密码子优化后的柞蚕溶菌酶在酵母中的表达及活性测定

【目的】提高柞蚕溶菌酶在毕赤酵母中的表达量,对柞蚕溶菌酶活性进行测定。【方法】根据毕赤酵母密码子偏爱性对柞蚕溶菌酶基因进行优化,并在目的基因3′端加上6个组氨酸标签,优化后的基因克隆至表达p PIC9K载体中,并通过电转化的方法导入毕赤酵母GS115中。利用不同浓度梯度的G418进行高拷贝转化子的筛选,经甲醇诱导实现分泌表达。通过硫酸铵盐析、镍柱亲和层析等工艺分离纯化柞蚕溶菌酶,利用琼脂扩散方法测定柞蚕溶菌酶对溶壁微球菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、苍白杆菌及过氧化醋杆菌的抑菌作用,利用比浊法测定酶活大小。【结果】密码子优化后的柞蚕溶菌酶在诱导温度25°C、甲醇量0.75%和p H 7.0条件下实现了最高表达,表达量达到了2.4 g/L,并且纯化后的柞蚕溶菌酶酶活达到23 970 U/mg。【结论】密码子优化后的柞蚕溶菌酶在毕赤酵母中实现了高效表达,纯化后的柞蚕溶菌酶对溶壁微球菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌、苍白杆菌及过氧化醋杆菌均有抑菌作用。     

特异腐质霉内切葡聚糖酶Ⅱ基因在毕赤酵母中的表达及酶学性质

【目的】在毕赤酵母中表达特异腐质霉Humicola insolens的中性内切葡聚糖酶Ⅱ,并对其性质加以研究。【方法】利用RT-PCR的方法,以特异腐质霉(Humicola insolens)NC3总RNA为模板,克隆到中性内切葡聚糖酶Ⅱ基因(egⅡ)的cDNA。将其插入表达载体pPIC9K,重组质粒经线性化后电击转化毕赤酵母(Pichia pastoris)菌株GS115。【结果】SDS-PAGE和酶活的检测结果均表明:egⅡ基因在毕赤酵母中成功表达。重组酶的部分酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为70°C,且在65°C以下具有较好的热稳定性。最适反应pH为6.5,在pH 6.0?7.0之间有较好的稳定性。【结论】用重组毕赤酵母可高效表达外源中性内切葡聚糖酶,为其今后在工业应用奠定了基础。     

组氨酸标签位置对重组鹰嘴豆孢克鲁维酵母外切菊粉酶活性的影响

为了研究His_6-tag标签位置对鹰嘴豆孢克鲁维酵母CBS4857外切菊粉酶(Kluyveromyces cicerisporus CBS4857 exo-inulinase,KcINU1)酶活性的影响,实验首先根据Swiss-Model构建的KcINU1三维模型预测了组氨酸标签在KcINU1的位置,然后将编码His_6-tag的基因通过PCR方法分别引入到kcINU1的N端和C端,并将重组的kcINU1基因克隆到毕赤酵母表达载体pPICZαA,重组质粒进一步经电转化法整合到毕赤酵母宿主菌X-33中,最后用甲醇诱导进行分泌表达,镍柱亲和层析法纯化目的蛋白,DNS去进行外切菊粉酶的活性测定。结果显示,实验中成功表达了具有活性的、His_6-tag标签位置不同的重组蛋白,并且N-His_6-KcINU1糖基化程度比KcINU1-His-C高,后者的比活是前者的82.2%,表明N端携带His_6-tag标签不影响蛋白的糖基化修饰,可以保持较高的酶活。该研究为获得高活性且便于分离纯化的重组KcINU1奠定了基础,对糖苷水解酶32家族标签位置的选择具有指导意义。     

酵母表面展示分选酶底物用于分选酶活性检测

摘要：【目的】以EGFP标签检测分选酶底物QALPETGEE在毕赤酵母表面的表达,然后将酵母表面展示的底物与分选酶相互作用以检测分选酶活性。【方法】以pcDNA-myc-his-EGFP为模板,通过PCR技术将QALPETGEE-linker-EGFP基因连接到穿梭载体pKFS上,构建QALPETGEE-linker-EGFP酵母表面展示载体后转化至毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中。重组菌经培养,利用荧光显微镜检测重组酵母的荧光强度,然后通过荧光分光光度计检测分选酶与底物相互作用后产     

