苏云金芽胞杆菌Sigma K在大肠杆菌中的表达与纯化

【目的】在大肠杆菌中表达纯化苏云金芽胞杆菌HD73的转录调控因子Sigma K(σK)。【方法】PCR扩增出苏云金芽胞杆菌HD73中sig K基因的ORF(Open reading frame)装载到带有His标签的表达载体p ET21b上,转入到表达菌株BL21(DE3)中获得重组菌株BL21(p ETsig K),通过SDS-PAGE、镍柱亲和纯化、阴离子交换纯化和凝胶迁移实验(EMSA)等方法对Sigma K蛋白进行提取、纯化和生物活性分析。【结果】正确表达出大小约为27 k D的His-Sigma K蛋白,并获得了纯化的蛋白。EMSA结果表明纯化的His-Sigma K蛋白可以与受其控制的cry1Ac基因启动子结合。【结论】表达和纯化了His-Sigma K蛋白,His-Sigma K具有与受其控制的启动子结合的功能。     

绿色木霉TvALP-linker-TvRBL融合基因的构建与原核表达

在Tv ALP基因和Tv RBL基因间加入一段柔性链接头(linker)基因序列,构建融合基因。生物信息学分析表明该融合基因含有一段信号肽序列。利用RT-PCR技术从绿色木霉菌丝体总RNA中扩增出Tv RBL基因、Tv ALP基因和去除信号肽的ΔTvALP基因,分别克隆到原核表达载体p ET30a,构建重组质粒p ET30a-Tv ALP-linker-Tv RBL和p ET30a-ΔTv ALP-linker-Tv RBL,转化大肠杆菌BL21(DE3)p Lys S,经异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导表达。SDS-PAGE电泳分析结果表明,去除信号肽的表达质粒p ET30a-ΔTv ALP-linker-Tv RBL在大肠杆菌BL21(DE3)p Lys S中获得了表达,在60 k D处有一条蛋白质特异条带,与预测的目的产物蛋白条带大小一致。     

鲍曼不动杆菌铁蛋白的抗氧化功能研究

【目的】克隆鲍曼不动杆菌铁蛋白(Abferritin)基因,并研究其抗氧化功能。【方法】荧光定量PCR检测氧化应激下Abferritin基因的表达量,并将其基因克隆到表达载体p ET28a以构建重组质粒p ET28a-Abferritin,转化大肠杆菌BL21(DE3)得到重组菌BL/p ET28aAbferritin,IPTG诱导目的蛋白表达并利用镍柱亲和层析纯化该蛋白。比色法测定Abferritin蛋白的Fe2+氧化酶活性,自由基清除实验测定其抗氧化功能。菌落计数法观察重组大肠杆菌在H2O2应激条件下的存活率。【结果】Abferritin基因在氧化应激下表达增高。重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,通过Ni2+亲和层析纯化获得了Abferritin蛋白。该蛋白具有Fe2+氧化酶活性,能有效减少氧自由基的形成及提高大肠杆菌抵抗氧化应激的能力。【结论】氧化应激能诱导Abferritin基因表达上调,且该蛋白具有亚铁氧化酶活性和抗氧化功能。     

rimJ基因缺失不影响大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性

目的:研究rimJ基因对大肠杆菌BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性的影响。方法:利用SceⅠ-Red同源重组技术将大肠杆菌BL21(DE3)基因组中的rimJ基因缺失,得到rimJ缺失突变菌;比较缺失突变株和原始菌株在不同温度(25℃、37℃、42℃)下的最大比生长速率,利用统计学方法分析rimJ基因的缺失对BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性是否有影响。结果:rimJ基因被成功敲除;统计分析结果表明缺失突变株和原始菌株的最大比生长速率没有明显区别。结论:rimJ基因缺失对大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性无影响。     

