hGM-CSF基因穿梭表达载体的构建及其在鱼腥藻7120中的克隆

人粒-巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)作为一种造血生长因子,能够刺激T细胞和巨噬细胞增殖、成熟和分化,具有极其重要的免疫调解功能.本研究运用PCR方法,从质粒pAG-MT-8中克隆该基因,并在其5′端添加有利于在蓝藻细胞中高效表达的SD序列,然后插入到表达载体(pRL-439)强启动子PpsbA的下游,进一步与穿梭表达载体pDC-08相连构建成穿梭表达载体pDC-GM.利用三亲接合转移方法将该穿梭表达载体(pDC-GM)转入丝状鱼腥藻7120,通过相应抗生素筛选后得到能稳定遗传的转基因藻.以该转基因藻的基因组DNA为模板进行PCR检测,结果表明hGM-CSF基因已转入鱼腥藻7120.这是首次尝试把蓝藻作为制备重组hGM-CSF的新宿主,具有潜在的经济价值和社会效益.     

T7 RNA聚合酶基因表达系统在鱼腥藻7120中构建及hG-CSF的表达

外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。     

人肝金属硫蛋白-I_A基因在鱼腥藻中的克隆与表达

将人工合成的人肝金属硫蛋白（ｍｅｔａｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ,简称ＭＴ）－ＩＡ基因插入至中间载体ｐＲＬ－４３９上强启动子ｐｓｂＡ后,再将其与穿梭载体ｐＫＴ－２１０相连,得到大肠杆菌－蓝藻穿梭表达载体ｐＫＴ－ＭＴ,用三亲接合转移法将ｐＫＴ－ＭＴ转入丝状体蓝藻－鱼腥藻７１２０,经链霉素筛选,得到了稳定的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻．纯化单藻落,液体扩大培养．从鱼腥藻中提取的质粒经Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹分析,确定人肝ＭＴ－ＩＡ基因已转入鱼腥藻７１２０中,Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹分析表明,金属硫蛋白在转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻中得到了表达．经原子吸收光谱法测定表达量约为７００μｇＭＴ／ｇ鲜藻,重金属耐受性实验表明,得到了能耐受重金属－镉的转人肝ＭＴ－ＩＡ基因鱼腥藻,它将在清除水域中重金属污染和医药研究方面发挥重要作用．     

启动子Ptac与PsbA在鱼腥藻7120中表达hG-CSF的效率比较

为了比较外源性启动子Ptac与内源性启动子PsbA在鱼腥藻7120中表达外源基因时的效率,构建了分别含Ptac和PsbA两种启动子的穿梭表达载体pRL-PsbA-GCSF、pRL-Tac-GCSF;利用三亲结合转移法转化鱼腥藻7120,利用抗生素筛选,通过质粒提取和PCR方法鉴定,获得了分别由2种启动子驱动表达hG-CSF的转基因蓝藻,转基因藻中目的基因以质粒形式存在;利用半定量RT-PCR方法对2种转基因藻的hG-CSF转录水平进行比较,发现PsbA启动子驱动效率与Ptac启动子没有明显差异;利用ELISA方法比较hG-CSF蛋白表达量,发现PsbA启动的蓝藻中hG-CSF表达量是Ptac诱导条件下表达量的1.17倍。     

人肿瘤坏死因子α基因穿梭表达载体的构建和在鱼腥藻7120中的表达

报道了人肿瘤坏死因子α(hTNFα)基因穿梭表达载体的构建及其在丝状体蓝藻鱼腥藻 712 0中的表达和鉴定结果 .将质粒pRL rhTNF上hTNFα的cDNA连于pRL 43 9质粒上的PpsbA启动子下游 ,得到中间载体pRL TC .进一步与穿梭质粒pDC 8重组 ,得到可在大肠杆菌和蓝藻中均可表达的穿梭表达载体pDC TNF .pRL rhTNF ,pRL TC和pDC TNF三者在大肠杆菌中的表达量分别为 11.8% ,16 9%和 15 .0 % .通过三亲接合转移将pDC TNF引入鱼腥藻 712 0中并获稳定遗传的转基因株 .从转基因的鱼腥藻 712 0中检测到pDC TNF质粒的存在 ,且在和TNFα的cDNA探针进行的Southern杂交中呈阳性反应 .抽提转基因藻的蛋白样品进行检测 ,在Western印迹中和TNFα单克隆抗体呈阳性反应 .采用TNF对L92 9细胞的细胞毒性方法 ,证明转基因藻粗提液中 ,TNF确有细胞毒活性 .     

