藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白β亚基半胱氨酸的定点突变及体外重组研究

为研究藻蓝蛋白 (PC)和藻红蓝蛋白 (PEC) β亚基 (分别简称为 β PC、β PEC)生物合成、结构与功能的关系 ,用MegaprimerPCR定点突变技术设计 β PC、β PEC中与藻蓝胆素连接的第二个半胱氨酸的定点突变蛋白质 β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)。将相应的基因片段亚克隆于表达载体pET 30a,并转化大肠杆菌BL2l(DE3)。经IPTG诱导后 ,β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)在大肠杆菌中均得到了高效表达。β PC(C15 5I)和 β PEC(C15 5I)与藻蓝胆素的重组结果表明两个突变体的结构基本没发生改变 ,有利于对 β PC和 β PEC的生物合成进行进一步研究。     

藻蓝蛋白裂合酶CpeS半胱氨酸的定点突变及功能研究

藻蓝蛋白β亚基(简称β-CPC)中有2个色素结合位点(Cys-84和Cys-155)分别以硫醚键与藻蓝胆素(PCB)连接[1,2].     

鱼腥藻PCC7120藻蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的3种重组质粒pETDuet-cpcA、pCOLADuet-cpcE-cpcF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因cpcE和cpcF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻蓝蛋白α亚基基因cpcA共同转入大肠杆菌BL21(DE3)。通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的CpcA-PCB。成功实现了大肠杆菌内藻蓝蛋白α亚基84位半胱氨酸残基与PCB的连接。而在裂合酶基因cpcE和cpcF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.2%的CpcA-PCB产生。以上研究为进一步在大肠杆菌内合成天然的藻蓝蛋白奠定了基础。     

鱼腥藻PCC7120藻红蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻红蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的4种重组质粒pETDuetp-ecA、pCOLADuet-pecE、pCDFDuetp-ecF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因pecE和pecF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻红蓝蛋白α亚基基因pecA共同转入大肠杆菌BL21(DE3),通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的PecA-PCB。结果表明生成的色素藻胆蛋白具有藻红蓝蛋白α-亚基所特有的光谱性质和可逆光致变色性质。而在裂合酶基因pecE和pecF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.1%的PecA-PCB产生。以上研究对藻胆蛋白生物构建具有重要意义。     

利用DREAM设计和同源重组进行一步定点突变

目的：建立基于DREAM设计和同源重组的简便、快速定点突变方法。方法：设计两条包含突变的反向PCR（inverse PCR）引物,使其5'端互补从而产生同源重组,同时使用DREAM设计方案在上述引物中引入限制性内切酶位点以便突变子筛选。用能扩增长片段的高保真耐热 DNA聚合酶扩增全长的质粒DNA,直接转化大肠杆菌。转化到细菌中的全长质粒DNA PCR产物可利用其末端同源序列发生同源重组而环化。利用引入的酶切位点方便地进行突变子的筛选。结果：我们用该方法成功地对长度大于7 kb的质粒进行了定点突变。结论：本定点突变无需任何突变试剂盒和特殊的试剂,只需一步反应即可完成;利用DREAM设计使克隆筛选简便可靠,高保真耐热DNA聚合酶可保证多数突变子克隆不发生意外突变,而该酶扩增长片段的能力使该方法适合于大多数质粒不经亚克隆直接突变。     

藻蓝蛋白裂合酶CpeS色氨酸定点诱变及体内重组功能研究

为了研究藻蓝蛋白β亚基Cys-84裂合酶CpeS结构与功能的关系以及色氨酸残基对于该酶功能的影响,构建了藻蓝蛋白β亚基Cys-84裂合酶CpeS的两个色氨酸突变体,分别为CpeS（W14I）和CpeS（W75S）。通过体内重组检测酶活性的变化,研究色氨酸残基的突变对裂合酶催化活性的影响。重组结果显示：突变体CpeS（W14I）的催化活性几乎完全丧失,为野生型的8％;突变体CpeS（W75S）的催化活性为野生型的76％。由此推测,第14位色氨酸可能是CpeS酶活性的必需氨基酸,其所处的位置可能是裂合酶CpeS的活性位点。     

玉米叶绿体ATP合成酶ε亚基的定点突变

利用突变引物和ＰＣＲ方法对玉米叶绿体ＡＴＰ合成酶的ε在进行定点突变,使ε亚基４２位上的Ｔｈｒ分别替换成Ｃｙｓ、Ａｒｇ、Ｉｌｅ和Ｐｒｏ。Ｔｈｒ变为Ｐｒｏ的ε亚基突变体不能表达,其他突变体与野生型一样,都能正常表达。Ｔｈｒ突变为Ｃｙｓ和Ａｒｇ后,突变体对ＡＴＰａｓｅ活力的抑制比野生型略高一些,但突变为Ｉｌｅ后,其抑制程度则极大地增强了。     

