重组胰高血糖素样肽-1与人血清白蛋白融合蛋白的纯化及活性研究

利用构建的重组菌株Pichia pastoris GS115/GLP-1/HSA,在10L发酵罐中表达了胰高血糖素样肽-1与人血清白蛋白融合蛋白（GLP-1/HSA）,表达量为63.6mg/L。发酵液经中空纤维柱浓缩、疏水层析、阴离子交换层析和凝胶过滤分离纯化,获得了较高纯度的GLP-1/HSA,经HPLC分析纯度达95.8%。进一步的体内活性分析结果表明,GLP-1/HSA不仅具有天然GLP-1的生物活性,而且在给药后4 h仍能发挥显著性降血糖作用。以上结果表明,利用Pichia pastoris分泌型表达系统和建立的分离纯化方法,能获得大量较高纯度的GLP-1/HSA,为进一步研究和开发能够用于糖尿病临床治疗的长效GLP-1类似物奠定了基础。     

人胰高血糖素样肽-1与人血清白蛋白融合蛋白在毕赤酵母中的表达

目的：在巴斯德毕赤酵母中表达有降糖活性的人胰高血糖素样肽-1（hGLP-1）突变体（2Gly-hGLP-1）与人血清白蛋白（HSA）的融合蛋白。方法：为将GLP-1氨基酸序列第2位的丙氨酸（Ala）定点突变为甘氨酸（Gly）,根据毕赤酵母偏爱密码子合成编码2Gly-hGLP-1的基因;采用重叠PCR法拼接2Gly-hGLP-1和HSA的基因,使得2Gly-hGLP-1的C端与HSA的N端通过甘氨酸五肽接头连接;将该融合基因插入表达载体pPIC9构建为重组载体pPIC9/2Gly-hGLP-1-HSA,电击转化至毕赤酵母GS115细胞,通过表型筛选和诱导表达实验获得高效表达菌株;工程菌在5L发酵罐中培养后,对发酵产物进行分离纯化和生物学活性分析。结果：融合蛋白在5L发酵罐中的表达量约为200mg/L,经纯化后纯度可达95%以上;小鼠糖耐量实验表明该融合蛋白具有明显的控血糖活性。结论：在毕赤酵母中分泌表达的融合蛋白2Gly-hGLP-1-HSA具有降血糖活性。     

重组胰高血糖素样肽-1与人血清白蛋白融合蛋白的纯化及活性研究

利用构建的重组菌株Pichia pastoris GS115/GLP-1/HSA,在10L发酵罐中表达了胰高血糖素样肽-1与人血清白蛋白融合蛋白(GLP-1/HSA),表达量为63.6mg/L。发酵液经中空纤维柱浓缩、疏水层析、阴离子交换层析和凝胶过滤分离纯化,获得了较高纯度的GLP-1/HSA,经HPLC分析纯度达95.8%。进一步的体内活性分析结果表明,GLP-1/HSA不仅具有天然GLP-1的生物活性,而且在给药后4h仍能发挥显著性降血糖作用。以上结果表明,利用Pichia pastoris分泌型表达系统和建立的分离纯化方法,能获得大量较高纯度的GLP-1/HSA,为进一步研究和开发能够用于糖尿病临床治疗的长效GLP-1类似物奠定了基础。     

利用GAP启动子在毕赤酵母中表达与纯化GLP-1类似物

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)能提高II型糖尿病患者β胰腺细胞的胰岛素分泌量并能促进β胰腺细胞增殖,是潜在的糖尿病治疗药物。设计一种GLP-1类似物AGGH,即GLP-1(A2G)的二联体与人血清白蛋白(HSA)的N端连接,并在融合蛋白GGH前添加一个丙氨酸(A)。PCR获得融合基因aggh,将融合基因连接到p GAPZαA质粒中。在酵母中利用甘油醛三磷酸脱氢酶(GAP)启动子组成型表达外源蛋白AGGH。研究结果显示:筛选获得表达重组菌株,基因组PCR和western-blot验证正确;以葡萄糖为最优碳源培养下,表达量达到68 mg/L;5 L发酵罐中,发酵52 h蛋白产量最高达238 mg/L。蛋白经四步纯化后,获得纯度为95.8%的AGGH融合蛋白。与利用醇氧化酶1(AOX1)启动子表达的AGGH比较,发现两者产量和活性没有明显差异。但是,GAP启动子表达获得AGGH融合蛋白更加方便,且发酵时间减少了27.8%(20 h)。     

