基于分子伴侣策略提高NADPH依赖型醇脱氢酶的异源可溶性表达 *

目的:生物催化的氧化还原反应广泛应用于手性化合物的制备,其中很多反应涉及辅酶NADPH的原位再生。以异丙醇为辅助底物,利用醇脱氢酶再生NADPH,具有比酶活高、副产物丙酮易于分离等优势,受到越来越多的关注。选择极具应用潜力的来源于Clostridium beijerinckii的醇脱氢酶CbADH作为研究对象,针对其在大肠杆菌中的可溶性表达差、酶活低的瓶颈问题开展研究。方法: 首先通过引入诱导型质粒pGro7表达分子伴侣GroES-GroEL,将pET-28a(+)质粒表达CbADH的可溶性提高了3.57倍,酶活达到出发菌株的4.83倍。其次,考察了另外三种不同的分子伴侣表达策略:pET-28a(+)单质粒共表达、基因组强化表达GroES-GroEL和组成型改造pGro7/GroES-GroEL和pET-28a(+)/CbADH双质粒共表达。结果: 组成型改造pGro7和pET-28a(+)双质粒共表达策略的效果最优,其CbADH的可溶性表达提高了8.07倍,酶活达到了21.79U/mg DCW,是出发菌株的9.43倍。结论: 为CbADH的工业应用奠定了良好的基础,也为外源蛋白的可溶性表达提供了参考。     

分子伴侣共表达对嗜热环糊精葡萄糖基转移酶异源可溶性表达的影响

【目的】通过优化表达条件,提高嗜热环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)的可溶性表达和胞外酶活性。【方法】构建含cgt基因的重组表达质粒p ET-28a(+)-omp A-cgt,筛选最适诱导温度,并构建5种分子伴侣共表达系统(p KJE8、p KJE7、p Gro7、p Tf16和p G-Tf2,5种分子伴侣质粒分别与重组表达质粒p ET-28a(+)-omp A-cgt共表达),筛选最适分子伴侣质粒,优化共表达条件。【结果】通过SDS-PAGE分析和测定胞外酶活,CGTase基因在大肠杆菌中实现表达,且具有一定量的重组CGTase分泌至胞外;25°C诱导时CGTase的可溶性表达和在胞外上清中的酶活都最高;分子伴侣质粒p KJE8使酶的胞外活性提高了48.6%,效果最为显著;当L-阿拉伯糖浓度为0.5 g/L时,分子伴侣质粒p KJE8使酶的胞外活性提高了68.5%。【结论】通过优化表达条件及使用分子伴侣共表达系统提高了环糊精葡萄糖基转移酶的可溶性表达和胞外酶活,为该酶进一步相关研究奠定了基础。     

基于信号肽和分子伴侣策略促进大肠杆菌高效转化尿苷

以大肠杆菌作为嘧啶核糖核苷水解酶(pyrimidine-specific ribonucleoside hydrolase RihA,RihA)表达宿主,利用生物转化的方法将尿苷高效转化为尿嘧啶。首先构建pET22b-RihA质粒,在大肠杆菌BL21(DE3)中重组表达,研究尿苷的转化情况。采用优化pET22b-RihA质粒信号肽和与分子伴侣质粒共表达两种策略进一步提高大肠杆菌转化尿苷的效率。来源于碱性磷酸酶的PhoA信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株F在投底物发酵时转化效果最好,当底物浓度为65 g/L转化15 h时,菌株F几乎将尿苷完全转化,尿苷转化率达到98.9%,而原始菌株A的尿苷转化率仅为80.2%。进一步对菌株F转化尿苷的浓度进行优化,投入一倍体积的尿苷底物后继续培养约53 h尿苷转化完全,得到尿嘧啶产量为73.45 g/L,尿嘧啶产率为98.16%。发酵液上清中RihA酶活最高的为PelB信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株C,其RihA酶活是原始菌株A的10.0倍。其中总可溶性RihA酶活最高的为PhoA信号肽和分子伴侣DnaK-DnaJ-...     