ELP[I]50标签在重组硫氧还蛋白分离纯化中的应用及PEG对其相变温度的影响

【目的】使用自行设计的类弹性蛋白(Elastin-like protein, ELP) ELP[I]50作为非色谱纯化标签, 分离纯化重组硫氧还蛋白(Thioredoxin, Trx), 并研究聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)对ELP[I]50-Trx相变温度(Inverse temperature transition, Tt)的影响。【方法】人工合成Trx基因, 将其亚克隆到自行构建的表达载体pET28编码ELP[I]50标签下游, 转入大肠杆菌BLR(DE3)进行表达。融合蛋白表达后, 采用可逆相变循环(Inverse transition cycling, ITC)分离纯化, 并检测不同浓度PEG时的Tt值。【结果】成功表达、分离纯化出融合蛋白ELP[I]50-Trx, 检测出该蛋白浓度为25 μmol/L时, Tt为28.6 °C; 而当PEG的浓度为5%、10%、15%、20%时, Tt分别降至22.3 °C、15.9 °C、6 °C、0 °C。【结论】ELP[I]50标签高效纯化重组蛋白具有操作简便、成本较低、易于扩大的优势, 而PEG能降低蛋白的Tt值, 进一步增强分离纯化效果, 扩大使用范围, 可望应用于分离纯化多种重组蛋白。     

串联亲和纯化原核表达载体的构建

【目的】构建串联亲和纯化原核表达载体,用于研究细菌中(生理状态或接近生理条件下的)蛋白-蛋白相互作用。【方法】设计并合成两条串联亲和标签序列,分别可以在靶蛋白N端和C端融合Protein G和链亲和素结合肽(Streptavidin binding peptide,SBP)标签;以pUC18载体为骨架,去除原有的阻遏蛋白基因,构建组成型表达载体pNTAP和pCTAP。【结果】成功构建N端和C端标签表达载体pNTAP和pCTAP,它们在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)、肠出血性大肠杆菌O157:H7和痢疾杆菌福氏5型M90T菌株中都可以实现表达。【结论】本实验构建的两个串联亲和纯化表达载体可以在部分革兰氏阴性细菌中表达,为研究细菌内蛋白-蛋白相互作用及致病菌毒力蛋白的作用机制奠定了基础。     

基于密码子优化的蛋白酶K在毕赤酵母中的表达及分离纯化

【目的】提高蛋白酶K在毕赤酵母中的表达产量,建立分离纯化方法。【方法】首先对蛋白酶K密码子进行优化,将其导入毕赤酵母GS115中实现分泌表达。然后对甲醇浓度、发酵温度和p H等表达条件进行优化,再对硫酸铵沉淀、亲和层析等纯化工艺进行比对分析。【结果】蛋白酶K密码子优化后实现了在毕赤酵母中的高效表达。在甲醇量0.75%、温度25°C和p H 7.0条件下进行发酵罐培养,蛋白酶K表达量达到2.2 g/L。采用Ni-NTA亲和柱对发酵液进行纯化可以得到较好的纯化效果。【结论】密码子优化后的蛋白酶K在毕赤酵母中高效表达并可以利用Ni-NTA亲和柱进行有效分离纯化。     