胰高血糖素样肽-1融合蛋白在原核系统中的表达

[目的]构建点突变的GLP-1Gly8,并与人血清白蛋白(HSA)结构域Ⅰ融合,延长GLP-1的半衰期。[方法]采用常规PCR扩增白蛋白结构域Ⅰ片段,利用SOE-PCR扩GLP-1Gly8基因并将两个基因拼接,得到的HSA-GLP-1Gly8融合基因经Bam HⅠ和XhoⅠ双酶切后连接到p ET30a表达载体,重组质粒p ET30a-HSA-GLP-1Gly8转入E.coli BL21(DE3)宿主菌中进行IPTG诱导表达。[结果]PCR扩增分别获得140 bp的GLP-1Gly8基因499 bp的HSA的片段及经融合后的HSA-GLP-1Gly8基因。表达载体p ET30a-HSA-GLP-1Gly8在E.coli BL21(DE3)宿主菌中经IPTG诱导,过表达了分子量约为22 k Da的融合蛋白。[结论]成功构建了p ET30a-HSA-GLP-1Gly8原核表达载体,融合蛋白在BL21(DE3)菌中以包涵体的形式过表达。     

沙眼衣原体Ahpc蛋白的原核表达、纯化及活性分析

本研究根据Ct Ahpc基因序列设计特异性引物,以Ct DNA为模版PCR扩增Ahpc基因到大小为585 bp,将其连接到p ET28a获得重组质粒p ET28a-Ahpc,将该质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)获得重组菌BL/p ET28a-Ahpc,利用IPTG诱导重组Ahpc蛋白表达,目的蛋白分子量大小约为26 k D。利用Ni-NAT亲和层析法纯化得到的重组Ahpc蛋白。氧化铁二甲酚橙法检测发现Ahpc蛋白能够分解双氧水和叔丁基过氧化氢,具有分解过氧化合物的活性。测定重组大肠杆菌在百草枯所致氧化胁迫下的生长曲线,发现表达Ahpc蛋白的重组菌的生长情况比对照好。本研究成功表达和纯化得到沙眼衣原体Ahpc蛋白并测定其活性,为解析沙眼衣原体的抗氧化机制提供实验证据。     

解淀粉芽孢杆菌TF28抗菌蛋白AP1的表达、纯化与抑菌活性

本研究采用人工合成方法合成抗菌蛋白基因AP1,连接到p ET32a(+)表达载体,导入E.coli BL21菌株进行原核表达,表达产物经HIS柱纯化和肠激酶切割后测定抑菌活性。人工合成了分子量为321 bp的抗菌蛋白基因AP1,获得了p ET32a(+)-AP1-BL21基因工程菌株,该菌株在0.1 mmol/L IPTG,25℃诱导2 h,蛋白表达率为43.2%,HIS柱纯化后获得SDS-PAGE电泳一条带分子量为27 k D的融合蛋白,其含量为124.82 mg/L,收率为92%,肠激酶切割后的蛋白能抑制大豆根腐病菌和水稻恶苗病菌的生长。获得高效表达抗菌蛋白AP1的工程菌株,该菌株表达的抗菌蛋白纯化后具有抑菌活性,在植病生防方面具有应用潜力。     

解淀粉芽孢杆菌TF28抗菌蛋白基因TasA克隆与表达

[目的]克隆解淀粉芽孢杆菌TF28抗菌蛋白基因Tas A并进行原核表达和抑菌活性研究。[方法]采用PCR方法扩增抗菌蛋白基因Tas A,连接p ET22b载体,导入E.coli BL21(DE3)菌株,进行IPTG低温诱导表达,用His柱纯化表达产物,采用纸片方法测定其抑菌活性。[结果]从解淀粉芽孢杆菌TF28中克隆了抗菌蛋白基因Tas A,以p ET22b为表达载体构建高效表达抗菌蛋白Tas A的基因工程菌株,该菌株在0.05 mmol/L IPTG 15℃诱导4 h,Tas A蛋白表达率为34.2%,经His柱纯化后获得SDS-PAGE电泳一条带的纯化Tas A蛋白,其含量为67.8 mg/L,收率为90.8%。该蛋白抑制番茄灰霉病和叶霉病、玉米茎基腐病和水稻稻曲病菌生长。[结论]实现抗菌蛋白基因Tas A的原核表达,表达率34.2%,表达蛋白具有广谱抑菌活性,在植病生防方面具有应用潜力。     

