甲醇周期诱导控制强化毕赤酵母生产猪α干扰素

利用甲醇营养型毕赤酵母生产猪α干扰素(pIFN-α),诱导过程一般在高细胞密度、定值控制甲醇浓度于5～10g/L下进行,此时、溶解氧浓度(DO)自然下降到接近于0的水平。如果高好氧的毕赤酵母长期处在高甲醇/低DO的诱导浓度环境会导致其代谢活性恶化,胞内甲醇积累严重,pIFN-α表达生产效率低。为此,提出了一种甲醇周期诱导控制策略来强化pIFN-α生产。先将甲醇控制于高浓度达7h,再降低甲醇流加速率,将DO控制在20%左右约4h,一共重复6个循环。采用上述周期控制策略,毕赤酵母代谢活性可以长期维持在较高水平;胞内甲醇处于极低水平(≤0. 003g/g DCW),解除了甲醇毒性效应; pIFN-α活性达到3. 90×10~7IU/ml的最高水平,是定值控制甲醇浓度时的1. 86倍。     

降低诱导温度提高毕赤酵母甲醇代谢关键酶基因转录水平和猪-α干扰素生产性能

以一株表达猪-α干扰素(pIFN-α)重组毕赤酵母为研究对象,考察了诱导温度对pIFN-α表达、细胞代谢活性及甲醇代谢关键酶的影响.在5 L发酵罐开展毕赤酵母高密度流加培养生产表达pIFN-α研究,利用实时PCR技术对不同诱导温度、诱导稳定期的胞内甲醇代谢关键酶(包括解毒酶)基因转录水平进行定量分析.低温(20℃)可以...     

甲醇浓度对毕赤酵母表达重组人复合α干扰素分离纯化得率的影响

研究了毕赤酵母Pichia pastoris表达的重组人复合α干扰素(cIFN)时不同诱导甲醇浓度对cIFN分离纯化得率的影响,并分析了原因.在5L罐中采用0.25、0.50和0.75％(W/V)三个甲醇浓度诱导时,在0.75％高甲醇浓度诱导下cIFN表达水平最高,达到2.06 g/L,是0.25％低甲醇浓度诱导的1.24倍,但是低甲醇浓度诱导下cIFN分离纯化得率却高于高甲醇诱导浓度下3.75倍.另外,低甲醇浓度下发酵上清液cIFN抗病毒活性为2.85×108IU/mL,较高甲醇浓度提高了4.48倍.进一步采用SDS-PAGE和Native-PAGE免疫印迹分析不同条件下发酵液中cIFN存在状态,发现在高甲醇浓度下cIFN容易形成大量的聚合体,分别为共价聚合和非共价聚合,而cIFN单体含量较少,但是低甲醇浓度诱导下情况完全相反.最终在0.25％甲醇诱导下分离纯化1L发酵上清液可得0.73 g单体cIFN,是0.75％甲醇诱导下的3.84倍.     

呼吸商监控毕赤酵母表达猪α干扰素活性水平的研究

在5L发酵罐下开展毕赤酵母流加培养表达pIFN-α研究。通过多批次研究,结果表明：诱导阶段,RQ稳定情况可以作为反映底物甲醇浓度水平是否合适以及pIFN-α活性高低的监控指标。当甲醇浓度在8～12g/L水平时,RQ在整个诱导阶段能稳定在0.4～0.5之间某个特定值上,同时pIFN-α最高活性都能维持在106IU/mL水平上;而当甲醇浓度在0～5g/L或15～20g/L范围内时,RQ很不稳定,分别在0.15～0.4和0.4～0.8区间上下振动,相应的pIFN-α最高活性也只在10^3IU/mL和10^4IU/mL水平上。     

