大肠杆菌BL21(DE3)膜组分相关基因的敲除对重组蛋白胞外分泌的影响

摘要:【目的】探究Escherichia coli BL21(DE3)中膜组分相关的脂多糖合成基因waaF或msbB的敲除对重组蛋白胞外分泌的影响。【方法】运用Red重组技术将E.coli BL21 (DE3)染色体上的基因waaF或msbB敲除,构建敲除菌株E.coli BL21(ΔwaaF)、E.coli BL21(ΔmsbB)。将本实验室保存的带有β-呋喃果糖苷酶(β-fructofuranosidase,β-FFase)、青霉素G 酰化酶(penicillin G acylase,PGA)基因的重组质粒pET-ffase、pET-pga分别转入敲除菌株及出发菌株中,构建工程菌株E.coli BL21(ΔmsbB)/pET-ffase、E.coli BL21(ΔwaaF)/pET-ffase、E.coli BL21(DE3)/pET-ffase、E.coli BL21(ΔmsbB)/pET-pga、E.coli BL21(ΔwaaF)/pET-pga、E.coli BL21(DE3)/pET-pga。最后通过摇瓶发酵研究敲除菌株对β-FFase、PGA胞外分泌的影响。【结果】当诱导表达4 h,以出发菌株E.coli BL21(DE3)为宿主时,β-呋喃果糖苷酶β-FFase的胞外分泌量占总表达量的2.6%,以敲除菌株ΔmsbB为宿主时,胞外分泌量达到19.7%,而以敲除菌株ΔwaaF为宿主时,胞外分泌量达到50.9%。另外,当诱导表达24 h,以敲除菌株ΔwaaF为宿主时,青霉素G酰化酶PGA的胞外酶活是出发菌株中的4.1倍,达到1708 U/L。【结论】本研究成功构建了敲除菌株ΔmsbB和ΔwaaF,ΔmsbB能明显增强β-FFase的胞外分泌,而ΔwaaF对β-FFase和PGA的胞外分泌均有显著的强化作用。     

胰高血糖素样肽-1融合蛋白在原核系统中的表达

[目的]构建点突变的GLP-1Gly8,并与人血清白蛋白(HSA)结构域Ⅰ融合,延长GLP-1的半衰期。[方法]采用常规PCR扩增白蛋白结构域Ⅰ片段,利用SOE-PCR扩GLP-1Gly8基因并将两个基因拼接,得到的HSA-GLP-1Gly8融合基因经Bam HⅠ和XhoⅠ双酶切后连接到p ET30a表达载体,重组质粒p ET30a-HSA-GLP-1Gly8转入E.coli BL21(DE3)宿主菌中进行IPTG诱导表达。[结果]PCR扩增分别获得140 bp的GLP-1Gly8基因499 bp的HSA的片段及经融合后的HSA-GLP-1Gly8基因。表达载体p ET30a-HSA-GLP-1Gly8在E.coli BL21(DE3)宿主菌中经IPTG诱导,过表达了分子量约为22 k Da的融合蛋白。[结论]成功构建了p ET30a-HSA-GLP-1Gly8原核表达载体,融合蛋白在BL21(DE3)菌中以包涵体的形式过表达。     

嗜酸热古菌病毒STSV2密码子偏嗜性及其对dUTPase外源表达的影响

病毒和宿主之间的密码子使用频率差异是病毒在宿主中生存的重要调控机制之一。利用生物学软件Editseq和RSCU算法统计病毒STSV2及其宿主Sulfolobussolfataricus P2中的6个不同基因的遗传密码偏嗜性,并对病毒STSV2的dUTPase在大肠杆菌BL21和Rosetta中分别进行外源表达并分析其差异。结果表明,病毒STSV2密码子的偏嗜性总体与其宿主菌P2相似,STSV2基因组的不同蛋白编码基因的密码子偏嗜性有区别,病毒和宿主的相似蛋白编码序列密码子偏嗜性也有差异。分别以BL21(DE3)和Rosetta(DE3)为宿主表达STSV2的dUTPase基因显示,以BL21(DE3)为宿主时表达量大于以Rosetta(DE3)为宿主时目的蛋白表达量,进一步说明了病毒STSV2的密码子的偏嗜性对其蛋白的外源表达影响。     

牦牛病毒性腹泻病毒E2基因的克隆鉴定及原核表达

运用聚合酶链式反应,以牦牛BVDV基因组DNA为模板扩增出牦牛BVDV E2基因.为研究E2蛋白的抗原性,将E2基因插入到pET-32a原核表达载体,构建重组表达质粒pET-32a-E2,并转化至BL21(DE3)宿主菌中,利用IPTG诱导表达.经SDS-PAGE检测,pET-32a-E2在宿主菌BL21(DE3)中表...     