毕赤酵母醇氧化酶1启动子突变体的分离与鉴定

目的：通过醇氧化酶1启动子突变,筛选毕赤酵母高水平表达菌株。方法：通过致错PCR构建醇氧化酶1启动子突变体,经酶切连接到改造过的质粒HSA-pPIC9上,转化毕赤酵母GS115感受态细胞,摇瓶培养表达筛选人血清白蛋白（HSA）高表达突变体菌株。结果：克隆测序结果表明,突变的醇氧化酶1启动子-910和-569位点处共2个碱基发生了T→C突变;获得一株高表达菌株,摇瓶中HSA的表达量由200mg／L提高到335mg／L。结论：通过醇氧化酶1启动子突变成功构建了HSA高表达菌株。     

毕赤酵母高效分泌长效人生长激素的研究

目的:为了延长人生长激素(HGH)在血浆中的半衰期,构建了高效分泌表达人血清白蛋白(HSA)与HGH融合蛋白(HSA-HGH)的工程毕赤酵母菌株。方法:从人胎肝cDNA文库中扩增HSA基因,从HGH工程菌载体中扩增HGH基因,将其克隆至真核表达载体pHIL-D2,载体线性化后采用电击法转化毕赤酵母GS115。通过原位双层膜法筛选高效分泌表达菌株。分别采用SDS-PAGE和Western印迹鉴定融合蛋白。对工程酵母培养条件进行研究,发酵液经离子交换层析、亲和层析和分子筛层析纯化。纯化的蛋白经N端序列测定,分子量测定和等电聚焦电泳进行鉴定。冻干的蛋白制剂经食蟹猴试验进行药代动力学和药效动力学测试。结果:确立了工程酵母的最佳培养工艺,融合蛋白表达量达100mg/L。纯化后蛋白纯度达95%以上,得率达42%。融合蛋白与预期结果一致,经食蟹猴试验,显示有良好的生物活性,与等摩尔剂量的重组人生长激素相比,半衰期延长6.8倍,清除率慢44倍。结论:融合蛋白呈现明显的长效动力学特征,为开发重组长效人生长激素HSA-HGH融合蛋白药物(rHSA-HGH)奠定了基础。     

耐铵型产琥珀酸放线杆菌的选育

以Actinobacillus succinogenes NJ113为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)诱变,在含8～20 g/L硫酸铵平板中筛选到一株耐铵型突变株YZ25,该菌株在含8 g/L硫酸铵培养基中厌氧发酵,琥珀酸产量达32.68 g/L,比出发菌提高了180.5%,对葡萄糖收率达65.4%,副产物乙酸、甲酸产量分别下降3.5%、28.7%,琥珀酸/乙酸比值由0.63提高到2.5。在7.5 L发酵罐中,用氨水调节pH分批实验,发酵34 h琥珀酸产量达27.13 g/L,较出发菌株提高了85.3%。     

用抗性筛选法选育γ—亚麻酸（GLA）高产菌株

以深黄被孢霉（Mortierella isabellina）为出发菌株,经紫外线诱变处理,采用抗性筛选法,直接在梯度平板上挑选取抗脂肪酸脱氢酶抑制物抑芽丹（maleic hydrazide）的菌株进行初筛,然后经摇瓶发酵法测定相关性能指标进行得筛,获得一株生产性能比出发菌株显提高的突变株M80,其菌体收率达25.10g/L、油脂产率达12.35g/L、γ-亚麻酸（GLA）产率达771.88mg/L。     

稳定表达GLP-1类似物的CHO细胞株的构建及培养工艺研究

胰高血糖素样肽-1(Glucagon like peptide-1,GLP-1)是一种治疗II型糖尿病的潜在药物,针对其在体内半衰期短和在酵母中表达的批次间不稳定等问题,课题组前期对其进行改造,成功利用p MH3载体在中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞中表达人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)融合蛋白NGGH[6×His-tag+Ek+2×GLP-1(A2G)+HSA]。现利用新型载体pcDNA3.1,构建含融合蛋白的真核表达质粒pcDNA3.1/NGGH,经电击转染转入CHO细胞中。G418抗性压力筛选后利用一种新型的细胞成像系统高效快速地筛选出高表达单克隆株。表达的目的蛋白经WB(Western blot)验证显示,产物具有GLP-1和HSA的双抗原性。经悬浮驯化稳定后,通过批次筛选得到一株稳定的高表达细胞株,产量为58mg/L。利用5L AP20激流式生物反应器扩大培养重组细胞,对p H和溶氧控制条件进行了优化。结果显示,在p H6.8~7.4,溶氧(dissolved oxygen,DO)两相控制的条件下,蛋白质最终表达量可达148mg/L。     

