抗菌肽D基因转化广东桑的研究(初报)

采用前文[1]报道的广东桑转基因技术方法,由叶盘法将人工合成柞蚕抗菌肽D基因导入广东桑。抗菌肽基因由根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒携带,对桑树叶盘进行感染和转化,并通过施加Km选择压力,经过诱导和分化,得到了Km~R表型的桑树转化苗。通过桑树叶片胭脂碱合成酶活性电泳检测及其DNA与α—~(32)P—dCTP标记的含抗菌肽基因的探针作点杂交,初步判断柞蚕抗菌肽D基因已在转化细胞中整合,为培育桑树抗青枯病品种奠定了基础。     

抗菌肽生物工程及其应用

柞蚕抗菌肽具有广谱杀菌功能。根据其氨基酸序列设计、合成抗菌肽D及CAD基因,转化于作物,包括烟草、辣椒、马铃薯、水稻、桑树及柑桔等,已培育出抗病株系及品种。抗菌肽基因转化于酵母中表达,通过发酵生产重组抗菌肽,代替抗生素用作饲料添加剂饲喂肉鸡、仔猪及对虾,对预防疾病、提高存活率、增加体重及降低料肉比有较好效果,已经在生产中应用。用抗菌肽配制成口腔及阴道消毒洗涤剂,能预防呼吸道疾病及阴道炎症。用抗菌肽制剂与生长因子配制成多种化妆品,已投放市场,取得较好经济效益。     

转柞蚕抗菌肽D基因辣椒的目的基因及表达产物检测

应用现代生物技术,从核酸和蛋白质水平对转柞蚕抗菌肽D基因辣椒第4代的目的基因进行了检测。发现所分离的柞蚕抗菌肽D基因与原设计的序列一样;辣椒组织中也含有抑菌物质,经与天然抗菌肽D对比,表明抗菌肽D基因得到了表达。     

蚕抗菌肽研究与产业化35年的回顾和展望

1981年国内研究者首次从中国柞蚕(Antheraea pernyi)蛹血淋巴中分离出抗菌肽,测定其序列约37个氨基酸残基。之后又设计合成了柞蚕抗菌肽D、AD及CAD,并且在酿酒酵母、毕赤酵母及芽孢杆菌中得到高效表达,通过优化培养基配方及建立先进的发酵工艺流程后生产的蚕抗菌肽产品质量稳定。目前国内已有广东、河南、山东及湖北等省的多家生产蚕抗菌肽的企业,产品已应用于农业、养殖业、医药、食品、化妆品等领域。例如:蚕抗菌肽代替抗生素作为安全、无药物残留、不污染环境的绿色饲料添加剂用于饲养肉鸡、肉猪及对虾等,能有效预防疾病,提高成活率,增加体质量,降低料肉比;将蚕抗菌肽基因转化作物培育抗病品种,其中转入抗菌肽基因的抗青枯病辣椒品种已在广东、广西2个省(区)推广应用。今后需要进一步通过建立先进、高效的蛋白质重组技术和发酵工程技术,完善蚕抗菌肽产业化开发应用过程的相关标准、法规,努力推进蚕抗菌肽这一绿色生物制品发挥其潜在的巨大经济效益。     

农杆菌携带柞蚕抗菌肽基因转入桑树的研究

人工合成柞蚕抗菌肽Ｄ基因通过根癌农杆菌Ｔｉ质粒载体转入桑树叶盘，获得基因转化工程苗。柞蚕抗菌肽对桑树青枯病假单孢菌有明显杀菌作用。人工合成柞蚕抗菌肽基因导入农杆菌感染桑树叶盘并诱导成苗。经卡那霉素筛选，胭脂碱电泳检测及抗菌肽基因探针进行印迹点杂交，确认抗菌肽基因转化桑苗成功，为培育抗青枯病品种打下基础。     

柞蚕抗菌肽D基因在酵母中表达的研究

柞蚕抗菌肽具有广谱杀菌功能，人工合成抗菌肽Ｄ基因（１２２ｂｐ）与含α－因子及前导肽序列的穿梭质粒ｐＣＬＷＡ２重组，克隆于酵母ＡＢ１０３。在缺亮氨酸的ＹＥ培养基中筛选Ｌｅｕ＋阳性的转化子。转化子菌株培养扩增后提取重组质粒与抗菌肽基因片段探针作点杂交为阳性，电泳后插入含抗菌肽Ｄ基因１２８ｂｐ的区带。在转基因酵母的发酵液中分离上清液，浓缩，对抗菌肽敏感的指示菌Ｅ．ｃｏｌｉＫ１２Ｄ３１有明显抑菌效应。证实人工合成柞蚕抗菌肽Ｄ基因在酵母中表达。     

