枯草芽孢杆菌表达和分泌鸡α-干扰素研究

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鸡α-干扰素(Chicken Interferon-α,Ch IFN-α)是一种分泌型小蛋白,具有广谱抗病毒性和免疫调节作用,可用于预防和治疗新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)等多种病毒感染,对于防治禽类感染性疾病具有重要应用价值。本文为了实现鸡α-干扰素在Bacillus subtilis中的异源表达和分泌,进行了探索性研究。以Bacillus subtilis GH16为出发菌,整合表达来自于三黄鸡的鸡α-干扰素基因(chifn-α),构建重组菌株CI01(Pyrp D-chifn-α)。通过荧光定量PCR(RT-PCR)方法对chifn-α进行转录分析,比较了Pyrp D、Pccp A、Pccp A2、PAE和Pylbp五个启动子,结果表明,PAE-chifn-α的转录水平最佳,即PAE是最适启动子。运用生物信息学的方法预测chifn-α基因编码区的Bacillus subtilis调节蛋白结合位点,结果显示,疑似存在Abr B、Ccp A和Iol R的结合序列。对Abr B和Ccp A的疑似结合序列分别进行了碱基替换,RT-PCR分析结果证明,Abr B和Ccp A对chifn-α的转录有轻微的抑制作用。对iol R缺陷株的RT-PCR分析结果显示,PAE-chifn3-α的转录水平提高4倍,证明Iol R对chifn3-α的转录具有明显的抑制作用。构建高拷贝质粒p HPα来过表达chifn3-α基因。但RT-PCR和SDS-PAGE结果表明,p HPα上的chifn3-α不能正常表达。构建了三种方法来提高chifn3-α在质粒上的表达水平。结果表明,使用人工构建启动子Pgro AE可以使chifn3-α在质粒上稳定表达。基因拷贝数优化实验表明,七拷贝为最适水平。在出发菌GH16基础上,通过缺陷所有胞外蛋白酶来构建宿主菌BY05,在BY05基础上分别缺陷Css S、过表达Prs A以及缺陷Hrc A构建不同宿主菌。通过SDS-PAGE和蛋白试剂盒检测蛋白含量的方法,结果表明,过表达Prs A可以提高鸡α-干扰素的分泌水平,产量提高1.32倍。构建八种不同信号肽的鸡α-干扰素表达菌株,进行信号肽的筛选。SDS-PAGE结果显示,SPepr、SPapr E和SPsac B三个信号肽适合分泌鸡α-干扰素。进一步通过蛋白试剂盒检测蛋白含量,结果表明,SPapr E是分泌鸡α-干扰素的最优信号肽,相较于GH16/p HPGα,GH16/p HPGα-4的产量提高了1.98倍。除此之外,实验发现信号肽分泌机制与菌生长环境有关。研究发现通过缺陷质量控制蛋白,可以使得无法正确折叠的蛋白分泌,因此影响鸡α-干扰素在Bacillus subtilis中分泌的主要因素是质量控制蛋白。
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