黑曲霉阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达

【目的】实现黑曲霉来源的阿魏酸酯酶在毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)中的组成型表达。【方法】以黑曲霉(Aspergillus niger)基因组为模板,经重叠延伸PCR扩增得到阿魏酸酯酶基因(AnfaeA),将其与载体pGAP9K相连,构建重组表达载体p GAP9KAnfae A,经SalI线性化后电转入毕赤酵母GS115中,得到重组菌株。高效液相色谱法测定发酵液中阿魏酸酯酶活力,并对重组菌进行了发酵优化。【结果】克隆得到783 bp的阿魏酸酯酶编码基因并实现了其在毕赤酵母中的组成型表达。重组菌发酵84 h后,上清液中酶活达5.72±0.10 U/m L。重组酶(reAnfaeA)经分离纯化后比酶活为59.75 U/mg,大小约为40 k D。发酵优化结果为:葡萄糖40.0 g/L,蛋白胨10.0 g/L,酵母膏30.0 g/L,CaCO_3 0.2 g/L,种龄28 h,接种量3%(体积比),装液量50 m L/250 m L。在此条件下发酵培养,酶活达15.60±0.23 U/m L。【结论】阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的组成型表达,对研究毕赤酵母组成型表达系统和阿魏酸酯酶的发酵生产具有一定的借鉴意义。     

Efficient expression of stable recombinant human insulin-like growth factor-1 fusion with human serum albumin in Chinese hamster ovary cells

Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) plays a crucial role in cell development, differentiation, and metabolism, and has been a potential therapeutic agent for many diseases. Chinese hamster ovary (CHO) cells are widely used for production of recombinant therapeutic proteins, but the expression level of IGF-1 in CHO cells is very low (1,500?µg/L) and the half-life of IGF-1 in blood circulation is only 4.5?min according to previous studies. Therefore, IGF-1 was fused to long-circulating serum protein human serum albumin (HSA) and expressed in CHO cells. After 8-day fed-batch culture, the expression level of HSA–IGF-1 reached 100?mg/L. The fusion protein HSA–IGF-1 was purified with a recovery of 35% using a two-step chromatographic procedure. According to bioactivity assay, the purified HSA–IGF-1 could stimulate the proliferation of NIH3T3 cells in a dose-dependent fashion and promote the cell-cycle progression. Besides this, HSA–IGF-1 could bind to IGF-1 receptor on cell membrane and activate the intracellular PI3K/AKT signaling pathway. Our study suggested that HSA fusion technology carried out in CHO cells not only provided bioactivity in HSA–IGF-1 for further research but also offered a beneficial strategy to produce other similar cytokines in CHO cells.     

SUMO蛋白酶的发酵和纯化工艺的研究

目前, 小分子肽多需要进行融合表达,虽然有GST标签等表达体系,但是表达产物切割时仍留有多余氨基酸,影响小分子肽的功能;SUMO蛋白酶对SUMO融合表达系统表达的重组蛋白进行切割时没有多余氨基酸残留,因此成为蛋白切割工具的热点。利用基因工程技术构建重组His-Ulp1/pET3c/BL21（DE3）工程菌株,用摇瓶优化表达条件,摸索高密度发酵工艺和不同层析纯化工艺条件。结果表明,经1.0mmol/L的IPTG 30℃诱导表达6h,表达效果最好。罐发酵后菌体SDSPAGE分析表达量可达24.39%,通过CM Sepharose Fast Flow阳离子交换一步层析可获得纯度大于98%的SUMO蛋白酶,每升发酵液可获得355mg的SUMO蛋白酶纯品。Western blot分析表明,UlP1能与6×His抗体产生免疫反应。为日后大规模产业化生产奠定了基础。     

重组毕氏酵母中降解hIFNβ-HSA蛋白酶的鉴定及其活性控制

研究了重组毕赤酵母KM71／pPIC9K—IFNβ-HSA表达融合蛋白hIFNβ—HSA过程中产物降解的问题。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS—PAGE）和Western—Blotting分析结果表明,发酵液中除了9．0×10^4的目的融合蛋白hIFNβ-HSA外,同时还出现了6．5×10^4的降解带,进一步结合HPLC分析证实该降解发生在融合蛋白hIFNβ—HSA的HSA区域。在此基础上,采用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS—PAGE）活性电泳的方法,确定在融合蛋白hIFNβ-HSA表达的过程中,引起融合蛋白hIFNβ-HSA降解的蛋白酶为蛋白酶B（Proteinase B,PrB）。最后,确定了可以抑制融合蛋白hIFNβ-HSA降解的最佳的蛋白酶抑制剂EDTA,通过在诱导表达阶段添加不同浓度的蛋白酶抑制剂EDTA,使融合蛋白的表达量达到22．18mg/mL,与空白对照组相比增加了61％。     

