目的: 原核表达并纯化具有特异性成纤维细胞激活蛋白(FAPα)酶切位点的靶向抗肿瘤GP-CDD-iRGD融合蛋白,利用FAPα的酶切功能切除融合标签,检测其对FAPα阳性肿瘤细胞株的毒性。方法: 设计并合成GP-CDD-iRGD基因,插入pGEX-4T3 载体,构建重组表达质粒,转化至BL21大肠杆菌感受态细胞中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析重组融合蛋白的表达,Western blot检测融合蛋白的表达,经GST亲和柱纯化融合蛋白后,通过体外细胞毒性试验(MTT法)和细胞凋亡实验评价该融合蛋白的靶向抗肿瘤活性。结果: 成功构建重组原核表达质粒pGEX-GP-CDD-iRGD,可溶性表达相对分子量约为36 kDa的融合蛋白GST-GP-CDD-iRGD,纯化后蛋白纯度约为90%,经MTT实验测定其对FAPα阳性4T1细胞株的ED50约为18.5μmol/L,流式细胞术检测到其对FAPα阳性4T1细胞株具有选择性毒性作用,早期凋亡比例达到约28%。结论: 原核表达的重组融合蛋白GP-CDD-iRGD对FAPα阴性4T1细胞株未显示毒性,而对FAPα阳性4T1细胞株具有显著的促凋亡作用,为进一步研究其在体内的靶向抗肿瘤活性提供了依据。
AEG-1基因位于人染色体8q22,编码582个氨基酸,参与多种信号转导途径并与多种恶性肿瘤的发生、发展及生物学表型密切相关。为更好地探讨AEG-1生物学功能,以纯化的pGSTag-AEG-1蛋白免疫BALB/c小鼠,应用细胞融合技术并经筛选及鉴定,获得了分泌抗人AEG-1单克隆抗体的杂交瘤细胞株1E3;Western blot及免疫组化证实该细胞株分泌的单克隆抗体能与肿瘤细胞中AEG-1蛋白特异性结合;RT-PCR方法从1E3细胞中克隆出抗AEG-1抗体的VH和VL基因片段,通过测序分析、碱基和蛋白序列的比对确认该株抗体为鼠源性IgG的轻、重链可变区基因。进一步运用Kabat System在线分析系统对VH和VL基因进行结构分析,确证FWRs和CDRs的结构完整,VH编码117个氨基酸;VL编码119个氨基酸,属于轻链κV家族。实验结果为进一步研究AEG-1与恶性肿瘤发生、发展的关系及在其临床诊断中的应用奠定了基础。
目的:研究截短型TGF-βⅡ型受体蛋白对肝纤维化大鼠的治疗作用。方法:取含有重组截短型TGF-βⅡ型受体载体的大肠杆菌BL21,通过培养繁殖,诱导,纯化得到重组截短型TGF-βⅡ型受体蛋白。使用CCl4诱导的方法来制备肝纤维化大鼠模型,观察截短型TGF-βⅡ型受体蛋白对大鼠肝纤维化的影响。SDS-PAGE检测纯化的截短型TGF-βⅡ型受体蛋白。生化检测血清谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,ALT)及谷草转氨酶(glutamic oxalacetic transaminase,AST)含量。用实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法和免疫荧光方法来检测各组大鼠肝组织中的α平滑肌肌动蛋白(alpha-smooth muscle actin, α-SMA),1型胶原(collagen1, Col1)和4型胶原(collagen4, Col4)的表达情况。用HE,MASSON,PAS这三种病理学染色的方法来观察各组大鼠肝纤维化的变化。结果:SDS-PAGE检测结果显示,纯化后获得高纯度截断型TGF-βⅡ型受体蛋白。截短型TGF-βⅡ型受体蛋白治疗组可以减少血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶的含量。截短型TGF-βⅡ型受体蛋白治疗组可以降低肝组织中α-SMA、FN、Col1和Col4的mRNA和蛋白质的表达。三种病理学染色的方法显示,与肝纤维化大鼠模型组相比,治疗组的纤维化程度明显减轻。结论:重组截短型TGF-βⅡ型受体蛋白对大鼠肝纤维化的程度有抑制作用,为治疗肝纤维化及其他纤维化疾病提供了一个潜在的治疗手段。
