枯草芽孢杆菌壳聚糖酶水解制备低脱乙酰度壳寡糖及其组分分析

对来源于枯草芽孢杆菌菌株168(Bacillus subtilis 168)的壳聚糖酶编码基因进行了序列优化及全合成,并在毕赤酵母(Pichia pastoris)中实现了分泌表达,表达产物的蛋白质浓度达到0.30mg/ml。表达的壳聚糖酶最适p H为5.6,最适温度为55℃,比酶活达84.54U/ml。该酶在50℃及以下较稳定。利用该酶水解低脱乙酰度壳聚糖并使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF MS)对产物的组分进行了分离及鉴定。根据一级质谱信息,推测酶解产物中包含至少37种聚合度2~18,不同脱乙酰度的壳寡糖组分。综上,利用毕赤酵母分泌表达了来源于枯草芽孢杆菌菌株168的壳聚糖酶基因,利用表达产物水解制备了低脱乙酰度壳寡糖并对其组分进行了分析,可为后续壳寡糖结构与功能关系的研究提供参考。     

里氏木霉几丁质酶表达及其水解产物组成与结构分析

优化并全合成里氏木霉几丁质酶基因,在毕赤酵母中实现分泌表达。产物几丁质酶的蛋白浓度达0. 17mg/ml,最适pH为5. 6,最适温度为65℃,酶活为0. 52U/ml。该酶在50℃及以下较稳定。利用该酶水解低脱乙酰度壳聚糖并对产物的组成及结构进行分析。超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF MS)检测及分析结果显示,酶解产物中包含至少41种聚合度2～18,不同脱乙酰度的壳寡糖组分;核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)检测及分析结果显示,产物壳寡糖的还原端主要为N-乙酰氨基葡萄糖,非还原端则同时含有N-乙酰氨基葡萄糖及氨基葡萄糖。相关结果可为壳寡糖的结构与功能关系研究提供参考。     

PEG定点修饰重组人睫状神经营养因子及其生物活性评价

采用分子质量为40k Da的马来酰亚胺聚乙二醇(m PEG-MAL),对重组人睫状神经营养因子突变体CNTF-C17的第17位半胱氨酸巯基进行定点修饰,通过离子交换层析获得单修饰产物Mono-PEG-CNTF-C17,并对其结构及体内外活性进行评价。实验结果表明,在p H 7.5的Tris-HCl缓冲液体中,蛋白质与修饰剂的为1∶3,4℃下反应12h,修饰率可达到90%以上,修饰混合物通过一步阴离子交换层析可获得纯度98%以上的单修饰产物。荧光光谱(FL)及圆二色(CD)图谱显示Mono-PEG-CNTF-C17与原蛋白二、三级结构一致。TF-1.CN5a.1细胞增殖活性检测表明,MonoPEG-CNTF-C17的比活达到了6.51×105IU/mg,体内循环半衰期相对原蛋白显著提高了30.3倍。该研究可为开发CNTF长效产品提供基础。     

发状念珠藻NfwspA3基因的克隆及其耐旱能力分析北大核心CSCD

水分胁迫蛋白(WSP,Water stress protein,)在植物耐干旱过程中起着重要作用。发状念珠藻具有极强的耐旱、耐盐和抗辐射等能力。本研究以发状念珠藻基因组DNA为模板,利用PCR技术克隆到一个发状念珠藻水分胁迫蛋白基因的开放阅读框(ORF)序列,命名为NfwspA3,其序列全长1017 bp。生物信息学预测表明,该基因可编码338个氨基酸残基,预测等电点为4.85,分子量为37.48 kD,为亲水性稳定蛋白,分布在细胞质中。构建了NfwspA3基因的重组表达菌株pET32aNfwspA3,以聚乙二醇-6000(PEG-6000)对其模拟干旱胁迫,发现重组菌株最高可忍耐60%浓度的PEG-6000,表现出较强的耐旱性,且具有较高的半乳糖苷酶活性。研究结果为探知发状念珠藻WSP蛋白逆境响应机制及其遗传改良提供了理论依据和基因元件。     

聚乙二醇20k修饰与转铁蛋白偶联睫状神经营养因子的生物活性对比研究

为了延长重组睫状神经营养因子在体内的保留半衰期,基于CNTF中天然的游离半胱氨酸残基,在前期工作中采用聚乙二醇修饰和转铁蛋白偶联的两种方式对CNTF进行了改造。此后又采用常规分析手段对PEG20k-CNTF和Tf-PEG5k-CNTF进行对比表征。高效凝胶过滤和动态光散射分析结果显示两者拥有相近的表观分子体积。细胞试验结果显示两种耦合物的活性分别下降至未修饰CNTF的50.6%和65.8%。抗体CNTF抗体亲和力结果显示PEG20k修饰后亲合力下降至原蛋白的3.8%,转铁蛋白偶联后保留89.9%原蛋白亲合力。药代动力学结果显示PEG20k-CNTF和Tf-PEG5k-CNTF在SD大鼠血液中的保留半衰期分别为5.34±0.26和8.65±0.60小时,与未修饰rh CNTF相比延长了约21.4倍和34.6倍。药效学结果显示在每周两次每次1.0 mg/kg(rh CNTF等量)的给药频率和剂量下,PEG20k-CNTF比Tf-PEG5k-CNTF更显著地降低实验小鼠体重。     

转铁蛋白-PEG-睫状神经营养因子的制备及其生物活性评价

为了实现在体内更持久的药效作用,根据睫状神经营养因子CNTF第17位为游离半胱氨酸残基,而转铁蛋白Tf无游离半胱氨酸的特点,采用N-羟基琥珀酰亚胺-聚乙二醇5K-马来酰亚胺(NHS-PEG5k-MAL)作为偶联剂,实现了两者定点偶联,然后结合蛋白自身特性制定纯化方法,制备获得纯度高于90%的转铁蛋白-聚乙二醇5k-睫状神经营养因子(Tf-PEG5k-CNTF)耦合物。高效凝胶色谱和动态光散射分析显示耦合物的表观分子体积大于两蛋白之和。细胞试验结果显示耦合物的活性下降至原蛋白的65.8%。大鼠药代动力学试验显示Tf-PEG5k-CNTF耦合物在体内的代谢半衰期延长至8.2小时,与CNTF原蛋白相比提高了约17倍。小鼠动物试验显示在每周2次的给药频率,每次1.0 mg/kg的剂量下,Tf-PEG5k-CNTF能更为显著地影响小鼠对食物摄入量和减轻体重。因此,转铁蛋白偶联技术可用于脑部靶向蛋白药物的长效递送。