盐穗木金属硫蛋白HcMT在大肠杆菌中高效表达及金属离子结合能力的检测

旨在研究盐穗木金属硫蛋白Hc MT基因原核表达情况及结合金属离子的能力。从盐穗木中克隆获得的金属硫蛋白(Hc MT)基因亚克隆至p GEX-6p-2原核表达载体上,在大肠杆菌BL21中表达,分离纯化融白蛋白GST-Hc MT,通过原子吸收分光光度法测定融合蛋白GST-Hc MT结合金属离子的量以判断其与金属离子的结合能力。结果显示,诱导表达的融合蛋白GST-Hc MT分子量在34 k D左右,与预期一致,且通过Western blot进一步得到验证;原子吸收结果表明其具有结合Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的能力,融合蛋白结合Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的量分别是对照的25倍、10倍、4倍和2倍,其结合能力大小为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。     

铜锌超氧化物歧化酶的重组研究——Ⅰ.铜锌的去除和重组

在制备去Cu、Zn的酶蛋白方法上作了改进并提出新的制备途径,在此基础上对牛红细胞铜锌超氧化物歧化酶进行金属辅基去除和重组研究。通过对酶活性、吸收光谱、圆二色谱和电子自旋共振波谱变化的观察,比较系统地探究了天然酶(Holo-SOD),去Cu、Zn后的酶蛋白(Apo-SOD)和加入Cu~(2+)、Zn~(2+)重组后的酶(Reco-SOD)的性质,以及Cu和Zn对酶活性及功能方面的作用,其主要结果有以下几点:1.用改进法制备去除Cu、Zn的酶蛋白样品可以避免EDTA-Cu~(2+)络合物的污染,残存酶活力仅为天然酶的0.4%,在pH3.8～4.2条件下,加入Cu~(2+)、Zn~(2+)重组后,不仅酶活性可以恢复到98%,而且其UV、CD和ESR图谱均可以恢复到天然酶的状态。2.Cu为酶催化活性所必需。当过量的Zn~(2+)先加入酶蛋白中,然后再补加Cu~(2+),重组酶的活力恢复有所下降。而Zn~(2+)和Cu~(2+)单独加到酶蛋白中去时,Zn~(2+)对酶蛋白的UV图谱没有影响,Cu~(2+)则引起UV吸收大幅度上升。3.同时去除Cu、Zn后的酶蛋白(E_2E_2-SOD)比单独只去Cu后的酶蛋白(E_2Zn_2-SOD)的重组恢复更加困难。     

河南华溪蟹金属硫蛋白的GST融合表达及工程菌吸附重金属的研究

目的:构建河南华溪蟹金属硫蛋白(MT)的GST融合表达系统,诱导其可溶性表达,并检测转MT工程菌吸附重金属的能力。方法:采用基因工程技术,将河南华溪蟹MT的cDNA克隆至原核表达载体pGEX-6p-1,转化大肠杆菌BL21(DE3),SDS-PAGE鉴定融合蛋白的表达。在此基础上采用火焰原子吸收分光光度计测定工程菌对重金属离子Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附能力。结果:pGEX-6p-1-MT重组质粒构建成功,SDS-PAGE分析表明GST-MT为可溶性表达,表达菌体对3种重金属的生物吸附能力均显著高于空菌体(P0.01)。结论:实现了华溪蟹MT的GST融合表达,转MT工程菌对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)具有显著吸附作用,且对Cd~(2+)的吸附作用最强。     

铜锌超氧化物歧化酶的重组研究——Ⅱ.电离辐射对重组的影响

电离辐射对牛红细胞超氧化物歧化酶的铜锌重组产生重大影响。(1)去Cu、Zn后的酶蛋白(Apo-SOD)比天然酶(Holo-SOD)更容易遭受辐射的攻击,Cu~(2+)和Zn~(2+)的加入增强了Apo-SOD对辐射损伤的抵抗性。(2)照射后的Apo-SOD再加Cu~(2+)、Zn~(2+)重组,其酶活力的恢复受到抑制,抑制程度与照射剂量和剂量率有关。(3)·OH自由基清除剂甲酸钠对Apo-SOD的重组复活有明显的保护作用。(4)甲酸钠和过氧化氢酶共同使用,不仅保护了Holo-SOD的辐射失活,而且使辐射所引起的UV吸收增色效应消失,使照射后的Holo-SOD的CD图谱保持未经照射的天然酶的状态。     

