ELP_(30)-tag蛋白纯化能力的原核表达研究

目的:探究一种小分子量类弹性蛋白标签(elastin-like protein tag,ELP tag)——ELP_(30)-tag在原核表达系统中的蛋白纯化能力。方法:人工合成ELP_(30)-tag基因并将其构建于pET-28a(+)载体,结合2种内含肽(intein1和intein2)基因和增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP)基因,构建4个含有不同元件序列的原核表达载体:pET-ELP_(30)、pET-ELP_(30)-eGFP、pET-ELP_(30)-intein1-eGFP和pET-eGFP-intein2-ELP_(30);将表达载体转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导重组蛋白表达,并通过可逆相变循环(inverse transition cycling,ITC)纯化重组蛋白ELP_(30)、ELP_(30)-eGFP、ELP_(30)-intein1-eGFP和eGFP-intein2-ELP_(30),随后通过调节溶液pH值或添加二硫苏糖醇(DL-Dithiothreitol,DTT)分别诱导intein1和intein2断裂,最后再经ITC分离获得纯eGFP。结果:利用设计的ELP_(30)-tag成功纯化获得了重组蛋白ELP_(30)、ELP_(30)-eGFP和eGFP-intein2-ELP_(30);重组蛋白ELP_(30)-intein1-eGFP和eGFP-intein2-ELP_(30)中的内含肽可经诱导发生断裂而释放eGFP,但未能分离获得纯eGFP。由此为小分子量ELP-tag的运用和优化设计奠定了一定基础。     

类弹性蛋白标签在重组蛋白分离纯化中的应用

类弹性蛋白(elastin-like polypeptide,ELP)是一种非常有前途的重组蛋白分离纯化标签.这种人工合成的蛋白质多肽是由五肽重复序列单元(VPGXG)串联组成,具有温度诱导的可逆相变特性.ELP与目的蛋白融合后,赋予重组蛋白相类似的可逆相变性质.多次可逆相变循环(inverse transition cycling,ITC)之后,就可以从蛋白溶液混合液中选择性地分离出ELP融合蛋白,再经特异性酶切或者改变环境条件引发内含肽发生自我剪切去除ELP标签,从而得到单一的目的蛋白,实现简单快速分离纯化重组蛋白.目前,该技术已成功应用于原核大肠杆菌和植物表达系统中.大肠杆菌表达ELP-绿色荧光融合蛋白的最高产量可达1.6 g/L.这种非色谱分离纯化重组蛋白的方法具有技术简单、操作快速、成本低、易于扩大等优点.重点从该技术的原理、技术路线以及发展方向进行综述.     

带红色荧光蛋白靶向线粒体载体的构建与表达

选取由核表达的线粒体蛋白细胞色素C氧化亚单位Ⅷ（COX8）的前导序列为靶序列,从人胚胎肺成纤维细胞中扩增出COX8的前导序列,插入到pcDNA3．1／myc—HisA中,并将pDsRED1-n1中的红色荧光蛋白序列RFP克隆至COX8的下游,形成融合蛋白。在脂质体的介导下,将重组载体转染至肿瘤细胞中,在荧光显微镜下观察其在细胞内的表达及分布情况。构建的靶向线粒体的载体以及以红色荧光蛋白为报告基因的靶向线粒体的载体,经酶切、DNA序列测定,结果表明构建正确。将pcDNAmito—RFP转染到HeLa细胞的线粒体中,16h即可见散在荧光,72h达高峰,第10d开始减弱。以上结果表明成功构建了以红色荧光蛋白为报告基因的线粒体靶向的特异表达载体,在靶序列的引导下将红色荧光蛋白输入到线粒体中,为进一步对线粒体疾病的基因治疗研究提供了重要工具。     