大肠杆菌BL21(DE3)lpxM突变株的构建

目的:lpxM基因失活可以产生极低内毒素活性的脂多糖。构建大肠杆菌BL21(DE3)的lpxM突变株,并考察该突变株的生长状态和表达重组蛋白的能力。方法:构建同源臂长500bp左右的打靶载体,借助Red同源重组系统,使E.coliBL21(DE3)的lpxM基因发生插入失活,再导入编码FLP位点特异性重组酶的质粒pCP20去除抗性基因。PCR鉴定发生插入突变的菌株,应用SDS-PAGE分析突变前后的脂多糖,考查对重组蛋白表达的影响。结果:PCR鉴定结果说明lpxM基因发生了插入突变。与出发株比较,突变株的脂多糖电泳图谱发生了明显变化,但其生长状态与表达重组蛋白的能力与出发株基本一致。结论:大肠杆菌BL21(DE3)的lpxM突变株可以用于重组蛋白的表达。     

猪源戊型肝炎病毒基因IV型ORF3编码蛋白的表达及鉴定

通过PCR从已构建的猪源戊型肝炎病毒全基因克隆扩增ORF3全基因,将扩增产物插入到pMD18-T载体中,亚克隆至原核表达载体pET28a（+）,构建pET28a-ORF3表达载体,转入E.coli BL21 (DE3),IPTG诱导表达。Ni-NTA层析柱纯化表达蛋白,用SDS-PAGE、免疫印迹、ELISA等方法分析鉴定表达产物。结果成功扩增到345 bp的目的基因;构建了重组表达载体pET28a-ORF3;转化宿主菌E.coli BL21 (DE3)后表达产物的相对分子质量在6.50~16.5 kDa之间,与预期表达的目的蛋白相对分子质量相符;表达的目的蛋白能与阳性猪源和人源血清发生特异性反应,证实其具有较好的反应原性。     

栀子类胡萝卜素剪切双加氧酶基因GjCCD4的克隆与原核表达

[目的]类胡萝卜素剪切双加氧酶(Carotenoid cleavage oxygenase,CCD)是西红花总苷生物合成途径的关键酶,本研究拟从栀子果实中克隆CCD基因。[方法]在NCBI数据库中搜索CCD蛋白,获得种子序列后,构建系统进化树,按照亲缘关系分组。再利用CODEHOP法,针对每个组设计简并引物,在栀子果皮和果肉c DNA中扩增,获得保守区段。然后通过RACE获得基因全长。构建pet28a原核表达载体,转化BL21(DE3)菌株后在30℃培养4 h,转化菌株Aritic Expression(DE3)后在15℃培养过夜,诱导蛋白表达。[结果]克隆了一个GjCCD4基因,长1 863 bp,编码的蛋白质N端序列变动较大,C端保守性强,N-末端含有一个叶绿体定位的信号肽。系统发育分析表明,GjCCD4蛋白与拟南芥和西红花的同源蛋白聚在同一个簇。在BL21(DE3)和AE(DE3)菌株的沉淀中表达出大量包涵体形式的融合蛋白,在BL21(DE3)菌株的上清中表达出少量可溶蛋白。[结论]获得了一个类胡萝卜素剪切双加氧酶基因GjCCD4,通过原核表达获得了少量可溶蛋白。     

截短型人胰岛素样生长因子-Ⅰ 在大肠杆菌中的表达、纯化和鉴定

利用PCR、删除突变和基因重组技术构建了N端缺失3个氨基酸的人胰岛素样生长因子-[des(1-3)IGF-]的表达载体pExSec/IGF,在大肠杆菌蛋白酶缺陷株BL21(DE3)中,通过用IPTG于超常规的12℃低温诱导16h,des(1-3)IGF-获得了可溶性表达。表达水平达到可溶性细菌总蛋白约15%。经超滤和SephadexG-50凝胶过滤,des(1-3)IGF-纯度分别达到49%和82%,且表现出明显的免疫学活性和刺激Balb3T3细胞增殖的生物学活性。     

