藻红蓝蛋白α-亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素的重组

利用在大肠杆菌中表达的藻红蓝蛋白α－亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素PCB重组,吸收光谱、荧光光谱和高效可逆光化学性质分析表明,藻红蓝蛋白α－亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素直接重组,生成的胆素蛋白中辅基色素仍为藻蓝胆素;而藻红蓝蛋白α-亚基脱辅基蛋白与藻蓝胆素在藻红蓝蛋白α－亚基重组酶（pecE和pecF基因的表达产物）催化下重组,生成的胆素蛋白中辅基色素转变为藻紫胆素,并具有高效可逆光化学特性。     

鱼腥藻PCC7120藻红蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻红蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的4种重组质粒pETDuetp-ecA、pCOLADuet-pecE、pCDFDuetp-ecF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因pecE和pecF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻红蓝蛋白α亚基基因pecA共同转入大肠杆菌BL21(DE3),通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的PecA-PCB。结果表明生成的色素藻胆蛋白具有藻红蓝蛋白α-亚基所特有的光谱性质和可逆光致变色性质。而在裂合酶基因pecE和pecF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.1%的PecA-PCB产生。以上研究对藻胆蛋白生物构建具有重要意义。     

坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基基因的原核表达与鉴定

通过PCR的方法从重组质粒pMD-apcAB中扩增坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基基因(apcA),并将其克隆到高效表达外源基因的原核表达质粒pTO-T7。将构建好的质粒导入表达型大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达,并对表达产物进行Western-blot和质谱鉴定。结果显示:apcA全长486bp,表达的α亚基(apcA)为带有原核表达载体T7g10的12个起始氨基酸的融合蛋白,其分子量约为19.7KD。0.5mmol/L的IPTG在37℃诱导6h时,apcA的表达量达到最大,达菌体总蛋白50%以上。Western-blot和质谱鉴定的结果表明获得的融合蛋白为重组坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基。       

层理鞭枝藻藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白β亚基Cys-155的藻胆色素共价偶联

层理鞭枝藻(Mastigocladus laminosus PCC7603)藻蓝蛋白β-CPC和藻红蓝蛋白β-PEC中均存在2个藻胆色素结合位点(Cys-84和Cys-155),可与藻蓝胆素(简称PCB)发生共价偶联反应,已有研究证实编码基因为alr0617的裂合酶CpcS1是催化Cys-84与PCB共价偶联的裂合酶。在研究Cys-155与PCB共价偶联的过程中,通过BLAST软件同源性对比分析后,筛选出4个基因:cpcT1、cpcT2、cpcS1、cpcS2,其中基因cpcT1和cpcS2,利用分子克隆的技术,根据实验需要转到载体pCDFDuet上,通过DNA电泳和蛋白质电泳挑选出正确的克隆。此4个基因对应的质粒与在大肠杆菌内生成PCB必需的质粒pACYCDuet-ho1-pcyA,以及质粒pET-cpcB(C84S)或pET-pecB(C84A),共同转入大肠杆菌BL21(DE3)内,进行体内重组,得到各重组蛋白,经过亲和层析柱提纯并透析,过滤掉金属离子,纯化透析后的蛋白经过活性比较、蛋白质电泳以及锌染色、蛋白质变性等试验以及荧光和紫外吸收光谱等鉴定,通过与相应文献中PCB光谱的比对,确定编码基因为all5339的裂合酶CpcT1能高效地催化Cys-155与PCB共价偶联,而其余3个基因不能起到催化作用。由此,能催化脱辅基蛋白β-CPC和β-PEC的两个位点共价偶联PCB的裂合酶均被发现。实验对于研究藻胆蛋白的生物合成、光合作用捕光机理以及藻胆体的组装等有重要的意义。       

