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抗菌肽是生物体受到外界病原微生物入侵,由特定基因编码产生的一类小分子多肽。与传统抗生素相比,抗菌肽具有分子量低、水溶性好、热稳定、广谱抗菌、不易产生耐药性等特点,显示出了良好的临床应用前景。由于抗菌肽在体内含量低,分离纯化比较困难,而化学合成成本较高,难以满足基础研究和临床治疗的需要,因此,以基因工程的方法制备抗菌肽是一种有效的方法。由于抗菌肽能够杀伤原核细菌,不宜在原核宿主菌中直接表达,最好在酵母中分泌表达。本文就抗菌肽Perinerin的克隆、表达、纯化及其体内外的抗菌活性进行了初步的探讨。
Perinerin是一种分离自亚洲海蚕Perinereis aibuhitensis的结构新颖的抗菌肽,其对革兰氏阳性和阴性细菌均具有抑制作用。为了解决生物提取过程中抗菌肽产量低下的问题,本研究采用巴斯德毕赤酵母表达系统,对海蚕抗菌肽perinerin进行分泌性重组表达。
首先根据Perinerin的氨基酸序列及毕赤酵母偏嗜密码子改造核苷酸序列,根据该基因的酶切图谱和表达载体多克隆位点的分析,在上游基因中加入了限制性内切酶EcoR I,在下游基因中加入了限制性内切酶KpnI和基因序列的终止密码子。将该基因片段插入到含有AOX1启动子和α分泌信号肽序列载体pPICZαC中,构建了重组表达质粒pPICZαC-PEN,送公司测序鉴定,结果显示目的基因正确的插入表达载体pPICZαC中。
重组表达质粒pPICZαC-PEN经Sac I单酶切电泳,纯化回收,电击转化感受态的毕赤酵母工程菌X-33,涂布YPDS+ZeocinTM选择性培养基,置28℃温箱培养3~4天,获得多个单菌落。通过提高抗生素浓度,筛选出具高抗性的转化子,进行诱导表达,每24h添加一次甲醇,保持终浓度为1.0%。诱导表达3天后,收集菌液,离心,取上清。立即用表达上清液做Tricine-SDS-PAGE电泳,得到一条约5.9KDa的蛋白条带。通过紫外光谱吸收法和薄层扫描法测定表达上清液中目的蛋白含量为69.3%,约为181μg/mL。
对表达蛋白进行生物活性检测,抑菌实验结果显示表达蛋白对大肠杆菌和胸膜肺炎放线杆菌均具有较明显抑制作用。用菌体液体生长抑制法测得表达蛋白对大肠杆菌193和猪胸膜肺炎放线杆菌的最小抑菌浓度分别为25μg/mL和12.5μg/mL。实验测得胸膜肺炎放线杆菌对小鼠的半数致死量为1109.5CFU/mL。表达蛋白经过浓缩后注射小鼠,2h后再注射胸膜肺炎放线杆菌,动物实验结果显示表达蛋白对于注射了胸膜肺炎放线杆菌的小鼠有一定保护力。