分子伴侣 SecB 基因和人淋巴毒素基因在大肠杆菌中的共表达

分子伴侣ＳｅｃＢ基因和人淋巴毒素基因在大肠杆菌中的共表达周颖张青殷长传宋大新陈永青（复旦大学微生物学系和遗传研究所上海２００４３３）分子伴侣（Ｃｈａｐｅｒｏｎｅ）是细胞内催化及维持其他蛋白质正确构象的一类蛋白质分子［１,２］。研究表明,分子伴...     

多基因在大肠杆菌中的共表达策略

多基因共表达在多领域有重要的应用价值,大肠杆菌共表达系统包括多顺反子系统和双质粒系统,两者各有优缺点。多顺反子系统不需外界2种抗生素的同时存在,但操作较为复杂。通常认为,具有相同复制子的质粒是不相容的,但近来的实验表明,在双抗生素的选择压力下,不相容的双质粒系统也能稳定传代,且操作简单,周期较短。双质粒系统已经应用于生产、医学等各个领域。     

人淋巴毒素基因的分子克隆及其物理图谱

本文报道用一种简便、快速并省时的方法——体内同源重组⑴,以小鼠淋巴毒素 (MuLT)cDNA为探针,从以粘粒pcos2EMBL为载体构建成的人基因组文库中分离出人淋巴毒素(HuLT)基因。然后,以同位素³²P标记重组粘粒的cos单链末端⑵,再将经限制酶部份酶切的这种重组粘粒DNA片段电泳分部后,制作出HuLT基因的EcoR I、BamH I、PstⅠ和PvuⅡ四种限制性内切酶的物理图谱。     

酿酒酵母gpd1和hor2基因在大肠杆菌中的共表达

利用途径工程的方法,在大肠杆菌中构建一条新的产甘油的代谢途径。从酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)克隆3-磷酸甘油脱氢酶基因(gpd1)和3-磷酸甘油酯酶基因(hor2),并将两个基因串连到启动子trc的下游,构建由trc启动子控制的能高效表达的多顺反子重组质粒pSE-gpd1-hor2,将重组质粒导入大肠杆菌BL21菌株中,构建得到的重组菌株GxB-gh能将葡萄糖转化为甘油。结果表明重组菌株GxB-gh以葡萄糖为底物进行发酵,甘油产量为46．67g／L,葡萄糖的转化率为42.87％。这为利用工程菌绿色生产甘油进行了前期的探索,也为进一步构建能生产1,3-丙二醇的工程菌打下了良好的基础。     

应用分子伴侣共表达系统表达pfu基因及酶活性测定

将通过In-fution方法构建的pET32a-pfu质粒与可以促进可溶性表达的HG-PGR07质粒一起转入大肠杆菌B121（DE3）共表达,以pET32a-pfu单独在B121（DE3）中表达作为对照。用热变性和（NH4）2SO4沉淀去除部分杂蛋白,再经Ni—NAT亲和层析柱纯化分离尼血蛋白,SDS-PAGE检测结果表明目的蛋白大小约为90kD,与预计的分子量大小一致。最后对其酶活性测定结果表明分子伴侣能够促进pfu基因表达,并能够提高酶活性。     

大肠杆菌多基因共表达策略

利用基因工程手段实现多个基因在同一宿主菌中共表达是大肠杆菌细胞发育调节研究和代谢途径改造的有效手段。介绍了单一转录单元的多基因共表达载体、多重转录单元的多基因共表达和单基因载体的构建原理、特点、优势及转化策略,并着重介绍了利用LIC衔接子实现基因在多基因载体上定位连接的原理和方法。     

共表达HAC1和分子伴侣基因对甘露聚糖酶在毕赤酵母中表达的影响

为了提高甘露聚糖酶ManA在毕赤酵母中分泌表达的酶活,选择毕赤酵母内质网未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)激活调控因子HAC1与5种毕赤酵母蛋白折叠相关的分子伴侣ERO1、PDI、PDI1、CPR5、BiP,通过构建pPICZA-HAC1等6种胞内表达重组质粒,分别电转化至分泌表达ManA的毕赤酵母重组菌中胞内共表达,并分析其重组菌摇瓶发酵时ManA表达的影响。结果发现在摇瓶发酵水平,胞内共表达HAC1、ERO1、PDI的重组菌发酵上清液中的ManA酶活力分别提高了26%、15%、20%,其重组菌发酵上清液的酶活力分别达到1 014 U/mL、925 U/mL、965 U/mL。通过对各重组菌上清液酶活力、胞内滞留酶活力、上清液蛋白浓度数据进行分析,进一步选择将HAC1、ERO1、PDI进行两基因或三基因组合,并分别在分泌表达ManA的重组菌胞内共表达,但各共表达重组菌发酵上清液的酶活力都没有进一步的提升。单独共表达HAC1或者分子伴侣ERO1、PDI可以辅助ManA的正确折叠,提高其蛋白表达。     

