重组炭疽水肿因子的表达与生物活性分析

炭疽毒素包括3种蛋白因子,即保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF）。EF是钙调蛋白依耐的腺苷酸环化酶,可使细胞cAMP浓度升高,导致宿主防御能力下降。为深入研究炭疽毒素的作用机理,构建了原核表达质粒,在大肠杆菌中表达出重组EF（rEF）。经鉴定,rEF以可溶形式表达于细菌胞质中。经过金属螯和层析、阳离子交换层析和凝胶层析,每升诱导培养物可获得约5mg 重组蛋白。用重组蛋白免疫家兔获得了兔多抗,能够在细胞试验中中和rEF,体外细胞试验显示rEF具有很好的生物活性,在J774A.1和CHO细胞试验中,能与LF共同竞争和PA的结合位点,相互抑制。上述工作为深入研究炭疽毒素的作用机理,开发针对EF的毒素抑制剂打下基础     

炭疽芽胞杆菌BslA(260－652)蛋白的表达纯化与黏附功能鉴定

【目的】克隆表达炭疽芽胞杆菌BlsA的功能区片段并对其生物学功能进行鉴定。【方法】以炭疽芽胞杆菌A16R基因组DNA为模板PCR扩增bslA(260-652)基因片段,克隆至pET-28a(+)载体。将成功构建的重组质粒转化入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,诱导表达后收集菌体经超声破碎后,对可溶表达部分用镍柱进行亲和层析纯化。以纯化后的蛋白为抗原,免疫BALB/c小鼠制备该蛋白的多抗,用ELISA和Western blot检测抗血清;使用间接免疫荧光实验和细菌黏附实验研究目标蛋白及其抗体的生物学功能。【结果】BslA(260-652)获得了可溶性表达,纯化后纯度约为87.4%。以纯化蛋白为抗原,免疫BALB/c小鼠制备的抗血清ELISA效价可达1∶20000。将BslA(260-652)蛋白与Hela细胞共孵育后,能够直接和Hela的细胞膜结合。细菌黏附实验表明BslA(260-652)蛋白及其相应的多抗血清都能够显著地抑制炭疽芽胞杆菌A16R对Hela细胞的黏附。【结论】大肠杆菌表达得到的炭疽芽胞杆菌BslA(260-652)蛋白具有与天然蛋白相似的生物活性,为深入研究BslA蛋白在炭疽芽胞杆菌致病过程中的作用奠定实验基础。     

炭疽毒素保护性抗原第四结构域在大肠杆菌中的可溶性表达

人工优化设计并合成炭疽毒素保护性抗原第四结构域基因,并与噬菌体gⅢ蛋白N端结构域基因融合,在大肠杆菌中可溶性表达融合蛋白。结果表明合成了炭疽毒素保护性抗原第四结构域基因,并在大肠杆菌中获得了高效可溶性融合表达,可溶性表达产物占细菌总蛋白量的36％左右;经亲和层析纯化获得了重组蛋白;Western印迹分析表明,表达产物能与His单抗（重组蛋白羧基端带有6xHis）发生特异性结合反应。以上结果表明获得了炭疽毒素保护性抗原第四结构域,为利用人抗体库进行筛选抗炭疽毒素的人源性中和抗体奠定了基础。     

