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[目的]优化酵母表达条件,研究家蝇抗菌肽基因Attacin在酵母真核表达系统的表达情况,并对表达产物的体外抗菌活性进行初步研究。试图摸索出一套稳定、高效的真核表达系统,为规模制备家蝇抗菌肽打下基础。
[方法]①根据Genbank公布的家蝇成虫Attacin全长cDNA基因序列和本实验室构建的pcDNA3.1(+)-Attacin质粒的测序结果,利用PrimerPremier5.0和DNAclub生物学软件设计两对特异性引物,以pcDNA3.1(+)-Attacin为模板,PCR扩增出Attacin成熟肽的编码区序列,将目的片段分别克隆入pMD18-T载体,测序,并运用相关生物信息学软件对克隆的序列进行预测分析。②采用基因重组技术从重组质粒pMD18-T-Attacin中扩增出Attacin成熟肽的基因片段,将其克隆入质粒pPIC9K中,构建重组质粒pPIC9K-Attacin。
③将重组质粒pPIC9K-Attacin线性化后,用氯化锂法转化至毕赤酵母宿主菌GS115中,筛选得到G418高耐受性多拷贝阳性表达菌株GS115/pPIC9K-Attacin。④工程菌经甲醇诱导后,采用甲醇氯仿法对发酵上清进行浓缩,取浓缩上清液进行SDS-PAGE电泳分析。
⑤优化表达条件。
⑥用琼脂糖平板孔穴扩散法,测定分泌上清液对大肠杆菌标准株(Ecoli)(ATCC25922)体外抑菌活性。
[结果]①以本实验室保存的pcDNA3.1(+)-Attacin质粒为模板,经PCR扩增编码Attacin成熟肽的开放阅读框DNA序列,PCR扩增得到约580bp的Attacin目的DNA片段,将其克隆至pMD18-T载体进行序列测定,测序结果正确。生物信息学分析序列,结果表明与其它昆虫的Attacin序列同源性比较,其一致性达90%~95%。
②扩增pMD18-T-Attacin质粒,用NotI/EcoRI从重组载体pMD18-T-Attacin切下含Attacin基因的DNA片断,与经相同双酶切的真核载体pPIC9K进行重组,经双酶切和DNA序列分析,获得重组表达载体pPIC9K-Attacin。
③将线性化重组质粒pPIC9K-Attacin用氯化锂法转染感受态酵母宿主细胞。酵母菌落法鉴定,表明实验成功地将重组质粒pPIC9K-Attacin整合入酵母基因组。鉴定转化子表型为His+Mut+,高浓度G418耐受筛选试验,发现少数转化子能够在含4mg/mlG418的抗性平板上生长,选择得到的高耐受阳性菌株进行甲醇诱导表达。
④工程菌经0.5%甲醇诱导后,其发酵上清中含有重组表达的Attacin蛋白,SDS-PAGE证实其分子量为20Da,与预期分子量相同。
⑤从发酵时间、诱导甲醇浓度、培养基pH值、诱导温度四方面对诱导条件进行优化。
⑥琼脂糖平板孔穴扩散法测定发酵上清的抗菌活性,结果显示其对大肠杆菌的生长有抑制作用。
[结论]家蝇抗菌肽基因Attacin在毕赤酵母菌GS115中得到了成功表达,表达形式为分泌型,其中:诱导温度28℃,甲醇浓度为0.5%,培养基pH5.0时表达条件最佳,在第96h目的蛋白表达量最高,然后表达量下降,在诱导甲醇中加入0.5%的PMSF(蛋白酶抑制剂)有助于提高表达量。表达产物活性实验结果表明:表达产物对大肠杆菌具有一定的抑制作用。本实验为通过酵母表达系统规模制备家蝇抗菌肽打下了一定基础。