盐藻小G蛋白DsRab的原核表达及纯化

前期对盐藻小G蛋白基因DsRab研究表明,在盐胁迫诱导下该基因转录水平明显提高。为进一步研究该蛋白在盐藻耐盐机制中的作用,PCR扩增DsRab的开放阅读框(ORF),并将其克隆至带有GST标签的原核表达载体pGS-21a,得到重组表达载体pGS-21a-DsRab。将重组表达载体转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达,并优化诱导表达条件,利用GST-SefinoseTM Kit进行纯化,用SDS-PAGE和Western blot鉴定。结果表明,成功构建了重组表达载体pGS-21a-DsRab,SDS-PAGE结果显示得到的蛋白与预期分子量相符,并且纯度较高;Western blot检测结果初步证明该融合蛋白为GST-DsRab。     

藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白β亚基半胱氨酸的定点突变及体外重组研究

为研究藻蓝蛋白 (PC)和藻红蓝蛋白 (PEC) β亚基 (分别简称为 β PC、β PEC)生物合成、结构与功能的关系 ,用MegaprimerPCR定点突变技术设计 β PC、β PEC中与藻蓝胆素连接的第二个半胱氨酸的定点突变蛋白质 β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)。将相应的基因片段亚克隆于表达载体pET 30a,并转化大肠杆菌BL2l(DE3)。经IPTG诱导后 ,β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)在大肠杆菌中均得到了高效表达。β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)与藻蓝胆素的重组结果表明两个突变体的结构基本没发生改变 ,有利于对 β PC和 β PEC的生物合成进行进一步研究。     

集胞藻6803藻胆体别藻蓝蛋白多克隆抗体的制备

藻胆体是蓝藻细胞主要的捕光天线色素超分子复合体,主要由核心体和外围的杆两部分组成,核心体主要由别藻蓝蛋白组装而成,参与光能向光合作用反应中心的传递.该研究通过PCR扩增出集胞藻6803别藻蓝蛋白α亚基(ApcA)编码基因apcA,构建表达质粒pET-32a(+)-apcA,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)pLysS菌株中;通过IPTG诱导表达重组蛋白,并利用组氨酸标签将可溶性目的蛋白进行亲和纯化后,免疫日本大耳白兔,从而获得多克隆抗体.间接ELISA法揭示ApcA抗体效价可高达1∶1 025 000;蛋白免疫印迹确定该抗体具有高度特异性.表明该研究成功制备了集胞藻6803藻胆体别藻蓝蛋白多克隆抗体,为进一步研究藻胆体的核心体在光能传递过程中所承担的重要生理角色奠定了生化基础.     

噬藻体PaV-LD主要衣壳蛋白、穿孔素和内肽酶基因的克隆及表达分析

最近阐明了水华蓝藻噬藻体PaV-LD (Planktothrix agardhii Virus isolated from Lake Donghu)的全基因组序列, 这是一个含有142个ORF的双链DNA噬藻体。在此, 我们对其主要衣壳蛋白基因073R, 内肽酶和穿孔素基因123L-124L(PaV-LD基因组中两个相邻的ORF)进行了基因克隆与表达分析。将073R克隆后构建原核表达质粒pET-32a-073R, 并用IPTG进行诱导表达, 073R融合蛋白经纯化后, 进行免疫小鼠制备抗体; 通过Western blot检测经噬藻体感染宿主细胞后073R的表达时序, 结果显示在宿主细胞裂解之初, 即PaV-LD感染48h以后073R开始表达, 表明073R是一个晚期基因; 同时073R推导的氨基酸序列与34株噬藻(菌)体及2株藻病毒(感染真核藻的病毒)的主要衣壳蛋白的氨基酸序列进行序列比对, 显示073R与无尾的藻病毒衣壳蛋白亲缘关系更近。PCR扩增内肽酶和穿孔素基因123L-124L, 并构建质粒pOP123L-124L, 将其转入模式藻集胞藻PCC6803细胞中, 质粒pOP123L-124L与藻集胞藻PCC6803基因组发生重组, 形成重组藻; 测定了重组藻与野生藻的生长速率, 并绘制生长曲线; 制备超薄切片, 进一步比较和观察重组藻与野生藻的超微结构的变化。结果显示重组藻与野生藻存在生长速率与超微形态的显著差异。       