重组人可溶性PDGFRβ/Fc在昆虫细胞Sf9中的表达

【目的】利用昆虫细胞Bac-to-Bac杆状病毒表达系统表达血小板源性生长因子受体β (PDGFRβ)链膜外区与人IgG Fc片段的可溶性受体融合蛋白sPDGFRβ/Fc,并检测重组蛋白的特异性和生物活性。【方法】采用Bac-to-Bac系统,构建重组转移质粒pFastbac-sPDGFRβ/Fc,转化到含穿梭载体Bacmid的感受态细胞DH10Bac中,使目的基因与杆状病毒基因组DNA发生位点特异性重组,获得重组病毒DNA,将其通过脂质体转染昆虫细胞Sf9获得重组病毒。将该重组病毒感染Sf9无血清细胞系,在Sf9细胞中表达sPDGFRβ/Fc,对表达产物进行Western blotting检测和Protein A亲合层析纯化,并进一步通过MTT法检测获得的重组蛋白生物学活性。【结果】重组病毒感染Sf9细胞后,经Western blotting分析,能检测到一条分子量约为97 kDa的特异性条带,与目的蛋白大小相符。通过Protein A亲和层析,获得了纯度达75％以上,表达量为1 μg/mL细胞培养上清的重组融合蛋白,MTT结果显示该重组融合蛋白sPDGFRβ/Fc具有抑制PDGF刺激的Balb/c 3T3细胞增殖的能力。【结论】具有生物活性的重组可溶性受体融合蛋白sPDGFRβ/Fc可在昆虫细胞中成功地得到表达。     

重组炭疽致死因子的表达及生物活性分析

使用分泌型表达质粒,实现了重组炭疽致死因子(rLF)在大肠杆菌周质腔中的分泌表达。表达量约占菌体总蛋白的4％。经过离子交换和凝胶过滤纯化,每升诱导培养物可获得约3mg电泳纯的rLF。蛋白N端测序表明,rLF序列与天然炭疽LF一致。体外细胞毒性试验亦显示rLF具有很好的生物活性。rLF的成功表达为今后研究LF的作用机理、发展新型炭疽疫苗、筛选针对炭疽致死毒素的抑制剂打下基础。     

利用转录调控因子Bas1p和Bas2p协同作用提高酿酒酵母cAMP产量的研究

【目的】研究转录调控因子Bas1p和Bas2p协同作用对重组酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)胞外c AMP产生的影响,初步优化发酵培养基。【方法】通过共整合表达策略,在c AMP产生菌酿酒酵母G5中超表达Bas1p和Bas2p,摇瓶发酵实验考察了Bas1p和Bas2p协同作用对菌株生长及胞外c AMP产生的影响,进一步考察了酵母粉和蛋白胨含量及前体物腺嘌呤对菌株生长和c AMP产生的影响。【结果】超表达Bas1p和Bas2p使菌株在1×YP培养基中发酵120 h时的c AMP产量较出发菌株提高51.4%,达到2 253.8μmol/L;将1×YP中的酵母粉和蛋白胨含量翻倍(即2×YP培养基)发酵120 h时的c AMP产量提高至4 450.4μmol/L;在2×YP培养基中添加0.5 g/L浓度的腺嘌呤时,c AMP产量进一步提高至5 314.3μmol/L。【结论】强化Bas1p和Bas2p的协同作用及相应地优化培养基组分有助于酿酒酵母胞外c AMP生产。     

ASCT2胞外域ECL2原核可溶性表达条件的优化及其纯化

目的构建重组人ASCT2胞外域ECL2融合蛋白的原核表达载体,优化其在大肠埃希菌中可溶性表达的条件,并获得纯化的ECL2蛋白。方法以PCR方法扩增编码ECL2的DNA片段,插入至pET-41b载体中,构建ECL2的原核表达载体,转化至大肠埃希菌,优化可溶性表达条件,GSH—Agarose亲和层析纯化并鉴定,与MCF-7细胞结合活性的测定。结果免疫印迹显示,ECL2融合蛋白既表达于包涵体中,也能以可溶性形式表达。随IPTG浓度的增高,可溶性表达水平提高;培养温度为28℃和33℃时可溶性产物高于37℃;而随诱导时间的延长至12h以上,可溶性表达量下降。可溶性表达优化条件为：温度33℃、IPTG浓度0．4mmol／L、诱导时间4h。经亲和层析获得高纯度ECL2蛋白并具有与MCF-7细胞结合活性。结论优化了ECL2融合蛋白的可溶性表达条件,通过亲和层析一步法可获得高纯度融合蛋白。     

炭疽毒素及其细胞受体的研究进展

炭疽毒素由 3种蛋白组成 :保护性抗原 (protectiveantigen ,PA)、致死因子 (lethalfactor,LF)和水肿因子 (edemafactor ,EF) .综述炭疽毒素研究的最新进展 .主要介绍炭疽毒素的关键致病因子———LF的结构与功能 ,炭疽毒素膜转运成分PA的结构及其受体 (anthraxtoxinreceptor ,ATR)和其cDNA克隆的结构 ,并讨论了在炭疽的治疗、预防和毒素在肿瘤治疗中的可能应用 .     

