融合蛋白GST-Ulp1p在大肠杆菌中的高效可溶性表达及其活性鉴定

利用基因工程技术,体外重组小分子类泛素修饰蛋白酶1(Ulp1)的活性片段,获得高表达、高特异性重组蛋白酶。从酿酒酵母Saccharomyces cerevisia中提取Ulp1编码第403到621个氨基酸残基之间的DNA片段(Ulp1p),在其C端加入6×His并连接到大肠杆菌表达载体pGEX中,构建重组表达质粒pGEX-Ulp1p-his6。将重组质粒转化至大肠杆菌Rosetta(DE3)中,氨苄青霉素抗性筛选转化子。表达、纯化后,以SUMO融合蛋白检测其活性。经过优化,该蛋白可溶性表达,表达量占菌体总蛋白的40.12%。可通过谷胱甘肽琼脂糖凝胶柱或Ni-NTA凝胶亲和层析纯化得到纯度98%的蛋白。经酶切分析,比活力为1.375×104U/mg。融合蛋白GST-Ulp1p-His6无需切除谷胱甘肽S-转移酶(GST)标签,具有很高的活性,制备简易;6×His标签,有利于底物蛋白切割后纯化,减少蛋白损失。本研究为制备高活力的SUMO蛋白酶提供了一个新方法。

SUMO蛋白酶Ulp1的高效表达纯化并通过His-SUMO标签制备scFv

SUMO蛋白酶（Ulp1）是切割小分子泛素修饰（SUMO）融合蛋白获得天然N端靶蛋白的一种工具酶,具有酶切效率高、特异性好等优点。但现有市售SUMO蛋白酶Ulp1价格昂贵、操作复杂,限制了SUMO融合体系的运用。利用基因工程技术,合成基因ulp1（Leu403-Lys621）,并在N端和C端加入多聚组氨酸标签（His_6）,构建重组表达载体psv T7-ulp1,将重组质粒转入大肠杆菌BL21（DE3）和BL21 trx B（DE3）中。经过高通量筛选技术快速确定最优的表达条件为采用BL21（DE3）作为表达宿主,转接后7h加入IPTG,IPTG的终浓度为0.1mmol/L,诱导时间为16h,最终蛋白质表达量占菌体总蛋白质量的34.5%,重组蛋白Ulp1的表达量为190mg/L,通过Ni-NTA一步纯化即可得到纯度95%以上的Ulp1。通过酶切反应,测定酶活为5.19U/μl,比酶活为5.23×10~4U/mg,是先前报道比酶活的1.87倍,通过酶活动力学分析,Ulp1的表观米氏常数K_m=0.359g/L,V_m=5.10μg/（ml·min）。将SUMO融合表达体系用于单链抗体（single-chain antibody fragment,scFv）的表达,得到可溶的SUMO-scFv融合蛋白,使用表达的Ulp1进行酶切并纯化,获得纯度高于90%且N端不含多余氨基酸的scFv,操作步骤简单,显著改善了scFv在大肠杆菌中难以高效可溶性表达纯化的现状。

新型重组Ulp1的制备工艺研究

类泛素特异性蛋白酶1(Ulp1)是从融合蛋白中移除小分子泛素相关修饰物蛋白(SUMO)标签工艺中的重要工具蛋白酶,在重组多肽和蛋白生产制备中具有广泛应用。Ulp1蛋白易聚集的特性给下游分离纯化工艺带来了诸多挑战。为克服这些问题,本研究设计并重组表达制备了一种S13-Ulp1融合蛋白,以提高Ulp1酶的溶解度,减少聚集,同时降低蛋白等电点,便于采用阴离子交换色谱纯化。通过对发酵、澄清等步骤的工艺参数进行优化,建立了一条发酵表达产量高、纯化工艺简便的S13-Ulp1融合蛋白制备工艺。优化后发酵产量达到了2.34g/L,下游分离纯化总收率为64%,制得的S13-Ulp1蛋白的SDS-PAGE纯度为95%。经酶切试验验证,S13-Ulp1融合蛋白具有与Ulp1相同的特异性,可高效地移除SUMO标签,获得目的多肽。