造血干细胞全标记红色和绿色荧光转基因小鼠的筛选

目的对五种荧光转基因小鼠造血干细胞中的荧光标记细胞进行分析,筛选造血干细胞全标记红色和绿色荧光转基因小鼠,为造血干细胞分化机制体内示踪研究提供理想的动物模型。方法采用活体荧光影像系统对两种红色荧光转基因小鼠品系C57BL/6J-TgN（CAG-DsRed-1和CAG-DsRed-2）ZLFILAS和三种绿色荧光转基因小鼠品系C57BL/6J-TgN（CAG-EGFP-1、CAG-EGFP-2和CAG-EGFP-3）ZLFILAS的荧光标记进行比较;采用流式细胞术检测各转基因小鼠的骨髓lin（-）c-kit（＋）Sca-1＋（LSK）造血干细胞荧光标记细胞比率,根据标记比率筛选造血干细胞全标记红色和绿色荧光转基因小鼠。结果活体荧光影像分析表明转基因小鼠均系统性表达红色或绿色荧光。流式细胞术检测表明LSK造血干细胞中高度表达红色和绿色荧光,其中,C57BL/6J-TgN（CAG-DsRed-1）ZLFILAS和C57BL/6J-TgN（CAG-EGFP-1）ZLFILAS的造血干细胞全部为荧光标记细胞。结论筛选获得在造血干细胞中全标记的红色和绿色荧光转基因小鼠,可为造血干细胞体内研究提供有效示踪工具。     

以类弹性蛋白多肽为标签的表达质粒构建及其用于木聚糖酶的非色谱纯化

【目的】旨在构建一个能以非色谱纯化目标蛋白的表达质粒,使用自行设计的类弹性蛋白多肽(ELPs)作为非色谱纯化标签,以纯化目标蛋白。该ELPs长度短,对盐非常敏感。【方法】从头设计了木聚糖酶,将其通过一段无规则卷曲同ELPs相连,合成了编码上述序列的基因,并构建重组表达载体pET-22b-SoxB-M2-S-ELP,转化至大肠杆菌BLR(DE3)中诱导表达,采用可逆相变循环经高速离心纯化木聚糖酶,并考察纯酶的酶学性质。【结果】成功构建了表达载体并表达,在pH=7.0时0.5 mol/L碳酸钠可使ELPs的相变温度降至22℃。在上述条件下,对木聚糖酶进行了非色谱纯化,其纯化倍数为3.2,回收率为21.2%,纯度为64.3%。经测定,未连接ELPs的酶、粗酶及纯化酶学性质基本一致,其最适温度为60℃,最适pH为6.0,最适反应时间为30 min,粗酶70℃保温1 h相对酶活仍有50%,为嗜热木聚糖酶,与预期相符。【结论】ELPs作为非色谱纯化标签纯化重组木聚糖酶具有操作简单、易于放大、成本较低的优势,故所构建的重组质粒可望通用于分离多种重组蛋白,具有较广泛的用途。     

红色荧光和绿色荧光转基因小鼠模型的建立

目的建立红色荧光和绿色荧光转基因小鼠,为活体荧光影像系统建立重要的实验动物模型。方法把DsRed-Express和EGFP基因插入chicken-βactin强启动子下游构建转基因载体,建立红色荧光和绿色荧光转基因C57BL/6J小鼠。PCR鉴定红色荧光和绿色荧光转基因小鼠的基因表型,活体荧光影像系统分析红色荧光和绿色荧光转基因小鼠,荧光显微镜检测红色荧光和绿色荧光转基因小鼠全身组织器官的组织形态。结果分别建立了3个系的红色荧光和3个系的绿色荧光转基因小鼠。活体荧光影像系统分析转基因小鼠分别呈现红色荧光和绿色荧光。经荧光显微镜观察,DsRed-Express转基因小鼠的红色荧光蛋白在多个组织器官中表达,尤其在胰腺、肝脏、肾脏和脾脏等器官表达量较高。EGFP转基因小鼠绿色荧光蛋白在全身各个组织器官中表达,尤其在胰腺、心脏、小肠、外周血细胞和脑组织等器官组织中表达量较高。结论DsRed-Express和EGFP基因在转基因小鼠中系统性高表达,成功建立了红色荧光和绿色荧光转基因小鼠。DsRed-Express和EGFP转基因小鼠将成为活体荧光影像系统的重要实验动物模型。     