A型肉毒毒素轻链的原核表达、纯化及活性鉴定

目的:在大肠杆菌中表达、纯化A型肉毒毒素轻链(Bo NT/A LC),研究其生物学活性。方法:根据Gen Bank中报道的Bo NT/A LC基因序列设计特异引物,从肉毒梭菌中扩增Bo NT/A LC基因片段,构建重组大肠杆菌p ET-32a Bo NT/A LC/BL21(DE3)Rosetta,IPTG诱导目的蛋白高效表达,表达产物经Ni螯合亲和层析纯化,SDS-PAGE鉴定目的蛋白,并利用相应底物对纯化产物进行生物活性分析和酶活动力学测定。结果与结论:构建了重组大肠杆菌p ET-32a Bo NT/A LC/BL21(DE3)Rosetta,原核表达获得高水平可溶性重组Bo NT/A LC,纯化得到纯度较高的蛋白质,重组Bo NT/A LC的酶活略高于A型肉毒毒素全毒素,可作为试剂用于Bo NT/A LC抑制剂高通量体外检测方法研究。     

产生炭疽杆菌抗原的一种新的限定培养基

<正>炭疽杆菌的三组分毒素是由三种多肽成份组成的一种复合毒素或毒性物质:水肿因子(EF;因子I)、保护性抗原(PA;因子Ⅱ)和致死因子(LF;因子Ⅲ)。没有     

快速纯化重组腺联病毒的受体结合捕捉方法

【目的】建立用于重组腺联病毒(AAV)纯化的受体结合捕捉方法。【方法】将AAV受体的多囊肾病(PKD)结构域1和2与类弹性蛋白多肽(ELP)在重组大肠杆菌中进行融合表达,利用相变循环(ITC)纯化ELP-PKD融合蛋白;分别用昆虫和AAV-293细胞制备rAAV-GFP,与ELP-PKD融合蛋白共孵育后进行ITC,从沉淀复合物提取病毒DNA进行PCR检测;在优化条件下利用ELP-PKD蛋白结合捕捉rAAV-GFP,利用电子显微镜观察、免疫转印和细胞感染试验进行rAAV鉴定。【结果】ELP-PKD融合蛋白获得正确、可溶性表达,ITC纯化的蛋白纯度大于90%;ELP-PKD蛋白能特异结合rAAV-GFP,结合具有p H、温度和时间依赖性,受体结合捕捉方法可在1h内完成,从两种细胞纯化rAAV-GFP的回收率分别为58%和56%;rAAV-GFP洗脱具有p H和温度依赖性,洗脱rAAV-GFP的回收率分别为46%和44%;纯化rAAV-GFP具有AAV的典型形态和结构蛋白。【结论】建立的ELP-PKD结合捕捉法可用于不同细胞源rAAV的快速纯化。     

腾冲嗜热厌氧菌丙氨酸消旋酶底物通道氨基酸位点的功能

【目的】通过定点突变探究腾冲嗜热厌氧菌MB4中生物合成型丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内氨基酸位点A172和S173的功能。【方法】利用定点突变PCR技术构建突变体,通过亲和层析法纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测各突变蛋白的活性及其稳定性。【结果】通过定点突变PCR成功得到8个突变体,酶学特性分析发现,A172位点突变为丝氨酸(S)后酶蛋白的相对活性有所提升,但含有该位点突变的酶蛋白稳定性均大幅下降;S173位点突变为天门冬氨酸(D)后导致突变体蛋白的最适反应温度提升了15°C,半衰期大幅延长,但相对活性明显下降。【结论】丙氨酸消旋酶Tt Alr底物通道内A172和S173位点均是影响酶蛋白催化活性和稳定性的关键位点。     