蓝状菌(Talaromyces leycettanus JCM12802)高温果胶甲酯酶PmeT在毕赤酵母中的高效表达及酶学性质

【目的】在毕赤酵母中高水平表达蓝状菌(Talaromyces leycettanus JCM12802)来源的高温果胶甲酯酶,并对其进行酶学性质研究,具有高催化效率的高温果胶甲酯酶有望能广泛应用于低甲氧基果胶的生产,优化生产工艺,提高转化率,降低生产成本。【方法】利用RT-PCR的方法,以蓝状菌(T.leycettanus JCM12802)总RNA为模板,克隆得到果胶甲酯酶基因(Pme T)的cDNA。将其插入表达载体p PIC9K,并转化毕赤酵母(Pichia pastoris)菌株GS115,高活性的阳性转化子进行高密度发酵研究。【结果】重组酵母的果胶甲酯酶表达水平达到428 U/m L,并进一步鉴定了重组果胶甲酯酶的酶学性质。该酶的最适反应温度为75°C,且在85°C以下具有较好的热稳定性。最适反应p H为4.0,在p H 2.0-7.0之间有较好的稳定性。【结论】用重组毕赤酵母可高效表达蓝状菌来源的高温果胶甲酯酶,为其今后在工业上的应用奠定了基础。     

凡纳滨对虾溶菌酶基因在毕赤酵母中的分泌表达和活性检测

原核重组表达的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)溶菌酶蛋白主要以包涵体形式存在, 经变性和复性处理后活性仍较差。研究将凡纳滨对虾溶菌酶基因(Lvlyz基因)克隆至毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K中, 电击转化毕赤酵母GS115细胞, 经组氨酸营养缺陷培养基筛选和PCR检测获得转化子。对其进行连续甲醇诱导表达, 利用SDS-PAGE和C端携带的6×His标签,对发酵液上清进行Western blot检测, 结果表明19.3 kD左右的条带即是重组表达的溶菌酶蛋白。用溶壁微球菌平板抑菌法鉴定表达产物具有较强的抑菌能力。研究首次利用毕赤酵母真核表达系统实现对虾溶菌酶基因的可溶性表达, 并且表达产物的活性良好。       

基于PHA颗粒-PhaP标签和内含肽元件的极端嗜盐古菌蛋白的表达纯化系统

【目的】建立一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便实用的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并探讨嗜盐古菌内含肽在该系统优化中的应用。【方法】以嗜盐古菌-大肠杆菌穿梭载体pWL502为基本骨架,构建带有嗜盐古菌强启动子和PhaP融合标签的表达载体;在地中海富盐菌phaP缺陷株(ΔphaP)中融合表达目的基因,通过蔗糖密度梯度离心分离纯化结合于PHA颗粒上的PhaP融合蛋白;在phaP基因与多克隆位点之间引入特定的嗜盐古菌内含肽元件,尝试通过定点突变改变该内含肽的剪切活性。【结果】成功构建了以PhaP作为N端融合标签的表达载体pPM以及作为C端融合标签的载体pIP;在phaP基因簇强启动子控制下,二者均实现了目标蛋白的高效表达;通过PHA颗粒介导的蛋白分离纯化策略,实现了以PhaP为融合标签的目标蛋白的分离纯化;发现内含肽序列Hbt21在地中海富盐菌中保持了高效的剪接活性,通过定点突变其C端末位氨基酸天冬酰胺(N182)及邻位的丝氨酸(S183)失活了该内含肽的C端剪接活性。【结论】首次建立了一个基于PHA颗粒-PhaP标签的简便节约的极端嗜盐古菌蛋白表达纯化系统,并确定了嗜盐古菌型内含肽C端剪接的活性位点,为该内含肽将来应用于PhaP融合蛋白的标签去除奠定了基础。     

新型酵母蛋白表位标记和基因敲除质粒系统的构建及可行性验证

【目的】构建一套用于酿酒酵母基因功能研究的质粒。该套质粒结合pUG系列和pFA6a系列的优点,同时采用同尾酶实现蛋白表位标签的串联插入。【方法】利用PCR技术分别克隆pUG系列质粒的lox P位点、pFA6a质粒多酶切位点和ADH1终止子模块;通过重组连接各片段,构建pCLHN-TRP和pCLHN-URA质粒。在此基础上利用同尾酶实现多种蛋白表位标签的单个或串联重复插入,获得一系列蛋白表位标记质粒。最后,以ATG1、COX4和NHX1为例验证本质粒系列的性能。【结果】在本项工作中,我们共构建2种基因敲除用质粒和17种表位标记用质粒(涵盖1-8 FLAG、1-12 V5、3-9 HA、2-8MYC、GFP和m Cherry)。在几个靶基因上的应用证实了本套质粒的实用性。尤其值得指出的是,通过组合采用不同重复度的串联表位标签,在同一张膜上同时检测表达差异极大的不同蛋白而不使高表达蛋白信号饱和成为可能。【结论】本文所构建的pCLHN质粒系列是对现有酵母质粒工具的有益补充。     