红球菌Rhodococcus sp.DS-3 dszABC基因和dszD基因在大肠杆菌中的共表达

二苯并噻吩(DBT)及其衍生物微生物脱硫的4S途径需要4个酶(DszA,DszB,DszC and DszD)参与催化。其中DBT单加氧酶(DszC or DBT-MO)和DBT-砜单加氧酶(DszA or DBTO2-MO)都是黄素依赖型氧化酶,它们的催化反应需要菌体中还原型的黄素单核苷酸(FMNH2),FMNH2由辅酶黄素还原酶(DszD)再生。因此,共表达DszA,DszB,DszC和DszD可以提高整个脱硫途径的速率。构建了两个不相容性表达载体pBADD和paN2并在大肠杆菌中实现了4个脱硫酶基因的共表达。DszA,DszB,DszC和DszD的可溶性蛋白表达量分别占菌体总蛋白质的7.6%,3.5%,3.1%和18%。共表达时的脱硫活性是单独用paN2表达时的5.4倍,并对工程菌休止细胞脱除模拟柴油中DBT的活性进行了研究。     

人淋巴毒素基因在中国仓鼠细胞中表达

将人淋巴毒素(HuLT)基因插入哺乳动物细胞表达载体质粒p91023,经磷酸钙-DNA共沉淀法转入中国仓鼠二氢叶酸还原酶缺陷型(CHO-DHFRˉ)细胞,获得了DIIFR 细胞克隆。RNA点渍杂交分析和MTT染料还原测定淋巴毒素的生物活性,均证明HuLT基因在DHFR 细胞里巳被转录和转译,并被分泌到细胞外。其杀伤靶细胞——L929细胞的生物活性不低于每毫升培养液200单位。     

分子伴侣GroESL在大肠杆菌中的克隆、表达及分离纯化

将含分子伴侣GroESL基因的DNA片段,通过在合适的酶切位点进行酶切,将该基因克隆入高表达载体pKC220,含该表达质粒的工程菌经42℃热诱导后,分子伴侣GroESL基因在大肠杆菌中获得了高效表达,其中,分子伴侣蛋白GroEL的表达量占细菌总蛋白的40％,其辅助蛋白GroES的表达量占细菌总蛋白的15％;同时,建立了较简单的分离纯化路线,通过硫酸铵沉淀、DEAE-52柱层析,Sephadex G-50凝胶过滤等方法得到纯化的分子伴侣蛋白GroEL和GroES。     

分子伴侣GroESL在大肠杆菌中的克隆、表达及分离纯化

将含分子伴侣GroESL基因的DNA片段,通过在合适的酶切位点进行酶切,将该基因克隆入高表达载体pKC220,含该表达质粒的工程菌经42℃热诱导后,分子伴侣GroESL基因在大肠杆菌中获得了高效表达,其中,分子伴侣蛋白GroEL的表达量占细菌总蛋白的40％,其辅助蛋白GroES的表达量占细菌总蛋白的15％;同时,建立了较简单的分离纯化路线,通过硫酸铵沉淀、DEAE-52柱层析,Sephadex G-50凝胶过滤等方法得到纯化的分子伴侣蛋白GroEL和GroES。     

酿酒酵母gpd1和hor2基因在大肠杆菌中的共表达

利用途径工程的方法,在大肠杆菌中构建一条新的产甘油的代谢途径。从酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)克隆3_磷酸甘油脱氢酶基因(gpd1)和3_磷酸甘油酯酶基因(hor2 ) ,并将两个基因串连到启动子trc的下游,构建由trc启动子控制的能高效表达的多顺反子重组质粒pSE_gpd1_hor2 ,将重组质粒导入大肠杆菌BL2 1菌株中,构建得到的重组菌株GxB_gh能将葡萄糖转化为甘油。结果表明重组菌株GxB_gh以葡萄糖为底物进行发酵,甘油产量为4 6 6 7g L ,葡萄糖的转化率为4 2 87%。这为利用工程菌绿色生产甘油进行了前期的探索,也为进一步构建能生产1,3_丙二醇的工程菌打下了良好的基础。     

大肠杆菌中rnc与era基因的共表达

 rnc,era基因是大肠杆菌两个相邻的基因。用S_1核酸酶图谱法测得转录从rnc基因伸延到era基因。当rnc基因突变使所产生的RNaseⅢ丧失活性时,大肠杆菌中RNaseⅢ和Era蛋白的合成速度同对上升,且上升幅度相同,合成量相等。将此二基因分别或一起克隆入质粒并置于P_L起动子下游时,rnc能表达产生RNaseⅢ;rnc-era能表达产生RNaseⅢ和Era两种蛋白质,单独era则虽能转录却不产生Era蛋白。实验证明:era基因的表达依赖于rnc基因的表达,在体内两者共表达体现在转录和翻译水平上,两个基因同属于一个操纵子,共同受RNaseⅢ活性的反馈调节。单独转录的era-mRNA因缺乏有效的翻译起始序列而不能被翻译。     

