重组人胶原蛋白高效表达菌株筛选及抗氧化性活性研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:jifaling1
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胶原蛋白是细胞外最重要的纤维蛋白,是构成细胞外基质的骨架,使细胞具有良好的张力和弹力并在细胞的发育中起着重要的作用。随着科学的发展,人们对于胶原蛋白也有了更加深刻和广泛的认识。胶原蛋白作为一种重要的天然蛋白质资源,凭借其独特的结构和特性,正不断的渗入到各个领域当中,无论是在生物医学、食品工业还是纺织行业、化妆品行业均有广阔的应用前景。但是利用传统的酸、碱等方法提取胶原蛋白不但提取方法存在提取率低,蛋白易失活等诸多不足,提取的胶原蛋白也存在着病毒隐患和异体免疫排斥性等缺点。近年来,随着生物技术的发展,利用基因工程的方法获得的目的蛋白,凭借其低免疫源性、无病毒隐患等优势,已逐渐被重视并应用于工业化生产。本文以大肠杆菌为宿主菌,利用PCR扩增技术将获得的编码人胶原蛋白的DNA片段转入到大肠杆菌BL21、BL21(DE3)、DE3、Rosetta (DE3)中,并筛选阳性克隆,利用诱导剂IPTG对其进行诱导表达,并从中筛选出表达量最高的菌株作为工程菌,再对其质粒的稳定性进行分析。利用超声波将筛选的重组大肠杆菌进行细胞破碎,之后在4℃条件下进行12000r/min的离心,分别收集上清液和沉淀,对重组蛋白的可溶性进行分析,再以小批量摇瓶发酵表达为基础,分别对对重组菌株的培养基成分和培养的条件进行优化,从而得到高效表达的菌株,再利用亲和层析的方法,通过Ni Sepharose6Fast Flow对重组大肠杆菌进行纯化,从而得到纯度较高的蛋白。并通过体外模拟的方法对其脂质氧化抑制率、羟自由基清除率和超氧阴离子的自氧化反应等抗氧化性进行系统的测定和分析,以期为后续研究提供参考依据。对于具有胶原蛋白基因CoL6A2的重组大肠杆菌工程菌,其表达的融合蛋白分子量约为46kDa。实验结果表明,重组胶原蛋白可以稳定的在工程菌中表达,并且大部分以可溶形式存在,其融合蛋白最佳表达条件为:将菌液按5%的接种量接种于含有Amp的LB液体培养基中,培养2.5h左右至OD600为0.7时,添加终浓度为lmmol/L的诱导剂IPTG诱导表达7h,这时大肠杆菌表达的重组蛋白的量为最高约占菌体总蛋白的28.1%左右。将优化后的大肠杆菌经亲和层析纯化,得到的胶原蛋白经过分析,纯度可达到90%以上。通过一系列的实验验证重组蛋白的抗氧化特性,并对其反应结果进行分析,得到重组蛋白对脂质氧化的抑制率为79.3%、对羟自由基的清除率为75.05%并具有明显的抑制超氧阴离子的能力。利用基因工程技术得到的重组蛋白,有效的解决了传统方法提取动物胶原的非水溶性问题,并利于亲和层析获得高纯度目的蛋白。结合培养条件的优化,为下一步高密度发酵打下了基础,寻找到一条适合生产类人胶原蛋白的新途径。而对于重组胶原蛋白是否具有抗氧化特性进行了细致的研究分析,发现胶原蛋白具有很好的抗氧化特性,可以将胶原蛋白应用于化妆品中,起到延缓衰老的作用,这对于重组蛋白在美容产品方面的应用提供依据。
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