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)干扰素调节因子2基因的克隆及原核表达

干扰素调节因子(Interferon regulatory factor,IRF)是一种多功能的转录因子。采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了红鳍东方鲀干扰素调节因子2(Interferon regulatory factor 2,IRF2)基因的全长c DNA。该基因全长为1 552 bp,其中5'非编码区(5'-UTR)187 bp,3'非编码区(3'-UTR)429 bp,编码区(CDS)为936 bp,共编码311个氨基酸。将IRF2的编码区序列连接到原核表达载体p ET32a(+),成功构建了重组体p ET32a(+)-IRF2。将重组体p ET32a(+)-IRF2转入大肠杆菌感受态细胞BL21(DE3)中,获得了重组表达IRF2的基因工程菌。经IPTG诱导,p ET32a(+)-IRF2在BL21中得到了融合表达。通过对表达产物的纯化和Western blotting检测,结果显示红鳍东方鲀IRF2基因在大肠杆菌中的表达效果较高,目的蛋白准确。     

美洲拟鲽抗菌肽Pleurocidin在大肠杆菌中的高效分泌表达及优化

为在大肠杆菌中分泌表达Pleurocidin,并提高融合蛋白的分泌效率,将Pleurocidin基因和Cherry DNA序列通过平末端连接融合,再将融合基因整合到p ET22b(+)载体中,转化大肠杆菌BL21(DE3);乳糖诱导表达。成功构建含p ET22b(+)-CP重组质粒的基因工程菌,用乳糖诱导获得高效表达。在诱导16 h时加入甘氨酸可以显著提高融合蛋白Cherry-Pleurocidin的分泌效率。用稀盐酸水解融合蛋白的酸敏感位点,再进一步分离纯化即得到r-Pleurocidin,其对大肠杆菌DH5α和枯草芽孢杆菌BS168具有明显的抑菌活性。结果表明成功构建了高效表达Pleurocidin的大肠杆菌基因工程菌,获得有活性的r-Pleurocidin。     

人乳头瘤病毒16型L2E7融合蛋白的优化表达、制备及其对肿瘤生长的抑制作用

为提高人乳头瘤病毒(HPV)16型治疗性融合蛋白疫苗HPV16 L2E7在大肠杆菌中的表达量,根据大肠杆菌偏爱密码子,对HPV16 l2e7基因进行密码子优化,优化后的基因分别插入到p GEX-5X-1、p QE30和p ET41a表达载体中,转化JM109、JM109(DE3)和BL21(DE3)表达菌,筛选出高表达菌株p ET41a-HPV16sl2e7/BL21(DE3),目的蛋白从占全菌蛋白的10%以下提高到约28%,优化接种量、IPTG浓度、诱导温度和诱导时间,获得最佳表达条件;通过15 L发酵罐发酵,SP Sepharose Fast Flow、Q Sepharose Fast Flow和Superdex 200 pg纯化及复性HPV16 L2E7融合蛋白,制备的融合蛋白纯度可达95%以上,经SDS-PAGE、Western blotting鉴定证实,制备的HPV16 L2E7蛋白加Cp G佐剂对小鼠移植瘤生长具有明显的抑制作用,有75%(6/8)的小鼠不成瘤,为后续的疫苗产业化奠定基础。     

产普鲁兰酶重组大肠杆菌质粒稳定性的研究

通过对产普鲁兰酶的重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/p ET28a-s-pul菌株在发酵过程中质粒稳定性和普鲁兰酶生成量的考察,发现不同宿主对质粒稳定性及酶活性有重要影响。本文利用E.coli BL21(DE3)p Lys S菌株为宿主,构建重组菌E.coli BL21(DE3)p Lys S/p ET28a-s-pul,通过控制外源蛋白的本底表达,提高了重组菌株的质粒稳定性。优化发酵培养基和发酵条件以后,重组菌产普鲁兰酶能力由480 U/m L提高至627 U/m L,增幅为30.6%。研究结果认为,严格控制外源蛋白的本底表达,是改善重组菌稳定性的重要方法之一。     

铜绿假单胞菌外膜蛋白OprⅠ原核表达载体的构建及其在大肠杆菌中的表达

目的:构建并鉴定铜绿假单胞菌(Pa)外膜蛋白OprⅠ重组质粒p GEX-OprⅠ,研究该重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中的表达。方法:PCR扩增OprⅠ抗原编码基因并将其定向克隆至原核表达载体p GEX-1λT,构建重组质粒p GEX-OprⅠ;将p GEX-OprⅠ电穿孔转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western印迹分析并鉴定表达产物。结果:扩增出194 bp的OprⅠ抗原编码基因;双酶切和PCR鉴定证实OprⅠ基因克隆入p GEX-1λT,并且p GEX-OprⅠ成功转入大肠杆菌BL21(DE3);SDS-PAGE显示重组大肠杆菌BL21(p GEX-OprⅠ)的表达产物为相对分子质量约32 000的GST-OprⅠ融合蛋白,其表达量约占菌体总蛋白的20%;Western印迹证实该融合蛋白能被Pa感染的鼠血清特异性识别。结论:构建了重组质粒p GEX-OprⅠ,其在大肠杆菌BL21(DE3)中表达具有抗原性的融合蛋白。     