非核糖体肽Skyllamycin B生物合成中I型硫酯酶底物杂泛性的初步研究

[背景] Skyllamycins是一类从链霉菌中发现的具有血小板生长因子抑制和生物膜抑制作用的非核糖体肽类,其环肽环合反应是由非核糖体肽合成酶中的硫酯酶功能域催化完成。[目的] 克隆和表达Skyllamycin非核糖体肽合成酶最后一个模块中的硫酯酶（Skyxy-TE）基因,合成Skyxy-TE底物类似物,通过体外催化实验表征Skyxy-TE的底物杂泛性。[方法] 采用Ligation Independent Cloning（LIC）方法,从一株含有Skyllamycin B生物合成基因簇的链霉菌Streptomyces sp.PKU-MA01239中克隆和表达skyxy-TE,通过镍离子柱亲和层析纯化Skyxy-TE。运用固相多肽合成法合成2个底物类似物1和2,进行Skyxy-TE的体外催化实验。[结果] 通过对Skyxy-TE的表达纯化,获得了纯度较好的可溶性蛋白;通过固相多肽合成,得到了能够模拟Skyllamycin B底物类似物的化合物1和2,硫酯酶蛋白体外催化化合物1和2得到了化合物3和4,化合物3和4通过核磁共振和高分辨质谱确认为环肽。[结论] Skyllamycin B生物合成中Skyxy-TE表现出一定的底物杂泛性,可以识别底物类似物催化环化反应,该研究为将来利用化学-酶联法制备更多环肽类似物提供了依据。     

重组细菌多药外排泵AcrAB-TolC的转运功能和动态组装

【背景】多药外排泵多以膜蛋白复合体形式存在,是导致细菌耐药性的重要原因。外排泵的转运功能和组装过程对于细菌耐药性和药物研发具有重要意义。【目的】以多药外排泵耐药结节细胞分化家族(resistance-nodulation-division family, RND)的重要成员AcrAB-TolC复合体为对象,研究其转运活性和体外组装特性。【方法】基于大肠杆菌AcrAB-TolC复合体基因序列,分别构建含有acrA、acrB、tolC基因的重组质粒,表达和纯化复合体各亚基,利用荧光光谱、等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry,ITC)等技术分析复合体及亚基的转运功能、亚基与底物的相互作用,以及亚基间的相互作用和动态装配。【结果】实现了AcrAB-TolC复合体各组分的表达和纯化(纯度>98%),证实表达有各组分的活细胞提高了对于溴化乙锭(ethidium bromide,EB)的转运活性,并发现群体感应效应信号分子N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL)能够抑制AcrB、TolC对于EB的转运活性。ITC结果进一步证实了C6-HSL与AcrB、TolC的相互作用。ITC结果还显示AcrA分别与AcrB、TolC之间存在明显的相互作用,而AcrB与TolC之间无明显的相互作用。在体外装配实验中观测到AcrAB-TolC亚基的单分子荧光强度随时间增加,证实了复合体亚基在膜上的动态组装过程。【结论】实现了AcrAB-TolC外排泵及亚基的表达和纯化,证实了AcrAB-TolC对底物的转运活性及与底物的相互作用,观察到AcrAB-TolC的动态组装过程。以上结果为研究多药外排泵导致的细菌耐药性及抗菌策略具有重要意义。     