芽孢杆菌β-折叠桶植酸酶的原核可溶性表达优化及包涵体复性研究

目的:来源于芽孢杆菌的β-折叠桶植酸酶基因PhyH,截去N端120个碱基编码的40个氨基酸后,成功构建了原核表达体系,通过两种方法分别得到有活性的目的蛋白PhyHT,并通过进一步纯化提高目的蛋白的纯度.方法:通过分子伴侣共表达系统提高目的蛋白的可溶性表达,并通过包涵体复性研究,从包涵体中制备出有活性的目的蛋白.结果:(1)目的蛋白PhyHT主要以包涵体形式存在于沉淀中;(2)通过优化表达条件,降低温度和诱导剂浓度均不能明显改善包涵体问题,通过构建分子伴侣共表达系统(即pG-KJE8、pGro7、pKJE7和pTfl6 4种分子伴侣质粒分别与重组表达质粒pET28b-PhyHT共表达),筛选能提高目的蛋白可溶性表达的分子伴侣质粒;(3)包涵体经过复性和进一步的纯化,得到了高纯度的有生物活性的目的蛋白.     

辛德毕斯病毒E2包膜蛋白可溶性表达条件的优化

目的:通过优化表达条件,提高辛德毕斯病毒E2包膜蛋白胞外区的可溶性表达量。方法:构建含E2基因胞外区的重组表达质粒pGEX-6p-1-E2,筛选合适宿主菌和诱导温度,并构建5种分子伴侣共表达系统(即pG-KJE8、 pGro7、pKJE7、 pG-Tf2和pTf16 5种分子伴侣质粒分别与重组表达质粒pGEX-6p-1-E2共表达),筛选最适分子伴侣质粒。结果:(1)E2蛋白的表达量在E.coli BL21、BL21 (DE3) pLysS、Rosetta (DE3)及Origami B (DE3) 4种表达菌中没有明显差别;(2)16℃诱导时E2蛋白在上清中可溶性表达量最高;(3)分子伴侣质粒pG-Tf2使目的蛋白的可溶性表达量提高了15.7%,作用最为显著。结论:通过优化表达条件及使用分子伴侣共表达系统提高了E2蛋白的可溶性表达,为进一步E2蛋白的相关研究奠定了基础。     

肠出血性大肠杆菌毒力因子Z1444的原核表达及其丝/苏氨酸激酶活性验证

目的:在大肠杆菌中表达肠出血性大肠杆菌(EHEC)毒力岛上的毒力因子Z1444并纯化,对其丝/苏氨酸激酶活性进行初步检测。方法:根据GenBank中Z1444基因序列及pET-28a(+)载体的多克隆位点设计引物,以EHECO157∶H7全菌裂解液为模板,经PCR钓取1047 bp的目的片段,与表达载体pET-28a(+)连接,构建重组表达质粒pET-28a(+)-Z1444,将其转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,IPTG诱导蛋白表达并经SDS-PAGE鉴定,利用体外反应体系鉴定重组蛋白的丝/苏氨酸激酶活性。结果:双酶切和测序鉴定表明,pET-28a(+)-Z1444原核表达质粒构建正确;诱导表达后经纯化,获得纯度在90%以上的可溶性重组Z1444,相对分子量约为38×103;体外酶活实验验证了Z1444的丝/苏氨酸激酶活性。结论:Z1444在大肠杆菌中获得高效可溶性表达,为后续功能验证奠定了基础。     

肝癌相关抗原SMP30重组基因的构建、表达及分子伴侣共表达系统的探索

旨在通过应用基因工程的方法构建、表达和纯化肝癌相关抗原SMP30,研究共表达分子伴侣提高基因工程蛋白表达的可溶性及效率。PCR扩增SMP30 cDNA序列,用基因工程技术构建重组表达质粒,转化E.coliBL21(DE3)pLysS宿主菌。表达蛋白经Ni-NTA亲和柱纯化获得HIS-SMP30融合蛋白;分别将4种表达不同分子伴侣的质粒(pG-KJE8、pGro7、pKJE7、pTf16)转入E.coliBL21(DE3)中;然后再将重组质粒转入含有分子伴侣质粒的细胞中,进行分子伴侣与重组质粒的共表达,SDS-PAGE检测目的蛋白的表达量与可溶性分析。经优化表达条件后,目的蛋白以包涵体形式表达,目的蛋白占总蛋白的60%以上;纯化后纯度高达95%以上;诱导共表达后,目的蛋白在上清含量极少,不到总表达目的蛋白的10%。成功构建出高效表达的SMP30重组质粒;加入到诱导表达体系中的4种分子伴侣质粒不能有效的促进可溶性蛋白的表达,pTf16共表达系统能增加目的蛋白表达量。     

