腺苷酸脱氨酶在乳酸克鲁维酵母中构建表达

【目的】实现鼠灰链霉菌来源经密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis GG799)中组成型表达。【方法】以鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)来源的腺苷酸脱氨酶(AMP)基因经密码子优化后作为模板,设计特异性引物,PCR扩增AMP脱氨酶基因opt-AMPD,以p KLAC1为载体构建重组表达质粒p KLAC1-opt-AMPD,经Sac II线性化后电转化法转入K.lactis GG799,筛选得到重组菌株,测定酶活,经His TrapTM HP纯化后得到AMP脱氨酶,并优化重组菌的发酵培养基。【结果】对AMP脱氨酶基因进行了密码子优化后,构建了重组K.lactis GG799/p KLAC1-opt-AMPD,实现组成型表达,密码子优化后AMP脱氨酶酶活提高到586±50 U/m L。SDS-PAGE结果显示,纯化后的AMP脱氨酶为单一条带,蛋白大小约为60 k D。优化的发酵培养基为(g/L):葡萄糖40、蛋白胨20、酵母粉15、Na Cl 8、KCl 10、Mg SO4 2,30°C、200 r/min发酵120 h,酶活达到2 100±60 U/m L。【结论】实现了密码子优化后的腺苷酸脱氨酶基因在乳酸克鲁维酵母GG799内的组成型表达,为实现腺苷酸脱氨酶的重组高效表达和发酵生产进行了有益探索。     

黑曲霉果胶裂解酶基因毕赤酵母在Pichia pastoris GS115中的表达

利用RT-PCR技术从黑曲霉(EIM-6)中扩增得到去除信号肽的果胶裂解酶基因A,将其插入到毕赤酵母表达载体pPIC9k上,构建重组表达质粒pPIC9K-pelA,电击转化毕赤酵母GS115,得到了表达成功的工程菌株。用终浓度为1.5%的甲醇对其进行诱导,将发酵上清液浓缩后,用盐酸法测定其酶活可以达到2.3U/mL。通过对重组毕赤酵母诱导表达产物进行SDS-PAGE鉴定,发现重组毕赤酵母分泌了1个约38kD的蛋白,与该酶基因产物的理论值相符,并通过水解圈法测定验证,均说明果胶裂解酶得到正确的分泌表达.     

重组人载脂蛋白A-Ⅰ在毕赤酵母(Pichia pastoris)中的高表达

高密度脂蛋白(High-density Lipoprotein,HDL)是血浆中重要的脂蛋白,其主要成分为载脂蛋白AⅠ(Apoliprotein AⅠ,ApoAⅠ为了大量制备该蛋白,首先尝试利用Pichia pastoris表达系统高效表达ApoAⅠ。通过PCR扩增获得天然含人载脂蛋白ApoAⅠ的基因片段,将其插入到P．pastoris分泌型载体pPIC9K上,BglⅡ酶切线性化后电转化P．pastoris GS115,将获得的1000多个转化子依次在含不同G418浓度的YPD平板筛选高抗性转化子,得到的22个高抗性转化子经甲醇诱导,SDS-PAGE检测得到6株高表达菌。然后对其中的高表达菌株AP16的培养及诱导条件进行了优化,结果显示：接种后培养24～28h,转入诱导阶段,培养基pH值在7—7．5,菌体密度OD600=80左右,以1％甲醇诱导96h最有利于ApoAⅠ的表达,表达水平达160mg／L。14L发酵罐结果显示表达水平与摇瓶相当,均高于其它表达系统,为大批量制备奠定了基础。     

用pGAP启动子在P.pastoris中组成型表达漆酶

目的:用pGAP启动子在P.pastoris中组成型表达漆酶.方法:用PCR从枯草芽孢杆菌基因组中扩增漆酶基因lac2.用Not和EcoRⅠ双酶切将lac2基因重组于表达载体PGAP9K.通过电转法将其转化于P.pastoris基因组,筛选高G418抗性以及高表达Lac2酶的重组子作为工程菌Gs115( pGAP9k - lac2).用甘油作为碳源在50L生物反应器中表达重组漆酶Lac2.用ABTS法测定发酵液中的漆酶活力.结果:在发酵30h时,其Lac2酶的表达达峰值,其活性为136.67U/L.其峰值的Lac2酶的表达量为50mg/L.表达产物具有分解ABTs的活性.结论:成功克隆了漆酶基因lac2,并首次实现用pGAP启动子在P.pastorris中组成型表达漆酶,为用P.Pastoris规模化生产漆酶奠定了基础.     