以蔗糖为底物利用重组大肠杆菌合成甘露醇

【目的】异型发酵乳酸菌可利用胞内产生的甘露醇脱氢酶将果糖高效转化为甘露醇,但果糖作为底物相对昂贵,不利于工业化生产。为了降低生产成本,必须选择廉价的底物。蔗糖相对便宜,并且大量存在于自然界中,能够被重组大肠杆菌利用产生甘露醇。蔗糖水解酶(Sucrose hydrolase)和甘露醇脱氢酶(Mannitol dehydrogenase)是发酵生产甘露醇中催化蔗糖转化成甘露醇的关键酶,构建蔗糖水解酶和甘露醇脱氢酶共表达菌株并进行相关研究是本文的主旨。【方法】利用PCR方法分别从植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)基因组DNA中获得sac A和mdh基因,得到大小分别为1 502 bp和1 032 bp的目的基因,经序列分析后将其连接到表达载体p ET-28a(+)上,得到重组表达载体p ET28a-sac A-mdh。将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,并用SDS-PAGE分析目的蛋白的表达情况并测定其酶活。【结果】SDS-PAGE显示表达蛋白的大小亚基分子量分别为55.1 k D和37.8 k D,与预期分子量一致,实现sac A和mdh基因的表达。蔗糖水解酶和甘露醇脱氢酶酶活分别为25.78 U/m L和14.56 U/m L。对重组菌株BL21(DE3)/p ET28a-sac A-mdh进行发酵条件优化,甘露醇质量浓度达到45.19 g/L,总糖转化率为37.66%。【结论】与乳酸菌利用蔗糖发酵生产甘露醇相比,产量提高了6倍,且具有发酵周期短、稳定性高等优点,菌株的成功构建为甘露醇工业化生产奠定了基础。     

重组大肠杆菌多基因串联表达合成反式-4-羟基-L-脯氨酸

[目的]得到表达多个基因的重组大肠杆菌,以期实现葡萄糖为碳源生产反式-4-羟基-L-脯氨酸。[方法]以菌液为模板,PCR得到不同来源的proB、proA、proC、p4h基因,重叠PCR串联相邻基因,所得片段通过无缝组装与p ET-28a载体连接,并在大肠杆菌BL21中表达,筛选阳性表达菌株,电泳及测序验证,重组菌在30 ml MCG培养基摇瓶中发酵,分光光度法和HPLC检测产量。[结果]0.5 mmol/L IPTG诱导24 h,5组串联基因成功在大肠杆菌中表达,并以葡萄糖为碳源,获得产物反式-4-羟基-L-脯氨酸,培养基不添加L-脯氨酸时E.coli BL21/p ET-28a-BAHHbs、E.coli BL21/p ET-28a-HBACkp和E.coli BL21/p ET-28a-HBAmg产量达到0.28 g/L、0.16 g/L和0.29 g/L,添加4 mmol/L的L-脯氨酸时,分别为0.64 g/L、0.55 g/L和0.74 g/L。[结论]proB、proA、proC及p4h基因成功在大肠杆菌中表达,5株重组菌在30℃摇瓶中诱导表达24 h得到产物反式-4-羟基-L-脯氨酸,其中E.coli BL21/p ET-28a-HBAmg产量达到0.74 g/L,为今后在发酵罐中生产奠定基础。     

家蝇溶菌酶MDLZM2基因的克隆、序列分析及原核表达

对家蝇溶菌酶(Musca domestica lysozyme,MDLZM2)基因进行克隆、序列分析,构建原核表达载体并在大肠杆菌中表达。从Gen Bank家蝇基因组中筛选获得MDLZM2基因。以该基因的序列设计引物,进行PCR扩增,测序分析获得该基因完整编码序列。运用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、信号肽、二级结构、三级结构和保守结构域等方面进行预测和分析。构建p EASY-E1-MDLZM2重组质粒,转化到大肠杆菌BL21(DE3)p Lys S Chemically Competent Cell中进行诱导表达及纯化。结果表明MDLZM2基因ORF全长552 bp,编码183个氨基酸,理论分子量21.2 k Da;等电点为6.13,具有Lysozyme家族的蛋白保守结构域。成功构建重组原核表达p EASY-E1-MDLZM2并诱导表达、纯化重组蛋白,为进一步研究该蛋白的生物学及免疫学活性奠定了基础。     