家蚕抗菌肽moricin基因的串联表达与切割产物的活性检测

家蚕抗菌肽是蚕体内具有免疫功能的碱性多肽,具有抑制病菌生长和杀伤癌变细胞的作用。以家蚕抗菌肽moricin为研究对象,经密码子优化,设计合成了家蚕抗菌肽moricin基因多拷贝的串联体6×moricin基因,并将其克隆到大肠杆菌原核表达载体pET-28a(+),转化E.coli BL21(DE3)感受态细胞,串联表达了融合抗菌肽6×moricin,且表达量较高。进一步通过盐酸羟胺专一性切割串联表达的融合抗菌肽6×moricin,获得相应的抗菌肽单体。体外抑菌试验验证,切割的抗菌肽moricin单体对革兰阴性菌和革兰阳性菌均有较强的抑制效果,且抑菌圈大小随抗菌肽单体浓度增加而增加。采用基因串联表达技术有望解决抗菌肽对宿主大肠杆菌的抑制作用,为利用生物反应器规模化生产家蚕抗菌肽开辟了新的技术途径。     

天蚕抗菌肽B基因嵌合表达载体的构建及其对桑树和烟草的转化研究

<正> 致瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)是一种天然的植物转化系统。根据其Ti质粒(Tumor Inducing plasmid)转移整合的分子机制,已构建了一系列外源基因的嵌合表达载体,并在一些植物中表达这些外源基因。 谢毅等按照植物偏爱的遗传密码子编码,已人工合成了天蚕抗菌肽B基因。此抗菌肽B是一种具有广谱性很强的体内外杀菌作用的昆虫免疫多肽。可广泛用于各种经济作物的抗细菌病     

抗菌肽Thanatin基因与多角体蛋白Polyhedrin基因的融合表达及产物的抑菌活性分析

为利用大肠杆菌表达系统高效表达抗菌肽Thanatin并避免其抗菌活性对宿主菌的影响,将抗菌肽Thanatin基因与家蚕核型多角体病毒多角体蛋白Polyhedrin基因融合克隆到表达载体pET28a(+)中,构建重组表达质粒pET28a(+)-Thanatin-polyhedrin,转化大肠杆菌BL21(DE3)中表达。SDS-PAGE检测显示经诱导表达的菌体中有与融合蛋白理论值(35 kD)相符的目的条带。凝胶扫描分析目的融合蛋白以包涵体的形式表达,且诱导后6 h融合蛋白的表达量最大,约占菌体总蛋白量的30%。纯化融合蛋白用盐酸羟胺切割后初步纯化获得具有抗菌活性的Thanatin蛋白。研究结果表明家蚕核型多角体病毒多角体蛋白能够作为抗菌肽Thanatin融合标签介导其高水平表达,有助于利用基因工程技术大规模生产抗菌肽Thanatin。     

抗菌肽Cecropin P1基因表达载体构建与表达

根据大肠杆菌的密码子偏好性,人工设计并合成了3条抗菌肽Cecropin P1基因寡核苷酸片段,通过PCR扩增得到抗菌肽Cecropin P1基因,将此基因克隆到原核表达载体pMAL-p2X中,然后将重组质粒pMAL-p2X-Cecropin P1转化E.coliTB1,经IPTG诱导进行融合表达,以Amylose Resin亲和层析纯化。通过SDS-PAGE分析,融合蛋白MBP-Cecropin P1表达与纯化成功。抗菌肽Cecropin P1基因的成功表达为进一步研究其抗菌活性、抗菌机理及应用研究打下基础。     