SUMO蛋白酶活性片段的表达、纯化及活性测定

利用PCR技术人工合成编码酿酒酵母泛素样特异性蛋白酶1(Ubiquitin-like specific protease 1,Ulp1)第403到621个氨基酸残基之间的DNA片段Ulp1p,并连接到大肠杆菌表达载体pET-3c中,构建出重组表达质粒pET-Ulp1p。将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,氨苄青霉素抗性筛选转化子。经IPTG诱导4h后,SDS-PAGE结果显示,Ulp1p为可溶性表达,表达量占菌体总蛋白的50.8%。通过Ni-NTA凝胶亲和层析和G-25凝胶层析联用可以获得纯度大于95%的Ulp1p。Western blotting分析表明,Ulp1p能与6xHis抗体产生免疫反应。以重组蛋白SUMO-hEGF(人表皮生长因子)和GST-SUMO-MT(金属硫蛋白)为底物进行酶切分析,结果显示,Ulp1p能特异性水解这两种SUMO融合蛋白,其比活为1.386×104U/mg。

水稻Ds标记的曲穗突变体的分子鉴定

在经过Ac/Ds基因标签系统获得的水稻Ds插入突变株系中得到1株水稻曲穗突变体植株,对该突变体进行初步表型观察,结果显示,成熟期突变体植株的稻穗有一定的弯曲;同时采用TAIL-PCR方法获得曲穗突变体Ds侧翼基因序列,结果证明含有1个Ds插入位点;对Ds侧翼序列进行分析发现,Ds插入在2个基因之间,其下游是编码类泛素特异性蛋白酶1(Ulp1)的基因,该基因与穗的形成有一定的关联;利用RACE技术扩增Ds插入位点下游基因的c DNA的3'端序列,序列比对发现,Ds插入前后其下游基因序列无变化。预测Ds的插入影响了Ulp1基因的启动子区域,进而影响水稻的花序生长发育形成穗弯曲水稻突变体。本研究结果可能在穗型的遗传及发育以及改良优质高产水稻方面有一定的作用。

可溶性泛素样特异性蛋白酶1的表达及活性鉴定

目的:高效可溶性表达泛素样特异性蛋白酶1(ULP1)。方法:根据大肠杆菌密码子的偏好性优化合成编码ULP1的基因片段序列,将其克隆到原核表达载体p GEX-6P-1中,转化大肠杆菌BL21(DE3),用0.5 mmol/L IPTG于37℃诱导表达8 h,观察重组蛋白ULP1的表达情况;优化诱导时间及IPTG浓度,并鉴定重组蛋白ULP1的生物学活性。结果:重组蛋白ULP1表达的最佳条件为37℃、0.1 mmol/L的IPTG诱导表达5 h,目的蛋白以可溶性表达为主;Western印迹结果表明,重组蛋白ULP1能够被His单克隆抗体识别,重组蛋白ULP1能够特异性酶切SUMO-GFP。结论:表达了具有生物学活性的SUMO蛋白酶ULP1。

SUMO蛋白酶的发酵和纯化工艺的研究

目前,小分子肽多需要进行融合表达,虽然有GST标签等表达体系,但是表达产物切割时仍留有多余氨基酸,影响小分子肽的功能;SUMO蛋白酶对SUMO融合表达系统表达的重组蛋白进行切割时没有多余氨基酸残留,因此成为蛋白切割工具的热点。利用基因工程技术构建重组His-Ulp1/pET3c/BL21(DE3)工程菌株,用摇瓶优化表达条件,摸索高密度发酵工艺和不同层析纯化工艺条件。结果表明,经1.0mmol/L的IPTG30℃诱导表达6h,表达效果最好。罐发酵后菌体SDS-PAGE分析表达量可达24.39%,通过CMSepharose Fast Flow阳离子交换一步层析可获得纯度大于98%的SUMO蛋白酶,每升发酵液可获得355mg的SUMO蛋白酶纯品。Western blot分析表明,UlP1能与6×His抗体产生免疫反应。为日后大规模产业化生产奠定了基础。