酿酒酵母表达和纯化功能性的铁载体合成蛋白PchE

[目的] 利用酿酒酵母表达系统,通过乙醇脱氢酶启动子异源表达细菌源的铁载体合成蛋白PchE,并与来源于枯草芽孢杆菌的泛酰化酶Sfp同宿主共表达,探索真核表达体系表达具有生化活性的细菌源蛋白。[方法] 从大肠杆菌BAP 1染色体上扩增sfp基因,将pchE基因及串联的pchE与sfp基因分别构建到酵母-大肠杆菌穿梭质粒pXW55中,各自转化酿酒酵母BJ5464-npgA表达,经过亲和层析和离子交换层析纯化蛋白,利用HPLC检测细菌源与酵母源表达的PchE在体外重构生化反应中的催化活性。[结果] 利用酿酒酵母表达系统可以获得高纯度的原核蛋白PchE。真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰PchE,合成中间产物HPT-Cys。[结论] 在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BJ5464-npgA表达系统中,首次证明真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰细菌源的非核糖体肽合酶。比较酵母和细菌宿主的目标蛋白表达,证明酵母表达的巨大蛋白PchE的纯度更高,非特异性条带减少,推测酵母宿主可能更适合表达纯化功能性的巨型蛋白质。     

Expression and characterization of human CB1 cannabinoid receptor in methylotrophic yeast Pichia pastoris

For the purpose of purification and structural characterization, the CB1 cannabinoid receptors are expressed in methylotrophic yeast Pichia pastoris. The expression plasmid was constructed in which the CB1 gene is under the control of the highly inducible promoter of P. pastoris alcohol oxidase I gene. To facilitate easy detection and purification, a FLAG tag was introduced at the N-terminal, a c-myc epitope and a hexahistidine tag were introduced at the C-terminal of the CB1. In membrane preparations of CB1 gene transformed yeast cells, Western blot analysis detected the expression of CB1 proteins. Radioligand binding assays demonstrated that the tagged CB1 receptors expressed in P. pastoris have a pharmacological profile similar to that of the untagged CB1 receptors expressed in mammalian systems. Furthermore, the tagged CB1 receptors were purified by anti-FLAG M2 affinity chromatography and the identity of the purified CB1 receptor proteins was confirmed by Western blot analysis. MALDI/TOF mass spectrometry analysis of the peptides extracted from tryptic digestions of purified CB1 preparations detected 17 peptide fragments derived from the CB1, thus further confirming the identity of the purified receptor. In conclusion, these data demonstrated for the first time that epitope tagged, functional CB1 cannabinoid receptors can be expressed in P. pastoris for purification and mass spectrometry characterization.     

人源脂肪酸合酶在酿酒酵母中的表达纯化和结构的初步分析

[背景] 聚酮类化合物在医药领域有重要的应用,相关药物研发依赖聚酮合酶多变的结构认知,人源脂肪酸合酶的组成结构和催化机制与聚酮合酶相近,研究人源脂肪酸合酶结构可为聚酮合酶的研究奠定基础。[目的] 在酿酒酵母中表达纯化人源脂肪酸合酶蛋白,确定合适的体外纯化条件。[方法] 以酿酒酵母BJ5464为表达载体,构建带有His和Strep双亲和层析标签的重组质粒,诱导表达蛋白后用亲和层析方法获取目标蛋白,并结合凝胶电泳和快速蛋白质液相层析技术,确定合适的蛋白纯化条件。[结果] 成功构建重组表达质粒pxw55-hfas-cSHII, 并在体外纯化得到合适浓度和纯度的人源脂肪酸合酶蛋白,筛选不同缓冲液条件并结合电子显微镜观察结果反馈,确定合适的蛋白体外纯化体系。[结论] 蛋白电镜结构分析需要有高纯度、合适浓度并且形成正确构象的蛋白样品,而人源脂肪酸合酶蛋白纯化体系的建立和纯化条件的确定为其电镜结构分析提供了良好的样品,为人源脂肪酸合酶的结构解析及结构相似但更为复杂的聚酮合酶蛋白解析奠定了良好基础。     