重组人粒细胞集落刺激因子的纯化

重组人粒细胞集落刺激因子（ｒｈＧ－ＣＳＦ）在工程菌ｐＣＧ－１／ｒｈＧ－ＣＳＦ／ＤＨ５ａ中以无活性的包涵体形式大量表达。经过菌体破碎分离包涵体、包涵体变性复性后,ｒｈＧ－ＣＳＦ的活性得到恢复。用离子交换和疏水层析纯化了ｒｈＧ－ＣＳＦ,比活性达１．５７×１０８ｕ／ｍｇ,纯度大于９８％。     

重组人粒细胞集落刺激因子的复性研究

通过小试研究对重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)的复性条件,如氧化剂和还原剂比例、操作方法、时间和蛋白浓度,进行了优化选择,并在此基础上进行了中试放大试验的验证.试验结果表明,采用优化后的复性方法复性液中rhG-CSF的效价可达到1.8×107U/ml以上,比活性达到0.9×108/mg以上.     

人表皮生长因子（hEGF）基因在蓝藻中的表达

人表皮生长因子（hEGF)是由53个氨基酸组成的蛋白,在临床上内服与外敷可促进内外表皮细胞的生长。将人工合成的hEGF基因连接到质粒pRL-489上,位于启动子psb下游。验证连接成功后,用三亲接合转移方法将载体pRL-hEGF导入聚球藻Synechococcus sp.PCC7002和鱼腥藻Anabeana sp.PCC7120。由于pRL-hEGF没有能在单细胞蓝藻中自主复制的复制子,通过筛选,hEGF在聚球藻7002中是整合到蓝藻染色体上进行表达的。用PCR扩增的方法在两种转基因藻中均检测到hEGF基因的存在。放射免疫分析证明,hEGF基因在两种转基因藻中均得到了表达。而且,在聚球藻7002中是采用分泌形式将表达产物分泌到培养液中。     

重组人粒细胞集落刺激因子发酵工艺研究

通过对大肠杆菌（E.coli）表达重组人粒细胞集落刺激因子（rhG-CSF）工程菌DH5a的发酵工艺的研究,对影响工程菌生长和目标蛋白表达条件如：发酵培养基配方,pH值,诱导时间,分批补加营养物质等进行了优化。结果表明,采用优化的条件发酵后,工程菌得率达30g/L以上;目标蛋白表达量为30%以上。     

聚乙二醇单修饰重组人粒细胞集落刺激因子的研究

制备单修饰的PEG蛋白偶联物,对获得重复性好的修饰产品,减少后续分离步骤具有重要的意义。用N-羟基琥珀酰亚胺活化法对单甲氧基聚乙二醇 (mPEG,分子量20000) 进行活化,红外光谱分析, 并考察了其水解动力学性质。对重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)进行化学修饰,通过正交试验结合SDS-PAGE电泳检测建立了单条PEG链修饰rhG-CSF的条件,单修饰PEG-rhG-CSF的收率为90%。离子交换层析对修饰产物进行分离纯化,高效凝胶过滤色谱(SEC-HPLC)检测纯度达到97%。     

Construction of shuttle, expression vector of human tumor necrosis factor alpha (hTNF-α) gene and its expression in a cyanobacterium, Anabaena sp. PCC 7120

The construction of the shuttle, expression vector of human tumor necrosis factor alpha (hTNF-α) gene and its expression in a cyanobacteriumAnabaena sp. PCC 7120 was reported. The 700-bp hTNF cDNA fragments have been recovered from plasmid pRL-rhTNF, then inserted downstream of the promoter PpsbA in the plasmid pRL439. The resultant intermediary plasmid pRL-TC has further been combined with the shuttle vector pDC-8 to get the shuttle, expression vector pDGTNF. The expression of the rhTNF gene inEscherichia coli has been analyzed by SDS-PAGE and thin-layer scanning, and the results show that the expressed TNF protein with these two vectors is 16.9 percent (pRL-TC) and 15.0 percent (pDC-TNF) of the total proteins in the cells, respectively, while the expression level of TNF gene in plasmid pRL-rhTNF is only 11.8 percent. Combined with the participation of the conjugal and helper plasmids, pDC-TNF has been introduced intoAnabaena sp PCC 7120 by triparental conjugative transfer, and the stable transgenic strains have been obtained. The existence of the introduced plasmid pDC-TNF in recombinant cyanobacterial cells has been demonstrated by the results of the agarose electrophoresis with the extracted plasmid samples and Southern blotting with α-³²P labeled hTNF cDNA probes, while the expression of the hTNF gene inAnabaena sp. PCC 7120 has been confirmed by the results of Western blotting with extracted protein samples and human TNF-alpha monoclonal antibodies. The cytotoxicity assays using the mouse cancer cell line L929 proved the cytotoxicity of the TNF in the crude extracts from the transgenic c~anobacteriumAnabaena sp. PCC 7120. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 39280016).     