目的:幽门螺旋杆菌(Hp)尿素酶是Hp重要的定制因子和致病因子,Hp尿素酶活性位点位于Hp尿素酶B亚基(UreB),研发基于UreB的Hp疫苗是一种很有前景的防治Hp感染的策略。方法:主要利用基因克隆技术从幽门螺旋杆菌标准菌株SS1(Hp SS1)获得Hp尿素酶B亚基基因,并构建含有重组Hp尿素酶B亚基(rUreB)基因的重组表达载体pET-rUreB及其重组菌株;重组菌株经蛋白表达和优化后,利用Ni-NTP镍离子亲和层析和DEAE Sepharose FF阴离子交换层析纯化重组尿素酶B亚基(rUreB),并进一步通过腹腔注射免疫BALB/c小鼠,研究rUreB的免疫学性质。结果:通过基因克隆技术成功获得了Hp尿素酶B亚基基因,并成功构建了重组表达载体pET-rUreB及其重组菌株BL21(DE3)/pET-rUreB,经蛋白表达优化及纯化,可获得高纯度(96.5%)的重组蛋白rUreB。重组蛋白rUreB辅以弗氏佐剂腹腔注射免疫BALB/c小鼠,经间接ELISA鉴定小鼠能够产生针对天然Hp尿素酶和UreB的高滴度特异性抗体,且能够显著性抑制Hp尿素酶的活性。结论:重组Hp尿素酶B亚基能够在大肠杆菌表达系统中获得较高水平的表达,具有较高的免疫学特异性,其抗体能够有效抑制Hp尿素酶活性。为研究基于尿素酶的防治Hp感染的Hp疫苗奠定了一定的实验基础。
目的:原核表达并制备重组蜱kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂IsKuI-1,检测其抗凝血及抑制蛋白酶活性。方法:构建pET32a-sumo/IsKuI-1原核表达质粒,并转入到E. coli BL21(DE3)中,用IPTG诱导表达。表达产物经Ni-NTA亲和层析,在层析柱上用SUMO蛋白酶切割融合伴侣,纯化后得到重组目的多肽rIsKuI-1。用PT及aPTT法检测重组目的多肽的抗凝活性,发色底物法检测rIsKuI-1对丝氨酸蛋白酶的抑制活性。结果:用原核表达系统获得了rIsKuI-1,其无延长PT及aPTT活性,对人中性粒细胞弹性蛋白酶具有较好的抑制活性(IC50=1.83μM),且特异性强。结论:IsKuI-1是一种活性较好的人NE抑制剂。因此为进一步探讨rIsKuI-1的生物学功能及其作为新药开发应用奠定了基础。
来源于超嗜热古菌Alicyclobacillus acidocaldarius的酯酶EST2是目前报道的活性最高的超嗜热酯酶,具有极大的工业应用价值。为促进EST2的生产应用,将其分别在大肠杆菌及毕赤酵母中进行异源表达,并就不同宿主对表达情况和重组酶酶学性质的影响进行了分析。在大肠杆菌和毕赤酵母中重组表达的EST2酶学性质基本一致:最适温度分别为75℃和77.5℃,最适pH均为8.0,比活力分别为4656.6 U/mg和4078.3 U/mg,70℃水浴保温4.5 h,残余活力均在70%以上。在摇瓶发酵的基础上,于5 L发酵罐中进行了重组大肠杆菌及毕赤酵母的高密度发酵。毕赤酵母高密度发酵120 h菌体干重达68 g/L,最大表达酶活力为959.6 U/ml。大肠杆菌高密度发酵25 h菌体干重达60.8 g/L,最大酶活力14825.6 U/ml,表达量是毕赤酵母的15.4倍,单位时间产量是酵母的74.2倍。结果表明大肠杆菌发酵周期短、表达量高,更适合进行嗜热酯酶EST2的高效生产,这为促进嗜热酯酶在工业生物技术产业的应用奠定了基础。
