猪胰岛素前体在酵母Kluyveromyces lactis中的分泌…

通过对包括猪胰岛素前体（ＰＩＰ）基因在内的表达框架克隆至质粒ｐＫＤ１衍生的两种载体上而在酵母Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｌａｃｔｉｓ中分泌表达猪胰岛素前体。根据放射免疫测定结果,猪胰岛素前体的表达水平为２０－３０ｍｇ／Ｌ,猪胰素胶体经过胰肽被转变基因工程人胰岛素,分析结果表明,来自Ｋ．ｌａｃｔｉｓ的人胰岛素,其氨基酸组成、晶体形状和生物活力天然胰岛素相同。     

单链胰岛素前体在酵母中的分泌表达及其转变成人胰岛素

将化学合成的单链猪胰岛素前体(PIP)基因和用聚合酶链反应得到的α交配因子前导顺序(αMFL)基因插入质粒pVT102-U的醇脱氢酶基因ADH1的启动子和3’终止顺序之间而生成质粒pVT102-U/αMFL-PIP.被pVT102-U/αMFL-PIP转化的酵母(Saccharomyces cerevistae)可表达单链前体并分泌到培养基中.前体在纯化后可通过胰蛋白酶的转肽作用转变成人胰岛素.纯化的人胰岛素具有全部活力并可结晶.人胰岛素的总收率为每升培养液25mg.     

毕赤酵母高密度表达重组猪胰岛素前体的研究

对摇瓶和50L罐上的重组菌毕赤酵母(Pichia pastoris)表达猪胰岛素前体(PIP)的发酵过程进行了研究。摇瓶发酵中,最佳诱导周期为60 h左右,诱导期甲醇的最佳加入量为每日2．0%～2．5%。50L发酵过程分为批发酵、补料和诱导表达3个阶段。生长期(批发酵和补料阶段)细胞干重与培养时间的关系可用模型y= 0．6525e~(0．1909t)来描述。在批发酵阶段和补料阶段,流加的氨水和甘油几乎全部用来合成菌体和维持,没有其他副产物产生。诱导表达阶段流加的氨水和甲醇分别约有80%和70%被菌体利用。将摇瓶与发酵罐的实验结果进行了比较,发现摇瓶发酵的限制因子很可能是溶氧,而罐发酵的限制因子为碳源,因此,将摇瓶实验的结果放大到发酵罐时调整了控制策略,加大了甲醇的补料速率,最终PIP浓度达到1．72g/L。     

中心复合实验设计法优化重组毕赤酵母表达猪胰岛素前体的培养基和诱导pH

毕赤酵母中猪胰岛素前体(Porcine Insulin Precursor,PIP)的表达受到培养基组成及培养环境的影响。本文首先通过部分因子法设计实验,筛选出影响PIP表达的显著因子。实验结果表明,在试验范围内,甲醇补料量和硫酸铵浓度为正效应因子,诱导pH为负效应因子。在此基础上,经过快速登高法逼近显著因子的最优值后,再在此值附近利用中心复合法设计实验,最终得到了PIP表达的最佳条件。经过多批次实验验证,在此条件下PIP的表达量为120.4mg/L,比优化前的值41.5mg/L提高了将近两倍。     

人胰岛素在甲醇酵母Pichia pastoris中的分泌表达

将猪胰岛素前体基因和在其５’端引入９个氨基酸的间隔肽序列的ＰＩＰ基因插入到Ｐｉｃｈｉａ ｐａｓｔｏｒｉｓ的分泌表达质粒ｐＰＩＣ９中,得到分泌表达质粒ｐｐＩＣ９／ＰＩＰ和ｐＰＣ９／ｓｐ－ＰＩＰ７并用以转化ｐａｓｔｏｒｉｓ ＧＳ１１５。用点杂交筛选,获得高拷贝转化Ｐ３９（－ｓｐ）和Ｓ５１（＋ｓｐ）。     

人胰岛素原基因在酵母中的分泌表达

 我们研究了外源基因——合成的人胰岛素原基因在酵母α因子系统中的表达和分泌。用表达载体YTI-15转化酵母63号株可得到每升约2毫克的人胰岛素原分泌产物。     

不同猪胰岛素前体基因拷贝数Mut~+型毕赤酵母的摇瓶发酵研究

毕赤酵母是优秀的外源蛋白的表达系统之一。本文对Mut~+型的不同PIP基因拷贝数的毕赤酵母进行了摇瓶试验。研究了生长特性以及对外源蛋白表达量的影响等。发现了低拷贝和高拷贝的蛋白表达量、生长情况有差异。G12重组菌的PIP表达量最高为181.6mg/L,是单拷贝重组菌表达量的12.6倍。对于基因拷贝数低于12的菌株,PIP表达水平与PIP基因拷贝数成线性关系(r=0.996)。     