两种地衣共生藻对铜和锌的耐受性及吸附特性研究

重金属污染生物修复中,藻类对重金属的吸附潜力引起诸多研究者的关注。为了探讨从地衣体分离培养的地衣共生藻对重金属Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特性及其耐受性的差异,以2种地衣共生藻为研究材料,采用Evan’s blue染色法、BCO和双硫腙分光光度法测定地衣共生藻细胞活率,培养液及藻体内的Cu~(2+)、Zn~(2+)含量。结果显示:不同浓度Cu~(2+)、Zn~(2+)胁迫下,2种地衣共生藻的细胞活力及重金属吸附特性有所差异,对Cu~(2+)胁迫的耐受性及吸附性为:P.EB;Zn~(2+)胁迫下,培养至9d时耐受为:P.E B,随着培养时间的延长P.E的细胞活力急剧下降并低于B,但吸附率还是处于P.E B;并且2种地衣共生藻对Zn~(2+)胁迫的耐性及吸附性明显高于Cu~(2+)。研究发现,来自菌藻共生的特殊生物-地卷属地衣的两种藻类比一些自由生长的藻类对铜和锌胁迫具有较高的耐受性及吸附性。     

Cu2+、Zn2+、Cd2+对黑水虻幼虫生长的影响及在虫体和虫粪的积累

为研究不同金属离子对黑水虻幼虫生长的影响及在虫体和虫粪中的积累分布规律,通过在黑水虻幼虫饲料中加入不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+),分析观测了幼虫增重、虫体和虫粪中金属含量等情况。结果表明,适量的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)可以促进黑水虻幼虫的生长,Zn~(2+)浓度在400 mg/kg时黑水虻幼虫的体重最高。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)在黑水虻幼虫体内和虫粪中的残留随着饲料中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的升高而增加。Cu~(2+)、Zn~(2+)在虫体中的残留比例都小于50%,大部分残留在虫粪中,Cd~(2+)在10、20、40 mg/kg处理中虫体的残留比例大于50%,最高达到了91.3%,而在80、160 mg/kg处理中虫体残留量比例小于50%。各重金属在虫粪中的残留主要以残渣态存在,且各形态的含量顺序在高浓度处理中都为残渣态酸溶态水溶态碱溶态。说明饲料中适量金属离子的添加有利于黑水虻幼虫生长,但过量的添加会抑制黑水虻幼虫生长,并造成金属离子的积累。     

马铃薯α-淀粉酶在毕赤酵母中的表达、纯化及其酶学性质的研究

采用RT-PCR法扩增马铃薯夏波蒂的α-淀粉酶成熟肽基因,将其亚克隆至毕赤酵母表达载体pPIC9k上,SacII线性化重组表达载体,电击转化毕赤酵母GS115感受态细胞,构建重组酵母GS115/pPIC9k-amy,利用锥虫蓝法筛选获得高活性转化子(GSamyA5),以终浓度为0.5%甲醇诱导该重组菌表达α-淀粉酶,通过Ni~(2+)-NTA agarose亲和层析纯化,并对其酶学性质进行研究。结果表明:该酶的最适反应温度为45℃,40~50℃酶活较稳定,保温50 min,残留相对活力达92.6%;最适反应pH值为6.0,并在pH 6.0~7.0范围内酶活保持稳定。Ca~(2+)、K~+可促进酶反应,以Ca~(2+)影响为最,相对酶活力提高到125%;Cu~(2+),Fe~(2+),Fe~(2+),Zn~(2+)对该酶有显著抑制作用;Mn~(2+),Mg~(2+)对酶有微弱抑制作用,Li~+、Na~+对酶活影响不大。     