乳酸克鲁维酵母乳糖酶的可溶性表达及优化

[目的]实现乳酸克鲁维酵母乳糖酶的可溶性表达,并初步研究其酶学性质。[方法]首先克隆了来源于乳酸克鲁维酵母的乳糖酶基因KLLAC,构建pET-KLLAC重组表达载体,并采用蛋白质复性及与pKJE7、pG-KJE8、pGro7、pG-Tf2和p Tf-16伴侣蛋白共表达等方式拟提高其可溶性表达;并优化产酶条件,进一步提高其可溶性;采用ONPG法测定其酶学性质。[结果]在5种伴侣蛋白中pGro7与KLLAC共表达时可溶性最高;产酶最优条件为:阿拉伯糖浓度0. 5 mg/m L,IPTG浓度0. 1 mmol/L,诱导温度20℃;在最优条件下,重组KLLAC与伴侣蛋白p Gro7共表达时,表达量及酶活最高;经纯化后,乳糖酶KLLAC比酶活最高为102. 36 U/mg。该酶的最适温度30℃,最适p H 7. 0。[结论]KLLAC与伴侣蛋白的共表达以及诱导条件的优化,有效提高了该酶的可溶性表达水平、酶活性及稳定性。     

人FGF21原核表达载体的构建及重组蛋白表达

构建人FGF21(fibroblast growth factor,FGF)cDNA的原核表达载体并诱导其重组蛋白表达。提取人肝脏总RNA后,经RT-PCR扩增获得目的片段,构建其T载体进行保存。再构建重组原核表达载体pET-28a(+)-h FGF21,重组质粒转化至大肠杆菌菌株BL21(DE3)中,在IPTG诱导下得到可溶性表达,采用亲和层析法纯化表达产物后,进行Western blot鉴定。成功构建重组质粒pET-28(+)-hFGF21,对其进行可溶性表达后成功纯化出his-hFGF21,经Western blot鉴定该融合蛋白可与FGF21抗体特异性结合。成功构建pET-28(+)-hFGF21,并可溶性表达his-hFGF21蛋白。     

人源酪蛋白激酶Ⅱ催化亚基的构建及表达纯化

目的:构建人源CK2催化亚基pET-28a(+)-hcsnk2a1和pET-28a(+)-hcsnk2a2重组质粒,并进行原核表达纯化得到高纯度融合蛋白,为进一步开展CK2生理病理机制研究以及CK2作为肿瘤抑制靶点相关抑制剂的筛选和评价提供实验基础。方法:利用合成的人源csnk2a1和csnk2a2目的基因片段,将酶切连接得到的重组质粒经测序验证后,进行大肠杆菌感受态BL21 (DE3)/Transetta (DE3)转化。使用合适浓度IPTG诱导融合蛋白的表达以得到可溶性的融合蛋白,并应用AKTA avant蛋白纯化仪和Ni2+-NTA预装柱进行纯化,蛋白纯度最后经SDS-PAGE胶分离后考马斯亮蓝染色和Western Blot检测鉴定。结果:测序结果表明pET-28a(+)-hcsnk2a1和pET-28a(+)-hcsnk2a2质粒均成功被构建;经转化诱导表达后,成功纯化得到相对分子量为42KD的his-hcsnk2a1和38KD的his-hcsnk2a2目的融合蛋白。结论:首次成功构建得到pET-28a(+)-hcsnk2a1和pET-28a(+)-hcsnk2a2质粒;并表达纯化得到高浓度和高纯度的his-hcsnk2a1和his-hcsnk2a2融合蛋白,为后期的蛋白功能研究和抑制剂筛选评价提供了基础。     

利用重组大肠杆菌生产双乙酰

大肠杆菌自身代谢特征具有发酵生产双乙酰的天然优势。利用PCR技术,以广泛用于双乙酰生产的Lactococcus lactis基因组DNA为模板,克隆得到α-乙酰乳酸合成酶基因α-als,将其构建在表达载体pET-30 a上。与能够高效表达3种大肠杆菌来源HSP 70家族分子伴侣的pKJE 7质粒共同转化E.coli BL21(DE3)。利用目的蛋白质分子伴侣共表达的方法,首次获得了能够高效表达具有酶活力的α-乙酰乳酸合成酶的重组大肠杆菌。在静置培养条件下,能够在该菌株的培养基中检测到双乙酰的生成。融合蛋白酶在温度为30-40℃和pH在6-7之间时具有较高的酶活,以丙酮酸为底物,该酶最适pH为6.8,最适温度为39℃。     