抗菌肽对蛋用仔公鸡生长性能、免疫指标及空肠组织相关细胞因子基因mRNA表达的影响

本试验旨在研究饲粮中添加不同水平天蚕素抗菌肽对海兰褐蛋用仔公鸡生长性能、免疫器官指数及空肠组织相关前炎性细胞因子基因mRNA相对表达水平的影响.选用336只1日龄健康海兰褐蛋用仔公鸡,随机分为7组,每组4个重复,每个重复12只鸡.7组试鸡分别饲喂基础饲粮(对照组),基础饲粮+150mg/kg金霉素(抗生素组),基础饲粮+150、200、250、300、350mg/kg抗菌肽(抗菌肽Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V组),试验期为42d.结果表明:1)抗菌肽Ⅲ、Ⅳ、V组平均日采食量显著低于对照组(P＜0.05),平均日增重各组之间差异不显著(P＞0.05),抗菌肽Ⅳ、V组料重比较对照组显著降低(P＜0.05).2)抗菌肽V组胸腺指数显著高于其他各组(P＜0.05),法氏囊指数较对照组、抗菌肽Ⅰ组显著提高(P＜0.05),抗菌肽Ⅳ、V组之间脾脏指数差异不显著(P＞0.05),与其他各试验组相比,抗菌肽V组脾脏指数显著升高(P＜0.05).3)抗菌肽V组白细胞介素-6基因mRNA相对表达水平较其他各组显著降低(P＜0.05),抗菌肽Ⅲ、Ⅳ、V组干扰素-Υ基因mRNA相对表达水平较对照组显著降低(P＜0.05),抗菌肽Ⅳ、V组肿瘤坏死因子-α基因mRNA相对表达水平较对照组显著降低(P＜0.05).综上所述,饲粮抗菌肽可不同程度提高蛋用仔公鸡生长性能、免疫器官指数,并能有效降低前炎性细胞因子基因的mRNA相对表达水平,以添加350mg/kg抗菌肽效果为最好.     

抗菌肽NZ2114对奶牛乳房炎源金黄色葡萄球菌细胞膜、基因组和耐药性的影响

本试验以真菌防御素Plectasin衍生肽NZ2114和奶牛乳房炎源金黄色葡萄球菌为研究对象,旨在阐明抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌的体外抗菌机制及其阻遏金黄色葡萄球菌耐药性的效果。通过16S rRNA基因鉴定对55份乳房炎奶样中的病原菌进行分离鉴定,采用纸片扩散法检测其耐药性,通过微量稀释法测定抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌的抑菌活性,借助流式细胞术和扫描电镜观察抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌细胞膜完整性及细胞形态的影响,通过凝胶阻滞和圆二色谱分析抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌基因组DNA的影响,将抗菌肽NZ2114与金黄色葡萄球菌共同孵育以研究抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌耐药性的影响,通过PCR进一步分析抗菌肽NZ2114对金黄色葡萄球菌携带的耐药基因的影响。结果表明,共获得10株金黄色葡萄球菌,分离菌对青霉素等9种抗菌药具有耐药性,且50%为多重耐药。抗菌肽NZ2114对10株金黄色葡萄球菌具有强抑菌活性,最小抑菌浓度(MIC)为0.5～1.0μg/mL。抗菌肽NZ2114可导致金黄色葡萄球菌S7细胞皱缩、细胞内容物泄漏,甚至细胞裂解,碘化丙啶(PI)细胞膜穿透率达5%,且抗菌肽NZ2114可与金黄色葡萄球菌S7基因组DNA结合并改变其DNA结构。金黄色葡萄球菌与1/4×MIC抗菌肽NZ2114孵育12 h后发现,除对阿莫西林和磺胺异噁唑的耐药率没有降低外,对其他抗菌药的耐药率均有不同程度的降低(10%～40%),且抗菌肽NZ2114对β-内酰胺类耐药基因(blaZ)及杆菌肽类耐药基因(braRS)的消除率分别达28.57%(2/7)和22.22%(2/9)。上述结果证明,抗菌肽NZ2114对耐药金黄色葡萄球菌具有体外强抑菌活性,其干扰耐药金黄色葡萄球菌细胞膜并结合胞内DNA的作用机制为其低耐药杀菌机制奠定了细胞学基础。同时抗菌肽NZ2114对耐药菌株的耐药性及相关耐药基因均有一定消除作用。由此可见,抗菌肽NZ2114是一种极具前景的治疗金黄色葡萄球菌引起的奶牛乳房炎的抗生素替代品。     

驯化影响下的家蚕3种抗菌肽基因的进化模式

抗菌肽作为昆虫的先天性免疫效应因子在昆虫物种进化过程中起着至关重要的作用。测定了家蚕(Bombyx mori)和野桑蚕(Bombyxmandarina)群体的3种不同类型的抗菌肽基因DefA、CecE和MorB3的序列,通过序列核苷酸多态性分析、中性检验、溯祖模拟分析和连锁不平衡分析,发现这3种抗菌肽基因呈现不同的进化模式:DefA属于驯化过程中人工选择的靶基因;CecE是经历了驯化瓶颈效应的中性基因;MorB3的进化受遗传漂变影响。尽管进化模式不同,但家蚕的3种抗菌肽基因连锁不平衡程度均高于野桑蚕,反映家蚕经历了瓶颈效应,群体数量减小导致基因重组率降低。这些结果为理解家蚕不同抗菌肽的进化和功能提供了重要信息。     

