表达重组别藻蓝蛋白质粒在工程菌株中的遗传稳定性研究

将含有表达重组别藻蓝蛋白基因的重组质粒pMal-2X的工程菌株P1分别在含有Amp的LB固体培养基上采用划线法连续传代至100代,其生长速度(在LB培养基中)、菌落形态和抗生素抗性等方面与原始种子库无明显差异;取第10,20,50,100代提取质粒DNA经EcoRⅠ限制性内切酶酶切检查,酶切图谱没有改变。DNA测序未见apc基因变异。原代菌株与传代第10,20,50和100代菌株经诱导培养,其rAPC表达水平、菌体蛋白的SDS-PAGE图谱及重组蛋白的免疫原性均无明显差异。以上结果表明,重组质粒pMal-2X在工程菌株P1中具有良好的遗传稳定性。

几种重组别藻蓝蛋白的抗氧化活性

藻胆蛋白是某些藻类特有的捕光色素蛋白,其中天然别藻蓝蛋白、藻蓝蛋白的抗氧化活性已经被证明。实验以2,2-盐酸脒基丙烷(AAPH)为自由基生成者,应用藏红花素退色反应为检测清除氢过氧自由基的方法,探讨了在大肠杆菌(Escherichia coli)中表达并纯化的带有6×His(6×组氨酸)标签和带有麦芽糖结合蛋白(MBP)标签的重组别藻蓝蛋白及其α、β亚基的抗氧化活性。结果表明,带有His标签的6×Hisα-APC、6×Hisβ-APC和6×His-APC均显示出一定的清除氢过氧自由基的能力,其中6×Hisβ-APC清除氢过氧自由基的IC50值可达到27.2 mg/L,Ka/Kc(氢过氧自由基与重组别藻蓝蛋白和藏红花素反应的速度常数比)达到1.24,大于带有色素基团的天然APC清除氢过氧自由基能力(IC5057.5 mg/L);而带有MBP标签的重组别藻蓝蛋白亚基MBPα-APC和MBPβ-APC和MBP-APC(rAPC)则无明显的清除能力。结果首次证实了脱辅基蛋白具有清除氢过氧自由基能力,因而在天然藻胆蛋白中脱辅基蛋白是清除自由基的贡献者之一,这为进一步研究重组别藻蓝蛋白的抗肿瘤机理提供了线索。

新型重组别藻蓝蛋白的高密度发酵生产和升白作用

在工程菌株JM109中实现了带有6×His标记的新型重组别藻蓝蛋白HAPC的高效表达.工程菌的发酵采用两步法,37℃扩增生长6h,30℃诱导培养10h.发酵液最终菌体密度(OD600)达26.25,表达蛋白占菌体总蛋白的31%.进一步用金属螯合亲和层析纯化使其纯度达90%以上.用纯化的HAPC对S180荷瘤小鼠灌胃,每天1.5～4.5mg/kg,共10天.结果表明HAPC具有明显的升白作用,可对抗环磷酰胺对免疫系统的破坏作用.

乳糖诱导重组别藻蓝蛋白(rAPC)在大肠杆菌(Escherichia coli)中的表达

采用廉价的乳糖替代IPTG诱导重组别藻蓝蛋白(rAPC)在大肠杆菌(Escherichiacoli)JM109中表达,对诱导产物表达的培养基、培养条件、诱导剂的浓度和诱导时机进行了优化,将优化条件用于5L自控发酵罐进行高密度培养。结果表明,对rAPC表达的条件进行优化后,乳糖诱导rAPC的表达率可达26.8%,与IPTG的诱导结果接近;在高密度培养中,OD600最大达21.8。研究结果可为乳糖替代IPTG大规模生产rAPC奠定基础。

重组别藻蓝蛋白(rAPC)的纯化与鉴定

报道了重组大肠杆菌表达的别藻蓝蛋白的下游生产工艺研究,并对产物进行了分析鉴定。工程菌株P1先在NBSBioFlo3000型5L自动发酵罐进行高密度发酵,融合蛋白获得了高效表达,且主要在细胞内以可溶形式存在。纯化前先将获得的菌体超声破碎,然后经硫酸铵沉淀、疏水层析和离子交换层析三步纯化,接着对纯化的重组别藻蓝蛋白(rAPC)进行SDS-PAGE、PAGE、Westernblot等电点分析。证明已获得纯度为96.4%的rAPC,其等电点为6.0,并且具有与天然APC相似的抗原性。