Expression of CB2 cannabinoid receptor in Pichia pastoris

To facilitate purification and structural characterization, the CB2 cannabinoid receptor is expressed in methylotrophic yeast Pichia pastoris. The expression plasmids were constructed in which the CB2 gene is under the control of the highly inducible promoter of P. pastoris alcohol oxidase 1 gene. A c-myc epitope and a hexahistidine tag were introduced at the C-terminal of the CB2 to permit easy detection and purification. In membrane preparations of CB2 gene transformed yeast cells, Western blot analysis detected the expression of CB2 proteins. Radioligand binding assays demonstrated that the CB2 receptors expressed in P. pastoris have a pharmacological profile similar to that of the receptors expressed in mammalian systems. Furthermore, the epitope-tagged receptor was purified by metal chelating chromatography and the purified CB2 preparations were subjected to digestion by trypsin. MALDI/TOF mass spectrometry analysis of the peptides extracted from tryptic digestions detected 14 peptide fragments derived from the CB2 receptor. ESI mass spectrometry was used to sequence one of these peptide fragments, thus, further confirming the identity of the purified receptor. In conclusion, these data demonstrated for the first time that epitope-tagged, functional CB2 cannabinoid receptor can be expressed in P. pastoris for purification.     

鸭疫里默氏菌DnaK、OmpA和OmpA-DnaK蛋白的免疫原性

【背景】鸭疫里默氏菌(Riemerella anatipestifer,RA)可引起鸭等多种禽类败血症和浆膜炎,给禽养殖业造成严重经济损失。蛋白疫苗是预防RA感染的重要策略之一。目前,有关RA重组蛋白免疫原性报道较少,且其应用也受到单一蛋白抗原诱导的特异性免疫反应不足的限制。【目的】探究分子伴侣DnaK、外膜蛋白A (outer membrane protein A,OmpA)和OmpA-DnaK蛋白疫苗在鸭体内诱导的免疫应答,评估其免疫原性,为RA疫苗抗原研发提供依据。【方法】克隆DnaK和OmpA基因并分别与pET-32a(+)载体相连,利用限制性酶切位点Nco I和Bam H I将OmpA连接至DnaK基因上游,经原核表达和纯化制得重组蛋白DnaK、OmpA和OmpA-DnaK。3种重组蛋白分别皮下免疫雏鸭2次,检测其血清抗体滴度、淋巴细胞增殖和细胞因子(IL-2和IL-4)水平;以RA-GH5肌肉注射攻毒,检查其组织病理学变化及免疫保护率。【结果】成功表达了DnaK、OmpA和OmpA-DnaK重组蛋白,分子量分别约为90、60和130 kDa。3种蛋白疫苗均能诱导宿主产生体液...     

Tailoring of recombinant FDH: effect of histidine tag location on solubility and catalytic properties of Chaetomium thermophilum formate dehydrogenase (CtFDH)

Abstract

Several protein expression systems can be used to get enzymes in required quantities and study their functions. Incorporating a polyhistidine tag is a beneficial way of getting various enzymes such as FDHs for industrial applications. The NAD⁺ dependent formate dehydrogenase from Chaetomium thermophilum (CtFDH) can be utilized for interconversion of formate to carbon dioxide coupled with the conversion of NAD⁺ to NADH. In this study, N-terminal His tagged CtFDH (N-CtFDH) and C-terminal His tagged CtFDH (C-CtFDH) was constructed to learn the effect of His tag location on the activity and kinetic parameters of the enzyme. The solubility of proteins was not affected by tag position, however, an interference on the N-terminal region caused a deterioration in specific activity and the kinetic ability of enzyme. The obtained results indicated that the C-terminus of the enzyme is an appropriate region for tag engineering. The C-CtFDH has an approximately three-fold larger specific activity and two-fold higher catalytic efficiency than N-CtFDH. The results suggest that insertion of a His-tag at the N-terminal or C-terminal end of CtFDH has different effects on the protein and the N-terminal fragment of the protein is crucial for the function of CtFDH.     