基因重组Echistatin发酵工艺的优化

目的:利用基因工程方法对一种蛇毒锯鳞蝰素蛋白的发酵纯化工艺进行优化,以提高目的蛋白的产量和纯度。方法:对工程菌进行发酵培养并诱导表达,研究不同的培养基、不同补料方式、溶解氧浓度、培养和诱导时间对工程菌产量和目的蛋白表达量的影响,利用几丁质亲和层析纯化Ecs融合蛋白,通过合适温度和pH裂解融合蛋白得到Ecs纯品,并鉴定和检测Ecs活性。结果:经过高密度发酵优化后,菌体湿重可达110g/L,目的蛋白表达量约占总蛋白的40%;亲和层析纯化后,得到Ecs单体,得率为68mg/L发酵液。生物学活性分析显示,重组Ecs能有效抑制血小板的聚集,其活性与天然Ecs相似。结论:通过发酵和纯化工艺优化,大大提高了目的蛋白产量,为进一步规模化研究和生产奠定了基础。     

假蜜环菌发酵工艺的优化研究

目前,国内普遍采用亮菌固体发酵工艺生产亮菌制剂。采用小型发酵罐液体深层发酵和液体静置发酵对亮菌发酵工艺进行优化研究。液体深层发酵采用28℃,200 r/min,通气量1∶1 v/v·m,培养7 d,亮菌干重为16.55g/L,其中菌丝体中多糖含量为5.42%,蛋白含量为1.75%;液体静置发酵采用500 mL三角瓶,28℃,150 r/min,摇瓶3 d后静置发酵14 d,亮菌干重可达10.69 g/L,发酵液中多糖含量为1.016 g/L,蛋白含量为0.320 g/L。对液体静置发酵进一步研究发现其发酵液中亮菌甲素含量可达3.118 mg/L。由此可见,两种发酵方式在保证生物量和活性成分的前提下,缩短了发酵周期,均优于传统的固体发酵工艺,值得工业生产借鉴。     

One-step purification of a fusion protein of glucagon-like peptide-1 and human serum albumin expressed in pichia pastoris by an immunomagnetic separation technique

Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) has great therapeutic potential to treat diabetes type 2, mainly due to its unique glucose-dependent stimulation of insulin secretion profiles, but its clinical application is limited by its short half-life in vivo, which resultes from degradation by dipeptidyl peptidase IV and/or renal clearance. Developing long-acting GLP-1 analogs is therefore an important step toward using them therapeutically. In this study, the GLP-1/human serum albumin (HSA) fusion protein gene was cloned into the secretor type expression vector pPIC9K and subsequently expressed in Pichia pastoris. The expression quantity reached 58.5 mg/l in small-scale incubation. After optimization and characterization, the GLP-1/HSA fusion protein was successfully purified from the supernatant of the broth using immunomagnetic cellulose microspheres. HPLC showed that the purified GLP-1/HSA had an overall purity of 93.9%, and matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) confirmed the fusion protein exhibited the expected molecular mass of 70 kDa. Furthermore, that analysis of in vivo activity indicated that GLP-1/HSA reduced the blood glucose level after intraperitoneal administration to Chinese Kunming mice in a dose-dependent manner, and the effects held significantly 4 h after administration. Overall, this study illustrates the development of a long-acting GLP-1/HSA fusion protein expressed in Pichia pastoris.     

表达重组葡激酶-水蛭素融合蛋白的大肠杆菌工程菌的高密度培养

采用溶氧反馈的分批培养流加补料的方法高密度培养重组大肠杆菌BL21(DE3)生产重组葡激酶-水蛭素融合蛋白。通过摇瓶培养对菌种和培养条件的初步筛选,采用溶氧反馈的流加补料策略,进行了5L发酵罐的合成培养基和复合培养基的发酵工艺的研究。通过对培养条件的不断优化,重组葡激酶-水蛭素融合蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)里得到了高效表达,菌体密度最终达到115g/L(WCW)以上,可溶性重组融合蛋白占菌体总蛋白的30%以上,含量约为1.1~1.2g/L。5L发酵罐的发酵工艺参数在40L发酵罐中进行了放大培养,结果表明该工艺能有效的放大,可适用于工业生产。