在大肠杆菌中合成的萤火虫荧光素酶的分离和性质

用生物工程技术将萤火虫荧光素酶基因转移到大肠杆菌,在大肠杆菌中合成荧光素酶。这种工程菌已可通过发酵大量培养,并从菌体分离得到接近纯化的荧光素酶。这种酶的分子量是103kD;巯基试剂5,5’-巯基-2(2-硝基苯甲酸)“DTNB”能抑制酶的活性;对于底物荧光素的K_m为1.2μmol/L;酶反应最适pH为7.77;酶催化的生物发光峰在560nm。     

化学合成的萤火虫荧光素的理化性质

萤火虫荧光素酶(luciferase,简称荧光素酶)发光系统是各类生物发光中研究得最深入,最透彻的一类,也是生物发光分析中应用得最广泛的一种。在国外,有关生物发光分析试剂都已商品化,而国内则很少,只有粗荧光素酶。荧光素是有关生物发光分析中必不可少的有机试剂。为此,我们研制了荧光素,并与国外产品作了比较。     

萤火虫荧光素酶和荧光素酶基因

自然界有一些能自身发光的昆虫。其中,以北美萤火虫(Photinus Pyralis)研究得较为广泛和透彻。早在1956年,Green和McElroy就得到了荧火虫荧光素酶(Luciferase)的结晶。次年,Bilter和McElroyS~得到了荧光素(Luciferin)的结晶。1961年,White等测定了荧光素的结构,并化学合成了荧光素。随后,生物学家们一直致力于研究荧光素酶的催化反应机制。     

萤火虫荧光素酶的研究及开发利用

萤火虫荧光素酶的研究及开发利用蒋宇扬,金振华（中科院发育研究所１０００８０）萤火虫荧光素酶（ＦｉｒｅｆｌｙＬｕｃｉｆｅｒａｓｅ;ＥＣＩ．１３．１２．７）简称虫光素酶,是一种能将化学能转变为光能的活性蛋白质,即生物催化剂。由于它能把诸如ＡＴＰ（三磷酸腺苷）一类生化物质转变成易于检测的先信号。因此,它能构成极好的生物传感器（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ）。     

荧光素酶基因luc在大肠杆菌中表达条件优化

对重组荧光素酶大肠杆菌菌株M15／pQE30-luc进行了表达条件的优化研究。单因素结果表明：在初始pH值7．0,装液量为20％,2％的接种量,终浓度为0．5mmol／L的IPTG,添加10—30mmol／L的Mg^2＋,摇床转速为200r／min,37℃诱导3．5h酶的表达量最高。正交试验结果表明：初始pH值为7．0,添加40mmol／LMg^2=,接种量2％,装液量为20％时表达量最高,比酶活达1．63×10^8RFU／mg蛋白。     

利用荧光素酶生物发光体系测定Mg~(2+)-ATP酶结合和水解活性

本文应用LKB公司的ATP测液建立了Mg~(2 )-ATP酶的ATP结合及水解活性的测定方法;利用国产荧光素酶粗品在连串反应体系中建立测定Mg~(2 )-ATP酶结合活性的方法,并与水解活性相比较.对Mg~(2 )-ATP酶的去脂样品,Mg~(2 )-ATP酶与卵磷脂复合物以及微粒体样所做的测定表明,上述两种方法是可靠、简便的,尤其是利用国产荧光素酶粗品建立的ATP结合活性的测定方法,能避免水解对结合活性测定的干扰,刘其它的酶-底物的结合研究有参考价值.     

两种萤火虫荧光素酶活性检测方法的一致性比较

目的：比较2种萤火虫荧光素酶活性检测方法的一致性。方法：分别采用化学发光技术（Che）及活体光学成像技术（Bio）,从细胞和动物水平检测在转染以萤火虫荧光素酶为报告基因的载体pCI-AAA-Fluc-neo后不同时间点,萤火虫荧光素酶的表达强度。结果：在细胞和动物水平,萤火虫荧光素酶的表达强度均随时间推移逐步递减。在HepG2细胞,萤火虫荧光素酶表达持续96h,活性从24h的2781±220mV（1．6×10^6±2．3×10^5光子）降至96h的49±3．5mV（6．4×10^4±2．5×10^4光子）。在动物水平得到相似的结果,BALB／c小鼠萤火虫荧光素酶表达持续20d,其活性从1d的16592±409mV（1．9×10^8±3．6×10^6光子）降至20d的798±139mV（3．37×10^5±3．8×10^4光子）。通过一致性检验,2种检测方法在细胞和动物水平的直线回归方程分别为lgChe=1．186·lgBio-3．764（r=-0．937,P〈0．001）和lgChe=0．451·lgBio＋0．64（r=0．915,P〈0．001）;进一步将理论数据与实验数据进行配对t检验,二者无统计学差异（P〉0．05）。结论：2种检测方法是一致的;从整个实验过程来看,活体光学成像技术较化学发光法更为简便、直观,可量化地对同一个体连续检测,减少了个体间差异和实验动物用量。     