转TNF-α基因鱼腥藻7120质粒稳定性研究

为了实现转基因鱼腥藻培养生产TMF的目的,讲究了转基因鱼腥藻的稳定性。影印法证实转TNF-α。基因鱼腥藻7120能保持质粒分配稳定性。比较无选择压力下连续传代的转丛因鱼醒藻7120在不同培养基中的生长和外源基因表达,证实没有发生质粒部分缺失,但转基因鱼腥藻在无选择压力下会降低重组质粒拷贝数。在培养过程中,种子培养越含有的新霉素可以保持生产过程质粒稳定,这可以大火减少新霉素用量。     

植物生长调节剂对转基因鱼腥藻7120生长与外源基因表达的影响

适宜浓度的IBA、6-BA、赤霉酸和氯化胆碱均促进转基因鱼腥藻7120生长,提高其生物量,不影响外源基因表达,但从总体上讲高浓度植物生长调节剂则抑制藻细胞生长,降低外源基因表达水平.这些植物生长调节剂混合施用促进转基因鱼腥藻生长效果不如单一因子好,外源基因表达水平也略有下降.     

CO2对转基因鱼腥藻生长的影响

为了进一步探索转基因鱼腥藻高密度培养的方法,在小型气升式反应器中研究了CO2对转基因鱼腥藻7120培养的影响。结果发现转基因鱼腥藻培养过程中通入5％ CO2能促进藻细胞生长,12d生物量提高7．44％,由于光照限制,不能大幅提高15d收获生物量,但生长周期能缩短近20％;而高浓度(10％)的CO2抑制转基因鱼腥藻的生长。CO2是通过调节pH值和影响碳源利用来影响藻细胞生长的,合适浓度的CO2有利于转基因鱼腥藻的培养。     

生物反应器培养转基因鱼腥藻的研究

在反应器中研究了转人TNF-α基因鱼腥藻7120(Anabaena sp．PCC7120,pDC-TNF)的培养。结果表明气升式反应器适合于转基因鱼腥藻的培养。气升式反应器中通气量和光照是主要的影响因素,观察到1L罐中最适通气量为60～75L／h,最适光照强度为1200lx,此时在25℃混养,光照时间／黑暗时间为12h／12h,15d生物量干重大于3g／L,TNF表达水平约占总可溶蛋白的22％,达到了摇瓶培养水平。实验发现添加维生素B1 300μg／L、B12 200μg／L和生物素4μg／L时,生产周期为12d,缩短20％,表达水平相同。培养过程通入含有5％CO2的空气,能促进生长,缩短生产周期,但收获生物量不受影响。从添加维生素和通入CO2的培养结果证明反应器中培养时,光照是限制性因素,当反应器系统一定时,最终生物量有一个最大值,如需进一步提高产量,必须设法改变光照系统。     

环境因子对转基因鱼腥藻培养的影响

摇瓶中对转TNF-α基因鱼腥藻7120（Anabaenasp.PCC7120,pDC-TNF)混合培养条件进行了研究,在含蔗糖9g/L,NaNO32.25g/L的BG-11培养基混合培养时,得到最适培养条件接种量5%,光照强度为1000Lux,光/暗周期（光照时间/黑暗时间）12h/12h,温度25-30℃,自然初始pH值,100mL摇瓶装液量40mL,转基因鱼腥藻15d生物量可达到3g/L以上,可溶性蛋白含量接近30%,TNF表达水平大于22%,与自养相比,生物量增加82.06%,表达水平提高38.79%,证明混合营养型培养是转rhTNF-α基因鱼腥藻7120实现高密度,高表达培养的途径。     

鼠粒细胞集落刺激因子受体的纯化及鉴定

粒细胞集落刺激因子受体(G-CSFR)在鼠NFS-60细胞中有较高的含量,通过对NFS-60细胞的大规模培养,用CHAPS及超速离心抽提G-CSFR, 经G-CSF亲和层析纯化获得G-CSFR, 采用ABC-ELISA进行鉴定.