产重组别藻蓝蛋白类荧光蛋白的重组大肠杆菌发酵条件的优化

对重组别藻蓝蛋白类荧光蛋白基因工程菌在装有150 mL液体培养基的250 mL摇瓶中的发酵条件进行优化。对起始pH值、接种量、诱导起始时间、诱导温度和时长以及IPTG浓度对重组荧光蛋白表达量进行了分析。结果表明,在装有150 mL液体培养基的250 mL摇瓶中,在起始pH值为7.5,6%接种量,培养温度为37℃,培养时长为3～5 h,诱导温度为22℃,IPTG浓度为0.2 mmol/L,诱导时长为7～8 h的条件下发酵重组别藻蓝蛋白类荧光蛋白,其表达量最高。

重组别藻蓝蛋白三聚体结构与功能

以基因重组别藻蓝蛋白三聚体为材料,利用原子力显微镜观察到了单分子重组别藻蓝蛋白三聚体的纳米级分辨率的三维图像(短轴约为1.5 nm,长轴约为15 nm的盘状颗粒),与通过透射电子显微镜和X射线晶体衍射得到的天然APC三聚体的圆盘状结构的尺寸十分接近.通过测量荧光发射光谱、吸光光谱和圆二色光谱,对自组装重组别藻蓝蛋白三聚体的正确组装进行了证实.获得了较宽pH范围内的紫外光区(190~250 nm)和可见光区(450~750 nm)圆二色谱数据,通过紫外光区圆二色谱解析,确定了a螺旋是重组别藻蓝蛋白三聚体二级结构的主要组成部分.可见光区圆二色谱解析为别藻蓝蛋白三聚体中存在藻蓝胆素激子耦合对,以及耦合体内以激子分裂进行能量传递提供了证据.本文结果进一步证实,与天然别藻蓝蛋白三聚体相比较,基因重组别藻蓝蛋白三聚体有正确的能量传递功能.

响应面法优化重组大肠杆菌生物合成别藻蓝蛋白(holo-apcA)的发酵条件

采用响应面法对重组大肠杆菌生物合成别藻蓝蛋白（holo-apc A）的发酵条件进行优化,提高了蛋白的表达量。以对重组别藻蓝蛋白α亚基在大肠杆菌中表达量影响较大的几种因素用于中心组合设计;中心组合设计试验结果表明诱导温度、培养基初始p H和诱导时机对诱导结果影响显著;经Design Expert 8.0软件优化后的最佳诱导条件为：诱导温度28℃,培养基初始p H 8.5,IPTG终浓度0.1 mmol/L,以及诱导时机3 h。最后验证试验得到的蛋白表达量在已有文献报道结果的基础上提高了70%-580%。中心组合设计-响应面法能够在有限的实验次数下,对影响生物过程的因子进行优化及对其交互作用进行评价,蛋白表达量达20.4 mg/L;IPTG用量由原来的1 mmol/L减少至现在的0.1 mmol/L,降低了发酵成本。

表达rAPC大肠杆菌的高密度发酵及纯化产物的抑瘤活性

重组菌的高密度发酵技术是高效表达异源蛋白的一项重要技术。本文研究了培养基组成、培养条件以及诱导条件等对最终的菌体密度和rAPC表达量的影响 ,确立了最优的高密度发酵条件。此外 ,还探讨了不同补料流加方式对菌体生长和rAPC表达的影响 ,结果表明DO -stat补料流加方式具有显著增加菌体量和重组蛋白表达量的作用。发酵 16小时后 ,菌体密度可达OD60 0 10 6,每升发酵液中rAPC含量可达 3 5 2 g。用纯化好的rAPC对皮下接种S180 的小鼠灌胃或腹腔注射 ,剂量为每天 3 4mg/kg～ 13 4mg/kg ,共10天 ,结果表明rAPC对小鼠S180 肉瘤有显著的抑制作用 ,瘤重抑瘤率分别在 4 5 % 64%之间 ,且对荷瘤小鼠的白细胞数量和胸腺指数均无明显影响。

镭普克的制备及对小鼠H22肝癌的抑制作用

报道重组别藻蓝蛋白(rAPC，镭普克)表达菌株的20L高密度发酵、镭普克制备及对小鼠H22肝癌抑制作用的实验结果。采用两步发酵法最终OD600为36．18，比一步发酵法的40．16值低，但镭普克表达率是后者的1．8倍，为30．24％，镭普克生物量提高1．62倍。亲合层析结合分子筛层析纯化后，镭普克纯度可达98．03％。对小鼠H22肝癌静脉注射剂量为50mg/kg／d，抑瘤率为62．2％。初步的免疫实验结果表明，镭普克对淋巴B细胞功能具有增强作用。结果提示镭普克大规模生产的潜力和临床应用的可能性。