蛋白质跨膜运送研究的新进展

本文对(1)分泌蛋白质、线粒体蛋白质跨膜运送的新进展,(2)蛋白质跨膜运送过程中的解折叠、重折叠与分子伴侣以及(3)蛋白质跨膜运送的机理研究概况作了扼要的介绍。     

肠激酶在毕赤酵母中的分泌表达优化

肠激酶 (Enterokinase,EK) 是一类特异性识别切割DDDDK序列的丝氨酸蛋白酶,作为一种工具酶广泛应用于生物医药领域。目前,EK在毕赤酵母Pichia pastoris中的表达水平较低,难以应用。本研究比较了6种不同的信号肽SP1、SP2、SP3、SP4、SP7和SP8对毕赤酵母分泌表达EK的影响。在摇瓶水平上,与α-factor信号肽相比,SP1信号肽显著提高了EK的分泌表达 (从6.8 mg/L提高至14.3 mg/L),酶活从 (2 390±212) U/mL提高至 (4 995±378) U/mL。在此基础上,通过共表达毕赤酵母内源蛋白Kex2,EK酶活提高至 (7 219±489) U/mL。另外,N端融合WLR三个氨基酸进一步提高酶活至 (15 145±920) U/mL,比酶活为 (1 174 600±53 100) U/mg。EK在毕赤酵母中的高效分泌表达为未来应用奠定了基础。     

荻草谷网蚜唾液蛋白基因Sm13498的克隆及功能分析

【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi为我国小麦Triticum aestivum主产区麦蚜优势种;Sm13498蛋白是在荻草谷网蚜唾液腺中特异表达的唾液蛋白。本研究旨在探析荻草谷网蚜功能未知的Sm13498在调节植物防御反应中的潜在作用。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组测序数据,PCR克隆Sm13498的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;采用RT-qPCR测定Sm13498在取食小麦叶片不同时间的荻草谷网蚜无翅成蚜中的表达动态;通过酵母分泌系统验证Sm13498蛋白信号肽的分泌功能;利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导在本氏烟Nicotiana benthamiana中瞬时表达技术鉴定Sm13498蛋白功能及亚细胞定位。【结果】克隆获得了荻草谷网蚜Sm13498 cDNA全长序列(GenBank登录号：MW346655),开放阅读框(ORF)全长783 bp,编码260个氨基酸,预测蛋白分子量28.01 kD,第1-22位氨基酸为N端信号肽。系统进化树显示,Sm13498与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的功能未知蛋白LOC100159087precursor(GenBank登录号: NP_001313548.1)亲缘关系最近(氨基酸序列一致性为71.7%)。RT-qPCR结果表明,Sm13498在荻草谷网蚜无翅成蚜取食小麦叶片12 h时表达水平达到最高。含有Sm13498信号肽片段的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae YTK12可在YPRAA培养基正常生长,并可将无色2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原为不可溶的暗红色的氯化三苯基四氮唑(TTF),证实其信号肽具有分泌活性。经根癌农杆菌介导在本氏烟瞬时表达Sm13498蛋白可抑制Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, BAX)及病原菌激发子INF1诱导的程序性细胞死亡。亚细胞定位结果表明,Sm13498-GFP融合蛋白定位于本氏烟叶片细胞膜。【结论】结果说明荻草谷网蚜唾液蛋白Sm13498可抑制植物防御反应。本研究为发掘荻草谷网蚜唾液中效应子, 深入解析麦蚜对小麦品种强适应性奠定了基础。     

副溶血弧菌SH112株OmpA蛋白的高效表达及免疫学特性

【目的】我们前期研究表明副溶血弧菌SH112株的OmpA蛋白在该菌的致病过程中发挥重要作用,是亚单位疫苗研制的潜在靶标抗原。本研究进一步对ompA(VPA1186)基因进行克隆表达,并研究其免疫学特性。【方法】扩增去除信号肽序列的成熟外膜蛋白OmpA的基因片段,定向克隆至表达载体,基因测序后对其编码蛋白质进行生物信息学分析。重组蛋白His-OmpA经纯化后,免疫ICR小鼠制备鼠多抗血清。Western blotting检测该蛋白的免疫原性及鼠多抗血清的特异性。动物实验验证其免疫保护率。【结果】成功表达分子量约为40.0 kDa的重组蛋白His-OmpA。制备的鼠多抗血清ELISA效价可达1∶50000以上。Westernblotting检测结果显示,该血清可与His-OmpA蛋白、总外膜蛋白和全菌蛋白发生特异性反应,说明所表达的目的蛋白保持原蛋白的免疫原性。此外,该高免血清可与其他主要血清型的副溶血弧菌发生特异性交叉反应,而与其他非副溶血弧菌菌株无交叉反应,表明该血清特异性较高,且提示OmpA蛋白可能是副溶血弧菌属的共同保护性抗原。小鼠免疫保护实验结果表明,该蛋白可提供约35%的免疫保护率。【结论】OmpA蛋白可作为诊断副溶血弧菌感染和亚单位疫苗研制的靶蛋白,为进一步开展该蛋白的功能研究提供了参考。     