用改进的寡核苷酸诱导突变法改造人胰岛素前体基因

我们用改进了的寡聚核苷酸诱导突变法,将两个单一限制性内切酶位点引入人胰岛素前体B链与C链连接处附近,及C链与A铁连接处附近。用含U模板法将B链第30个残基密码子ACC改成ACG,从而引入MluⅠ位点。用修改了的缺口双链DNA突变法,将A链第4个残基密码于GAG改成CTG,引入了一个PstⅠ位点。突变效率的为17％-36％。这个突变体在人胰岛素前体结构及蛋白质折叠的研究中,将有利于更换不同的C-肽。     

新型重组毕赤酵母产人胰岛素前体的表达工艺研究

以毕赤酵母为异源表达宿主合成人胰岛素前体,在实验室研究和工业生产中已有广泛应用。目前研究主要使用天然甲醇诱导型AOX1启动子,以甲醇为单一基础碳源进行胰岛素前体的诱导发酵生产。但在毕赤酵母高密度发酵生产过程中,甲醇代谢过程耗氧大、产热高,补料控制工艺复杂,限制了发酵生产的放大。基于前期对启动子AOX1的转录调控设计研究,提出以人工设计的高效组成型转录调控器件CSAD_5驱动胰岛素前体基因表达,开发了以葡萄糖为碳源的发酵生产工艺,以解决甲醇体系中的产热、耗氧及工艺控制问题。在此基础上,通过增强筛选压力提高异源基因拷贝,获得了一株胰岛素前体高表达重组毕赤酵母,利用优化的培养工艺在5L反应器水平发酵生产,胰岛素前体产量在108h达到1. 85g/L,为目前报道以葡萄糖为碳源,生产人胰岛素前体的最高水平,为胰岛素前体的工业生产及毕赤酵母的应用提供了新的思路和方法。     

Secretory Expression of Insulin Precursor in Pichia pastoris and Simple Procedure for Producing Recombinant Human Insulin

Abstract

In this work, Pichia pastoris was applied to produce human insulin by a simple procedure. The synthesized insulin precursor (ILP) gene was inserted into pPIC9K to obtain secretary expression plasmid pPIC9K/ILP. Pichia pastoris GS115 was transformed by pPIC9K/ILP and the high expresser was screened. In a 16 L fermentor, the insulin precursor production was 3.6 g/L. Insulin precursor, purified by one-step chromatography, was converted into human insulin by transpeptidation. The yield of the processing procedure from insulin precursor to insulin reached up to 70%. In vivo assay showed that the biological activity of the produced recombinant human insulin was 28.8 U/mg.     

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。     

人血清白蛋白在乳酸克鲁维酵母中的表达

以乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis,K.lactis)GG799为宿主对人血清白蛋白(HSA)进行分泌表达。以pPIC9k-HSA为模板,采用带有XhoⅠ和NotⅠ酶切位点的引物PCR扩增获得HSA基因,经XhoⅠ和NotⅠ双酶切后插入pKLAC1,构建表达载体pKLAC1-HSA。经SalⅡ线性化后,电击转化K.lactis GG799,用含5 mmol/L乙酰胺的YCB平板筛选阳性转化子。提取基因组DNA,采用PCR方法对转化子鉴定后进行摇瓶发酵。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及Western blot分析发酵上清液中的表达产物,并初步分析酵母基础N源(YNB)对HSA在K.lactis GG799中表达的影响。结果表明,HSA成功在K.lactis GG799中分泌表达,表达量为81μg/mL,遗传稳定性好。     

重组人胰岛素制备过程中转肽工艺的研究

目的：酵母表达体系制备重组人胰岛素的工艺中,转肽反应属于酶促半合成反应,过程复杂,成本高昂,通过实验研究提高反应效率,降低反应成本。方法：通过优化转肽反应中胰蛋白酶和双保护苏氨酸（Thr（But）OBut）的比例,寻找有利的反应条件,为进一步的条件确定奠定基础;从提高转肽反应物的反应效率出发,调整工艺顺序,将一步转肽反应调整为两步转肽反应;以胰蛋白酶和双保护苏氨酸两种反应物,进行综合成本分析比较;同时采用药典方法测定两种不同工艺制备的重组人胰岛素,进行生物活性的比较分析。结果：通过实验研究,一步转肽反应的收率最高可以达到74%,而两步转肽收率的收率最高可以达到90%;两步转肽反应相比一步转肽反应,酶量减少70%,双保护苏氨酸的使用量降低62.5%,同时提高了转肽反应中胰岛素原的反应浓度,达到12.5 mM,有着进一步开发的潜质;生物活性测定两种工艺生产的重组人胰岛素均符合中国药典的要求。结论：两步转肽反应对比一步转肽反应,提高了反应效率,产物的纯度较高,降低了反应的成本,有利于提高国产胰岛素的市场竞争力。     