二氧化碳固定酶固碳效率及其对地衣芽孢杆菌代谢的影响

【背景】随着代谢工程与合成生物学的快速发展,通过对异养微生物进行代谢改造,利用生物法进行二氧化碳固定成为一个新的趋势。生物代谢途径中存在着大量固碳酶,这些酶尚待挖掘与应用,不同的酶固碳效率之间也缺少比较。【目的】在体外和体内对固碳功能和效率进行评价。【方法】选取3种固碳酶,即核酮糖1,5-二磷酸羧化加氧酶(ribose 1,5-diphosphate carboxylation oxygenase, RuBisCo)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PCK)和乙酰辅酶A羧化酶(acetyl coenzyme A carboxylase, ACC)在大肠杆菌中异源表达并纯化。测定纯酶的酶活,并建立无细胞催化实验-液质联用评价酶固碳能力的方法。在厌氧发酵条件下检测代谢指标,比较过表达固碳酶的地衣芽孢杆菌相较于原始菌的代谢差异。【结果】3种酶均实现可溶性表达,纯酶的比酶活分别为66.43、1.16和12.52 U/mg。通过体外无细胞催化实验,ACC在3种酶中表现出最高的固碳效率。分别过表达了PCK、ACC的重组地衣芽孢杆菌,厌氧发酵主产物乳酸的转化率从48.6%分别提升至58.1%和59.7%。【结论】可以通过体外、体内结合的方式对固碳酶的效率进行评价,该研究可为固碳酶在微生物遗传改造中理性、精准地应用提供参考。     

乙酰化修饰降低Ku蛋白的DNA结合活性

【目的】研究乙酰化修饰对Ku蛋白活性的影响。【方法】利用耻垢分枝杆菌为表达菌株,转入Ku蛋白表达质粒,纯化具有乙酰化修饰的Ku蛋白和无乙酰化的Ku蛋白突变体,比较两类蛋白的生化活性;分析氧化压力和酸性环境下耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白乙酰化水平的变化。【结果】Ku蛋白过量表达的耻垢分枝杆菌比转入空质粒的对照菌株生长缓慢;乙酰化Ku蛋白比未发生乙酰化Ku蛋白修复断裂DNA的活性降低、DNA结合活性降低;氧化压力和酸性压力环境下,耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白数量降低,乙酰化Ku蛋白数量变化不大。【结论】乙酰化修饰能够调节Ku蛋白的DNA结合活性,从而调节非同源末端连接修复系统的活性;Ku蛋白乙酰化程度升高是耻垢分枝杆菌对不良生长环境的反应。     

丙氨酸消旋酶C-端结构域重组体的构建及其功能初探

【目的】将嗜碱芽孢杆菌丙氨酸消旋酶OF4DadX的N-端结构域分别与多个不同种属的丙氨酸消旋酶C-端结构域重组,探究丙氨酸消旋酶C-端结构域功能。【方法】利用基因拼接构建丙氨酸消旋酶重组基因,通过镍亲和层析纯化酶蛋白,采用D-氨基酸氧化酶偶联法检测重组酶蛋白的酶学特性,借助分子筛和HPLC液相色谱分析其聚合状态及动力学参数。【结果】通过基因拼接构建了12个重组基因,经检测,表达、纯化获得的重组酶蛋白中只有OF4TtDadX240c具有催化活性,其活性仅为OF4DadX的60.54%,酶催化动力学结果显示OF4TtDadX240c催化反应速率Vmax/Km下降约10倍,但其稳定性大幅提高,半衰期比OF4DadX延长约5倍,耐热性提高较明显;聚合状态表明OF4DadX、OF4TMDadX226c和OF4TtDadX240c为二聚体结构,其他酶蛋白均为单体,但OF4TMDadX226c未检测到活性,推测可能是酶催化活性中心移位,未能形成质子转移而失去活性。【结论】丙氨酸消旋酶C-端折叠结构域对消旋酶低聚化、稳定性和酶催化功能具有重要作用。     