以自构建的重组质粒pET-DsbA/PPFE-I为模板,扩增内生多粘芽孢杆菌纤溶酶基因PPFE-I,构建Pichia pastoris表达载体pPICZαA/PPFE-I,通过电击转化,pPICZαA/PPFE-I 被整合到Pichia pastoris SMD1168基因组中,抗性筛选得到的阳性转化子,用终浓度为1%甲醇诱导72 h,酶活达到286 IU/ml,是野生菌的2.6倍,表达产物用SDS-PAGE进行分析,在相对分子质量63 kDa处出现明显的蛋白条带,降解人血纤维蛋白试验中rPPFE-I最先降解人血纤维蛋白原的α链,其次是β链,而对γ链降解最缓慢。实现了多粘类芽孢杆菌纤溶酶基因在毕赤酵母中的表达,为植物内生菌来源溶栓药物的开发提供了新的途径。
在300μmol photons·m-2·ｓ-1光照下,以不同初始氮素营养条件的改良BG-11培养基为基础培养基,在Ø6 cm的玻璃柱状光生物反应器通气(加富1.5% CO2)培养绿藻尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus),分析探讨藻细胞的生长及光合生理与氮素营养的关系。结果表明,不同氮素实验组藻细胞的最大生物量有差异,氮浓度为6mmol/L实验组的生物量最高,为5.19g/L。与初始氮浓度18 mmol/L相比,较低的氮浓度9 mmol/L、和 6 mmol/L 在培养前期对尖状栅藻的生长具有明显的促进作用。藻细胞叶绿素a、b及总类胡萝卜素含量与培养液的氮素营养水平呈正相关。低氮条件有利于总脂积累,总脂含量和单位体积总脂产率显著高于全氮组(P<0.05),3.6 mmol/L实验组的总脂含量最高,为干重的54%,比全氮组高17%(P<0.05)。培养后期随着藻细胞总脂的积累,总碳水化合物和总蛋白含量明显下降(P<0.05)。PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均随氮素限制而显著下降(P<0.05),光合速率在不同生长阶段呈先上升后下降的趋势,呼吸速率在培养周期内缓慢上升,说明藻的生长、油脂的积累与细胞光合生理状况以及氮素营养水平直接相关。
乙肝表面抗原结合蛋白(HBsAg binding protein,SBP)是以HBsAg为探针,通过人肝cDNA噬菌体表达库筛选的一种人源蛋白。SBP可特异性结合乙肝表面抗原(Hepatitis B virus surface antigen, HBsAg),增强乙肝疫苗的免疫效果,是一种潜在快速高效的免疫佐剂。成功构建了分泌型高表达SBP的毕赤酵母工程菌。对该菌株进行了放大规模发酵表达,并对纯化工艺进行了研究。在发酵实时检测过程中,自诱导剂甲醇加入开始,SBP蛋白的分泌表达量随时间推移而逐渐增加,发现于38h达到最佳水平且此时杂蛋白含量最少,是放罐收集菌液的最佳时间。18L发酵液在低温离心除菌体和沉淀物后可得到15L的上清液,再利用截留量为5kDa的超滤膜包将上清液浓缩至2L,将浓缩后的上清液依次通过S200分子筛柱和TDEAE阴离子交换柱进行分离纯化,可得到300ml浓度为1.125mg/ml、纯度达98%的目标蛋白液,发酵液得率为22.5mg/L;最后将蛋白液定量分装冻干低温保存。所获得的放大规模SBP发酵诱导表达条件和SBP蛋白的分离纯化工艺,为SBP蛋白大规模生产奠定了坚实的基础。