抗HER2人源化单克隆抗体在乳酸克鲁维酵母中的高效表达及其产物分析

目的：在乳酸克鲁维酵母中实现抗HER2人源化单克隆抗体的表达。方法：应用PCR扩增抗HER2人源化单克隆抗体的轻、重链基因,将扩增产物分别克隆入酵母表达载体pYES 2/ochI和pPICZαA/ura3,经限制性内切酶以及DNA序列测定分析插入片段正确后,将重组质粒转化乳酸克鲁维酵母(Δura3)。转化子用半乳糖诱导,经间接ELISA和Western blot鉴定所表达产物的产量以及和抗原结合的活性。结果：构建了抗HER2人源化单克隆抗体轻、重链表达载体pYES 2/ochI+αL和pPICZαA/ura3+αH,摇瓶培养表达产量可达(120±20)mg/L;经还原和非还原SDS-PAGE分析,抗体的轻、重链能够通过分子间二硫键正确装配;所表达抗体可与HER2胞外域特异性结合。结论：实现抗HER2人源化单克隆抗体在乳酸克鲁维酵母中的表达,具有与其抗原特异性结合的能力。     

扣囊复膜孢酵母α-淀粉酶基因在乳酸克鲁维酵母中的表达与重组酶性质

通过PCR方法从扣囊复膜孢酵母基因组DNA中克隆获得α-淀粉酶基因成熟肽编码区（SfA）,插入乳酸克鲁维酵母表达载体pKLACl的d因子信号肽下游,构建重组表达载体pKLACl-SfA。重组载体转化乳酸克鲁维酵母GG799,筛选获得表达α-淀粉酶SfA水平较高的重组茵。酶活检测和SDS．PAGE电泳检测均显示,重组茵分泌重组酶SfA到发酵液中。酶学性质研究表明：SfA最适温度为45℃,最适pH5．0,在pH4．5～5．5、50℃条件下保持稳定。Ca2＋等二价金属离子对SfA酶活有激活作用,EDTA强烈的抑制SfA活性。HPLC分析显示SfA水解糊精获得麦芽寡糖和少量葡萄糖,其中麦芽三糖是主要产物,占水解产物总量的52％。     

Mannoproteins from the cell wall of Kluyveromyces lactis

Abstract Wall mannoproteins from Kluyveromyces lactis have been solubilised by treatment of cell walls with sodium dodecyl sulphate (SDS) or zymolyase. While the former reagent liberates a large number of molecular species, zymolyase preferentially releases a high-molecular-weight material that is sensitive to endo- β - N -acetylglucosaminidase H, and a 29-kDa molecule that reacts with the antiserum raised against a similar species from walls of Saccharomyces cerevisiae . In contrast with observations on isolated walls of S. cerevisiae , dithiothreitol pretreatment of K. lactis walls does not enhance the effect of zymolyase upon mannoprotein release. However, the action of thiol agents is still necessary to obtain protoplasts by zymolyase digestion from K. lactis whole cells.     

Potential relationship between glutathione metabolism and flocculation in the yeast Kluyveromyces lactis

Reduced glutathione (GSH) is involved in biochemical and physiological processes in cells. Flocculation is an important mechanism in microorganisms. The present study concerned the potential relationship between GSH metabolism and flocculation. Two yeast strains, a flocculent (Kluyveromyces lactis 5c) and a nonflocculent (Kluyveromyces lactis 5a) strain, were used. The level of intracellular GSH measured during the growth period was significantly higher in the nonflocculent than in the flocculent strain; in contrast, the flocculent strain exhibited brighter staining of vacuoles than the nonflocculent strain when observed using epifluorescence microscopy. Compounds acting either on flocculation (EDTA, galactose) or on GSH metabolism (buthionine sulfoximine, and N-acetylcysteine) were tested on the flocculent strain during the growth period. Both EDTA and galactose fully inhibited flocculation and induced GSH overproduction of 58% and 153%, respectively. Buthionine sulfoximine decreased GSH level by 76% but had no effect on flocculation; N-acetylcysteine increased the GSH level and flocculation by 106% and 41%, respectively. Combination of EDTA and N-acetylcysteine produced similar effects than with each of them. Combination of galactose and N-acetylcysteine increased the GSH level but decreased flocculation. These results demonstrated that GSH homeostasis is linked to the flocculation mechanism. A hypothesis related to stress is given.