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高血压是一种高发病率、多并发症的危险疾病。降血压肽(AHP)是一类能够降低人体血压的多肽的总称,它是血管紧张素转化酶(ACE)的抑制剂,可通过抑制人体血管紧张素Ⅱ的生成而达到降低血压的目的。降血压肽毒副作用低、降压效果明显、来源广泛,已成为目前研究的热点。目前降血压肽的制备主要采用酶解法,但由于特异性蛋白酶筛选繁琐、分离纯化工艺复杂、产量低等问题而无法实现产业化。利用基因工程技术生产降血压肽可能克服这些问题,便于进行大规模生产,发展前景广阔。
本研究利用课题组构建成功的基因工程菌E.coli BL21(pGEX-4T-2-AHP),进行了重组降血压肽的高效表达研究,并对表达产物AHP进行分离纯化,最后对纯化所得的AHP进行生物学活性鉴定。主要研究内容和结果如下:
重组质粒pGEX-4T-2-A-HP在宿主菌Ecoli BL21中具有很好的分离稳定性和结构稳定性。
采用正交设计对工程菌的培养基配方及融合蛋白GST-AHP的表达条件进行优化。得到最佳发酵培养基配方为:胰蛋白胨26g/L,酵母提取物19g/L,氯化钠5g/L,葡萄糖5g/L,KC14 mmol/L,MgCl<,2> 10mmol/L;最佳培养及诱导条件:温度30℃,起始pH 7.0,装液量5%(v/v),接种量5%(v/v),培养至OD<,600>值1.5,加入IPTG至终浓度1mmol/L,诱导6h。在此优化条件下,可溶性融合蛋白GST-AHP的表达量可达1.9 g/L,占总GST-AHP的76%,总表达量比优化前提高67%。
对降血压肽的分离纯化工艺进行了优化研究。细胞破碎的最佳方法及条件为:每克湿菌体悬于3mLl×PBS中,加溶菌酶至终浓度1mg/mL,冰置30 min,-70℃反复冻融7次,加20%(v/v)Triton X-100至终浓度1%(v/v),温和混合30 min,分别加入Dnase和Rnase至终浓度5μg/mL,4℃震荡温育10 min,12000 g离心10 min,收集上清液。GST-AHP亲和层析最佳条件:上柱量4 mg(GST-AHP)/mL(medium bed),上柱流速1.5 mL/min,上柱1次,上样结束后用1×PBS洗杂蛋白至OD<,280>不变,洗脱用1倍柱床体积还原型谷胱甘肽洗脱液、反应10 min,收集洗脱液,重复3次;此条件下融合蛋白吸附量达3.86 mg/mL(mediumbed),GST-AHP回收率达96.5%。凝血酶酶切GST-AHP最佳条件:1 mg GST-AHP添加凝血酶15 U,22℃酶切8 h;此条件下,可得降血压肽102μg。RP-HPLC纯化降血压肽的最佳条件:CAN浓度12%(v/v),’TFA浓度0.05%(v/v),洗脱速度1.0 mL/min;或选择CAN浓度12%(v/v),TFA浓度0.03%(v/v),洗脱速度0.8 mL/min,在这两个条件下纯化都可实现完全分离。
另外,进行了GST-AHP融合蛋白胰蛋白酶酶切实验,lmg GST-AHP可以得到100μg AHP,与凝血酶切所得量相近。重组降血压肽生物学活性鉴定表明,其IC<,50>为4.6μmol/L;重组降血压肽对ACE的抑制类型为竞争性抑制,Km值为1.95mmol/L。