红色荧光蛋白在丝状真菌里氏木霉中的表达

目的:建立红色荧光蛋白在里氏木霉中的表达方法,为深入研究里氏木霉中纤维素酶的合成机理打下基础。方法:采用PCR方法分离了里氏木霉纤维二糖水解酶Ⅰ(CBHⅠ)的启动子(Pcbh1)和终止序列(Tcbh1),将这两个片段与红色荧光蛋白(DsRed)的基因连接,得到Pcbh1-DsRed-Tcbh1表达盒。用此表达盒和质粒pAN7-1对里氏木霉QM9414的原生质体进行共转化,并用含100μg/ml潮霉素B的选择性平板进行筛选。结果:经筛选得到20个抗性转化子,在乳糖的诱导下有5个转化子可以表达红色荧光蛋白。对插入片段进行了扩增和序列测定,结果表明DsRed通过同源重组整合到了转化子的基因组DNA上,并处于cbh1启动子的下游。结论:通过cbh1启动子可以实现红色荧光蛋白在里氏木霉细胞内的稳定表达。     

SW1990和Capan-2红色荧光标记胰腺癌移植肿瘤模型的建立和比较

目的建立稳定表达红色荧光蛋白基因的人胰腺癌细胞系,为体内监测肿瘤的早期生长及抗肿瘤药物的药效评价建立一种新的肿瘤动物模型。方法以Lipofectamine 2000介导chickenβ-actin-RFP-NEO转染人胰腺癌细胞SW1990和Capan-2,经梯度浓度G418筛选获得稳定表达红色荧光蛋白的细胞克隆并扩大培养。BALB/cA-nu裸鼠皮下接种1×106个发光细胞使其成瘤,活体荧光成像系统观察肿瘤的生长情况。结果获得了稳定表达RFP的两种不同的人胰腺癌细胞株,将其接种到裸鼠体内可成瘤,利用活体成像系统观察了肿瘤的生长动态过程,并且SW1990肿瘤细胞的生长速度较Capan-2细胞快。结论用红色荧光蛋白标记的人胰腺癌细胞建立的裸鼠肿瘤模型为胰腺癌的研究和相关药物筛选提供了可进行荧光影像活体、动态分析的动物模型。     

红色荧光蛋白的光谱多样性及体外分子进化

从珊瑚中来源的各种红色荧光蛋白（red fluorescent protein,RFP）经过一系列体外进化,其波谱范围覆盖了570－655mn,极大地丰富了细胞内或体内光学成像的荧光探针．简要阐述了来源于Discosoma sp．,Entacmaea quadricolor,Anemonia sulcata,Heteractis crispo,Actinia equina5种珊瑚的红色荧光蛋白的光学特征、结构、体外分子进化及其应用．     

携带红色荧光蛋白的RU486可诱导真核表达载体的构建及其表达

在基因治疗中, 实现目的基因的调控表达是非常重要的。然而, 传统基因载体的无调控地持续或不适当的表达会影响治疗效果, 甚至可能带来致命的副作用。在本研究中, 我们构建了一种带有DsRed红色荧光蛋白报告基因并可经RU486诱导的真核表达载体, 并在体外评估了其调控表达作用。利用分子生物学技术, 将DsRed基因和启动子, 以及RU486系统构建成单一的质粒载体PDC-RURED, 为减少RU486调控元件和基因表达元件之间的相互干扰, 在两者之间加入1.6 kb的绝缘子。经PCR检测和限制性酶切分析及序列测定均证实了载体的正确性。在转染HEK293细胞后, 运用荧光显微镜和流式细胞技术证实了该载体的调控能力。没有RU486时, 几乎没有红色荧光蛋白的表达, 而加入诱导剂RU486后, 最高可以实现红色荧光蛋白的40余倍的表达。实验结果表明构建的可经RU486诱导的新型真核表达载体可以实现对目的基因的表达时间和表达水平的调控, 为进一步的基因调控研究和和基因治疗提供了良好的工具。     