用pGAP启动子在P.pastoris中组成型表达cbhⅡ基因

用套叠PCR法扩增木霉的cbh Ⅱ基因,以EcoR I和Not I双酶切将其克隆进P.pastoris表达载体pGAP9K,获得重组表达质粒pGAP-cbh Ⅱ。通过电转法将其cbhⅡ基因重组于P.pastoris基因组,筛选高G418抗性的克隆作为工程菌。用葡萄糖作为碳源摇瓶发酵3 d,分泌的重组蛋白CBHⅡ达到50 mg/L。用CMC酶活法测定发酵液中的CMC酶活力为2.05 U/mL。     

金针菇免疫调节蛋白基因fip-fve在毕赤酵母GS115中诱导型和组成型表达

为获得稳定来源并且具有生物学活性的重组金针菇免疫调节蛋白(Fip-fve),将fip-fve基因转至毕赤酵母GS115中进行诱导型和组成型表达。用PCR方法从金针菇子实体基因组DNA中扩增fip-fve基因,连接至pPIC9构建诱导型表达载体pPIC9-FIP-fve,从毕赤酵母基因组DNA中扩增三磷酸甘油醛脱氢酶启动子(pgap),替换pPIC9-FIP-fve上乙醇氧化酶启动子(paox1)构建组成型表达载体pPIC9-PGAP-FIP-fve。将线性化的两种表达载体用PEG法转化毕赤酵母GS115,经组氨酸缺失培养基筛选和酵母菌落PCR鉴定后进行表达。结果表明,重组Fip-fve在以甲醇(1%,V/V)为碳源进行诱导型表达4 d达到最高,粗蛋白表达量为158.2 mg/L,在以葡萄糖(10%)和甘油(1%,V/V)为碳源进行组成型分别在表达第4天和第5天达到最高,粗蛋白分别为46.3 mg/L和29.5 mg/L。SDS-PAGE及Western blotting证明重组Fip-fve已正确表达,血细胞凝集活性检测初步证明重组Fip-fve具有良好生物学活性。     

鼠卵透明带3在Pichia pastoris酵母中的分泌表达

本研究通过酵母Pichiapastoris表达鼠卵透明带 3(mZP3)蛋白 ,获得控制害鼠生育研究的抗原物质。根据国际基因库已发表的mZP3基因序列设计引物 ,并分别在 5’引物和 3’引物中引入EcoRI和XbaI酶切位点。经PCR扩增 ,将mZP3克隆至穿梭质粒pGAPZαA上 ,获得的重组穿梭质粒pGAPZαA mZP3经线性化后 ,采用LiCl法转入毕赤酵母SMD1 1 68菌株中 ,Zeocin+ 筛选阳性克隆 ,酵母发酵上清液进行SDS PAGE和Western blot检测 ,结果表明mZP3在酵母中得到了特异性表达 ,表达产物的分子量约为 60kDa ,说明mZP3能够在酵母真核系统中成功表达 ,并可以用作mZP3免疫不育控制鼠害的检测抗原。     

利用GAP启动子在毕赤酵母中组成型表达人鹅型溶菌酶2

利用甘油醛三磷酸脱氢酶(glyceraldehydes-3-phosphatedehydrogenase,GAP)启动子在毕赤酵母中表达人鹅型溶菌酶2(human goose-type lysozyme 2,h LysG2),并在小试规模建立一套有效的重组hLysG2(recombinant h LysG2,rh LysG2)生产工艺流程。根据毕赤酵母密码子偏爱性设计并人工合成hLysG2基因,将其连接至pGAPZαA质粒中,构建重组表达质粒pGAPZαA-h LysG2。将重组表达载体线性化后电转化毕赤酵母GS115感受态细胞,通过Zeocin抗性筛选获取高拷贝重组菌株,并在5L生物反应器中进行发酵培养。发酵60h后发酵液上清酶活性达到最高,发酵液上清经SDS-PAGE及Western blot检测证实rh LysG2得到表达。与诱导型表达相比,组成型表达发酵时间缩短了48h,上清中rhLysG2总活性提高了23.8%;使用甲壳素亲和层析和分子筛层析对rhLysG2进行纯化后,每升发酵液上清可纯化到187.4mg重组蛋白,纯化产物纯度达99.0%以上;浊度测定法分析显示,在p H 5.6、30℃和0.1mol/L Na+的条件下,rhLysG2可达到最大酶活性13 500U/mg。利用GAP启动子在毕赤酵母中成功表达了高纯度和高活性的rh LysG2,避免了甲醇的使用,缩短了发酵时间,提高了蛋白产量,为将rhLysG2开发为新型抗耐药菌药物奠定了基础。     

