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南极磷虾属节肢动物门甲壳纲磷虾目,这种无脊椎动物是南极海域的关键物种,主要围绕极地分布并集中于南冰洋,为多细胞生物中生物质能最大、适应环境最成功的动物物种之一。特殊寒冷的生活环境造就了南极磷虾体内很多活性物质都具有较高的研究价值,其中以胰蛋白酶的低温高效性较为突出。南极磷虾胰蛋白酶已经在清除机体坏死组织、治疗角膜碱烧伤以及清除牙斑等医学领域得到了广泛的应用,并且成为轻工业、食品、医药等学科的研究热点。由于磷虾样品提取胰蛋白酶的现实困难和相对高昂的成本,本实验采用基因工程技术将南极磷虾胰蛋白酶基因转入工程菌中,利用基因工程技术表达目的蛋白并初步纯化,为南极磷虾胰蛋白酶的研究提供更加深入的资料和依据。【研究内容】(1)以南极磷虾mRNA为模板,通过分析南极磷虾胰蛋白酶基因,设计基因特异性引物,逆转录得到南极磷虾胰蛋白酶cDNA。(2)构建pGEX-2T-TRY(TRY代表南极磷虾胰蛋白酶)原核表达载体,转化感受态细胞,并经PCR、双酶切及测序进行鉴定。(3)将pGEX-2T-TRY转化入工程菌E.coli BL21,优化表达条件,以实现目的蛋白的表达。(4)工程菌经超声裂解,获得目的蛋白。检测目的蛋白的酶解活性并对目的蛋白初步纯化。【研究结果】(1)利用TAIL-PCR技术获得基因序列,经分析比对确认为南极磷虾胰蛋白酶基因,设计基因特异性引物,以南极磷虾RNA为模板成功逆转录出cDNA。(2)构建的pGEX-2T-TRY原核表达载体,经PCR和双酶切以及测序鉴定证明已构建成功。(3)工程菌E.coli BL21经IPTG诱导后,成功表达出融合蛋白,经SDS-PAGE电泳结果分析,发现在55KDa处有明显的目的蛋白条带,与预期的结果一致。(4)选用谷胱甘肽琼脂糖凝胶来纯化带有GST标签的融合蛋白,初步纯化出目的蛋白,但是尚未发现该蛋白具有酶活性。【研究结论】本实验成功构建了原核表达南极磷虾胰蛋白酶的工程菌,经IPTG诱导表达出带有GST标签的目的蛋白,经SDS-PAGE分析证明,在预期位置有明显的蛋白条带,批量发酵菌体后,超声破菌回收蛋白,对目的蛋白进行了初步纯化和酶活性检测。