外源蛋白在巴斯德毕赤酵母中高效分泌表达的前沿技术

巴斯德毕赤酵母表达系统是目前应用非常广泛的外源蛋白真核表达系统。外源蛋白在巴斯德毕赤酵母中的高效分泌表达有利于减少下游纯化步骤,降低生产成本,具有重大的实用意义。本文综述了生物信息学、系统生物学、高通量筛选和合成生物学等前沿技术在信号肽和代谢系统优化中的应用,为进一步提高外源蛋白在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达提供参考。     

抗菌肽模式肽PGYa的分子设计、克隆及在毕赤酵母中的分泌表达

在α-螺旋抗菌肽序列比较和两亲性分析的基础上,提取序列模板,计算机辅助（螺旋轮法）设计出新型抗菌肽模式肽PGYa(Peptide以Gly开头,以Tyr-NH2结尾),然后选用毕赤酵母偏爱密码子,设计合成了PGYa基因（rPCR法）。所合成的基因全长为94bp,并在其N端引入kex2裂解位点,以保证表达抗菌肽具有天然N端。基因克隆入pPICZα-A质粒,构建分泌型酵母表达载体pPICZα-A-PGYa。在AOX1 (醇氧化酶)启动子调控下,PGYa蛋白获得分泌表达,其表达量达到132 mg/L。初步抑菌（E.coli DH5α）活性显示：PGYa有较好的抗菌活性。     

经改造的猪IGF-I基因在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达

采用酵母偏爱密码子合成五条编码猪IGF-I基因的引物，利用重叠PCR技术拼接获得长度为210bp的猪IGF-I成熟蛋白基因。将该基因插入分泌表达载体pPIC9K中，转化巴斯德毕赤酵母菌。经表型鉴定、PCR分析及G418筛选得到Muts型多拷贝整合菌，以1.5%甲醇诱导培养后，经SDS-PAGE检测表达产物，在7.5 kDa处出现一特异蛋白条带，目的蛋白表达量达410mg/L。Dot blot检测表明，重组蛋白可与抗IGF-I多克隆抗体反应。     

巴斯德毕赤酵母新型分泌表达载体构建

巴斯德毕赤酵母分泌表达载体pPICINU是利用来源于克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus)的菊粉酶基因信号肽DNA序列（ISP）构建的。表达实验结果表明，带有分泌表达载体pPICINU的β-1，3－1，4葡聚糖酶基因重组菌，具有与带有表达载体pPIC9K(带有α因子信号肽）的β-1，3－1，4葡聚糖酶基因重组菌相同的分泌效率。     

美洲商陆抗病毒蛋白真核表达载体的构建及在毕赤酵母中的表达

摘要：从美洲商陆（Phytolacca americana）叶片中通过异硫氰酸胍法提取出了总RNA,经RT-PCR扩增出缺失突变型抗病毒蛋白PAP基因,将该基因克隆于分泌型真核表达载体pPIC9K,然后导入毕赤酵母(Pachia pastoris )菌株GS115细胞。在甲醇的诱导下,经过酵母高密度发酵进行PAP的表达,经SDS-PAGE分析。结果表明,在培养基上清液中含有一明显的特异性蛋白条带,大小为34 kD,经Western-blotting分析,该蛋白与法国PAP抗血清有特异性反应,体外活性检测表明该蛋白对病毒的侵染性具有高度的抑制性,表明该基因在毕赤酵母GS115中得到了表达。     

银杏果仁抗菌蛋白的分离纯化及其基因克隆和原核表达初步研究

通过40%及80%(NH4)2>SO4>分级盐析,CM Sephorose F.F.离子交换层析和Superdex 75凝胶过滤层析;从银杏(Ginkgo biloba)种仁中分离纯化到一种表观分子量约为12 KD的抗菌蛋白.经过MALDI-TOF-MSPMF鉴定表明,该蛋白与一种新型抗菌蛋白Gnk2(ginkbilobin-2)具较高匹配率(P<0.05);根据ESI-MS/MS内肽氨基酸测序结果设计简并引物,扩增该蛋白基因一段,经比对发现与Gnk2基因序列相似性也达99%.按照Gnk2基因序列设计同源引物,利用RT-PCR克隆该抗菌蛋白全长基因,提交GeneBank(Accession No.FJ865399),并以此构建原核表达载体pGEX-GK2-1转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3),SDS-PAGE和Western blot分析表明,融合蛋白在大肠杆菌中能够高效表达.     