基于rhaSR嵌合操纵子的穿梭表达载体及其在鱼腥藻细胞中表达的初步研究

通过PCR等基因重组技术,以pKT-215（起源于RSF1010）为载体,构建了带有PR序列（含rhaSR操纵子表达调控元件、rhaR基因、报告基因gst的嵌合操纵子）和PT序列（含rhaSR操纵子表达调控元件及rhaT基因）的二种穿梭表达载体pKT～PTR、pKT—PR。其中,在RhaR基因上游设计和插入了增强的SD序列。首先将pKT—PTR、pKT—PR分别转化入大肠杆菌BL21（DE3）中,在不同培养基条件下,即舍鼠李糖与不含鼠李糖的培养基中进行表达,紫外分光光度计测定GST蛋白（谷胱甘肽-S-转移酶）的活性。结果表明,含嵌合操纵子的穿梭表达载体能在L-鼠李糖的诱导下表达,gst基因的表达量诱导备件下比非诱导条件下高3倍左右,且表达载体上的thaT基因并不能提高gst的表达;其次,利用三亲结合的方法将2种表迭质粒转入鱼腥藻Annbaena sp．PCC 7120中,抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻,并以转基因藻的质粒DNA为模板进行PCR检测。最后,转基因藻GST酶活力分析结果表明,嵌合操纵子PR在蓝藻细胞中的诱导表达效率极低,表达条件还需进一步优化。尝试将诱导型的操纵子转入蓝藻,具有潜在的应用价值。     

Biosynthesis of the cyanobacterial light-harvesting polypeptide phycoerythrocyanin holo-alpha subunit in a heterologous host

The entire pathway for the biosynthesis of the phycobiliviolin-bearing His-tagged holo-alpha subunit of the cyanobacterial photosynthetic accessory protein phycoerythrocyanin was reconstituted in Escherichia coli. Cyanobacterial genes encoding enzymes required for the conversion of heme to 3Z-phycocyanobilin, a precursor of phycobiliviolin (namely, heme oxygenase 1 and 3Z-phycocyanobilin:ferredoxin oxidoreductase), were expressed from a plasmid under the control of the hybrid trp-lac (trc) promoter. Genes for the apo-phycoerythrocyanin alpha subunit (pecA) and the heterodimeric lyase/isomerase (pecE and pecF), which catalyzes both the covalent attachment of phycocyanobilin and its concurrent isomerization to phycobiliviolin, were expressed from the trc promoter on a second plasmid. Upon induction, recombinant E. coli used endogenous heme to produce holo-PecA with absorbance and fluorescence properties similar to those of the same protein produced in cyanobacteria. About two-thirds of the apo-PecA was converted to holo-PecA. No significant bilin addition took place in a similarly engineered E. coli strain that lacks pecE and pecF. By using immobilized metal affinity chromatography, both apo-PecA and holo-PecA were isolated as ternary complexes with PecE and PecF. The identities of all three components in the ternary complexes were established unambiguously by protein and tryptic peptide analyses performed by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry.     

Chromophore attachment to biliproteins: specificity of PecE/PecF, a lyase-isomerase for the photoactive 3(1)-cys-alpha 84-phycoviolobilin chromophore of phycoerythrocyanin