突变型hIL-2在Pichia pastoris中直接诱导表达条件研究

为了简化突变型白细胞介素-2（mutant variant human interleukin-2,MvIL-2)在毕赤酵母中的表达工艺,作者参照传统方法,设计了一种新的表达方法-直接诱导法,在该实验中,在摇瓶条件下,对OD600,诱导时间这两个重要的参数进行了重点研究,并对表达蛋白的抗原性和生物学活性进行鉴定,结果表明：在pH6.0,温度30℃,转速280r/min的条件下进行培养,菌体密度（OD600）达到40时直接在发酵液中加入1%的甲醇进行诱导表达,间隔24h补充同上浓度的甲醇,96h收集发酵液,以相同体积的培养基最后获得的总目的蛋白来比较,直接诱导法的产量是传统诱导法产量的5倍,Western blot的抗原性检测和MTT生物学活性实验证明表达的蛋白是特异性蛋白,MTT法测得突变型IL-2具有4倍于同样在毕赤酵母中表达的天然IL-2的生物活性。     

在链霉菌中表达透明颤菌血红蛋白需要异源启动子

构建了质粒pIJ4083Mpro、pIJ4083\|pro\,pWLD8和pFW3。在浅青紫链霉菌TK24中,启动子探针质粒pIJ4083上的邻苯二酚双加氧酶基因(xylE)不能被透明颤菌血红蛋白基因(vgb)的启动子带动转录,表明vgb启动子在链霉菌中无作用。TK24中,pWLD8和pFW3均能表达透明颤菌血红蛋白(VHb),pWLD8上可能是由Plac带动vgb的表达;pFW3上vgb基因去掉了非必要部分,克隆在PCR扩增得到的glnA启动子下游,两者连成嵌合基因。     

耐热羧肽酶Taq基因在毕赤酵母中的表达

为了获取表达羧肽酶Taq毕赤酵母工程菌,通过密码子优化,依据毕赤酵母密码子偏爱性,在体外合成了栖热水生菌的耐热羧肽酶Taq基因。将该基因克隆到毕赤酵母表达载体p HBM905A上并引入6×His标签,构建了重组质粒p HBM905A-Cpase Taq。将该重组质粒转化毕赤酵母GS115,经1%甲醇诱导表达72 h,酶产量达0.1 mg/m L。对纯化的重组酶进行酶活性分析表明在75℃,p H为7.5时,该酶比酶活性为80 U/mg。本研究首次证明了羧肽酶Taq能在毕赤酵母中有效分泌表达,可以被大量制备,进而为多肽水解为氨基酸奠定工业基础。     

利用GAP启动子在毕赤酵母中表达与纯化GLP-1类似物

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)能提高II型糖尿病患者β胰腺细胞的胰岛素分泌量并能促进β胰腺细胞增殖,是潜在的糖尿病治疗药物。设计一种GLP-1类似物AGGH,即GLP-1(A2G)的二联体与人血清白蛋白(HSA)的N端连接,并在融合蛋白GGH前添加一个丙氨酸(A)。PCR获得融合基因aggh,将融合基因连接到p GAPZαA质粒中。在酵母中利用甘油醛三磷酸脱氢酶(GAP)启动子组成型表达外源蛋白AGGH。研究结果显示:筛选获得表达重组菌株,基因组PCR和western-blot验证正确;以葡萄糖为最优碳源培养下,表达量达到68 mg/L;5 L发酵罐中,发酵52 h蛋白产量最高达238 mg/L。蛋白经四步纯化后,获得纯度为95.8%的AGGH融合蛋白。与利用醇氧化酶1(AOX1)启动子表达的AGGH比较,发现两者产量和活性没有明显差异。但是,GAP启动子表达获得AGGH融合蛋白更加方便,且发酵时间减少了27.8%(20 h)。     

