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Nanog蛋白是维持胚胎干细胞自我更新和多能性的关键转录因子,特别是在肿瘤干细胞中,Nanog蛋白的表达与肿瘤的产生、发展和转移密切相关。随着对肿瘤干细胞基础研究的深入,相关的医学实验及药物研发生产对Nanog蛋白的需求也日益增多。目前体外生产Nanog蛋白的主要方式是利用微生物进行异源表达。已公开的报道主要是鼠源及猪源Nanog蛋白的原核表达,关于人源Nanog蛋白的原核表达研究报道较少且产量较低,不能满足日益增长的市场需求。人源Nanog蛋白的高效制备可以有效解决动物源Nanog蛋白在临床应用中引发的诸多不利因素,满足科研及生产需求。因此,本研究利用分子克隆技术构建了重组枯草芽孢杆菌及重组大肠杆菌表达菌株,并且探究了重组菌株的发酵特性。主要研究结果包括:(1)人源nanog基因与穿梭质粒pMA5双酶切后连接,构建成功的质粒转入枯草芽孢杆菌WB800中实现胞内表达。质粒稳定性检测发现传代96 h后携带重组质粒的菌落数下降至67%。培养基成分及培养条件优化后,Nanog蛋白产量达到189 mg·L-1。(2)人源nanog基因与质粒pET-32a双酶切后连接,构建好的质粒转入大肠杆菌BL21(DE3)中获得重组菌株。利用IPTG诱导后,采用镍离子柱亲和层析法纯化产物,凝血酶酶切纯化后产物获得目的蛋白。Western Blot检测显示获得的目的蛋白可与Nanog多克隆抗体特异性结合。重组大肠杆菌的质粒稳定性测定表明传代96 h后含有重组质粒的菌落数仍高达94%,重组质粒在宿主菌中能够稳定遗传,较为适合进行大规模发酵生产。摇瓶培养条件下,最佳诱导温度37℃,最优IPTG诱导浓度0.2 mmol·L-1,最适碳源为甘油。通过单因素及正交试验得到复合氮源45 g·L-1,MgSO4 0.8 g·L-1,山梨醇0.4mol·L-1为最佳发酵条件。此条件下,Nanog蛋白产量达到850 mg·L-1。(3)重组大肠杆菌在15 L发酵罐中发酵的工艺优化。通过分批发酵试验研究了溶氧对重组菌生产Nanog蛋白的影响,确定最适溶氧为30%。在最适溶氧条件下,发酵过程采用三阶段温度控制方式可使Nanog蛋白的产量高达1386 mg·L-1。本研究实现了人源Nanog蛋白的高效制备,为后续Nanog蛋白多克隆抗体的制备和Nanog蛋白基础医学研究的开展奠定了基础。