经改造的猪IGF-Ⅰ基因在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达

采用酵母偏爱密码子合成5条编码猪胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)基因的引物,利用重叠PCR技术获得含210bp猪IGF-Ⅰ成熟蛋白基因的拼接产物。将该基因插入分泌表达载体pPIC9K中,转化巴斯德毕赤酵母菌(Pischia pastoris)。经表型鉴定、PCR分析及G418筛选得到Muts型多拷贝整合菌,以1.5%甲醇诱导培养后,经SDS-PAGE检测表达产物,在7.5kD处出现一特异蛋白条带,目的蛋白表达量达410mg/L。Dot blot检测表明,重组蛋白可与抗IGF-Ⅰ多克隆抗体反应。     

草鱼leptin基因的分离鉴定及在巴斯德毕赤酵母中的表达

利用RT-PCR技术扩增出草鱼(Ctenopharyngodonidellus)的leptin基因,将leptin基因克隆至真核表达载体pPIC9K,电穿孔转化GS115菌株,经G418筛选和甲醇诱导后,对表达产物进行SDS-PAGE琼脂糖凝胶电泳和Westernblot分析。结果表明,草鱼leptin基因cDNA序列由438个核苷酸组成,编码146个氨基酸组成的多肽(GenBank登陆号AY551335),与鲤鱼(Cyprinuscarpio)leptin基因相比,核苷酸和氨基酸的同源性为99%;与人、猪和鼠相比,核苷酸同源性分别为84%、86%和95%,氯基酸的同源性分别为84%、82%和96%;与河豚(Takifugurubripes)相比,氨基酸具有较大的差异,仅有9%的同源性,表明leptin在物种的进化上具有一定的差异;实现了草鱼leptin基因在毕赤酵母(Pichiapastoris)中的表达,表达蛋白的分子量约为16kD,Westernblot分析表明,表达产物具有一定的免疫学活性。     

用于药用蛋白生产的外源表达系统

利用外源蛋白表达系统生产具有重要价值的药用蛋白是现代生物技术产业的核心内容和研究热点,也是各国政府和制药企业竞相巨额资助的研究领域之一。本文综合分析了目前用于重组药用蛋白生产的原核表达系统、酵母表达系统、昆虫表达系统、哺乳动物表达系统和植物表达系统在表达产量、翻译后加工能力、生产周期、生产成本、适用范围等方面的优劣以及研究现状和最新研究进展,揭示出植物表达系统将在未来重组蛋白大规模生产中占据重要地位。但是现有的各种表达系统都无法单独实现各种重组蛋白高活性、低成本、安全系数高的大规模生产。在相当长时间里,各种表达系统在重组蛋白生产上将长期共存。而通过遗传改造、基因组学、蛋白质组学等研究方法不断改进各种外源蛋白表达系统的性能,不断建立更加优越的外源蛋白表达系统则是大家共同努力的目标。     

斑点叉尾鮰铁调素成熟肽在毕赤酵母中的表达及其抑菌活性

铁调素(hepcidin)是一种在动物肝脏中特异表达的碱性小分子抗菌肽,在机体免疫系统中发挥重要作用,被认为是抗生素的理想替代品。本研究根据毕赤酵母(Pichia pastoris)偏爱性密码子人工合成斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)hepcidin成熟肽基因(mCH)。通过PCR方法在mCH的5’端和3’端分别引入EcoRⅠ和NotⅠ酶切位点,扩增到的目的片段与表达载体p PIC9K连接构建重组表达载体p PIC9K-mCH后,转化至毕赤酵母GS115细胞;以不同浓度梯度的G418筛选高拷贝转化子,1.0%甲醇、30℃、pH6.0诱导表达72 h,获得重组体mCH。结果显示,斑点叉尾鮰hepcidin成熟肽区域含25个残基,8个保守的半胱氨酸残基位于成熟肽的羧基端,表明该区域对hepcidin的抗菌活性具有重要作用。Tricine-SDS-PAGE分析显示,分泌表达的重组体mCH的分子量约为3 800D,通过阳离子交换层析获得纯化的mCH。抑菌实验表明,重组体抗菌肽mCH对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)有抑菌活性。本研究首次实现了斑点叉尾鮰hepcidin成熟肽在毕赤酵母中的重组DNA表达,为其产业化制备提供了重要的基础资料。     

抗速灭威单链抗体基因在巴斯德毕赤酵母中的表达及性质研究

选用巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）系统表达特异性抗速灭威单链抗体（scFv）基因,以为速灭威特异性抗体的大量制备奠定基础。设计引物扩增阳性克隆scFv基因,亚克隆至表达载体pPICZαC,获得重组酵母表达质粒pPICZαC-scFv,线性化pPICZαC-scFv并高效电转P.pastoris（X-33）,对转化子进行抗性梯度筛选得到一株高效表达的X-33-Pp-SMW-12-6菌株。对获得的菌株先后进行表达条件的优化、优化条件下的诱导表达及单链抗体性质研究。结果表明：P.pastoris-scFv的质量接近其亲本E.coli-scFv的质量,X-33-Pp-SMW12-6在优化条件下的表达产量达28mg/L,比未优化前的产量提高了约8mg/L,经纯化后抗体纯度可达85%以上。因此,利用P.pastoris表达系统制备抗速灭威单链抗体比细菌表达系统更有效、更经济。     