基于响应面分析的高抗原活性猪水肿病大肠杆菌疫苗培养基的研制及效果评价

【背景】猪水肿病大肠杆菌引发的疾病造成了很大的危害,但现有培养基存在培养密度低的问题。【目的】研制出高抗原活性猪水肿病大肠杆菌疫苗培养基。【方法】以常用的市售猪水肿培养基为对照,通过单因素试验、爬坡试验(Plackett-Burman, PB)、响应面(Box-Behnken, BB)试验对猪水肿培养基进行响应面优化,得到猪水肿培养基最优配方。以响应面试验得到的培养基培养猪水肿病大肠杆菌,评价不同培养时间点菌株的抗原活性,制作灭活疫苗,进行动物免疫保护试验。【结果】对研制的培养基进行扩大培养验证,发现扩大培养得到的菌株活菌数可达5×10⁹ CFU/mL以上,约为对照组的2倍。制备的灭活疫苗效价可达1:140 000,并在9 h时抗原蛋白效价达到最高。【结论】本研究研制出的疫苗培养基显著提高了猪大肠杆菌菌体密度,并可提高菌体抗原活性,为猪水肿病灭活疫苗的制备提供了技术指引。     

炭团木霉中非核糖体多肽基因NRPS1的功能研究

[目的] 木霉属真菌是应用最为广泛和潜力最大的生防真菌,其产生的典型化合物哌珀霉素（peptaibols）类抗生素在生物防治中发挥重要作用。本研究采用基因组挖掘技术（genome mining）发现炭团木霉（Trichoderma hypoxylon）的潜在哌珀霉素生物合成基因簇及对病原菌的防治作用。[方法] 生物信息学分析预测合成哌珀霉素的基因簇,利用Quick-change技术构建基因骨架敲除盒,通过PEG介导的原生质体转化方法获得敲除突变株,通过平板对峙法和菌丝生长毒力实验验证该基因簇对炭团木霉生物活性的影响。[结果] 基因挖掘鉴定一个非核糖体多肽合成酶（nonribosomal peptide synthetases,NRPS）可能合成哌珀霉素类抗生素,命名为NRPS1,对该基因进行部分敲除,成功获得3株NRPS1缺失突变株。对峙实验表明,突变株对寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、黑白轮枝菌（Verticillium alboatrum）等9株植物病原真菌的抑制作用与野生株相比显著下降,且突变株的粗提物的抑菌活性明显弱于野生型。[结论] NRPS1是一个潜在的哌珀霉素合成基因,该基因在宿主与病原真菌对抗过程中起关键作用,该研究为炭团木霉哌珀霉素结构解析及生物防治机理研究奠定了基础。     

新型鸭细小病毒样颗粒的制备及鉴定

【背景】鸭短喙侏儒综合征(beak atrophy and dwarfism syndrome, BADS)是由新型鸭细小病毒(novel duck Parvovirus, NDPV)感染导致雏鸭生长发育迟缓、上下喙萎缩的疾病。BADS的暴发给我国养鸭业造成了巨大的经济损失。【目的】利用大肠杆菌表达系统制备NDPV病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs),为研制NDPV相关疫苗奠定基础。【方法】对NDPV VP2序列全长进行密码子优化、合成,连接至pColdTF表达载体,获得pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,酶切、测序鉴定正确后将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)对蛋白表达进行可溶性分析;使用凝血酶(thrombin)切除trigger factor (TF)标签,利用镍柱(Ni-NTA)亲和层析方法纯化重组蛋白;利用Western blotting对纯化后的VP2蛋白进行反应原性分析;利用透射电镜、动态光散射观察重组蛋白形态以及能否形成VLPs。【结果】构建了pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,在大肠杆菌中主要以可溶性形式表达,融合蛋白TF-VP2大小约为115 kDa,去除TF标签经镍柱纯化后得到67 kDa的VP2蛋白;Western blotting试验表明VP2蛋白能与NDPV鸭阳性血清发生特异性结合;通过透射电镜可以观察到形状规则、直径约为20−25 nm的病毒样颗粒。【结论】利用大肠杆菌表达系统制备了NDPV VLPs,为下一步研发BADS相关亚单位疫苗及生物相关制品提供了基础。