目的:重组新蛭素(EH)是在抗凝蛋白水蛭素的氨基末端添加3个氨基酸(EPR)的衍生物,以往EH的表达工艺沿用水蛭素的酵母表达工艺,生产周期长、目标蛋白表达效率相对较低。而水蛭素类的蛋白在大肠杆菌中往往以包涵体形式表达,后期的分离纯化收率较低,无法适应产业化。为了提高EH的生产效率,探索了EH在大肠杆菌中的可溶性表达。方法:首先通过PCR的方法获得eh的cDNA,PCR产物连接入原核表达载体pET-22或pET-24中获得重组表达质粒,将重组表达质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)或BL21(plySs),获得重组工程菌BL21(DE3)-pET-24-eh,BL21(DE3)-pET-22-eh,BL21(plySs)-pET-22-eh。重组工程菌进行IPTG诱导,SDS-PAGE和Western blot鉴定表达产物。结果:EH在3个重组工程菌中均可实现可溶性表达。表达水平较高的为BL21(DE3)-pET-24-eh工程菌;之后通过优化诱导温度,时间,诱导剂浓度、诱导前菌种密度,确定最佳条件为:37℃,诱导6h,IPTG浓度为0.4μmol/L,诱导前菌种密度在OD600=1左右。诱导产物经分离纯化,其纯度可达96.93%。最后通过蛋白含量测定及抗凝活性检测,确定表达的EH蛋白本身无抗凝活性,被FXa裂解后可以释放出水蛭素的抗凝活性。结论:实现了EH在大肠杆菌中的可溶性表达,表达周期短,有望提高EH的生产效率,为EH的产业化奠定了基础,也为水蛭素类产品的生产提供了新的工艺途径。
建立了一种快速简便地筛选高产胸苷磷酸化酶菌株的初筛方法及其在紫外诱变育种中的应用。结果显示,在液体培养基中,添加25mmol/L胸苷不会影响菌体生长且菌体中的胸苷磷酸化酶能催化胸苷生成胸腺嘧啶,在同等浓度下产物胸腺嘧啶OD290nm远大于胸苷OD290nm,从而导致发酵液OD290nm显著升高,据此建立产胸苷磷酸化酶短乳杆菌的初筛方法。在此基础上结合紫外诱变条件的优化,确定初次紫外照射时间为20 s,停止5 min后再照射10 s、15 s、20 s,控制紫外致死率在80%左右,以此条件构建突变文库。通过初筛和复筛确定突变株EB27、EA42酶活分别达到1.025 U/mg湿菌体和0.916 U/mg湿菌体,较初始菌株提高了50%和35%,且具有良好的遗传稳定性。
以高生长速率或高油脂含量藻株为目标,以湛江等鞭金藻为例,报道了一种基于常压室温等离子体技术的微藻诱变及快速分级筛选方法。即以叶绿素荧光动力学参数Fv/Fm大于0.68的金藻为出发藻株、以致死率90%为阈值确定最适诱变电流为1.4~1.5A,诱变时间为24~30s。分别在室温常光及胁迫条件(高温常光和高光室温)下,按照孔板至摇瓶至反应器三级培养进行筛选。在孔板培养过程中以比生长速度结合尼罗红荧光强度变化实现高通量初筛,最终在反应器培养中进行提取验证,并以候选藻株为出发进行二次诱变筛选。结果表明,室温常光条件诱变株筛出率为0.7%,胁迫条件筛出率为0.9%;一次诱变诱变株筛出率为0.6%,二次诱变筛出率为1.2%;二次诱变和胁迫条件筛出率更高,更易得到性状变化的诱变株。
