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贯叶连翘是近年来最畅销的中草药之一,金丝桃素是贯叶连翘中最具生物活性的物质,具有抗抑郁、抗肿瘤、抗病毒、止血消炎及光动活性等特点,在临床上具有广阔的应用前景。在德国,将金丝桃素与蛋白结合,用于治疗艾滋病及甲、乙型肝炎;在美国它作为食品添加剂已被广泛应用。金丝桃素具有多种药理活性,目前已成为国内外研究开发的热点。目前市场上销售的金丝桃素主要从金丝桃属植物尤其是贯叶连翘中提取而得,提取方法很多,其中乙醇提取法及碱液提取法在工业上被广泛采用。但是这两种方法提取所得的金丝桃素中常含有大量的黄酮、酚类、单宁等物质,这些杂质对金丝桃素的药效有负面影响,并且产品极易吸湿、发粘,产品中金丝桃素的含量往往低于30 mg/kg,不能达到国际要求的标准。因此研究开发一种可以大量生产高纯度金丝桃素的方法势在必行。
本文采用酶法生产金丝桃素,通过基因工程手段从贯叶连翘中获得了编码金丝桃素生物合成的基因(gyp),将其通过原核表达载体pET30a转化到E.coliBL21(DE3)中得到工程菌株,工程菌经IPTG诱导,高效表达了重组蛋白-金丝桃素合成酶,经高效液相色谱检测判定该酶具有催化大黄素转化为金丝桃素的功能。
本文对影响工程菌生长表达的主要条件(发酵温度、培养基初始pH值、IPTG浓度、诱导时间)进行了优化,最终确定培养基初始pH为7.4时以1%的接种量接种到LB培养基中,37℃120r/min培养到OD<,600>为0.6左右时,添加IPTG终浓度至0.8mM,25℃诱导15小时外源蛋白的表达量较高,且可溶性外源蛋白量居多。
获得纯的金丝桃素合成酶是研究该酶酶学性质的基础。本试验通过冷冻离心发酵液,细胞破碎,Ni-NTA亲和层析,得到电泳纯的金丝桃素合成酶。该酶的酶学性质研究结果表明,该酶的最适反应温度为30℃,最适反应pH为6.5,Mn<2+>对酶活具有促进作用,该酶随着温度的升高稳定性降低,且在中性条件时酶活较高,过酸或过碱都会降低酶的活性。金丝桃素合成酶的米氏常数为Km=10.79 μmol/L,最大反应速率Vm=1.901×10<-1>μ mol/h.mg。