PecE and PecF, the products of two phycoerythrocyanin lyase genes (pecE and pecF) of Mastigocladus laminosus (Fischerella), catalyze two reactions: (1) the regiospecific addition of phycocyanobilin (PCB) to Cys-alpha 84 of the phycoerythrocyanin alpha-subunit (PecA), and (2) the Delta 4-->Delta 2 isomerization of the PCB to the phycoviolobilin (PVB)-chromophore [Zhao et al. (2000) FEBS Lett. 469, 9-13]. The alpha-apoprotein (PecA) as well PecE and PecF were overexpressed from two strains of M. laminosus, with and without His-tags. The products of the spontaneous addition of PCB to PecA, and that of the reaction catalyzed by PecE/F, were characterized by their photochemistry and by absorption, fluorescence, circular dichroism of the four states obtained by irradiation with light (15-Z/E isomers of the chromophore) and/or modification of Cys-alpha 98/99 with thiol-directed reagents. The spontaneous addition leads to a 3(1)-Cys-PCB adduct, which is characteristic of allophycocyanins and phycocyanins, while the addition catalyzed by PecE and PecF leads to a 3(1)-Cys-PVB adduct which after purification was identical to alpha-PEC. The specificity and kinetics of the chromophore additions were investigated with respect to the structure of the bilin substrate: The 3-ethylidene-bilins, viz., PCB, its 18-vinyl analogue phytochromobilin, phycoerythrobilin and its dimethylester, react spontaneously to yield the conventional addition products (3-H, 3(1)-Cys), while the 3-vinyl-substituted bilins, viz., bilirubin and biliverdin, were inactive. Only phycocyanobilin and phytochromobilin are substrates to the addition-isomerization reaction catalyzed by PecE/F. The slow spontaneous addition of phycoerythrobilin is not influenced, and there is in particular no catalyzed isomerization to urobilin.     

C型产气荚膜梭菌α毒素基因的克隆与表达

利用PCR技术,从C型产气荚膜梭菌染色体基因组中扩增了1．2kb的α毒素基因,将纯化的PCR产物与载体pGEM-T连接,转化至受体菌JM109中,经NcoI／EcoRI和BamHI／EcoRI酶切鉴定及核苷酸序列测定证实,重组质粒pXCPAl中含有α毒素全基因。随后用NcoI／EcoRI酶切质粒pXCPAl,回收α毒素基因片段,插入到事先经同样酶切处理的载体pET-28c中相应酶切位点,构建了表达质粒pETXAl,经NcoI／EcoRI和BamHI／EcoRI酶切鉴定及核苷酸序列测定证实,表达质粒含有α毒素基因且基因序列和阅读框架正确。重组菌株BL21(DE3)(pETXAl)表达产物经ELISA检测和SDS-PAGE分析,重组菌株表达的α毒素蛋白能够被α毒素单抗识别,其表达量占菌体总蛋白相对含量的16．28％。     

含有Epstein-Barr病毒膜抗原的重组表达质粒及其基因免疫

将Ｅｐｓｔｅｉｎ－Ｂａｒ（ＥＢ）病毒主要的膜抗原（ＭＡ）ＢＬＬＦ１基因片段插入ｐＨＤ１０１－３质粒的ＣＭＶ启动子下游,构建了真核表达质粒ｐＨＤ－ｇｐ３５０,并转染２９３细胞进行瞬间表达。用免疫荧光法从细胞膜检测到表达的抗原能与其单克隆抗体发生特异性结合,Ｗｅｓｔｅｒｎ－ｂｌｏｔ法证实,表达的抗原分子量为３５０ｋＤ．用能在真核细胞表达的重组质粒ｐＨＤ－ｇｐ３５０的ＤＮＡ,经Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ２Ｂ柱纯化后,注射经普鲁卡因预处理的Ｂａｌｂ／Ｃ小鼠的四头肌,观察到ＥＢＶ－ＩｇＡ／ＭＡ抗体水平比ＥＢＶ－ＩｇＧ／ＭＡ低,而ＥＢＶ－ＩｇＡ／ＭＡ的持续时间比ＥＢＶ－ＩｇＧ／ＭＡ长。采用表达ＥＢＶＭＡ的质粒ＤＮＡ与ＣＨＯ细胞表达的ＭＡ蛋白免疫小鼠,均获得抗ＥＢＶＭＡ的抗体。     