猪α-干扰素的原核表达及活性测定

目的：表达并纯化出具有生物学活性的重组猪α-干扰素。方法：根据前期合成的猪α-干扰素基因序列设计引物,用PCR方法扩增出猪α-干扰素基因,并将其定向克隆入原核表达载体pET28中,酶切及测序鉴定正确后,转化大肠杆菌BL21进行诱导表达,对表达产物通过镍琼脂糖凝胶柱亲和层析纯化、透析法复性后,采用微量细胞病变抑制法测定重组猪α-干扰素的活性。结果：测序结果表明构建了猪α-干扰素原核表达载体pET28-poIFN-α;诱导表达后经SDS-PAGE分析,在相对分子质量约21×10^3的位置出现明显的诱导蛋白条带,与目的蛋白大小相近;经分析表达产物主要以包涵体形式存在,约占菌体总蛋白的36%,纯化后的目的蛋白纯度约为90%;采用微量细胞病变抑制法测定其活性约为1.67×10^6U/mg。结论：获得了纯度较高并具有较高活性的重组猪α-干扰素,为下一步研究猪α-干扰素药物价值及其生物制剂的生产、应用奠定了基础。     

猪干扰素-γ基因在毕赤酵母中的分泌表达

将去除信号肽的猪干扰素-γ（PoIFN-γ）基因置于酿酒酵母α因子分泌信号的DNA序列后, 构建成pPIC9K-α-PoIFN-γ分泌型重组表达载体, 电转化导入毕赤酵母GS115中,经G418筛选后获得2株多拷贝插入的重组子。SDS-PAGE和Western blot分析结果表明,所获得的重组子能够分泌表达出17kD和23kD左右的PoIFN-γ特异蛋白,其表达量为108mg/L,占培养液总蛋白的60%。实验首次在毕赤酵母表达系统中实现了PoIFN-γ基因的分泌表达。     

α-2b干扰素重组质粒的建立及在毕赤酵母中的表达

目的:采用基因工程手段构建基因工程菌表达α-2b干扰素。方法:根据毕赤酵母密码子嗜好性原理设计并合成α-2b干扰素基因序列,将其插入到毕赤酵母Pichia pastoris的分泌型表达质粒pPIC9K中,得到重组分泌表达质粒pPIC9K-IFNα-2b,并用电转化法转化P.pastoris GS115。筛选出整合型His Muts菌株,进一步用G418筛选获得高拷贝转化子,经5d诱导表达后SDS-PAGE检测。结果:菌落PCR和序列测定结果显示重组表达质粒已成功构建,SDS-PAGE结果显示目的蛋白已成功表达。结论:在毕赤酵母中成功表达α-2b干扰素。     

毕赤酵母高密度培养表达鸡α-干扰素的工艺研究

考察了10 L罐规模条件下pH、温度、装液量以及碳源流加模式对毕赤酵母高密度培养表达鸡α-干扰素的影响,确定了最优的生产工艺:在pH5.5、28℃、40%装液量条件下,当初始碳源耗尽的情况下,进行甘油和甲醇混合(流加体积速率比为20∶1)脉冲流加,产物鸡α-干扰素抗病毒活性最高,可达3×106 IU/mL。将该工艺在50 L发酵罐规模条件下进行放大,重复20批,结果表明此过程重复性较好,且目的蛋白表达量稳定,具有工业化生产的实际应用价值。     

毕赤酵母表达猪干扰素-γ基因及其抑制蓝耳病病毒效果

为了研究和应用猪重组干扰素-γ（rPoIFN-γ）预防和治疗病毒性疫病,将大白猪PoIFN-γ基因插入到酵母整合载体pHIL-S1、构建了重组GS115工程菌（pHIL-S1/rPoIFN-γ）。经过SDSPAGE、Western blot分析和抗滤泡性口炎病毒（VSV）活性测定,证实rPoIFN-γ分子量为18 kD,在GS115中的表达量为18%;其抗VSV活性为450～540 u/mL。用rPoIFNγ处理猪肺巨噬细胞系Marc145后,经细胞病变抑制法（CPE50）测定,rPoIFNγ可以抵抗蓝耳病病毒（PRRSV）感染。结果显示酵母表达的rPoIFN-γ是有应用价值的抗病毒生物工程制剂。     

