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大肠杆菌半乳糖/葡萄糖结合蛋白(galactose/glucose-binding protein,GBP)是一种专一性的半乳糖/葡萄糖结合蛋白,由mglB基因编码,成熟蛋白位于细胞的周质空间,与化学趋化作用和半乳糖/葡萄糖的主动运输有关。GBP与半乳糖/葡萄糖结合的同时伴随着酶分子的构象变化,这种构象变化可以直接或间接转化为物理信号,并被相应仪器所检测。基于GBP的这一特点所开发的葡萄糖生物传感器,具有快速、灵敏、实时和微量的特点,是临床检测糖尿病人血糖浓度的理想仪器。天然的GBP与葡萄糖的反应过于灵敏,氨基酸序列中缺乏带有巯基的半胱氨酸,缺乏与载体连接的合适极性侧链氨基酸残基,限制了其在生物传感系统中的应用。
为了降低天然GBP与葡萄糖反应的灵敏度,提高与载体的结合能力,本文通过扩增大肠杆菌的mglB基因,在三个位点上对mglB基因进行了定点突变,分别得到了E149C,A213S,L238S单点、两点和三点突变的mglB基因,并利用大肠杆菌表达系统BL21(DE3)/pET28c,构建了过量表达天然和三种突变型mglB基因的重组质粒pLTMT系列和重组菌株BL21(DE3)/pLTMT系列。重组菌经摇瓶培养和IPTG诱导得到菌体,用渗透休克法提取周质空间蛋白。蛋白粗提液经Ni-NTA纯化后,得到了聚丙烯酰胺凝胶电泳纯的GBP。从500ml发酵液所获得的茵体中,可分离得到约1.68mg的GBP纯品。
为了简化GBP的分离提取工艺,本文用具有蛋白分泌系统的枯草芽孢杆菌做为表达GBP的受体菌,以实现GBP分泌型表达。利用枯草芽孢杆菌veg基因的启动子、lipA基因的信号肽序列、来自pLTMT3的的成熟GBP编码序列和His-6标签部分,构建了GBP表达质粒pHPVSG,并转化枯草芽孢杆菌DB104,得到了带有重组质粒的转化子。