拟南芥Alpha-dioxygenase2(AtDOX2)在毕赤酵母中的表达、纯化及活性鉴定

为了获得具有生物活性的拟南芥(Arabidopsis thaliana)alpha-dioxygenase2(AtDOX2),将其对应基因AtDOX2编码区克隆到酵母表达载体pPIC9k中,获得重组表达载体pPIC9k-AtDOX2,将线性化的重组载体电击转化入毕赤酵母(Pichia pastoris)表达菌株GS115,经G418筛选、PCR鉴定和甲醇诱导时间优化,获得重组AtDOX2的高效表达菌株GS115/pPIC9k-AtDOX2。SDS-PAGE分析结果显示,0.5%甲醇诱导96h重组蛋白表达量最高,其表达量占胞外总蛋白的15%。重组AtDOX2的表观分子量约为70kD,经Ni-NTA柱亲和层析可获得纯度大于80%的重组蛋白。2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS)法测定结果表明重组蛋白具有过氧化物酶活性,且其活性受Ca2+和Mg2+激活,受EDTA、咪唑和Mn2+抑制;2,4-二硝基苯肼(2,4-DNP)法测定结果显示,重组AtDOX2具有双加氧酶活性,Ca2+对其双加氧酶活性也有激活作用。结果说明利用酵母表达系统获得...     

棉花黄萎病拮抗细菌DS45-2菌株抗菌蛋白的分离纯化

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) DS45-2菌株产生的抗菌蛋白对棉花黄萎病有较强的抗性。用NB培养基摇床振荡培养DS45-2菌株(30℃,180r/min,48h),发酵液经硫酸铵盐析得到抗菌蛋白。经分析,抗菌蛋白对热稳定;对胃蛋白酶、胰蛋白酶均不敏感,对蛋白酶K部分敏感;在碱性条件下稳定,酸性条件下抑菌活性减弱。抗菌蛋白经DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换层析和反相层析后,分离纯化出一个抗菌蛋白0组分,经SDS-PAGE检测分子.质量约为23 kDa。     

猪细小病毒VP2蛋白主要抗原域在毕赤酵母中的表达及鉴定

猪细小病毒(Porcine parvovirus,PPV)是一自主型细小病毒(Autonomous parvovirus),它是引起母猪繁殖障碍的主要因素之一。目前国内外的诊断方法多以全病毒为抗原,存在很大的局限性,而重组蛋白无感染性,易于生产和纯化。因此用重组蛋白来检测猪细小病中抗体水平对于猪细小病的防     

牛γ-干扰素在大肠杆菌与毕赤酵母中的表达及抗病毒活性比较**

用RT-PCR从经ConA刺激的荷斯坦奶牛外周血淋巴细胞总RNA中扩增了BolFN-γ基因，克隆人pGEM T-easy载体测序。再亚克隆其成熟肽基因，分别构建大肠杆菌（Escherichia coli）表达载体pET28a／BolFN-γ和毕赤酵母（Pichia pastoris）表达载体pPICZα／BolFN-γ前者存Ecoli BL21中经IPTG诱导实现了高效表达，表达蛋白占菌体总蛋白的30％，表达产物以包涵体形式存；后者存P. pastorisGS115中经甲醇诱导实现了高效分泌表达，表达产物直接分泌到培养上清中，表达量约为1．0g／L。分别在CEF／VSV和MDBK／VSV细胞系上对2种表达蛋白的抗病毒活性进行了比较，结果表明，两种重组蛋白在MDBK／VSV抗病毒活性高于在CEF／VSV上的活性，而毕赤酵母表达的蛋白抗病毒活性高于大肠杆表达蛋白，约为前者的2倍。     

牛分枝杆菌CFP-10基因的表达和重组蛋白的纯化

根据GenBank中牛分枝杆菌的基因序列,设计合成一对扩增CFP-10基因完整ORF的特异性引物,以pET32a（＋）为载体构建重组表达载体CFP-10／pET32a（＋）。重组表达载体转化大肠杆菌BL21（DE3）,经0．9mmol／LIPTG37。C诱导3h后表达,收集菌体并裂解,裂解后上清和沉淀经SDS—PAGE分析,结果表明融合蛋白分子量分别为30kD,表达产物以可溶性存在于上清中,后经Ni．NTA吸附柱方法对目的蛋白进行纯化,经薄层凝胶扫描分析,纯化后的His融合蛋白纯度达95％,该CFP-10表达蛋白可作为体外诊断抗原,为进一步建立检测牛分枝杆菌的方法奠定基础。     

犬白细胞介素2在毕赤酵母中的诱导表达及生物活性的测定

以ConA刺激的犬外周血淋巴细胞总RNA为模板，通过RT-PCR方法扩增出犬IL-2成熟蛋白基因，将目的片段连接到pMD18-T载体，测序结果显示，扩增片段与GenBank上发表的序列一致。然后将目的片段连接到酵母表达载体pPICZa-A上，得到重组酵母犬IL-2表达载体pPICZaA-CaIL-2，经SacⅠ酶切线性化后电转化导入毕赤酵母菌株X-33。PCR方法筛选重组酵母菌，甲醇诱导表达，SDS-PAGE结果显示表达上清中有大小约20kDa的目的条带，比实际分子量略大，推测蛋白可能发生糖基化。MTT法测定生物学活性结果表明，重组犬IL-2能够极显著促进犬外周血淋巴细胞增殖。证明酵母表达的犬重组IL-2具有良好的生物学活性。