重组定点突变巴曲酶酶学性质研究

目的对重组定点突变巴曲酶的酶学性质进行研究,为开发成临床用药奠定基础。方法测定不同的温度、pH缓冲液和金属离子等条件对重组定点突变巴曲酶活性的影响。结果重组定点突变巴曲酶的最适pH值在6．5～7．5之间。该酶在50℃以下活力保持90％以上,但当温度超过60℃时,该酶已完全失活。Ca^2＋和Na^＋离子对酶的稳定性无明显影响,而Mg^2＋、K^＋、Mn^2＋离子则表现为激活作用,Zn^2、＋Cu^2＋、Fe^2＋、Co^＋离子则表现为明显的抑制作用。结论重组定点突变巴曲酶在中性条件下比较稳定,它不耐高温,金属离子对其活性有一定的影响。     

鱼腥藻PCC7120藻蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的3种重组质粒pETDuet-cpcA、pCOLADuet-cpcE-cpcF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因cpcE和cpcF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻蓝蛋白α亚基基因cpcA共同转入大肠杆菌BL21(DE3)。通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的CpcA-PCB。成功实现了大肠杆菌内藻蓝蛋白α亚基84位半胱氨酸残基与PCB的连接。而在裂合酶基因cpcE和cpcF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.2%的CpcA-PCB产生。以上研究为进一步在大肠杆菌内合成天然的藻蓝蛋白奠定了基础。     

NisinZ的定点突变及突变体性质的研究

以本实验室构建的含nisZ基因的质粒pHJ2 0 1为模板 ,采用定点突变技术将乳链菌肽Z分子中B环第 8位Thr突变为Ser(T8S)、将第 2位Dhb突变为Dha和第 31位His突变为Lys(T2S H31K)以及将第 2 7位Asn突变为Lys和第 31位His突变为Lys(N2 7K H31K) ,以pMG36e为载体 ,电击转化乳酸乳球菌 (L .lactis)NZ980 0进行表达。对表达产物性质的研究结果表明 ,3个突变体的抑菌谱和溶解度未发生变化 ,其抑菌活性略有下降 ,但它们的稳定性表现各不相同 :N2 7K H31K的稳定性与NisinZ几乎一致 ,而T8S和T2S H31K的稳定性有明显提高 ,在pH9条件下10 0℃加热 5min仍不丧失抑菌活性。     

一种新型的基因定点突变方法及其在DdsA突变研究中的应用

为了发展基因突变技术,介绍一种新型的基因定点突变方法.该方法巧妙利用了基因序列中广泛存在的不完整的平端酶切位点.与传统方法相比,可以迅速地在全基因的任何部位替换核苷酸,并可以在突变实验过程中直接将目的基因克隆到T载体上,便于测序及进一步克隆.利用该方法成功地获得了DdsA（decaprenyl diphosphate synthase,十聚异戊二烯焦磷酸合成酶）在4个氨基酸位点上的19个变体酶.这些位点分布在基因的不同区域内.证明这种新方法的高效性.     

改进重叠延伸法引入DNA定点突变的新方法

目的：改进重叠延伸PCR法,实现一种引入DNA定点突变的准确简便方法。方法：通过应用不同的扩增酶和反应体系,以重叠延伸PCR的方法产生引入突变位点的DNA片断,然后再亚克隆到载体中。该文以人cyclin D1启动子的NF-κB位点（-39/-30）为例。结果：通过DNA测序证明定点突变成功引入。一次引入4个突变碱基。突变引入率为100%。     

基于PCR的质粒快速定点诱变方法建立与评价

基因突变对生命的进化具有重要意义,针对质粒的DNA定点诱变技术也是基因工程、蛋白质工程研究中的重要手段之一。为了提高质粒定点诱变的效率,本研究利用引物部分重叠的设计方案,使用Tm值相对固定的引物设计模式,将同一引物分为重叠区（Tm=50±2℃）和非重叠区（Tm=60±2℃）,并在严格控制模板用量（2 pg/kb）的基础上,通过20个PCR循环对目标质粒进行定点诱变扩增,随后取0.5 μL产物直接用于转化。在FastPfu Fly酶系中,利用此法构建了6个含碱基替换、缺失和插入的质粒,均获得成功,突变效率可达96%以上,阳性克隆获得数达70个以上。此外,利用4种不同PCR酶系对该法的适用性进行了评价,结果表明突变效率均可达93%以上,阳性克隆获得数均在10个以上。通过适当增加PCR模板用量（10 pg/kb）并使用纯化后的PCR产物进行转化,该法可适用于转化效率大于106（cfu/μg）的任意感受态细胞,对应的突变效率可大于91%,阳性克隆获得数大于20。根据本法的作用原理,该方案适合质粒中10～20 bp（因重叠区GC含量及碱基序列的不同而改变）以内的任意碱基替换和插入,以及任意长度的DNA片段缺失。且具有通用性强、耗时少、诱变成功率高、成本低、对感受态及转化效率无特殊要求等优点,适合各实验室的日常研究使用。     

载脂蛋白M启动子区域T-778C定点诱变与应用

通过改良PCR介导的定点诱变技术,经济且高效地对ApoM基因-778位点进行定点诱变,并运用萤光素酶报告系统检测其启动子活性的变化,探讨ApoM基因-778位点在ApoM基因启动子区域的作用.研究发现ApoM基因-778突变型片段启动子活性下降了两倍左右.ApoM基因T-778C突变体的构建,为进一步研究ApoM基因的功能打下了基础.     