基于萤火虫荧光素酶报告基因检测凋亡的系统构建及鉴定

为构建一个能够快速检测凋亡的含荧光素酶报告基因 (Fluc) 的真核表达质粒,采用PCR的方法将Caspase-3的识别基序Asp-Glu-Val-Asp (DEVD) 四个氨基酸引入至Fluc基因的C端和N端之间;同时选取Asp-Glu-Val-Gly (DEVG) 四个氨基酸作为阴性对照。随后重组片段分别克隆至分离型内含肽的N端和C端之间,并命名为pFluc-DEVD和pFluc-DEVG。将该表达质粒与海肾荧光素酶报告质粒 (RLUC) 同时转染至HeLa细胞,通过双荧光素酶报告基因和Western blotting实验检测细胞凋亡水平。双荧光素酶报告基因系统实验结果显示,当发生凋亡时,pFluc-DEVD质粒组表达的萤火虫荧光素酶的含量高出pFluc-DEVG质粒组约3倍。Western blotting检测结果显示,转染pFluc-DEVD质粒的细胞在凋亡药物刺激后,Fluc活化的蛋白显著增多,且Caspase-3 的活化程度与Fluc的表达呈正相关,并有显著的统计学差异。以上结果表明,pFluc-DEVD真核表达质粒表达的萤火虫荧光素酶蛋白能被细胞内的Caspase-3酶裂解,且该质粒能够精确地反映出细胞的凋亡水平,为后续进行凋亡定量检测提供了一个可借鉴的方法。     

中国萤火虫云南窗萤荧光素酶cDNA的克隆表达和序列分析

从一种来自中国日行性萤火虫(云南窗萤)发光器官mRNA中克隆、测序并表达了有功能的荧光素酶.云南窗萤荧光素酶的cDNA序列有1647个碱基,编码548个氨基酸残基.从推测得到的氨基酸序列的比对分析得出:云南窗萤的荧光素酶与来自Lampyris noctiluca,L.turkestanicus和Nyctophila cf.caucasica三种萤火虫的荧光素酶有97.8%的序列一致性.从推测得出的氨基酸序列进行系统发育分析,其结果表明:云南窗萤和Lampyris Nyctophila聚在一起,与同属的发光强夜行性的萤火虫不形成的单系.云南窗萤荧光素酶在大肠杆菌中表达的条带大约70kDa,并且在有荧光素存在时发出黄绿色荧光.对荧光素酶的结构模拟和分析表明,云南窗萤荧光素酶基因的氨基端和羧基端结构域之间的裂沟处存在这5个多肽环,这正是从其他荧光素酶推测得到的催化荧光反应时的底物结合位点.云南窗萤和窗萤属的其他3种萤火虫的荧光素酶卡目比,有13个不同氨基酸位点,位于模拟分子结构的表面.对于这些多肽环、不刚氨基酸残基和晶体结构的进一步研究有利于解释日行和夜行性萤火虫荧光素酶的差异.     

大鼠GluR2基因启动子控制的萤火虫荧光素酶表达载体的构建

目的构建大鼠GluR2基因启动子控制的萤火虫荧光素酶表达载体,并检测其在神经元中的表达。方法采用PCR方法获得GluR2基因启动子区目的片段（-298～＋283）,双酶切后插入到pGL3-Basic载体中构成重组表达载体,使萤火虫荧光素酶报告基因的表达受GluR2启动子控制。将构建的重组表达载体或pGL3-Basic载体分别与内参质粒pRL—CMV（表达海肾荧光素酶）共转染原代培养皮质神经元,24h后用双荧光检测试剂盒测定萤火虫荧光素酶及海肾荧光素酶活性。结果重组表达载体经双酶切及测序鉴定证明构建正确,该重组表达载体在神经元中特异性高表达萤火虫荧光素酶。结论成功构建大鼠GluR2基因启动子控制的萤火虫荧光素酶表达载体,并检测到该载体在神经元中的特异性表达。     