人乳头瘤病毒58型E6E7融合蛋白的原核表达、纯化及鉴定

目的:构建pET-42a(+)-HPV58E6E7原核表达质粒,诱导表达人乳头瘤病毒(HPV)58型E6E7融合蛋白。方法:采用PCR方法扩增出HPV58 E6E7融合基因的全长序列,利用DNA重组技术将其定向插入原核表达载体pET-42a(+)中,构建pET-42a(+)-HPV58E6E7原核表达质粒,用限制性内切酶酶切和核酸序列检测对重组质粒进行鉴定;将其转入宿主菌大肠杆菌BL21进行诱导以表达HPV58E6E7融合蛋白,并用谷胱甘肽琼脂糖树脂纯化回收HPV58E6E7融合蛋白,用SDS-PAGE及Western印迹鉴定表达蛋白的相对分子质量及抗原性。结果:PCR、限制性内切酶酶切和核酸序列检测证实重组质粒中插入的目的基因大小、方向正确;HPV58E6E7融合蛋白得到高效原核表达及纯化,表达蛋白的分子大小正确,抗原性良好。结论:pET-42a(+)-HPV58E6E7原核表达质粒构建成功,HPV58E6E7融合蛋白得到高效表达及有效纯化,为检测HPV58型治疗性疫苗的免疫效果提供了抗原。     

植原体免疫主导膜蛋白Imp基因原核表达载体构建及表达

旨在构建植原体免疫主导膜蛋白Imp基因原核表达载体,并进行初步表达。以重组克隆质粒pMD18-T-Imp为模板,PCR扩增Imp基因片段。构建表达载体pET-28a(+)-Imp,转化宿主菌E.coliBL21(DE3)。筛选阳性克隆,提取重组质粒作PCR鉴定、酶切鉴定及IPTG诱导表达鉴定。PCR及双酶切结果显示,重组质粒pET-28a(+)-Imp构建成功。经IPTG诱导BL21(pET-28a(+)-Imp)表达约20 kD的蛋白,与预期的携带6×His-Tag的目的蛋白(19.5 kD)大小相符,主要以包涵体形式存在。结果显示,构建的表达载体pET-28a(+)-Imp在E.coliBL21(DE3)中能够达一定量表达,为进一步纯化Imp蛋白奠定基础。     

Lactobacillus casei磷脂酶A_2基因在大肠杆菌中的重组表达

以Lactobacillus casei染色体基因组为模板,PCR扩增获得磷脂酶A2基因pla2,以pET-28a(+)为载体构建重组表达质粒pET-28a(+)-pla2。通过IPTG诱导实现磷脂酶A2在E.coli DE3中的重组表达。对诱导条件初步优化后,重组菌酶活最大可达2.8 U/mL。通过Ni-螯合柱对目的蛋白进行纯化,SDS-PAGE分析重组磷脂酶A2相对分子质量为1.7×104。通过酶学性质分析,最适温度为37℃,最适pH 8,比酶活为110 U/mg。     

分子伴侣协助下抗肿瘤抗生素美达霉素生物合成中的糖基转移酶Med-ORF8 的原核表达

糖基转移酶在天然产物的糖基化修饰过程中起关键作用。目前链霉菌源抗肿瘤抗生素美达霉素(Medermycin)生物合成途径中的糖基转移酶Med-ORF8的原核表达及酶学性质还未有研究。首先通过结构模拟确定Med-ORF8的端部加上His-标签不会影响其三维结构的正确折叠,然后利用2种pET原核表达载体来进行Med-ORF8的原核表达,发现以pET-28a(+)为载体进行表达时,目的蛋白产量非常高,但是以不可溶的包涵体形式为主。当分子伴侣基因(编码大肠杆菌触发因子)与Med-ORF8的编码基因共表达时,在优化诱导条件的情况下,可以有效减少包涵体的形成,提高了Med-ORF8的可溶性表达效率,为Med-ORF8的酶学分析打下基础。     

