杂合抗菌肽MLH的原核表达及其活性研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CSY915
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抗菌肽(AMP,antimicrobial peptide),广泛存在于自然界生物体中,是生物体免疫系统的重要组成部分。AMP具有广谱的抗菌性、较为稳定的理化性质且不易对菌株产生耐药性。AMP与抗生素的作用靶点和机制不同,能够对耐抗生素菌株也有很好的抑制作用,有望能够代替抗生素的使用,在医药、食品等领域均有良好的应用前景。近些年的研究发现,由多种抗菌肽拼接在一起形成的杂合抗菌肽能够有效地提高抗菌肽的抗菌活性。本论文以家蝇抗菌肽Md-Cec、人源抗菌肽LL-37和幽门螺杆菌肽Hp为母体肽,将母体肽片段进行拼接挑选出一条具备抗菌潜力的新型杂合抗菌肽MLH;采用重叠延伸PCR技术(SOE-PCR)扩增获得所需的目的基因,并将其与表达载体pET-32a(+)连接,构建重组表达载体pET-32a-MLH;将构建的重组表达载体转化至E.coli表达菌株中构建基因工程菌株pET-32a-MLH/E.coli BL21(DE3);通过对其诱导起始时间、IPTG浓度、诱导时间以及温度进行优化,然后通过融合蛋白进行纯化、复性等处理,获得杂合抗菌肽MLH粉末,最后对杂合抗菌肽MLH的抗菌活性、溶血性和稳定性进行测定。本论文的主要研究与结论如下:(1)杂合肽基因序列设计:运用生物信息学方法对杂合肽MLH的一级结构、二级结构、疏水性、螺旋度、抗菌潜力等进行预测,结果为:分子质量为5216.39,氨基酸残基数为43,理论等电点为11.88,总水平疏水性为-0.914,不稳定系数为15.90;杂合肽较为稳定,在大肠杆菌、酵母中的半衰期分别大于10和20 h;杂合肽MLH为α-螺旋结构、具有两亲性,具有形成抗菌肽的潜力;(2)杂合肽基因的合成:根据E.coli密码子偏好性编码MLH的基因序列,通过合成的三条互相重叠的引物,利用重叠延伸PCR技术(SOE-PCR)成功扩增得到MLH基因;(3)表达载体构建:分别将MLH基因片段与质粒pET-32a同时用限制性核酸内切酶EcoR I和Xho I进行双酶切,并将酶切产物进行过夜连接,成功构建了重组载体p ET-32a-MLH;(4)杂合肽原核表达:将重组质粒转入感受态大肠杆菌BL21(DE3)菌株中,经含有氨苄青霉素的平板筛选阳性重组菌株,通过添加诱导剂IPTG,诱导目的蛋白表达,对融合蛋白进行SDS-PAGE和Western blot分析,结果表明,目的蛋白成功以融合方式得到表达且主要以包涵体形式存在于菌体沉淀中;(5)工程菌发酵培养:对重组工程菌株pET-32a-MLH/E.coli BL21(DE3)的发酵条件进行优化,获得最佳条件:起始诱导时间为培养3.0 h;IPTG浓度1.0 mM;诱导时间4.0 h;诱导温度37℃。通过Ni2+亲和层析法和透析复性的方法对融合蛋白进行纯化、复性等处理,获得纯化后的蛋白占菌体总量的95.2%,肠激酶切割后获得杂合抗菌肽MLH的量达到60.1 mg/L;(6)杂合肽抑菌活性研究:对杂合抗菌肽MLH的抑菌活性、溶血性和稳定性进行测定:抑菌实验结果表明该杂合肽对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及真菌均有较好的抑制作用,杂合肽对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的的最小抑菌浓度分别为5、12、3、17μM;溶血实验表明杂合抗菌肽MLH具有比母体肽Md-Cec更低的溶血性;稳定性实验表明杂合抗菌肽MLH具有较好的热稳定性和pH稳定性。本论文成功实现了杂合肽MLH在大肠杆菌中的融合表达,获得了纯度较高、抑菌性较强杂合抗菌肽MLH,在食品、医药、畜牧业等领域具有一定的应用价值。
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