人结直肠癌细胞HCT116红色和绿色荧光标记肿瘤模型的建立

目的筛选表达绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白基因的人的单克隆结直肠癌细胞系,为体内监测肿瘤的早期生长建立一种新的肿瘤动物模型。方法以脂质体2000介导chickenβ-actin-GFP-neo和chickenβ-actin-DsRed-neo转染人结直肠癌细胞HCT-116,经梯度浓度G418筛选获得稳定表达红色和绿色荧光蛋白的细胞克隆并扩大培养。BALB/CA-nu裸鼠皮下接种1×10^6个发光细胞使其成瘤,活体荧光成像系统观察肿瘤的生长情况。结果获得了稳定表达GFP、DsRed的人结肠癌细胞株,将其接种到裸鼠体内可成瘤,利用活体成像系统观察了肿瘤的生长过程,肿瘤的发光随着观察时间的延长而增加。结论红色和绿色荧光蛋白能够在人结直肠癌细胞HCT-116中长期稳定表达,用红色和绿色荧光蛋白标记的人结直肠癌细胞HCT-116建立的裸鼠肿瘤模型为进一步研究结肠肿瘤和相应的药物筛选提供了一种简便、可行的新方法。     

携带红色荧光蛋白报告基因的重组腺病毒载体的构建

目的采用体外连接技术构建含红色荧光蛋白(RFP)报告基因的重组腺病毒载体,为基因治疗与基因疫苗研究提供重要工具。方法将pTurbo RFP-N上的含红色荧光蛋白基因片段,经酶切连接定向克隆至转移载体pShuttle上,构成重组质粒pShuttle-TurboRFP-N。用I-CeuI/PI-SceI双酶切重组质粒pShuttle-TurboRFP-N和骨架质粒pH5′040 pkGFP-II,回收目的片段,连接,获得重组腺病毒载体pH5.′040.CMV.RFP-N。将其线性化后,经脂质体介导转染至AD293细胞内包装出重组腺病毒颗粒。通过荧光显微镜观察其在AD293细胞内的包装效率和RFP表达情况。扩增并再次感染AD293细胞检测病毒颗粒感染能力,并测定其生物活性及滴度。结果经酶切鉴定,证明已正确构建重组腺病毒载体AdH5.′040.CMV.RFP-N;经AD293细胞包装成具有感染性的病毒颗粒,并能在真核细胞中高效表达目的基因;扩增纯化后获得重组腺病毒颗粒数为3.6×1012vp/mL,滴度达1×1010pfu/mL。结论成功构建了携带红色荧光蛋白报告基因的重组腺病毒载体,并能够在AD293细胞中高效地表达,为基因治疗与基因疫苗研究提供重要工具。     

增强型绿色荧光蛋白的真核表达和纯化

根据编码增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)的开放读码框(open reading frame,ORF)设计引物,PCR方法扩增出5'端带His标签的EGF PORF,利用杆状病毒表达系统构建表达EGFP基因的重组杆状病毒DNA分子,转染sf9细胞.取细胞...     

绿色荧光蛋白分裂肽基因重组乙型肝炎病毒复制子模型的建立

为构建一种重组乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)复制子模型,使其能够在病毒感染的细胞中表达可视化报告基因蛋白,本研究删除HBV基因组核心蛋白(HBV core,HBc)编码区部分序列,构建HBV1.1-ΔHBc113复制子载体.利用内含肽(intein)介导蛋白拼接的特性,选取加强绿色荧光蛋白(...     

板栗疫病菌绿色荧光与红色荧光蛋白共定位载体的构建

低毒病毒-板栗疫病菌组合是研究病毒与宿主相互作用的一个优秀的模式系统.我们构建了含绿色荧光蛋白基因gfp的载体pCPXHY2GFP与含红色荧光蛋白基因rfp的载体pCPXG418RFP,并用于转化野生型菌株EP155,获得了以潮霉素为筛选标记、表达绿色荧光蛋白的转化株pCPXHY2GFP/EP155和以G418为筛选标记、表达红色荧光蛋白的转化株pCPXG418RFP/EP155.将载体pCPXG418RFP转化pCPXHY2GFP/EP155,获得的转化株能观察到绿色荧光蛋白与红色荧光蛋白共定位的现象.板栗疫病菌绿色荧光与红色荧光共定位载体pCPXHY2GFP与pCPXG418RFP的构建,为深入研究病毒与宿主相互作用的分子机制提供了强有力的研究材料.     