致龋变异链球菌N-乙酰谷氨酸激酶的表达、纯化和生化特性研究

探讨了在大肠杆菌中实现致龋变异链球菌N-乙酰谷氨酸激酶基因(argB)的表达、蛋白纯化和生化特性研究。以变异链球菌基因组DNA为模板,设计特异引物,PCR扩增argB基因。经消化和连接构建重组载体pET28a-argB,测序确认后转化表达菌E.coli BL21(DE3)。SDS-PAGE鉴定argB基因能诱导表达,且表达物可溶。通过镍离子螯合层析和分子筛纯化成功获得N-乙酰谷氨酸激酶(NAGK)重组蛋白。NAGK酶促反应分析表明：精氨酸生物合成的乙酰化环式路径关键酶NAGK活性不受精氨酸反馈抑制,提示可能存在其他调节方式有待进一步研究。此外,分析型分子筛结果显示：具有催化活性NAGK以单体形式存在,显然不同于此前氨基酸激酶家族中的相关报道。     

基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌的构建与应用

【背景】传统外源蛋白的原核表达通常需要以超声破碎或者酶解的方式破碎菌体,过程比较烦琐。【目的】构建基于MS2噬菌体lys基因的质粒型条件自溶菌,以简化外源蛋白的获取流程。【方法】从MS2噬菌体中克隆lys基因,构建重组表达质粒,并在大肠杆菌BL21(DE3)中异源表达,以此构建质粒型条件自溶菌,通过生长曲线和菌落形成单位反映自溶菌裂解效率,利用SDS-PAGE检测外源蛋白释放情况。【结果】构建了pBAD-lys BL21(DE3)、pBAD-Opti-lys BL21(DE3)及pCDF-BAD-Opti-lys BL21(DE3)这3种质粒型条件自溶菌。以上自溶菌在阿拉伯糖诱导后其宿主裂解效率均为99.99%以上,CFU结果显示含pCDF-BAD-Opti-lys质粒的宿主裂解效果更优,在此自溶菌BL21(DE3)中表达含His标签的重组绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP),经阿拉伯糖诱导后菌体中约63.00%以上的eGFP释放至胞外,利用Ni-NTA可以直接从培养基中纯化得到约30 kDa的单一目的蛋白。【结论】基于MS2噬菌体lys基因成功构建了阿拉伯糖诱导的质粒型条件自溶菌,此自溶菌能够以自我裂解的方式释放大部分胞内外源蛋白,简化传统外源蛋白获取流程。     

大肠杆菌rhtA缺失对血红素合成的影响

【背景】Escherichia coli BL21(DE3)是基因工程的常用宿主,以C5途径合成5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinicacid,ALA),ALA是合成血红素的重要前体物质,但ALA分泌对血红素合成的影响尚不清楚。【目的】阐明参与ALA外运的RhtA在血红素合成途径中的作用。【方法】利用Red同源重组,敲除Escherichia coli BL21(DE3)的rhtA,同时构建重组质粒pEA过表达血红素合成途径中的关键酶基因hemA,检测分析血红素及其前体物质含量,以及血红素合成途径中10个关键基因的表达水平。【结果】敲除rhtA对菌体生长没有显著影响,敲除菌株BL21(DE3)Δrht A与原始菌株BL21(DE3)比较,ALA的胞外含量下降23%,血红素含量提高12%,尿卟啉III (Uroporphyrin III,UIII)、粪卟啉III (Coproporphyrin III,CIII)和原卟啉IX (Protoporphyrin IX,PPIX)的含量分别提高25%、15%和18%;敲除rhtA同时过表达hemA的菌株BL21(DE3)ΔrhtA/pEA与仅过表达hemA的菌株BL21(DE3)/pEA比较,胞外ALA减少了16%,血红素含量提高了24%,UIII和CIII含量分别提高55%和64%,PPIX含量显著增加,约为4.7倍。实时定量PCR结果表明,rhtA缺失后,hemC基因转录水平下调,其余9个基因转录水平均有不同程度的上调。【结论】rhtA敲除减少了ALA的外运,使得胞内血红素产量得到提高。     