猪α1-干扰素的基因改造与高效原核表达

poIFNα1基因中含有大量的大肠杆菌稀有密码子,为了获得高表达,使用了大肠杆菌的偏爱密码子,人工合成了poIFN|α1成熟蛋白编码基因。在保留编码蛋白序列的同时,使其5′端A+T的含量增加到最大限度,并将其终止密码子改为TAA。将合成的poIFNα1成熟蛋白编码基因插入原核单纯表达载体pRLC中,转化大肠杆菌DH5α。实现了poIFNα1在大肠杆菌中的高效表达,表达产物以包涵体形式存在。纯化的包涵体经含DTT的6 mol/L盐酸胍的变性液溶解及含GSHGSSG的复性液复性处理,复性后的表达产物浓缩后经凝胶层析纯化,细胞病变抑制法测定表明,重组poIFNα1具有较高的抗病毒活性,约为6.4x10⁶u/mg。      

甲醇/山梨醇共混流加诱导改变毕赤酵母生产猪α干扰素过程的代谢产能途径强化发酵性能

旨在探讨毕赤酵母生产猪α干扰素过程的代谢产能规律及其对发酵性能的影响。在10 L罐下,开展了不同诱导条件下的毕赤酵母高效发酵生产猪α干扰素过程的代谢酶学和能量再生分析研究。结果表明:甲醇单独诱导条件下、将诱导温度从30℃降低到20℃,胞内醇氧化酶(AOX)、甲醛脱氢酶(FLD)和甲酸脱氢酶(FDH)的比活性增加显著,细胞的甲醇代谢和甲醛异化产能能力、猪α干扰素抗病毒活性大幅提高,最高抗病毒活性达到1.4×106IU/mL,约为30℃诱导条件下的10倍。30℃、甲醇/山梨醇共混流加下,主要供能途径由甲醇单独诱导时的甲醛异化代谢转向TCA循环,甲醛异化供能途径被弱化、毒副产物甲醛的生成积累得到抑制,走向目标蛋白合成途径的甲醇分配比例得到提高。此时,最高抗病毒活性达到1.8×107IU/mL,是30℃甲醇单独诱导下最高活性的100倍以上。更加重要的是,共混流加诱导可以在常温、使用空气供氧的条件下进行,发酵成本明显下降、整体发酵性能改善显著。     

鸡α干扰素在毕赤酵母中的表达及糖基化对其表达的影响

目的:实现鸡α干扰素(ChIFNα)在毕赤酵母GS115中的表达,并考察糖基化对其表达的影响。方法:人工合成按照毕赤酵母偏好密码子优化的ChIFNα基因,克隆至分泌表达载体pPIC9,电转到毕赤酵母GS115中进行表达。利用定点突变对ChIFNα基因序列中4个糖基化位点进行缺失,SDS-PAGE分析N-糖基化对毕赤酵母表达ChIFNα的影响。结果:ChIFNα在GS115中获得了表达,在摇瓶发酵条件下,表达量为35.2 mg/L;构建了缺失1~4个糖基化位点的4个突变体,在GS115中实现了表达,分析表达结果显示,与未突变的ChIFNα对照相比,突变体的糖基化程度和表达量都有大幅度下降。结论:N-糖基化对于毕赤酵母表达ChIFNα具有重要影响,无糖基化的ChIFNα在毕赤酵母中表达量极低。     