中国萤火虫云南窗萤荧光素酶cDNA的克隆表达和序列分析(英文）

从一种来自中国日行性萤火虫（云南窗萤）发光器官mRNA中克隆、测序并表达了有功能的荧光素酶。云南窗萤荧光素酶的cDNA序列有1 647个碱基,编码548个氨基酸残基。从推测得到的氨基酸序列的比对分析得出：云南窗萤的荧光素酶与来自Lampyris noctiluca, L. turkestanicus和Nyctophila cf. caucasica三种萤火虫的荧光素酶有97.8%的序列一致性。从推测得出的氨基酸序列进行系统发育分析,其结果表明：云南窗萤和Lampyris+Nyctophila聚在一起, 与同属的发光强夜行性的萤火虫不形成的单系。云南窗萤荧光素酶在大肠杆菌中表达的条带大约70 kDa,并且在有荧光素存在时发出黄绿色荧光。对荧光素酶的结构模拟和分析表明,云南窗萤荧光素酶基因的氨基端和羧基端结构域之间的裂沟处存在这5个多肽环,这正是从其他荧光素酶推测得到的催化荧光反应时的底物结合位点。云南窗萤和窗萤属的其他3种萤火虫的荧光素酶相比,有13个不同氨基酸位点,位于模拟分子结构的表面。对于这些多肽环、不同氨基酸残基和晶体结构的进一步研究有利于解释日行和夜行性萤火虫荧光素酶的差异。     

萤火虫在特色农业和乡村旅游中的应用

萤火虫是一种有特色的发光性观赏昆虫,具有重要的产业价值,可以被应用于很多产业领域。发展萤火虫产业必须用发散性的思维,延伸其产业链,将一、二、三产业深度融合,才能充分发挥其综合效益。本文简述了目前中国萤火虫产业的现状,从萤火虫的基本知识、基础产业化应用入手,着重阐述了萤火虫在特色农业和乡村旅游中的应用思路。     

萤火虫御敌的矛和盾

2006年的一个夜晚,徒步走在四川峨眉山的盘山公路上,转过一个弯道,我突然停住、屏住呼吸,一条足以震撼任何人的绵延500米萤火虫发光小宇宙进入我的视线。上千只穹宇萤雄虫栖息在岩石上垂下的藤蔓上,以每秒钟8个闪光脉冲且同频的速度发出炽热的求爱讯息。雌萤躲藏在藤蔓下方的草丛中,默默地注视着异性的热情表演,她同时发出缓慢害羞的闪光脉冲,     

萤火虫御敌的矛和盾

2006年的一个夜晚,徒步走在四川峨眉山的盘山公路上,转过一个弯道,我突然停住、屏住呼吸,一条足以震撼任何人的绵延500米萤火虫发光小宇宙进入我的视线。上千只穹宇萤雄虫栖息在岩石上垂下的藤蔓上,以每秒钟8个闪光脉冲且同频的速度发出炽热的求爱讯息。雌萤躲藏在藤蔓下方的草丛中,默默地注视着异性的热情表演,她同时发出缓慢害羞的闪光脉冲,     

大肠杆菌AE109青霉素G酰化酶的分离纯化及性质研究

 由发酵培养液所得大肠杆菌AE109菌体,先经高渗休克处理,继经D-苯甘氨酸-Sepharose 4B和DEAE-纤维素柱层析分离纯化得到青霉素G酰化酶,酶制品在非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳上呈一条区带,而且可以结晶。在SDS变性条件下解离为α和β两个亚基。 酶性质的研究结果表明,由大肠杆菌工程菌AE109菌株所得青霉素G酰化酶与其亲本大肠杆菌AS1.76菌株所得青霉素G酰化酶性质相同。     

对硫磷真菌降解酶的分离纯化和性质

黑曲霉Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ Ｙ－８在液体培养其中３０℃培养５ｄ,其菌体用超声波破碎后,经硫酸铵沉淀、ＤＥＡＥ－纤维素层析、Ｓｅｐｈａｄｅｘ－１００凝胶过滤,得到凝胶电泳均一的对硫磷降解酶,其比活为６．９４,提纯倍数为１３．６倍,收率为１７．４％,酶作用的最适温度是５０℃,最适ＰＨ为７．５,在４０℃以下和ＰＨ６．０－９．０之间稳定,此酶为单亚基蛋白,凝胶过滤法测得分子量为４２０００,含     

对硫磷真菌降解酶的分离纯化和性质

黑曲霉AspergillusnigerY－8在液体培养基中30℃培养5d,其菌体用超声波破碎后,经硫酸铵沉淀、DEAE-纤维素层析、Sephadex－100凝胶过滤,得到凝胶电泳均一的对硫磷降解酶,其比活为6.94,提纯倍数为13.6倍,收率为17．4％。酶作用的最适温度是50℃,最适pH为7.5,在40℃以下和pH6.0～9.0之间稳定,此酶为单亚基蛋白,凝胶过滤法测得分子量为42000,含糖14.6％,SDS、Hg2+、Ag+、Fe3+对酶有强烈的抑制作用,金属螫合剂EDTA对酶活无影响。此酶对甲基对硫磷、敌敌畏、亚胺硫磷也有较好的降解作用,当以对硫磷为底物时,Km为0.43mmol／L,Vmax为1.24μmol·mg-1·min-1。