抗菌肽LL-37在毕赤酵母SMD1168中的高效表达及活性鉴定

为获得高效表达的抗菌肽LL-37,根据人源抗菌肽LL-37的氨基酸序列,选择毕赤酵母(Pichia pastoris)密码子的偏嗜性,通过SOEing法改造合成LL-37基因片段,克隆到pGAPZαA质粒中,获得分泌型重组酵母表达载体pGAPZαA-LL-37。pGAPZαA-LL-37通过限制性内切酶AvrII酶切线性化后,经电穿孔法转入毕赤酵母细胞SMD1168。经Zeocin抗性筛选,得到高拷贝转化子,PCR检测表明LL-37基因与毕赤酵母染色体稳定结合。在GAP启动子调控下,LL-37蛋白获得分泌表达,其上清表达量约为237mg/L。表达产物耐热性强,在100℃条件下30min内仍保持一定的抗菌活性。表达产物对大肠杆菌DH5α、大肠杆菌D31和猪链球菌的最小抑菌浓度(MIC)分别为1.56μg/mL、3.12μg/mL和6.25μg/mL。     

T3代抗菌肽转基因辣椒的PCR检测及青枯病抗性测定

对T3代抗菌肽转基因辣椒的11个株系进行了PCR分子生物学检测，证明T3代抗菌肽转基因辣椒仍保持外源抗菌肽基因；对T3代转基因辣椒群体进行了抗枯病测定试验。转基因辣椒群体抗病力提高，表明在转基因辣椒中蚕抗菌肽D、B基因得到了有效表达，从而缓减了青枯病症状。     

家蚕抗菌肽Cecropin D基因的原核表达、纯化及抑菌活性测定

根据在家蚕品系菁松和菁松近等基因系添食家蚕浓核病病毒（BmDNV）前后差异表达的抗菌肽Cecropin D,构建重组表达载体pET-41b-CecD,将测序正确的载体转化到E.coli BL21菌株中进行诱导表达,并对诱导条件进行优化。诱导产物用蛋白质印迹（western blot）进行验证。可溶性分析发现谷胱甘肽硫转移酶（GST）融合抗菌肽部分可溶,部分在表达过程中形成包涵体。GST亲和层析纯化后,分别检测重组抗菌肽的抗菌活性,结果表明：纯化后的重组抗菌肽可以很好地抑制并杀灭细菌,其效果与抗生素卡那霉素相似。     

家蚕抗菌肽基因研究进展

抗菌肽是昆虫先天性免疫系统中十分重要的效应因子,近年来一直是昆虫免疫学研究的热点。家蚕作为鳞翅目昆虫的代表,其抗菌肽研究取得了长足进展。根据已经研究获得的抗菌肽基因序列在家蚕基因组中进行同源搜寻,共获得了40个家蚕抗菌肽基因。这些基因编码的多肽在大小、氨基酸组成和性质上差异很大,但基于结构性质可以分成3类:(1)具有α-螺旋结构并且缺乏半胱氨酸(cysteine,Cys)的线性抗菌肽;(2)富含脯氨酸或甘氨酸的组成性抗菌肽;(3)富含半胱氨酸的环形抗菌肽。以这3类结构作为主线,综述了家蚕抗菌肽近年来的研究进展。     

猪蛔虫抗菌肽Cecropin P2 基因的真核表达及表达产物的抗菌活性研究

为获得猪蛔虫抗菌肽Cecropin P2基因并研究其抗菌功能,根据CecropinP2成熟肽的编码基因,人工合成3条寡聚核苷酸片段,经PCR获取Cecropin P2基因序列,成功构建了重组表达质粒pPIC9 K-Cecropin P2-His6并转化毕赤酵母GS115感受态细胞。转化子经MD、MM以及G418筛选,1%甲醇诱导表达,利用Tris tricine-SDS-PAGE对表达产物进行检测。体外抑菌试验表明,获得的重组蛋白对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抑菌活性。本试验为抗菌肽的应用和新抗菌肽类药物的开发提供了必要的试验基础。     

动物抗菌肽及其基因工程

抗菌肽(antibacterialpeptides)是具有抗菌活性的肽类的总称。目前发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于昆虫、两栖类、水产动物及哺乳动物中,这种内源性抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用。本文介绍了各种动物抗菌肽的来源和种类,抗菌肽的作用及其机理,抗菌肽的结构对其活性的影响关系;最后,介绍了抗菌肽基因工程方面的研究进展及其应用前景。