干扰素与转铁蛋白融合蛋白在毕赤酵母中的表达及鉴定

利用重叠 PCR 技术将干扰素 (interferon , IFN) 基因与转铁蛋白 N 端半分子 (transferrin N-terminal half-molecule , TFN) 基因在体外融合,融合基因和单独的 TFN 基因分别克隆至真核表达载体 pPIC9 中,转化毕赤酵母 GS115 ,得到的转化子经诱导表达后在发酵上清中均获得了表达 . 经 SP Sepharose Fast Flow 阳离子交换层析、 Phenyl Sepharose Fast Flow 疏水层析纯化,获得了纯度大于 93 ％的重组融合蛋白 IFN-TFN 和纯度大于 95 ％的重组 TFN 样品 . 生物活性实验证明融合蛋白 IFN-TFN 具有抗病毒活性 . 铁饱和实验证明融合蛋白 IFN-TFN 和单独的 TFN 具有相同的铁结合能力 . 因而 TFN 可望作为 IFN 的天然运输载体 .     

甲醇酵母分泌表达重组人干扰素α1b纯化工艺的建立

建立适合大规模、低成本生产重组人干扰素α1b(Recombinanthumaninterferon α1b ,rhIFN α1b)的纯化工艺。采用高效分泌表达rhIFN α1b的甲醇酵母工程菌发酵 ,收集离心后的上清液 ,超滤脱盐 ,经离子交换柱和分子筛柱层析纯化。纯化的rhIFN α1b的纯度为 98%以上 ,比活性 2 .4× 10 7IU/mg ,活性回收率 14 % ,相对分子质量 1980 0和等电点 5 .0。经检测 ,rhIFN α1b蛋白N 端 15个氨基酸序列与正常对照完全符合。该纯化工艺简便 ,时程短 ,重复性好 ,适合于大规模生产     

猪干扰素-α基因的克隆及其植物表达载体的构建

目的:克隆与分析猪干扰素-α(INF-α)基因,构建猪干扰素基因的高效植物表达载体。方法:根据NCBI中DQ248997序列设计引物,以猪的总DNA为模板,PCR扩增出猪的INF-α基因,克隆至pBS-T载体后进行序列分析,构建猪干扰素基因的植物表达载体。结果:实验所克隆序列经Blastn比对,98%的核酸序列相同,98%的蛋白质序列相同,3个非功能性氨基酸与基因库中序列不一致,推测为猪INF-α的一个亚型。构建的2个植物表达载体经BamHⅠ/SacⅠ限制性内切酶消化,均可得到570bp的目的基因。结论:成功克隆了猪的INF-α基因,并构建出含猪INF-α基因的高效植物表达载体pBI121/INF和pCAMBIA1301/INF。     

诱导相温度对毕赤酵母表达重组人复合α干扰素聚合的影响

研究了Pichia pastoris表达重组人复合α干扰素(cIFN)时诱导期温度对cIFN形成聚合体的影响。在5L罐上考察毕赤酵母在不同温度(30、25、20℃)下诱导时菌体生长和cIFN表达的差异,发现毕赤酵母在20℃下菌体生长不受影响,总蛋白表达量有所降低,相当于30℃发酵时胞外总蛋白的67.8%。但是通过非还原性电泳、Native-PAGE及Western blotting分析发现较高温度(30℃)诱导表达时,分泌到胞外的cIFN容易形成聚合体,单体含量很少。诱导相控制温度为20℃时,明显降低了cIFN聚合体的形成,cIFN单体量为570mg/L,发酵上清液抗病毒活性为1.05×109IU/mL。与控制诱导相温度为30℃相比,cIFN单体量提高了7.2倍,发酵上清液中单位体积的cIFN抗病毒活性提高了38.7倍。     