短小芽孢杆菌HZbp脂肪酶基因的克隆表达

以短小芽孢杆菌HZbp总DNA为模板以PCR的方式获得512 bp的脂肪酶基因,并在该基因的两端引入了EcoR1和Sal1的酶切位点,将该基因与大肠杆菌表达质粒pSE380连接,获得重组质粒pSE380-BPL。重组质粒转入大肠杆菌表达细胞株BL21,获得工程菌株BL21-BPL。序列分析显示所克隆的基因具有脂肪酶的保守G-X-S-X-G序列,SDS-PAGE电泳显示该脂脂肪酶的分子质量约为20 kDa。在LB培养基中,IPTG诱导浓度为1.0 mmol/L,33℃诱导培养10 h后,发酵液酶活达到8 U/mL。     

骨形成蛋白10成熟肽在大肠杆菌中的表达纯化及活性分析

目的:以生物制备骨形成蛋白10(BMP10)为目标,研究BMP10成熟肽在大肠杆菌中的表达及活性。方法:以人源BMP10成熟肽基因为模板,PCR获得N端带有组氨酸标签(6×His)的融合基因6×His-m BMP10,构建p ET28a/m BMP10表达载体;热击转染大肠杆菌BL21(DE3)菌株,卡那霉素抗性筛选获得重组表达菌株BL21/p ET28a-6×His-m BMP10,IPTG诱导表达后利用SDS-PAGE电泳、Western印迹对蛋白进行分析;超声波破碎菌体,收集包涵体,镍柱亲和层析纯化获得电泳纯目的蛋白;透析复性后,非还原SDS-PAGE检验目标蛋白的二聚体形成;通过体外细胞实验检测蛋白活性。结果:纯化得到纯度90%以上的m BMP10,复性后二聚体得率约为40%;活性实验测得P19细胞的Smad6蛋白表达上调3倍左右。结论:通过大肠杆菌表达体系获得具有生物活性的BMP10,为后续作用机理研究奠定了实验基础。     

拟南芥信号肽AtRALF1的表达、纯化及活性分析

利用RT-PCR扩增获得拟南芥At RALF1基因的全长cDNA序列,将其构建入携带His标签的原核表达载体p ET28b中,获得重组表达载体p ET28b-At RALF1,并将其转入到大肠杆菌BL21(DE3)中。随后在不同的IPTG浓度、温度和诱导时间条件下,进行At RALF1蛋白的表达研究,建立了At RALF1融合蛋白的高效表达体系。结果表明,在30℃、1 mmol/L IPTG的条件下诱导4 h,At RALF1融合蛋白的表达量最大。进一步用获得的At RALF1融合蛋白处理苗龄5 d的野生型拟南芥(Col-0)植株,发现其根的生长受到了抑制,表明我们获得了具有活性的At RALF1小肽,为进一步研究该小肽奠定了基础。     

融合表达载体pET32a/Trx-EK-MrVIB的构建及在大肠杆菌中表达

人工设计合成芋螺毒素基因Mr VIB来构建表达载体p ET32a/Trx-EK-Mr VIB,将其转化大肠杆菌BL21(DE3)plys S进行诱导表达。菌体经超声破碎后利用Ni-NTA琼脂糖柱进行亲和层析纯化融合蛋白,SDS-PAGE电泳分析融合蛋白表达。结果表明融合表达载体p ET32a/Trx-EK-Mr VIB经PCR扩增和测序鉴定具有正确的开放阅读框。SDS-PAGE电泳显示融合蛋白在大肠杆菌中获得高效可溶性表达,经一步亲和层析获得纯度大于90%的融合芋螺毒素达73.6 mg/L。本文成功构建了融合表达载体p ET32a/Trx-EK-Mr VIB,融合芋螺毒素Trx-EK-Mr VIB在大肠杆菌中获得高效可溶性表达。