定点突变技术研究苏云金杆菌Cry1类晶体蛋白结构与功能的进展

近年来利用定点突变技术研究苏云金杆菌（Bacillus thuringiesis,Bt）杀虫晶体蛋白（Insecticidal crystal proteins,ICP）作用机制已取得良好进展.杀虫晶体蛋白不同结构域上氨基酸残基的突变将影响其稳定性,与受体的结合,不可逆的昆虫中肠膜插入及离子通道活性的强弱等.突变研究表明,结构域Ⅰ参与不可逆结合及插入昆虫中肠膜过程;结构域Ⅱ参与受体结合,包括初始结合与不可逆结合;结构域Ⅲ在杀虫特异性和维持三维结构的稳定性方面起重要作用,同时,可能参与离子通道的形成,受体结合和插入昆虫中肠膜过程.利用各种定点突变技术对各位点进行突变可以研究单一位点的功能,到目前为止,已有很多关于这方面的研究,并且筛选到了毒力提高的工程菌株.     

人白细胞介素18半胱氨酸的定点突变及其对活性的影响

为研究IL 18结构与功能的关系 ,用重叠延伸PCR定点突变技术构建人白细胞介素 18(hIL 18) 4个半胱氨酸的突变体hIL 18C74 S、C10 4 S、C112 S和C163 S。将突变体的cDNA与原核细胞表达载体pJW2重组并转化大肠杆菌JM10 1。经热诱导后 ,4个突变体在大肠杆菌中均得到了高效表达。表达的蛋白质主要以包涵体的形式存在。包涵体经超声破碎 ,2mol/L尿素洗涤 ,8mol/L尿素溶解 ,SephadexG 10 0柱纯化后 ,纯度可达 90 %以上。以诱导人外周血单个核细胞 (PBMC)产生IFN γ的能力为指标检测复性突变体的活性。结果显示除C10 4 S外 ,其他 3个突变体的生物活性均低于野生型hIL 18,C74 S、C112 S和C163 S的活性分别是野生型hIL 18活性的 5 %、5 8%和11%。证明Cys74 、Cys163 为hIL 18诱导产生IFN γ的功能所必需     

定点突变人α_(99)、β_(82)位的血红蛋白及在大肠杆菌中的表达

模拟分析发现血红蛋白两条α珠蛋白链上 99位的 Lys突变为 Cys后 ,它们之间可以形成二硫键 ,两条β珠蛋白链上 82位的 Lys突变为 Cys后可以增加血红蛋白四聚体间氢键的作用 ,分别起到稳定四聚体的作用 .利用寡核苷酸介导的定点突变技术将α99、β82 位的 Lys突变为 Cys.将突变后的血红蛋白插入 p BV2 2 0载体 ,在大肠杆菌中获得了高效表达 ,其表达产物达细菌总蛋白的2 0 %左右 ,并经 Western印迹证实     

溶葡球菌酶的定点突变与PEG巯基定点修饰

为了建立聚乙二醇 (PEG) 巯基定点修饰溶葡球菌酶的方法,并检验假定连接区的突变与修饰对酶活的影响,对溶葡球菌酶的假定连接区进行了巯基聚乙二醇定点修饰研究。通过分析溶葡球菌酶的结构特征,选择两个结构域之间的氨基酸 (133-154aa) 进行定点突变引入半胱氨酸残基。使用单甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺 (mPEG-MAL) 进行定点修饰,对修饰后的酶进行纯化并测定酶活性。结果表明定点突变的半胱氨酸残基PEG修饰效率高、产物单一,运用简便的Ni2+-NTA柱亲和层析法实现了一步分离,获得了高纯度的目标蛋白,但在连接区进行定点突变及PEG定点修饰后的酶活有不同程度的降低,表明假定连接区部分位点的PEG修饰会对溶葡球菌酶的催化活性产生一定影响。     

重组白眉蝮蛇去整合素定点突变对其生物活性的影响

RGD为存在于许多糖蛋白配体中的氨基酸序列,对整合素具有识别作用.此序列也发现于许多蛇毒去整合素分子中.采用基因克隆技术从大连产白眉蝮蛇的毒腺中克隆出的去整合素adinbitor是含73个氨基酸残基的去整合素,分子中含有12个半胱氨酸和RGD模体.实验证明,adinbitor作为去整合素的新成员,具有典型的抗ADP诱导的人血小板聚集作用和抗肿瘤血管新生作用.为了将adinbitor的这2种功能分开,采用PCR基因定点突变的方法,将其cDNA序列中RGD模体改变成KGD.重组adinbitor(KGD)在E.coli BL21得到表达,并通过His•Bind亲和层析予以纯化.实验发现,adinbitor对ADP诱导的人血小板聚集具有明显抑制作用,其IC50=85 nmol/L,明显优于adinbitor(RGD) （IC50=150 nmol/L）.然而,与adinbitor(KGD)相比,adinbitor(KGD)则丧失了对血管生成的抑制作用.结果说明,adinbitor(KGD)可作为专一的抗人血小板聚集药具有潜在的开发前景.