽牛乳铁多肽素（LfcinB）在毕赤酵母中的表达及活性鉴定

利用巴斯德毕赤酵母(Pichia pastors)系统表达抗菌肽——牛乳铁多肽素(bovine lactoferricin,简称Lf-cinB),获得的分泌型表达产物具有较强的抗菌活性。首先将人工合成的LfcinB基因片段克隆到巴斯德毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K中,获得的重组质粒pPIC9K-LfcinB通过限制性内切酶SalⅠ酶切线性化,经电穿孔法转化入毕赤酵母细胞SMD1168内。G418抗性筛选,得到高拷贝转化子,经PCR检测LfcinB基因与毕赤酵母染色体稳定整合。阳性克隆经甲醇诱导表达LfcinB。结果表明,抗菌肽牛乳铁多肽素基因已经整合到酵母细胞基因组中并获得表达,表达产物具有较强的杀菌作用。     

琼胶酶AgaD在大肠杆菌中的高效表达

摘要:【目的】构建琼胶酶AgaD的高效表达体系,优化发酵条件提高重组酶的表达量。【方法】首先根据大肠杆菌(E.coli)密码子偏好性,优化并合成AgaD的基因,使其适合E.coli表达系统;考察了不同的E.coli表达宿主;根据N端法则构建了突变体;评价了培养基中添加CaCl2和甘氨酸(Gly)对重组酶表达的影响。【结果】成功构建了琼胶酶AgaD 的高效表达体系,确定了E.coli AD494(DE3)为最适表达宿主;利用N端法则提高了重组酶的稳定性,缩短了发酵时间;通过在培养基中添加CaCl2和甘氨酸(Gly)进一步提高了胞外酶产量。最终,发酵上清中重组酶的活力由20 U/L提高至11300 U/L,比优化前提高了500余倍。【结论】构建了琼胶酶AgaD的高效表达体系,为GH96家族琼胶酶的深入研究奠定了基础。     

天蚕素A-马盖宁杂合肽对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌抑菌机制的研究

【目的】研究天蚕素A-马盖宁杂合肽对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)DNA作用的抑菌机制。【方法】利用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、凝胶阻滞分析、紫外光谱分析、荧光光谱分析的方法。【结果】天蚕素A-马盖宁杂合肽对MRSA的最小抑菌浓度(MIC)为64 mg/L,杂合肽可以在细菌胞内形成累积,并能与体外基因组DNA发生结合作用。同时杂合肽可以引起DNA构象的改变,荧光光谱分析结果表明杂合肽能与溴化乙锭(EB)竞争性地嵌入基因组DNA中,作用方式类似于EB与DNA的结合方式,杂合肽与DNA的结合表现为混合式作用方式。【结论】天蚕素A-马盖宁进入细菌胞内,与MRSA基因组DNA结合,并以混合式作用方式与DNA发生了结合,通过胞内靶向机制发挥抑菌作用。     

cry8E启动子指导的非晶体蛋白GabR在苏云金芽胞杆菌HD73菌株中的表达

【目的】利用cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b,构建一个能够在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)中正确表达非晶体蛋白GabR的重组菌株。【方法】将苏云金芽胞杆菌中的功能基因gabR装载到cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b上,转入到HD73-无晶体突变株后获得重组菌株HD-8E-gabR。通过SDS-PAGE和凝胶阻滞等方法对GabR蛋白的表达和功能进行分析。【结果】通过SDS-PAGE及蛋白定量等方法首次证明了在Bt表达体系中cry8E基因启动子指导的高效表达载体能够表达非晶体蛋白GabR,且通过碱裂解的方法可以提高GabR蛋白在Bt系统中的溶解性。进一步凝胶阻滞试验证明GabR能与其调控启动子PgabT结合。【结论】证明了cry8E基因启动子指导的Bt表达系统具有大量表达非晶体类蛋白的能力。     