木聚糖酶基因研究进展

半纤维素分解微生物在自然界碳素循环中起着重要作用,半纤维素是植物多糖的重要成分之一。木聚糖则是半纤维素的主要成分。木聚糖酶(EC3.2.1.8)可催化木聚糖的水解,在各种各样的生物体里都发现有木聚糖酶,如细菌、放线菌、真菌。在过去几十年里,有超过100个木聚糖酶基因被克隆进同源或异源宿主中,其目的是为了超表达木聚糖酶和改变它们的特性以适应商业应用。木聚糖酶的应用极其广泛,可用于生物转化、造纸、食品、饲料、能源、纺织等行业。尤其是迫切的环境问题将进一步促进木聚糖酶研究的开展。     

嗜碱芽孢杆菌PB92碱性蛋白酶基因启动子的克隆及应用

摘要: 利用TAIL-PCR方法从嗜碱芽孢杆菌PB92基因组中扩增出碱性蛋白酶基因上游启动子活性片段, 测序分析后登录GenBank(EU130686)。此序列具有多个启动子特征区域, 且在－538~－370 bp和－275~－128 bp两个区域存在反向读码框。对启动子片段进行功能缺失的分析结果表明, TSS上游105 bp片段具有明显启动子活性, 但以长为414 bp~619 bp时活性更为显著。此外, 对PB92碱性蛋白酶的信号肽分析结果表明, 此信号肽具有典型分泌型(Sec-type)信号肽结构。将PB92碱性蛋白酶基因启动子和信号肽序列克隆入pBE2, 构建成表达载体pBEAC, 并以其为载体实现了植物甜蛋白monellin基因在枯草芽孢杆菌1A751中的高效表达。     

甾短杆菌胆固醇氧化酶基因在大肠杆菌中的表达

为了实现胆固醇氧化酶在大肠杆菌中的表达,将甾短杆菌Brevibacterium sp．DGCDC-82胆固醇氧化酶基因用PCR的方法去掉信号肽序列,连接到质粒pTrc99a,遗过筛选得到了表达胆固醇氧化酶的重组菌JMl09／pTrc99a—COD。经IPTG诱导后表达出相对分子质量约为5．5×10^4的蛋白质。分别考察了诱导温度、时间、IPTG浓度等因素对重组菌表达的胆固醇氧化酶的影响。在优化条件下,该胆固醇氧化酶的酶活可以达到700U／L。酶学特性分析表明其反应的最适pH为7．5,最适温度为40℃。     

犬瘟热病毒临床流行野毒株F蛋白信号肽区分析

根据GenBank上发表的犬瘟热病毒(CDV)融合蛋白基因(F)序列, 设计引物扩增F蛋白部分信号肽区, 片段长369 bp。对2005年~2007年收集的犬瘟热阳性的水貂、狐、貉实质脏器、血液、尿液等样品进行扩增, 获得了13个CDV F蛋白部分信号肽区基因片段。序列分析发现, CDV野毒F蛋白该区段核苷酸与氨基酸序列与目前我国使用疫苗株CDV3及其他国内外疫苗株比较存在较大差异, 与CDV3对应区段的核苷酸同源性在80.7%~83.2%之间, 而推导的对应氨基酸序列同源性只有64.8%~71.3%。部分信号肽区的氨基酸疏水性分析, 推测其调控功能也发生变化, 本研究为CDV遗传变异和分子流行病学提供理论数据。     

信号肽对亮氨酸脱氢酶在Bacillus subtilis中分泌表达的影响及酶学性质研究

根据信号肽N端电荷数,选择Sec及Tat两种途径的信号肽构建枯草芽孢杆菌穿梭质粒,首次实现Bacillus cereus源亮氨酸脱氢酶基因在Bacillus subtilis中的分泌表达。Tat途径信号肽Pho D促进蛋白质分泌的效果最好,胞外酶活力达20.25U/ml,为不添加信号肽的2.2倍,信号肽N端较多的电荷数,可能有利于多聚体蛋白的分泌。对表达产物进行纯化和酶学性质测定。结果表明,纯酶比酶活为13U/mg;L-Leucine为底物时酶的K_m为6.17mmol/L,V_(max)为14.49μmol/(L·min);底物特异性研究发现,酶与天然底物L-Leucine的亲和性最好,对一些脂肪族氨基酸也有活性,对芳香族氨基酸L-Phenylalanine无活性;酶的最适pH为10.5~12.0,pH稳定范围为5.0~11.0;最适反应温度为55℃;圆二色谱变温扫描酶二级结构变化,α螺旋含量随温度升高逐渐降低;差示扫描微量热技术(DSC)测定酶的解折叠温度(Tm值)为64.13℃,表明该酶具有较好耐热性。