不同碳源下毕赤酵母GS115蛋白组学分析

毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统是目前最为成功的外源蛋白表达系统之一。该表达系统不存在原核表达系统的内毒素难以除去的问题,也不存在哺乳动物细胞表达系统的病毒和支原体污染问题;并能够对目的蛋白进行类似于高等真核生物的信号肽剪切、二硫键形成、糖基化等蛋白翻译后加工。但是不论是胞内表达或是分泌表达,大多数外源蛋白均面临着被降解的问题,这也是影响目的蛋白表达量的一个重要因素,同时还增加了纯化目的蛋白的难度。目的:研究毕赤酵母GS115在不同碳源培养过程中胞内外蛋白质组学的差异,指导毕赤酵母表达系统的优化。方法:利用LC-ESI-MS/MS方法分析了不同碳源的四种培养基中毕赤酵母GS115的胞内和胞外蛋白种类,利用Griffin等的计算方法计算各个蛋白的含量。结果:利用LC-ESI-MS/MS结合Griffin等的归一化非标定量法SI_N得到GS115胞内胞外详尽的蛋白质种类及准确百分比含量。结论:分析不同培养基之间蛋白质组成的差异,从而为以后构建新的毕赤酵母表达体系,为外源蛋白表达系统的优化提供一定的指导意义。     

棉铃虫组织蛋白酶B酶原在毕赤酵母中的表达

棉铃虫组织蛋白酶B（ Helicoverpa armigera Cathepsin B ,HCB）属于半胱氨酸蛋白酶类,参与胚胎发育中卵黄蛋白水解供给胚胎发育的氨基酸。本研究将HCB基因克隆到pPIC9K载体并转化毕赤酵母KM71菌株,经甲醇诱导,HCB表达并分泌到培养上清中。表达产物经SDS-PAGE测定分子量为38 kD, 与HCB基因编码的蛋白质分子量一致。用HCB的特异性抗体检测表明重组表达产物为棉铃虫组织蛋白酶B,原位水解实验显示重组表达的蛋白酶具有蛋白水解活性,表明在毕赤酵母中表达了有活性的棉铃虫组织蛋白酶B, 可用于组织蛋白酶B酶原活化机理研究及开发新蛋白酶产品。     

重组毕赤酵母甲醇利用表型与基因拷贝数对外源基因表达的影响

毕赤酵母是目前最优秀的外源蛋白表达系统之一。本文着重对重组毕赤酵母甲醇利用表型（Mut+型、MutS型和Mut-型）、基因剂量对外源蛋白高效表达的影响机理进行综述。MutS型的比生长速率和蛋白产率比Mut+型低、发酵周期长、副产物（如乙醇、乙酸等）形成速率不同。外源基因拷贝数对外源蛋白的影响主要有三种情况：（1）高基因拷贝数对外源蛋白表达水平有明显的正效应作用;（2）基因拷贝数增加反而降低了表达水平,即负效应作用;（3）重组蛋白表达与基因剂正相关,之后则表现负相关关系,这可能与外源蛋白翻译后加工有关（如二硫键形成、折叠等）,而与分子伴侣共表达可促进外源蛋白的高表达。     

同时利用AOX1和GAP启动子表达SAM合成酶促进重组毕赤酵母中S-腺苷甲硫氨酸积累

利用重组毕赤酵母(Richia pastoris)强化表达S-腺苷甲硫氨酸(S-adenvylmethionine,SAM)合成酶(SAM synthetase,SAMS),发酵生产SAM时,胞内SAMS活性和ATP水平是影响SAM合成的重要因素.为了同时保持较高的SAMS活性和ATP供应,我们构建了一株既含有AOX1诱导型表达单元,又含有GAP组成型表达单元的双SAMS表达单元P.pastoris重组菌株Gd.它既能受甲醇调控表达SAMS,又能以甘油为碳源表达SAMS.在培养过程中,先是以甲醇诱导SAMS表达,得到较高的酶活,然后在发酵中后期再将碳源换为甘油.这样不但可以维持较高的酶活,而且可以提高胞内ATP含量.实验结果显示,对于同时利用AOX1和GAP启动子表达SAMS的重组菌,可采取甲醇和甘油两阶段补料,该重组菌的SAMS比产率高于组成型重组茵Xg,Gd进入甘油补料期后胞内ATP含量高于诱导型重组菌Ga.双表达单元菌株Gd的SAM产量达到1.41 g/L,比诱导型表达SAMS的重组菌株提高了76.3%,比组成型表达SAMS的重组菌株提高了60.2%,.