酿酒酵母荧光定位报告菌株的开发

【目的】为了给外源蛋白在酿酒酵母细胞中的定位提供参考,构建酿酒酵母荧光定位报告菌株。【方法】运用染色体同源重组的方法,将突变的、已进行酵母表达优化的红色荧光蛋白RedStar分别整合到12个酵母细胞器标记蛋白的C端,与之进行融合表达,用特异性引物对每一个酵母荧光定位报告菌株进行PCR扩增和测序验证,用激光共聚焦显微镜进行荧光检测,对线粒体和细胞核进行特异性染料染色,用EGFP标记沙门氏菌已知定位蛋白SipA,与构建的相应荧光定位报告菌株进行共定位。【结果】构建的酿酒酵母荧光定位报告菌株可分别标示酵母细胞的肌动蛋白、晚期胞内体、细胞核、核周质、纺锤体、线粒体、过氧化物酶体、脂滴、初级内吞体、次级内吞体、高尔基体顺面及高尔基体反面。PCR扩增及测序验证、荧光检测、染料与相应报告菌株的共定位、已知定位蛋白SipA与相应报告菌株的共定位均提示报告菌株构建成功。【结论】这些报告菌株的构建,为日后在酵母中观察细胞器动态变化,以及未知蛋白在酵母中的定位提供了基础性工具。     

过表达乙酰辅酶A乙酰基转移酶2基因(RKAcat2)对红冬孢酵母产类胡萝卜素的影响

[背景] 乙酰辅酶A乙酰基转移酶（Acetyl Coenzyme A Acyltransferase,Acat）是硫解酶家族的一员,分为I型和II型,而II型作为甲羟戊酸（Mevalonate,MVA）途径的第一个限速酶,其表达水平和催化活性会影响萜类及其衍生物的合成量。[目的] 分析Acat II型基因的过表达对红冬孢酵母产类胡萝卜素的影响。[方法] 从红冬孢酵母YM25235菌株中克隆编码Acat II型的基因RKAcat2,将其回转到红冬孢酵母YM25235菌株中,构建一株RKAcat2基因过表达菌株进行分析。[结果] 与对照菌株相比,RKAcat2基因过表达使YM25235菌株中类胡萝卜素含量提高了50.53%,而菌株中油脂含量降低了22.80%,脂肪酸组成中油酸含量显著下降了17.78%,而且菌株中乙酰辅酶A （Coenzyme A,CoA）的含量也下降了13.64%。[结论] 过表达RKAcat2基因促进更多乙酰CoA进入MVA途径中,从而提高了类胡萝卜素的合成水平,这与部分MVA途径和类胡萝卜素合成途径中基因的转录分析结果一致。研究结果可为进一步通过代谢工程手段提高产油红酵母中类胡萝卜素及其特定组分含量的研究提供参考。     

筛选抑制酿酒酵母生长的人类基因

【目的】基于人类基因文库,构建一个筛选抑制酿酒酵母生长的人类基因的方法,并运用此方法筛选含有生长抑制性人源蛋白质的酿酒酵母,用于分析人类基因的生理功能及其抑制剂的寻找。【方法】利用Gateway~(TM)重组技术将人类蛋白质编码基因构建到酿酒酵母表达质粒中。得到的质粒分别转化酿酒酵母细胞中,分析哪些基因的表达会抑制酿酒酵母的生长,并用绿色荧光蛋白标签对典型候选基因在酿酒酵母中的定位进行观察。【结果与结论】本研究建立了抑制酿酒酵母生长的人类基因的筛选方法,并运用此方法成功地从2991个人类蛋白质编码基因中筛选到29个显著抑制酿酒酵母生长的基因。其中一些是引起人类疾病的致病基因。例如,PDLIM4参与到骨质疏松症和前列腺癌的形成和发展,但其生理功能尚不清楚。我们的研究可能为揭示这些候选基因的功能和调节机制提供新的途径。