绿色荧光蛋白——照亮生命科学的一盏明灯

绿色荧光蛋白的发现及应用具有划时代的重要意义,它不仅为当代生物学研究提供了极为实用的基本研究手段,并且在此基础上改造发展和发现了一系列荧光蛋白,拓展了应用范围。这使得对微观生物学的研究也可以进入一个时空结合,研究鲜活动态过程的新时代。本文主要回顾总结了绿色荧光蛋白的发现、优化改造及其应用。     

基于CRISPR/Cas9系统对干酪乳杆菌进行红色荧光蛋白标记

本实验利用CRISPR/Cas9系统对干酪乳杆菌(Lactobacillus casei) LC2W进行红色荧光蛋白(red fluorescent protein,RFP)标记,用于研究干酪乳杆菌在肠道内的分布和定植状况,评价其作为益生菌的功能。首先,基于本实验室已有的干酪乳杆菌CRISPR/Cas9编辑质粒pLCNICK-1628构建重组质粒pLCNICK-1628-RFP,电转入干酪乳杆菌LC2W感受态细胞中,使干酪乳杆菌基因组中的LC2W-1628基因被红色荧光蛋白基因替换,从而使干酪乳杆菌LC2W能表达出红色荧光蛋白。得到红色荧光标记的干酪乳杆菌LC2W突变株后,测定了其荧光强度-OD600标准曲线,发现RFP在干酪乳杆菌LC2W中能稳定表达。     

连接肽对融合蛋白ELP[I]_(30)-linker-eGFP相变的影响

研究G4S和Poly N连接肽对融合蛋白ELP[I]30-linker-eGFP相变的影响.将编码两种不同连接肽G4S和Poly N的绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP)基因克隆到pET28-ELP[I]30表达载体中,在宿主菌E.coli BLR(DE3)中经IPTG诱导表达ELP[I]30-linker-eGFP,通过可逆相变循环(inverse transition cycling,ITC)及镍柱亲和层析纯化ELP[I]30-linker-eGFP蛋白.结果显示,成功构建、表达具有活性的两种连接肽的融合蛋白ELP[I]30-linker-eGFP,连接肽G4S使融合蛋白产生不可逆相变,而Poly N不影响融合蛋白可逆相变,该研究对类弹性蛋白标签的应用具有指导意义.     

融合荧光蛋白的纤维素酶表达与性质分析

纤维素酶是能特异性分解纤维素的一系列酶,被广泛应用于食品加工处理、衣物洗涤、农业及造纸等行业。纤维素酶通过不同的水解方式协同作用将纤维素水解为寡糖或可发酵糖。在将纤维素分解成寡糖的过程中,外切葡聚糖酶(CBH)和内切葡聚糖酶(EG)发挥了重要作用。目前关于两种酶协同作用机制和顺序尚未有明确的解释。本研究将嗜热毛壳菌来源的cbh和葡萄穗霉来源的eg分别与绿色荧光蛋白基因gfp和红色荧光蛋白基因mcherry进行融合,并电转入毕赤酵母X33进行异源表达,随后对这两种融合纤维素酶CBH-GFP和EG-MCHERRY进行了性质分析。结果表明：两种融合荧光蛋白的纤维素酶基因在毕赤酵母X33中实现了分泌表达。纯化的CBH-GFP和EG-MCHERRY的蛋白浓度与荧光强度呈正相关关系。对羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、磷酸膨胀纤维素(PASC)、滤纸(FP)、微晶纤维素(Avicel)的活性测试结果显示,CBH-GFP对CMC-Na、PASC、Avicel均有催化活性,而EG-MCHERRY对CMC-Na、PASC具有催化活性,CBH-GFP对PASC有最高比酶活(1.1 U/mg);EG-MCHE...