重金属铜、锌、镉复合胁迫对麻疯树幼苗生理生化的影响

该研究以Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)单一胁迫为对照,探讨不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫对麻疯树幼苗生理生化指标的影响。结果表明:随着Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的增加,麻疯树幼苗叶片中的蛋白质(Pro)、丙二醛(MDA)含量均逐渐增加,其叶片叶绿素含量随着Zn~(2+)胁迫浓度的增加呈现出先降后升的趋势,在中等浓度(100 mg·L-1)的Zn~(2+)胁迫时含量最低、随着Cu~(2+)胁迫浓度的增加叶绿素含量先升高后降低,在Cu~(2+)浓度为200 mg·L-1时含量最高,达到1 200 mg·g-1FW; Cd~(2+)胁迫对叶绿素含量和根系活力无明显影响。根系活力在Zn~(2+)浓度为100 mg·L~(-1)时最强,随着Cu~(2+)浓度的增加而减弱。低浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)对过氧化物酶活性和可溶性糖含量都具有促进作用。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫时对可溶性蛋白、叶绿素和丙二醛含量均无明显影响,随着复合胁迫时浓度的增加,可溶性糖含量和根系活力先增后减。这表明麻疯树对三种重金属的胁迫具有一定的抗性,过高浓度的胁迫会影响麻疯树幼苗生理生化的一些指标,但是麻疯树可以通过自身的防御系统使伤害降到最小。此外,重金属复合胁迫可以在一定程度上减轻单一胁迫对麻疯树幼苗造成的毒害作用。     

九种金属离子对桑椹红色素稳定性影响的研究

本文报道Fe~(2+),Fe~(3+)……Ca~(2+)等9种金属离子对桑椹红色素稳定性影响的研究。结果表明:Fe~(2+),Fe~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)对该色素颜色的稳定性有不利影响;Mg~(2+),Al~(3+),K~+,Na~+,Ca~(2+)等5种金属离子有增强其吸收值的作用,其中Al~(3+)增色作用最为明显,Ca~(2+)护色作用较为突出,但它们的作用都随时间延长而逐渐降低。     

深海细菌Pseudomonas sp.IOFA1醇脱氢酶酶学性质研究

[目的]对来自印度洋深海的一株假单胞菌醇脱氢酶(Adh)进行序列分析和酶活性质分析。[方法]首先以同源比对和进化树聚类为手段分析该酶序列信息。其次,在E.coli宿主中进行重组表达和镍柱亲和纯化后,对重组醇脱氢酶的酶活性质进行进一步地研究。[结果]结果显示Adh蛋白与其它物种已知醇脱氢酶的氨基酸序列最高相似性为81%,分属于第三类醇脱氢酶蛋白。酶学性质分析表明,重组酶Adh的最适作用温度为42℃,表现出良好的中低温适应性;最适p H值为5.0,在p H 4~6时具有较高的活性,表明Adh为酸性醇脱氢酶。Zn~(~(2+))、Na+在终浓度为0.5 mmol/L时对Adh有明显的激活作用,尤其是Zn~(2+)可使Adh的酶活显著提高11%。[结论]实现了adh基因在大肠杆菌的高效表达,为Adh的应用提供了理论依据。     

金属螯合亲和层析纯化金属硫蛋白

将二价铜离子螯合在Chelating Sepharose Fast Flow凝胶上制成亲和层析柱,锌诱导兔肝和镉诱导小鼠肝经匀浆、乙醇处理后上柱,用pH4.0的醋酸盐缓冲液平衡,再用pH5.2不同浓度的醋酸盐缓冲液分别洗脱,可得两个金属硫蛋白(MT)洗脱峰,经确定先后为MT-2和MT-1.分离方法比传统的凝胶过滤-离子交换法简单、省时,适于实验室规模分离纯化.     

Na~(+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)与HSA相互作用的~(23)(Na)-NMR研究

 本文应用~23Na-NMR波谱技术,研究了Na~(+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)与人体血清白蛋白(HSA)的相互作用。在实验基础上,通过引入两位快交换模型,拟合计算获得了Na~(+)与HSA相互作用的结合常数和处于结合状态Na~(+)的相关时间;实验表明Ca~(2+)能与Na~(+)竞争同HSA结合,拟合计算获得了两者与HSA相互作用结合常数的比值,棕榈酸钠能增强Ca~(2+)同Na~(+)竞争与HSA结合的能力;从实验上未能观察到Cu~(2+)、Zn~(2+)能同Na~(+)竞争与HSA相互作用的证据。     

金属离子对中等嗜热混合菌活性的影响

通过金属耐受试验,测定了金属离子Mo~(6+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)对中等嗜热混合菌(喜温嗜酸硫杆菌和氧化亚铁微螺菌共培养体系)活性的影响。结果表明,随着金属离子浓度的提高,细菌的活性降低,受试菌对上述3种金属离子的耐受浓度分别为0.6g/L、10 g/L和30 g/L,3种金属离子的毒性顺序为:Mo~(6+)Cu~(2+)Zn~(2+)。喜温嗜酸硫杆菌对金属离子的耐受能力高于氧化亚铁微螺菌。结果说明喜温嗜酸硫杆菌和氧化亚铁微螺菌共培养体系具有较强的金属离子耐受能力,特别是耐受钼的能力很强,适于含钼硫化矿、含钼废料以及含钼污泥等的生物浸出。     