人尿激酶原基因在大肠杆菌中的高效表达

本文用ＰＣＲ方法对人工合成的尿激酶原ｃＤＮＡ基因５＇端进行改造,将之克隆到表达载体ｐＫＫ２３３－２中,转化大肠杆菌ＪＡ２２１,经ＩＰＴＧ诱导,获得了占总菌体蛋白１５％的高表达。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ和Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ结果显示表达产物主要为单链尿激酶,并且在菌体内基本上以无活性的包含体形式存在,经体外变复性,从１升培养基中可获得３０００００单位的活性尿激酶原。     

共表达分子伴侣PDI和Ero1对葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中表达的影响

通过单独表达蛋白质分子伴侣二硫键异构酶(PDI)和共表达PDI和内质网氧化还原酶(Ero1),提高重组葡萄糖氧化酶在毕赤酵母中的分泌表达。将构建的蛋白质分子伴侣表达载体p PICZ/PDI和p PICZ/Ero1-PDI线性化后,电击转化重组毕赤酵母X33/p MD-GOD细胞,用含有250μg/m L G418和50μg/m L Zeocin的YPD双抗平板筛选阳性转化子,阳性转化子进行试管发酵和10 L发酵培养后,分析共表达PDI和Ero1-PDI对GOD表达水平的影响。结果显示,共表达PDI及Ero1-PDI分别使葡萄糖氧化酶在10 L发酵罐中30℃培养,酶活分别达到476 U/m L和736 U/m L,相比原始菌株在相同条件下分别提高了29.7%和100%。整合分子伴侣PDI和Ero1促进蛋白正确折叠明显地提高葡萄糖氧化酶蛋白表达。     

肠毒素大肠杆菌CS3定居因子抗原和融合肠毒素基因在减毒痢疾杆菌中的共表达

肠毒素和定居因子抗原 (CFAs)是肠毒素大肠杆菌 (ETEC)两种主要的致病因素。有效的ETEC疫苗应包括这两种成分。采用基因重组技术 ,将定居因子CFA/II的共有抗原成分CS3菌毛抗原和LT B/ST融合肠毒素基因克隆至以asd基因为选择标记的重组质粒上 ,与asd基因剔除的弗氏志贺氏菌Fwl0 1构成了宿主 载体平衡致死系统。结果表明 ,在无抗生素条件选择的情况下 ,该重组菌可稳定表达CS3菌毛抗原和LT B/ST融合肠毒素抗原。通过口服和鼻饲方式免疫小鼠 ,可诱生相应的血清IgG抗体 ,同时能够检测到分泌型IgA的产生 ,表明该重组菌可以有效的诱导产生粘膜免疫。     

分子伴侣在蛋白质折叠中的作用

分子伴侣主要由三个高度保守的蛋白质家族组成,这三个家族的成员广泛分布于原核和真核细胞中。TCP1复合物是真核细胞细胞溶质内的伴侣蛋白。分子伴侣在蛋白质折叠过程中防止多肽链形成聚集物或无活性结构,提高正确折叠率。本文重点讨论Stress-70家族蛋白质和伴侣蛋白协助蛋白质折叠过程中的协同性以及伴侣蛋白GroEL和GroES的作用机理。     

基于信号肽和分子伴侣策略促进大肠杆菌高效转化尿苷

以大肠杆菌作为嘧啶核糖核苷水解酶(pyrimidine-specific ribonucleoside hydrolase RihA,RihA)表达宿主,利用生物转化的方法将尿苷高效转化为尿嘧啶。首先构建pET22b-RihA质粒,在大肠杆菌BL21(DE3)中重组表达,研究尿苷的转化情况。采用优化pET22b-RihA质粒信号肽和与分子伴侣质粒共表达两种策略进一步提高大肠杆菌转化尿苷的效率。来源于碱性磷酸酶的PhoA信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株F在投底物发酵时转化效果最好,当底物浓度为65 g/L转化15 h时,菌株F几乎将尿苷完全转化,尿苷转化率达到98.9%,而原始菌株A的尿苷转化率仅为80.2%。进一步对菌株F转化尿苷的浓度进行优化,投入一倍体积的尿苷底物后继续培养约53 h尿苷转化完全,得到尿嘧啶产量为73.45 g/L,尿嘧啶产率为98.16%。发酵液上清中RihA酶活最高的为PelB信号肽和分子伴侣GroES-GroEL共表达的菌株C,其RihA酶活是原始菌株A的10.0倍。其中总可溶性RihA酶活最高的为PhoA信号肽和分子伴侣DnaK-DnaJ-...