猪β防御素2成熟肽在酵母中的表达

【目的】将猪β防御素2成熟肽基因片段正确整合到酵母基因组染色体上,从而得到稳定的猪β防御素2成熟肽的毕赤酵母表达株。实现猪β防御素2成熟肽的表达。【方法】首先参考酵母偏爱密码子,设计3段引物序列,利用PCR技术扩增得到β防御2成熟肽基因,构建了重组质粒pPIC9k-GST-pBD-2和pPIC9k-pBD-2。将线性化的重组质粒电转化到毕赤酵母KM71细胞中。最后筛选得到酵母阳性克隆,通过不断调节表达条件,实现猪β防御素2成熟肽的表达。【结果】将GST-pBD-2基因序列和pBD-2基因序列分别成功整合到酵母KM71基因组中,重组毕赤酵母工程菌构建成功;重组酵母蛋白GST-pBD-2和PBD-2都成功获得了表达;PBD-2成熟肽表达上清对猪霍乱沙门氏菌弱毒株C500有一定的抑制作用。【结论】获得表达pBD-2成熟肽的酵母菌株,本实验是用真核细胞表达pBD-2成熟肽的一次探索,为后续大量表达pBD-2成熟肽方法的研究打下了基础。     

黄鳍金枪鱼抗菌肽YFGAP在大肠杆菌中融合表达及其活性检测

【目的】抗菌肽YFGAP由32个氨基酸组成,分子量为3.4 kD,对革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G?)表现出强效的抑制作用,不具有溶血活性。在大肠杆菌中表达抗菌肽YFGAP,分离纯化抗菌肽并鉴定其生物学活性。【方法】化学合成EK-YFGAP和L-EK-YFGAP基因序列,构建表达载体pET22b-ELP20-EK-YFGAP、pET22b-ELP40-EK-YFGAP和pET22b-ELP40-L-EK- YFGAP,分别转化至大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,可逆相变循环纯化融合蛋白。肠激酶酶切,经Vivaspin Turbo纯化柱纯化,测定重组抗菌肽的抑菌活性和溶血活性。【结果】纯化出两种融合蛋白ELP40-EK-YFGAP和ELP40-L-EK-YFGAP,肠激酶酶切纯化后获得重组抗菌肽YFGAP,对4种病原菌均有抑制效果,溶血活性较低。【结论】以ELPs作为非色谱纯化标签,实现了抗菌肽YFGAP的融合表达,具有操作简单、成本低、易于扩大的优势,为重组抗菌肽的量化制备及应用提供了理论基础和技术支持。     

迟眼蕈蚊抗菌肽BhSGAMP-1-S在大肠杆菌中的优化表达及其活性分析(英文)

【目的】BhSGAMP-1 是迟眼蕈蚊唾液腺抗菌肽,为了能够更好的了解其分子特性,我们将其表达、纯化并进行了活性测定。【方法】依据大肠杆菌稀有密码子设计并合成了抗菌肽基因 BhSGAMP-1-S,以 pMAL-c2X 作为表达载体在大肠杆菌 TB1 中进行融合表达,融合蛋白通过麦芽糖亲和层析柱进行纯化,获得的融合蛋白经肠激酶切割后,混合物通过分子筛凝胶层析和反相高效液相色谱来获得单体重组抗菌肽 BhSGAMP-1-S,对获得的抗菌肽进行活性测定。【结果】在最优的表达条件下融合蛋白以可溶的形式表达,100 mL 诱导菌液经多步纯化后可得 0. 38 mg 的重组抗菌肽 BhSGAMP-1-S,抑菌活性测定表明所获得的抗菌肽对部分测试革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌有较强的抑菌活性。【结论】本研究第一次成功的在大肠杆菌中诱导表达了修饰合成的抗菌肽 BhSGAMP-1-S,纯化后的抗菌肽具有很好的抑菌活性,这为进一步研究和应用奠定了基础。     

鸡β-防御素7在大肠杆菌中的表达及活性分析

【目的】根据鸡β-防御素7(Gal-7)的成熟肽基因序列合成基因,构建表达Gal-7的大肠杆菌工程菌,研究重组鸡防御素Gal-7成熟肽的体外生物活性。【方法】将合成的gal-7基因克隆到大肠杆菌表达载体pGEX-6p-1中,得到重组质粒pGEX-6p-gal7,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达得到含GST标签的融合蛋白GST-Gal7;之后用Prescission蛋白酶将GST标签切除,并对成熟肽进行质谱分析;再利用琼脂打孔扩散法检测Gal-7成熟肽的体外抑菌活性,用2倍稀释法测定对指示菌的最低抑菌浓度。【结果】成功构建Gal-7大肠杆菌异源表达工程菌,表达纯化的重组Gal-7成熟肽质谱鉴定分子量为5 516 Da,其对黄色微球菌(NCIB 8166)、金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)、粪肠球菌(ATCC 29212)、大肠杆菌(CMCC 44102)均有抑菌活性,最低抑菌浓度分别为16.875、67.5、67.5、135 mg/L。【结论】获得表达鸡Gal-7成熟肽的大肠杆菌工程菌,并且切除GST标签的Gal-7成熟肽具有生物活性。     