甲醇／山梨醇共混诱导改善重组毕赤酵母表达猪a干扰素发酵过程和NADH再生效率

在10L发酵罐中利用重组毕赤酵母诱导表达猪a干扰素（pIFN-a）,考察甲醇／山梨醇共混诱导策略对pIFN-a表达水平提高和能量（NADH）再生效率的影响。结果表明：在诱导稳定期,甲醇／山梨醇共混诱导可弱化细胞的甲醇代谢,有利于缓解毒副中间产物（过氧化氢、甲醛等）的生成积累;以0．785g／（L·h）的速率缓慢共混流加山梨醇时,pIFN-a抗病毒活性最大,最高活性可达1．8×107IU／mL,与30℃常温甲醇单独诱导（最高活性1．0X10。IU／mL）和20℃低温甲醇单独诱导（最高活性1．4×lO6IU／mL）相比,活性均大幅提高,且胞外pIFN-a的降解减缓;发酵体系的抗高甲醇浓度冲击能力有效提高,发酵生产的稳定性增强;能量利用效率大幅提高,NADH的再生利用效率提高了29％-84％。     

猪β-干扰素的原核表达及其对猪流行性腹泻病毒的抑制作用研究

本研究通过PCR技术克隆了猪β干扰素全基因,设计引物亚克隆猪β干扰素成熟蛋白编码基因并对,5’端1个稀有密码子进行了大肠杆菌偏嗜性改造。构建了猪IFN-β原核单纯表达载体pRLC-poIFNβ,实现了poIFN-β在大肠杆菌中的表达,表达产物约占菌体总蛋白的17.3%。表达产物以包涵体形式存在,用含6mol/L盐酸胍的变性液溶解及含GSH-GSSG复性液复性处理,复性后的表达产物经凝胶层析纯化后,MDBK细胞-VSV病变抑制法测定结果表明,重组猪β干扰素具有良好的抗病毒活性,约为5.6x105U/mg。用重组猪β干扰素处理猪肾传代细胞PK-15后,细胞病变抑制法(CPE50)测定结果表明:重组猪β干扰素可显著抑制猪流行性腹泻病毒(PEDV)的感染。     

联合策略优化犬α干扰素的酵母表达

前期研究在毕赤酵母中分泌表达了犬α干扰素(CaIFN),其活性较高但产量未达到理想水平.目前工作的重点是提高重组蛋白产量.构建含有1、2、4、6、8拷贝CaIFN基因的酵母转化子,其中KM-6CaIFN产量最高,与KM-1CaIFN相比提高了200.6％.共表达8种分子伴侣,其中Hac蛋白能够提高KM-6CaIFN和K...     

猪IFNα基因在毕赤酵母中的高效分泌表达

巴斯德毕赤酵母载体质粒pPICZαA含有强启动子PAOX1和α-MF信号肽序列,构建猪IFNα基因的重组质粒pPICZαA-IFNα,并转入E.coli JM109中,得到转猪IFNα基因工程菌,经酶切鉴定克隆到载体pPICZαA上的外源基因即为猪IFNα基因。通过电击将经SacⅠ酶切后线性化的pPICZαA-IFNα质粒转化到巴斯德毕赤酵母KM71中。SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物的结果表明,分泌于胞外的猪IFNα蛋白分子量比猪IFNα理论值分子量稍大,估计是糖基化的原因。表达的蛋白可发生正确的抗原-抗体反应,表达量为 0.45 mg/mL。将蛋白表达上清经细胞毒性实验检测表达产物的抗病毒活性为2.1×104 IU/mL。Abstract: The porcine alpha interferon gene was inserted into the Pichia pastoris expression vector of pPICZαA which contains AOXⅠpromoter and α-factor signal sequence.The recombinant plasmid was transformed into host cell E.coli JM109 and then was extracted for analysis of restriction enzymes.It was confirmed that heterogeneous gene spliced into vector pPICZαA was IFNα gene. The recombinant plasmid of pPICZαA-IFNα was linearnized by SacⅠand transformed into KM71 by electroporation. SDS-PAGE and Western blot analysis showed that IFNα product was observed in the supernants with a little larger molecular weight size than the natural IFNα.The rIFN gene has the same antigenicity as natural one.The expressed rIFN accumulated up to about 0.45mg/mL.The cytokine activity of the supernants was vertified by WISH/VSV system,which is about 2.1×104IU/mL.