抗菌肽AD与haFGF融合基因的合成及其表达

通过PCR技术和体外DNA重组技术将CecropinAD连接在haFGF改构体的5′端,构建成融合基因CADAF。将其克隆到表达载体pET3c上,然后转化到BL21(DE3)中经IPTG诱导表达。经DNA序列分析,合成的CADAF基因序列与设计序列一致。构建的CADAF基因在BL21(DE3)中获得了表达 。     

裂殖壶菌酰基载体蛋白(ACP)基因的克隆与表达

ACP(Acyl carrier protein,酰基载体蛋白)参与高度不饱和脂肪酸的PKS(Polyketide synthase)生物合成途径.从Schizochytrium sp.FJU-512 cDNA文库中获得了ACP基因的cDNA克隆.该序列开放读码框全长429 bp,编码142个氨基酸,等电点为5.04,具有4'-磷酸泛酰巯基乙胺(4'-PP)的结合位点.利用BamH Ⅰ/Hind Ⅲ双酶切,并连接到原核表达载体pET-30a,构建了pET-30a/acp表达载体,转化宿主菌E.coll BL21(DE3),IPTG诱导表达.SDS-PAGE分析表明该蛋白得到高效表达.     

海栖热袍菌极耐高温木聚糖酶基因xynB64在大肠杆菌中的融合表达

来源于极端嗜热菌海栖热袍菌(Thermotoga maritima MSB8)的木聚糖酶B具有极高的热稳定性,在饲料、造纸、能源和食品医药行业具有巨大应用潜力。携带酶基因xynB64的pET28a(+)重组载体在宿主大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,重组酶活力较低。更换宿主为携带稀有tRNA基因的大肠杆菌:BL21-CodonPlus(DE3)-RIPL和Rosetta(DE3)后,酶活力分别提高了197%和277%,但是后者中的表达会形成部分包涵体。宿主菌为大肠杆菌Rosetta(DE3),更换载体为4种融合表达载体pET32a(+)、pET42a(+)、pET43.1a(+)和pMAL-c2X进行表达,重组酶分别融合了Trx、GST、Nus和MBP标签。其中Rosetta(DE3)/pMAL-c2X-xynB64表达酶活力最高,相当于Rosetta(DE3)/pET28a-xynB64表达酶的88%,而且目的酶表达量占全细胞蛋白的40%,几乎不形成包涵体。     

结核分枝杆菌16-kDa α晶体蛋白的原核表达及纯化

目的:利用基因工程技术原核表达并纯化结核分枝杆菌α晶体蛋白(Acr)。方法:以结核分枝杆菌H37Rv株基因组DNA为模板,通过PCR方法扩增Acr的编码基因,以pCold为载体构建重组质粒,再转化到表达宿主菌大肠杆菌BL21(DE3)中,用IPTG诱导表达,经SDS-PAGE和Western印迹分析和纯化该表达产物。结果:构建了具有正确基因序列的Acr重组表达质粒,重组Acr在大肠杆菌BL21(DE3)中经低温诱导得到可溶性表达;分别用6×His的单克隆抗体和16-kDa单克隆抗体对表达产物进行Western印迹分析,结果显示在相对分子质量约19 000处均有特异性条带,与预计大小吻合;纯化后蛋白纯度达90%,浓度达0.8 mg/mL。结论:表达了重组可溶性Acr,为深入研究该蛋白的生物学、免疫学活性奠定了基础。     

pGEX-4T-1/Tα1-TP5原核表达载体的构建及表达

旨在构建胸腺融合肽Tα1-TP5原核表达载体,并在大肠杆菌中表达.化学合成Tα1-TP5基因,与原核表达载体pGEX-4T-1融合并转化至E.coli BL21 (DE3),IPTG诱导表达,用SDS-PAGE电泳和AlphaEase凝胶电泳图像分析系统对工程茵表达的蛋白进行分析鉴定.表达的GST融合蛋白经GST琼脂糖...     