鸽β-防御素1基因的克隆及其生物学作用鉴定

【目的】从鸽子组织中克隆鸽子β-防御素1(AvBD1)基因,在大肠杆菌中表达重组鸽子AvBD1蛋白,测定其生物学特性。【方法】应用RT-PCR法从鸽子骨髓组织中扩增鸽子AvBD1基因,采用Real-time PCR法检测该基因在鸽子组织器官中的表达分布。将该基因亚克隆到大肠杆菌原核表达载体pProEX-HTa的EcoR I和Xho I双酶切位点上,构建重组表达质粒pProEX-pigeon AvBD1,将重组质粒进行诱导表达;对该重组蛋白进行纯化,通过菌落计数法测定其体外抗菌活性与理化特性。【结果】从鸽子骨髓组织中克隆到鸽子AvBD1基因,其cDNA大小为198 bp,编码65个氨基酸,经序列相似性分析,鸽子AvBD1与鸭AvBD1氨基酸序列相似性最高(81.5%)。鸽子AvBD1主要分布于免疫系统和消化系统组织中。Tricine-SDS-PAGE电泳结果表明,重组鸽子AvBD1蛋白分子量约8.8 kD,与预期大小一致。该重组蛋白具有广谱抗菌活性,高盐浓度显著降低其抗菌活性。此外,该重组蛋白的溶血活性极低。【结论】从鸽子骨髓组织中克隆到鸽子AvBD1基因,其主要分布在机体的免疫系统和消化系统中。该重组蛋白具有广谱抗菌活性,高盐浓度显著降低其抗菌活性,且该重组蛋白的溶血活性极低。     

High‐yield recombinant expression of the chicken antimicrobial peptide fowlicidin‐2 in Escherichia coli

The antimicrobial peptide fowlicidin‐2 identified in chicken is a member of the cathelicidins family. The mature fowlicidin‐2 possesses high antibacterial efficacy and lipopolysaccharide (LPS) neutralizing activity, and also represents an excellent candidate as an antimicrobial agent. In the present study, the recombinant fowlicidin‐2 was successfully produced by Escherichia coli (E. coli) recombinant expression system. The gene encoding fowlicidin‐2 with the codon preference of E. coli was designed through codon optimization and synthesized in vitro. The gene was then ligated into the plasmid pET‐32a(+), which features fusion protein thioredoxin at the N‐terminal. The recombinant plasmid was transformed into E. coli BL21(DE3) and cultured in Luria‐Bertani (LB) medium. After isopropyl‐β‐D‐thiogalactopyranoside (IPTG) induction, the fowlicidin‐2 fusion protein was successfully expressed as inclusion bodies. The inclusion bodies were dissolved and successfully released the peptide in 70% formic acid solution containing cyanogen bromide (CNBr) in a single step. After purification by reverse‐phase high‐performance liquid chromatography (RP‐HPLC), ～6.0 mg of fowlicidin‐2 with purity more than 97% was obtained from 1 litre of bacteria culture. The recombinant peptide exhibited high antibacterial activity against the Gram‐positive and Gram‐negative bacteria, and even drug‐resistant strains. This system could be used to rapidly and efficiently produce milligram quantities of a battery of recombinant antimicrobial peptides as well as for large‐scale production. © 2015 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 31:369–374, 2015     