假单胞菌生物合成L-半胱氨酸途径中脱巯基酶的研究

通过PCR方法扩增得到假单胞菌TS1138L-半胱氨酸脱巯基酶基因（cd）,将其克隆至pBlueseript SKII载体,测定了含有L-半胱氨酸脱巯基酶基因的1．2kbDNA片段序列,并与其它菌株的脱巯基酶基因进行了同源性比较;同时,将其克隆至表达载体pET-21a（＋）,IPTG诱导表达,表达产物经Ni-NTA柱亲合层析后,得到纯化的重组蛋白。利用脱巯基酶的活性染色方法对重组表达的L-半胱氨酸脱巯基酶进行了鉴定,并探讨了L-半胱氨酸脱巯基酶的酶学性质,以及在生物转化合成L-半胱氨酸途径中的关键作用。     

基因表达水平与同义密码子使用关系的初步研究

提出一个预测基因表达水平和同义密码子使用的自洽信息聚类方法。将同义密码子分成最适密码子、非最适密码子和稀有密码子,认为三者的使用频率是调控基因表达水平的主要因素。基于这一观点,对Ｅｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ两类生物的基因表达水平和密码子的使用,用自洽信息聚类方法进行了预测。发现高低表达基因明显分开,基因表达水平被分为四级;甚高表达基因（ＶＨ）、高表达基因（Ｈ）、较低表达基因（ＬＭ）和低表达基因（ＬＬ）;     

外源性端粒酶基因对人脐静脉内皮细胞的影响

为了观察外源性端粒酶逆转录酶基因(hTERT)在人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)的表达及对细胞功能和生长的影响。采用逆转录病毒载体转导的方法,将hTERT基因转入HUVEC,检测基因转导后内皮细胞端粒酶的活性和生物学特性。结果发现hTERT转导后细胞端粒酶表达阳性,未转导的亲代细胞为阴性;转导细胞的体外生存时间延长但未永生化,而内皮细胞黏附分子表达的功能未受影响。     

小鼠EVL 基因的克隆和真核表达载体的构建

目的:构建小鼠EVL(Ena/VASP like)基因的真核表达载体,为深入研究EVL的功能奠定基础.方法:采用PCR方法,从小鼠cDNA文库中,扩增出1245bp的EVL编码区片段,经电泳、胶回收后连接入pMD- 18T载体中,测序鉴定正确.用BamHI和HincⅡ双酶切,定向克隆EVL编码区片段到真核表达载体pcDNA3.1中,用限制性内切酶酶切鉴定重组质粒正确后.将重组质粒转染入HELA细胞中,以RT-PCR检测EVL的mRNA的表达,以Western Blot检测EVL蛋白的表达.结果:酶切鉴定结果显示小鼠EVL编码区基因被成功克隆入真核表达载体pcDNA3.1中;RT-PCR和Western Blot结果以及免疫荧光染色显示Hela细胞中有EVL的mRNA和蛋白的表达.结论:成功获得pcDNA3.1 -EVL的真核表达载体,为进一步深入研究EVL蛋白的功能奠定了基础.     

天蓝色链霉菌孢子形成的关键基因——whiG的诱导表达

与链霉菌分化有关的whiG结构基因已亚克隆到链霉菌表达载体pAK203的tipA启动子下游.该启动子能被硫链丝菌素诱导.whiG基因的诱导表达不仅可使天蓝色链霉菌孢子形成缺陷突变株C71恢复产生孢子的能力,而且也能使天蓝色链霉菌野生型菌株J1501和变铅青链霉菌TK54的孢子形成更为丰满.Western杂交也进一步证实了诱导表达后whiG基因产物——σ~(whiG)产量的增加.这为依赖于σ~(whiG)RNA多聚酶的发育调控启动子体外转录的研究提供了有利条件.     

贝叶斯聚类在基因表达谱知识挖掘中的应用

在大规模基因表达谱的数据分析中引入了一种全新的基于贝叶斯模型的聚类算法,从生物学背景出发,研究了该算法应用在大规模基因表达谱中的理论基础和算法优越性,并应用该算法对两个公共的基因表达数据集进行了知识再挖掘。结果表明,与其他聚类算法相比,该算法在知识发现方面具有显著的优越性。挖掘出的生物学知识对该领域研究人员的实验设计也有一定的启发性。