米曲霉（Aspergillus oryzae）果胶酸内切水解酶（PGA）在原核系统中重组表达

果胶酶具有广阔的商业用途,在食品工业上主要用于果汁和酒类的澄清、提高植物油的提取率、提高水果的硬度和植物纤维脱胶。米曲霉（Aspergillus oryzae）一直用于传统发酵食品的生产,自然条件下其果胶酶的产量较低。文献报道的果胶酶的重组表达成功的例子较少,且活性较低。通过RT-PCR 的方法,获得不含信号肽的果胶酸内切水解酶A(polygalacturonase A, PGA) 的cDNA,PGA cDNA 连入pET-28a (+)载体, 构建 pET-28a (+)-pga 质粒。pET-28a (+)-pga 转化Turner (DE3) placⅠ细胞,得到转化子pET-28a (+)-pga-Turner (DE3) placⅠ,首次实现了米曲霉PGA在大肠杆菌系统中过表达,进一步对PGA在大肠杆菌系统中表达的条件进行了研究。在37℃、220 r/min条件培养pET-28a (+)-pga-Turner (DE3) placⅠ细胞,OD₆₀₀至 0.8左右时,用500μmol/L isopropyl β-D-thiogalactogalactopyranoside (IPTG)进行诱导表达,在15℃和170r/min条件下继续培养24 h,表达效果最好,相对于每毫升培养基而言,产酶可达到70u/mL,是米曲霉自然条件产酶量的87.5倍,远优于文献报道的重组表达的PGA酶活     

米曲霉（Aspergillus oryzae）果胶酸内切水解酶（PGA）在原核系统中重组表达

果胶酶具有广阔的商业用途,在食品工业上主要用于果汁和酒类的澄清、提高植物油的提取率、提高水果的硬度和植物纤维脱胶。米曲霉（Aspergillus oryzae）一直用于传统发酵食品的生产,自然条件下其果胶酶的产量较低。文献报道的果胶酶的重组表达成功的例子较少,且活性较低。通过RT-PCR 的方法,获得不含信号肽的果胶酸内切水解酶A(polygalacturonase A, PGA) 的cDNA,PGA cDNA 连入pET-28a (+)载体, 构建 pET-28a (+)-pga 质粒。pET-28a (+)-pga 转化Turner (DE3) placⅠ细胞,得到转化子pET-28a (+)-pga-Turner (DE3) placⅠ,首次实现了米曲霉PGA在大肠杆菌系统中过表达,进一步对PGA在大肠杆菌系统中表达的条件进行了研究。在37℃、220 r/min条件培养pET-28a (+)-pga-Turner (DE3) placⅠ细胞,OD₆₀₀至 0.8左右时,用500μmol/L isopropyl β-D-thiogalactogalactopyranoside (IPTG)进行诱导表达,在15℃和170r/min条件下继续培养24 h,表达效果最好,相对于每毫升培养基而言,产酶可达到70u/mL,是米曲霉自然条件产酶量的87.5倍,远优于文献报道的重组表达的PGA酶活     

基于己糖激酶与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶共表达的辅酶NADPH高效再生

【目的】构建己糖激酶与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的大肠杆菌共表达体系,以葡萄糖为底物实现辅酶NADPH的高效再生。【方法】通过分子生物学方法,克隆己糖激酶HKgs、HKpp基因,并于Escherichia coli BL21(DE3)中表达,再将己糖激酶HKgs、HKpp分别与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶Gpd PP共表达,实现NADPH的原位再生。比较两个共表达工程菌的辅酶再生效果,并针对催化活力较高的工程菌BL21(HKgs+Gpd PP)进行表达条件优化。【结果】NADPH再生活力达到856 U/L。该辅酶再生体系与醇脱氢酶Adh R联合催化,使不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯的催化活力提高至原始值的2.5倍。【结论】通过己糖激酶与葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在大肠杆菌中的共表达,构建了一个新的NADPH高效再生体系,并用于醇脱氢酶催化的不对称还原反应。     

Coexpression of β-mannanase and xylanase genes in Escherichia coli

[目的]β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域.构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价.[方法]通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl.[结果]菌株诱导21h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍.[结论]SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外.此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好.菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础.     

红霉素链霉菌聚酮合成酶基因eryAIII的克隆及其在大肠杆菌中的表达

目的:在大肠杆菌中异源表达红霉素链霉菌聚酮合成酶eryAIII基因。方法:构建表达载体pET-m28a,PCR扩增高GC含量长片段基因eryAIII及分子伴侣GroELS的基因,并插入该载体,每个基因都能够独立启动和终止表达;将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3),用IPTG进行诱导表达。结果:NdeⅠ、HindⅢ分别酶切质粒pET-m28a/eryAIII-GroELS,琼脂糖凝胶电泳显示获得与预期大小相同的DNA片段;SDS-PAGE结果表明,重组大肠杆菌表达了由eryAIII编码的相对分子质量为348×103的蛋白;与GroELS共表达后,目的蛋白在上清中的表达量明显增加。结论:GroELS提高了eryAIII编码蛋白的可溶性,为红霉素合成通路在大肠杆菌中的重建奠定了基础。