稳定表达禽β防御素6的DF-1细胞系的建立及其抑菌活性

【背景】禽β防御素6是禽体内分泌的一类抗菌肽,在抵抗病原入侵和免疫调节中发挥着重要作用,但其常规表达方式效率较低,难以在产业化生产中加以应用。【目的】建立稳定表达AvBD6的细胞系,并检测其表达产物对耐药大肠杆菌的抗菌活性,为其他防御素表达提供参考。【方法】利用显微镜观察构建真核重组表达载体pLOV-eGFP-AvBD6转染至293T细胞后的转染效率;收集293T细胞上清液并感染DF-1细胞,通过嘌呤霉素加压筛选稳定表达株;利用RT-PCR和Western Blot分别检测目的基因在转录水平和蛋白水平的表达情况;利用扫描电镜观察细胞培养上清液对耐药大肠杆菌的抗菌效果及其对菌体的损伤。【结果】成功构建重组表达载体pLOV-eGFP-AvBD6,筛选出稳定表达AvBD6的DF-1细胞系,而且目的基因在转录水平和蛋白水平均有表达;细胞培养上清显著降低大肠杆菌和副伤寒沙门菌存活率,对金黄色葡萄球菌的抗菌活性较低。【结论】建立了稳定表达AvBD6的DF-1细胞系,其表达产物对耐药大肠杆菌具有良好的抗菌效果,对推动防御素的应用提供技术支持。     

High-level expression of antimicrobial peptide mediated by a fusion partner reinforcing formation of inclusion bodies

A gene expression system for antimicrobial peptides, which could be effectively used for various studies or applications of the antimicrobial peptides, has been developed. To avoid the harmful effects on an expression host, Escherichia coli, the antimicrobial peptides were expressed as fusion proteins with a polypeptide F4, which is a truncated PurF fragment that highly tends to form inclusion bodies. Seven different kinds of antimicrobial peptides have been successfully expressed by this expression system and the resulting expression level of fusion proteins reached up to 30% of total cell proteins. To confirm the identity of the recombinant peptide, MSI-344 was selected as a model peptide and purified to homogeneity, and we could obtain the recombinant MSI-344 of a high purity and with a good yield, which was identical to the authentic peptide in the aspects of the chemical and antimicrobial properties. These results show that the neutral fusion partner, which reinforces the formation of inclusion bodies, could mediate a high-level expression of the antimicrobial peptides.     

利用ELP自断裂标签在大肠杆菌中生产抗菌肽Oxysterlin 1

抗菌肽是目前最有希望的抗生素替代品,但是使用重组技术生产抗菌肽的策略大多步骤烦琐且价格昂贵,不利于抗菌肽的规模化生产。Oxysterlin 1是一种新型的天蚕素抗菌肽,主要对革兰氏阴性菌有抗菌活性,具有较低的细胞毒性。文中利用一种简单经济的方法在大肠杆菌中实现Oxysterlin 1的表达和纯化。将Oxysterlin 1基因克隆到含有弹性蛋白样多肽Elastin-like polypeptide (ELP) 和蛋白质内含肽 (Intein) 的载体中,构建重组表达质粒pET-ELP-I-Oxysterlin 1。重组蛋白在大肠杆菌中主要以可溶性形式表达,进而通过简单的盐析和pH改变便可对目标小肽进行纯化。最终得到的Oxysterlin 1的产量约为1.2 mg/L,抑菌试验显示出预期活性,为抗菌肽的规模化生产及深入研究其抑菌机理奠定基础。     

Recombinant expression, purification, and antimicrobial activity of a novel hybrid antimicrobial peptide LFT33

With great therapeutic potential against antibiotic-resistant bacteria, viruses, and even parasites, antimicrobial peptides (AMPs) have received increased interest as pharmaceutical agents in recent years. It is a worthy yet challenging work to carry out the implement and improvement of AMPs production using bioengineering techniques. In the present study, a novel hybrid peptide LFT33 was designed derived from LfcinB and thanatin. The cDNA fragment encoding LFT33 with preferred codons of Escherichia coli was chemically synthesized and ligated into the vector pET32a(+) to express the LFT33 fusion protein. The fusion protein was successfully expressed in soluble form in E. coli induced under optimized conditions. After purification by affinity chromatography, the fusion protein was cleaved successfully by enterokinase and released the peptide LFT33. About 0.5?mg of the recombinant LFT33 was obtained by reversed-phase high performance liquid chromatography from 1?l of culture medium. Mass spectrometry analysis of the purified recombinant LFT33 demonstrated that the molecular weight perfectly matched the calculated mass (4,195?Da). The recombinant peptide LFT33 caused an increase in antimicrobial activity (IC(50)?=?16-64?μg/ml) against given strains and did not show hemolytic activity for human erythrocytes. The results indicated that the hybrid peptide LFT33 could serve as a promising candidate for pharmaceutical agents.