溶葡球菌酶在乳酸克鲁维酵母中重组表达、诱变、优化及酶学研究

根据模仿葡萄球菌(Staphylococcus simulans)的溶葡球菌酶基因序列以及乳酸克鲁维酵母密码子偏好性设计引物扩增溶葡球菌酶基因表达片段,构建溶葡球菌酶(lysostaphin,Lys)基因表达载体(p KLAC1-Lys),转化乳酸克鲁维酵母(K.lactis GG799),实现了Lys基因的分泌表达。对重组菌株(K.lactis GG799/p KLAC1-Lys)进行NTG随机化学诱变,优化表达条件,筛选获得高表达菌株,并通过Ni-NTA亲和层析纯化蛋白并研究其酶学性质。结果表明:通过诱变重组溶葡球菌酶乳酸克鲁维菌株,Lys酶比活性提高了约5.2倍(约8 000U/L)。最适接种量为40g/L,诱导过程中每24h添加一次终浓度为20g/L的半乳糖和NH_4NO_3可提高酶比活性,最适表达p H为7.0~7.5,最适反应p H为7.0~8.0,最适反应温度为37℃。实验表明,低于40℃,p H 3~6之间时,重组溶葡球菌酶较稳定。Sr~(2+)对其酶活性有明显的促进作用,Ba~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Mg~(2+)对其有明显的抑制作用。     

人金属硫蛋白在乳酸菌中的融合表达及其预防食源性镉污染的应用

目的:镉(Cd)是一种重要的环境污染物,其具有半衰期长、不能生物降解等特性使之易于在人体重要脏器中蓄积并对人身体健康造成不可逆的损伤。为此,减少镉的摄入,尤其是经胃肠道,是预防人体慢性镉中毒的有效方法。方法:构建以α-半乳糖苷酶作为筛选标记、表达金属硫蛋白融合蛋白(GST-SUMO-MT)的重组乳酸乳球菌MG1363/p M-GSMT。原子吸收光谱法分析重组乳酸菌对Cd~(2+)和Zn~+的结合能力。以灌胃方式,对雄性Sprague-Dawley大鼠每天口服不同剂量的重组乳酸菌(2×10~9~2×10~(11)CFU/d)及CdCl_2溶液[5mg/(kg·d)],连续处理56天。收集实验动物肝、肾、脑及睾丸,利用原子吸收光谱法检测这些脏器中镉离子的含量。生化分析检测血清中尿素及丙氨酸转氨酶的含量。石蜡切片及苏木精-伊红染色分析各组织的病理变化。结果:获得不含抗生素抗性的重组乳酸菌MG1363/p M-GSMT,其吸附Cd~(2+)、Zn~(2+)能力比对照组分别提高3.52倍和1.60倍。动物实验结果显示,镉能在肝、肾、脑及睾丸中蓄积,并对这些器官造成明显的病理损伤。原子吸收光谱分析、血清生化指标及病理切片结果都显示,重组乳酸菌能有效降低胃肠道中镉的摄入,进而减少Cd~(2+)在各脏器中的蓄积及对器官功能的损伤。结论:为预防人体食源性慢性镉中毒提供了一种有效的生物材料和使用方法。     

径流雨水中溶解性有机质特征演化及其对典型污染物迁移和生物有效性的影响

地表径流污染已经逐渐成为城市面源污染的重要组成部分。其中溶解性有机质DOM (Dissolved organic matter)是有机污染物的主要组成部分。DOM中因为含有大量不饱和结构、官能团,其中包括羟基、羧基、羰基、胺基等,这些结构容易与径流中重金属结合发生络合反应,改变重金属的赋存形态,从而对其迁移转化及其生物有效性产生很大的影响。本文以北京市地表径流为研究对象,研究城市地表径流在冬、夏季不同功能区不同下垫面中溶解性有机质特征及其与典型重金属的作用机制,通过荧光淬灭滴定实验,研究夏季径流雨水中DOM的不同组分与重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)之间的结合机制。研究结果显示PARAFAC将获得的样品都分解成2类6个不同的组分,1种腐殖酸,1种类蛋白;类蛋白物质的荧光强度与Cu~(2+)、Pb~(2+)的淬灭率要强于腐殖酸,而Zn~(2+)则呈现相反趋势;通过使用二维相关同步光谱发现DOM对重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)的敏感性呈现递减趋势,二维相关异步光谱发现Cu~(2+)、Pb~(2+)会先与位于270—300nm附近类蛋白光谱带反应,Zn~(2+)则会先与330nm附近的腐殖酸光谱带反应。     