人源鞘氨醇-1-磷酸裂解酶载体构建及表达分析

目的:为深入研究作为疾病靶点的人源鞘氨醇-1-磷酸裂解酶(hSPL)的功能及机制,构建原核表达载体以表达得到具有活性的hSPL用于后续的研究。方法:首先将hSPL基因的全长(SPL-C)和跨膜区外的截短片段(SPL-T)构建到pET28b表达载体。用Western Blot和酶活检测比较大肠杆菌JM109、DH5α、Rosetta(DE3)、BL21(DE3)4种感受态细胞的表达情况。结果:成功构建hSPL原核表达载体,SPL-T在大肠杆菌Rosetta(DE3)和BL21(DE3)高表达,并且具有很强的活力。结论:得到在大肠杆菌Rosetta(DE3)和BL21(DE3)表达具有活力的hSPL-T裂解液上清,为下一步深入研究hSPL的酶学性质提供了很好的研究基础。     

不同载体表达的家蝇β-葡萄糖苷酶生物学活性比较

克隆家蝇内源性β-葡萄糖苷酶(beta-glucosidase,BG)基因,建立两种原核表达体系和一种真核表达体系,分别检测表达产物的活性,比较不同表达体系对其表达水平及重组蛋白酶学性质的影响,为进一步研究和利用家蝇BG酶奠定基础。本研究根据BG酶基因的cDNA序列设计引物扩增BG酶基因成熟肽的基因片段,分别采用表达载体pET-28a(+)和pEGX-4T-1构建原核表达体系并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达。在65 kDa附近均出现特异性蛋白条带,进行Western Blotting鉴定证实重组质粒在其宿主菌E.coli BL21(DE3)中成功表达,命名为MDBG-1蛋白和MDBG-2蛋白。同时选用真核表达载体pPICZa A构建酵母分泌型表达体系在酵母细胞GS115中获得稳定的表达,将其命名为MDBG-3蛋白。采用七叶苷平板法和DNS法对三种表达体系所重组表达的蛋白进行酶活性鉴定和检测,显示3种表达体系所表达的融合蛋白均具有BG酶活性,其酶活力有所不同,且真核表达体系所表达的蛋白酶活性最高。本研究对家蝇β-葡萄糖苷酶基因表达的重组蛋白特性进行初步研究,为发现新的有效纤维素酶体系提供基础数据。     

大肠杆菌可溶性表达人碱性成纤维细胞生长因子的研究

包涵体的形成与外源基因在大肠杆菌中的表达量高度相关,在适当的范围内,降低hbFGF在表达宿主BL21(DE3)plysS中的表达,成为实现高可溶性表达的关键。在不改变氨基酸序列的条件下,对hbFGF高表达菌株突变重组子起始密码ATG下游前3个密码子的摇摆碱基进行随机回复突变,共有7种组合,合成引物PCR扩增后,克隆至表达载体pET3c, 将重组子转导BL21(DE3)plysS后,IPTG诱导表达,发现其中1株有较高可溶性和活性的菌株。可见部分降低外源蛋白的表达量可以避免与减少包涵体的形成。     

在DH5α中拼接构建ADAM10全长真核表达载体的基因突变

目的:构建ADAMI0真核表达载体,为进一步研究其生物学功能打基础.方法:将人ADAM10的上下两部分基因片段(分别为全长基因的1 ～910bp和911 ～2 247bp片段),依次与真核表达载体pcDNA3.1相连,以大肠杆菌DH5α或BL21(DB)作为感受态宿主菌用于转化连接产物,拼接成全长的阳性克隆通过PCR、酶切和测序鉴定.结果:ADAM10下段基因与已正确连入上段的pcDNA3.1重组质粒拼接时,若用DH5α为感受态菌,则下半段出现碱基插入增加512bp,测序结果显示为ADAM10基因第1 531 bp～2 042 bp间的序列有紧邻的双份;若用BL21(DE3)为感受态,则无突变.结论:将ADAM10基因与pcDNA3.1真核表达载体依次拼接构建重组质粒时,以DH5α为宿主菌可出现基因序列增加的罕见突变,而以BL21(DE3)为宿主则无突变,由此成功构建ADAM10全长基因与pcDNA3.1的重组质粒.