高效利用木糖发酵生产D-乳酸或其他生物质产品,是充分利用木质纤维素的一个关键问题。以高效利用木糖产L-乳酸的Escherichia coli WL204为出发菌株,采用RED基因置换技术将ldhL基因置换为ldhA基因,获得一株能利用木糖产D-乳酸的大肠杆菌工程菌株Escherichia coli LHY02,该菌株利用10%木糖发酵,D-乳酸产量达到84.4 g/L,产物光学纯度达到99.5%。此外,该菌株仍然具有较好的利用葡萄糖产D-乳酸的能力。
2-酮基-D-葡萄糖酸是重要的抗氧化剂和食品添加剂——D-异抗坏血酸的重要前体。弱氧化葡糖酸杆菌(Gluconobacter suboxydans)具有丰富的周质空间氧化还原酶类,可将葡萄糖氧化为葡萄糖酸再氧化为2-酮基-D-葡萄糖酸。以提高2-酮基-D-葡萄糖酸的产量和减少副产物为目标,采用同源重组染色体修饰策略,将编码甘油脱氢酶的基因gldh置换为编码葡萄糖脱氢酶的基因gdh,将编码山梨醇脱氢酶的基因sdh置换为编码2-酮-D-葡萄糖酸脱氢酶的基因 ga-2-dh。经PCR、酶活性显色及发酵产物HPLC检测验证表明:构建的工程菌株 gdh 和ga-2-dh 基因被强化而gldh和sdh被敲除;使用10%的葡萄糖复合培养基,摇瓶发酵72h,工程菌2KGA3发酵液中没有副产物5-酮基-葡萄糖酸,2-酮基-D-葡萄糖酸的含量终浓度达到72.3 g/L,比野生菌株提高42.2 g/L,工程菌和野生菌的2-D-KGA质量转化率分别为72.3%和30.1%,工程菌比野生菌提高1.4倍。构建获得的工程菌,不需要外加抗生素,可以保持稳定遗传,对于工业化规模生产具有一定优势,为获得可产业化显示的优势遗传资源打下了基础。
随着越来越多生物基因组测序的完成,生物医学研究已进入后基因组时代。基因捕获技术由于其在克隆、发现新基因及揭示基因功能方面具有独特的优点,已成为功能基因组时代研究的有力工具,在生物医学研究各个领域的应用日趋广泛。主要对基因捕获技术的原理、分类、一般操作流程、优缺点及基因捕获在发育生物学、新基因鉴定、干细胞分化、肿瘤和生殖医学研究方面的应用作一综述,为相关研究者提供借鉴。
在能源危机、环境危机和资源危机的影响下,发展新型环保替代能源越来越受到各国的重视。诸多研究证明,异戊醇与乙醇相比,具有更高的能量密度、更低的蒸汽压、更高的辛烷值等特点,更接近于汽油。就生产异戊醇所涉及到的各种技术问题,以及目前国际上研究生产异戊醇的工程菌和生物催化过程中的关键酶——酮酸脱羧酶的研究现状进行了综述,同时,也对异戊醇生物合成未来的发展趋势进行了展望。
生物丁醇产业因发酵法的产量、产率和比例低等原因受到限制。菌种改良是解决问题的一个重要和根本的策略。诱变育种仍然是工业育种的主要方法,复合诱变和理性化筛选更有效。基因工程育种对丙酮丁醇梭菌和大肠杆菌丁醇合成途径进行改造和构建优化,还可改造途径外影响合成的其它基因,以获得高产菌株,发展最为迅猛,但效果仍低于诱变育种。今后的菌种改良方向仍为提高产量和比例。
海洋富含结构新颖的抗肿瘤活性物质,已成为全世界普遍关注的研究热点。国际已上市的海洋抗肿瘤药物有阿糖胞苷(Cytarabine)、曲贝替定(Ecteinascidin-743)、甲磺酸艾日布林(Eribulin mesylate)等,还有许多源自海洋生物的抗肿瘤候选药物正在进行临床前和临床研究。我国海洋抗肿瘤物质研究成果在国际上占有相当份额,但与产业化严重脱节。通过了解国内外海洋抗肿瘤药物的研究进展和产业方向,分析了我国海洋抗肿瘤药物产业化过程存在的药源开发不足、知识产权缺乏、资金投入不足、临床周期长等问题,提出了以市场需求,多学科相互交叉为基础,产学研合作模式为主体的自主知识产权药物研究体系,从关键技术、产品市场和产业政策等方面为加速我国海洋抗肿瘤药物的产业化提供有益思考。