牡蛎金属硫蛋白重组毕赤酵母菌株高效诱导表达工艺研究

金属硫蛋白(MT)作为一类广泛存在并高度可诱导的多功能内源性蛋白,具有重金属解毒、抗辐射、清除自由基等功能,近年来已成为研究和开发的热点。为解决MT原料来源的瓶颈问题,本文以一株海洋源MT重组巴斯德毕赤酵母菌株(GS~(-1)15-MT)为研究对象,对其进行培育条件(温度、pH、溶氧、接种量)、诱导表达条件(溶氧、甲醇浓度、菌株生产状况、诱导时间、诱导金属及浓度)综合优化,以获得MT高效表达最佳工艺。结果显示,GS~(-1)15-MT的最佳生长条件为培育温度30℃,培养基初始pH为9,摇床转速240r·min~(-1),接种量4%;最佳MT诱导发酵条件为摇床转速为220r·min~(-1),甲醇浓度为5%,菌液OD_(600)为9.7,诱导24h,Cu~(2+)诱导浓度50μmol·L~(-1)。在以上优化条件下,MT表达量达0.328mg·mL~(-1)。本结果可为海洋源MT的规模化工业生产提供一定理论依据。     

耐热α-半乳糖苷酶的高效表达及酶学性质初探

[目的]实现耐热α-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的高效表达,并初步研究其酶学性质。[方法]克隆来源于埃默森篮状菌(Talaromyces emersonii)的α-半乳糖苷酶基因TEgal,构建p AO815-TEgal重组表达载体,采用DNS法测定其水解活性及酶学性质;通过薄层层析研究其水解底物谱;并构建TEgal基因多拷贝表达框,实现了该基因的高效表达。[结果]TEgal对棉籽糖水解活性最高9. 5 U/m L,最适温度75℃,最适pH值3. 5; Na~+、K~+对TEgal有促进作用,Mg~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)、Fe~(2+)、Zn~(2+)均能抑制酶活,多拷贝重组表达菌株活性最高为22. 4 U/m L。[结论]成功构建耐热α-半乳糖苷酶高效表达菌株,通过提升基因剂量将酶活和蛋白含量提高了135%和356%。     

植物对重金属锌耐性机理的研究进展

Zn是植物必需的营养元素,同时也是一种常见的有毒重金属元素.由于长期的环境选择和适应进化,植物相应对Zn~(2+)产生了耐性,可减轻或避免Zn~(2+)的毒害.植物对锌耐性机制有:菌根和细胞膜对Zn~(2+)吸收的阻止和控制,其中控制Zn~(2+)的细胞膜跨膜转运器主要有(ZIP)类、阳离子扩散促进器(CDF)类和B-type ATPase (HMA)类;金属硫蛋白(MTs)、植物螯合素(PCs)和有机酸等Zn~(2+)螯合物质的体内螯合解毒;体内区室化分隔以及通过抗氧化系统和渗透调节物质的代谢调节等.本文从生理和分子水平上综述了植物对Zn~(2+)耐性机理的研究进展,并在此基础上提出目前存在的问题和今后研究的重点领域,为该领域的相关研究提供资料和借鉴.     

锌诱导金属硫蛋白在文蛤不同组织中的表达

采用体外暴露法对文蛤Meretrixmeretrix进行锌(0、1.5mg/L、3mg/L、6mg/L)染毒,研究不同染毒浓度的锌离子在不同染毒时间下,诱导金属硫蛋白(metallothionein,MT)在文蛤足、肝胰腺、鳃、外套膜组织中的表达差异。取经不同浓度的锌溶液在染毒2d及4d后的不同组织匀浆、离心后经Bio-GelP-10凝胶柱层析纯化,用TU-1810紫外可见分光光度计测定每个样品中金属硫蛋白的吸光值。实验结果显示:同一浓度锌离子染毒后,MT在文蛤4个不同组织中的表达量差异较显著,一般为足>肝胰腺>外套膜>鳃;不同染毒浓度的锌离子在不同染毒时间下诱导MT在不同组织中的表达也不同,具有一定的组织差异性和规律性。