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毕赤酵母Muts与Mut+重组子表达蝎毒镇痛活性肽BmK AngM1水平比较

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・91O・ 药学学报Acta Pharmaceutica Sinica 2015,50(7):910-915 毕赤酵母Mut 与Mut+重组子表达蝎毒镇痛活性肽 BmK AngM1水平比较 王庆华,梁 兰,陈晶晶,巩 婷,侯 琦,杨金玲 ,朱 平 (中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所,天然药物活性物质与功能国家重点实验室& 卫生部天然药物生物合成重点实验室,北京100050) 摘要:蝎毒镇痛活性肽BmK AngM1是从东亚钳蝎 uthus martensii Karsch1蝎毒中分离得到的一种新型长 链蝎毒素,其镇痛活性强且毒性低,有望开发成镇痛新药。本文将BmKAngM1基因转入毕赤酵母(Pichiapastoris) GS115,筛选得到甲醇利用缓慢型(Mut )和快速型(Mut )的重组子;采用实时荧光定量PCR方法,检测了Mut 重组子中BmK AngM1基因的拷贝数,筛选出含单拷贝BmK AngM1基因的Mut 重组子;在相同培养条件下,比 较了含单拷贝BmKAngM1基因的Mut。和Mut 重组子表达BmK AngM1的水平。结果表明 Mut。重组子中BmK AngM1基因转录水平是Mut 重组子的2.7倍,Mut。重组子中BmK AngM1蛋白表达量是Mut 重组子的1.5倍。 因此,Mut。重组子比Mut 重组子具有更强的BmKAngM1表达能力。 关键词:蝎毒镇痛活性肽;毕赤酵母;基因拷贝数;Mut 重组子;Mut 重组子 中图分类号:R931 文献标识码:A 文章编号:0513.4870(2015)07.0910-06 The expression of BmK AngM1 in Mut and Mut+ recombinants of Pichia pastoris WANG Qing—hua,LIANG Lan,CHEN Jing-j ing,GONG Ting,HOU Qi, YANG Jin.1ing ,ZHU Ping (State Key Laboratory ofBioactive Substance and Function fNatoural Medicines and Key Laboratory ofBiosynthesis f oNatural Products,Ministy rfHealoth fPRC oInstitute ofMateria Medica,Chinese Academy fMediocal Sciences and Peking Union Medical College,Beo'ing 100050,China) Abstract:BmK AngM1 is a long.chain scorpion toxin purified from the venom of Buthus martensii Karsch. It has been reported to exhibit evident analgesic effect and low toxicity,and has the potential to be a novel analgesic drug.The BmKAngM1 gene was transformed into Pichiapastoris GS1 15. Mut and Mut。recombinant strains were screened by phenotype and Mut recombinant strains were used to detect BmK AngM1 gene copy number in the rea1.time PCR. Expression of BmK AngM1 in the Mut’recombinant strain was compared with that of the Mut recombinant strain with the same single c0py of BmK AngM1 gene under the same condition.The results indicated that the transcription 1evel of BmK AngM1 gene in the Mut。recombinant strain was 2.7 fold of that in the Mut recombinant strain in the rea1.time PCR.and the expression of BmK AngM 1 in the Mut。recombinant strain was 1.5 fold of that in the Mut recombinant strain.Therefore.Mut recombinant strain showed beaer ability to express BmK AngM 1 than Mut’recombinant strain. Key words:BmK AngM1;Pichia pastoris;gene copy number;Mut recombinant;Mut recombinant 收稿日期:2015—04.29;修回日期:2015—06一叭. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30873384);北京市自然科学基金资助项目(7122115);天然药物活性物质与功能国家重点实验室自主课题 通讯作者Tel:86—10 63165199,Fax:86-10—63165197,E—mail:yan ̄l@imm.ac.cn;zhuping@imm.ac.cn 王庆华等:毕赤酵母Mut。与Mut 重组子表达蝎毒镇痛活性肽BmKAngM1水平比较 。911‘ 全蝎作为传统中药,具有多种药用功效,如抗肿 瘤、抗血栓和镇痛等[】, 。蝎毒素是蝎尾毒腺分泌的 多肽,是中药全蝎的主要活性成分。作为一种新型的 多肽类药物,蝎毒素表现出较好的研究潜力和应用 前景p1J。蝎毒镇痛活性肽BmK AngM1是从东亚钳 蝎(Buthus martensii Karsch)蝎毒中分离得到的一 种新型长链蝎毒素,其镇痛活性强且毒性低,有望开 发成镇痛新药【8】。但BmK AngM1在蝎毒中含量极低, 难以得到足够量的纯品,这大大了其作用机制 的深入研究及实际应用的推广。鉴于此,作者通过将 BmK AngM1基因转入毕赤酵母,获得了能产生重组 BmK AngM1的工程菌株。 毕赤酵母(Pichia pastoris)的重要生物学特性是 能利用甲醇作为唯一的碳源和能源。根据代谢甲醇速 率的不同,重组毕赤酵母分为甲醇利用缓慢型(Mut。1 和快速型(Mut 1两种表型。这两种甲醇利用表型是 由重组载体在毕赤酵母中的重组方式决定的【 。外源 基因在毕赤酵母中的重组方式主要有两种【】川:一是含 有外源基因的重组载体通过双交换的方式整合到毕赤 酵母基因组中,产生的重组菌株基因型为His Mut。。 由于醇氧化酶基因1 1)被外源基因置换,细胞 只能通过具有微弱转录能力的醇氧化酶基因2 ox2)表达的醇氧化酶来代谢甲醇,而AOX2的活 性只有AOX1的1/10,因此细胞代谢甲醇速率很慢, 一般只有Mut 重组子的1/4,甚至更慢:二是含有外 源基因的重组载体通过单交换的方式整合到毕赤酵 母基因组中,产生的重组菌株基因型为His Mut 。外 源基因插入AOX1基因上游或下游,并且这一过程可 重复发生,因此可获得含更多拷贝外源基因的转化 子。由于Mut+重组子中AOXI基因仍能正常表达,在 甲醇诱导下能产生大量的醇氧化酶,从而细胞代谢 甲醇能力较强,通过甲醇完全氧化途径为细胞提供 大量的能量,因此其利用甲醇能力与野生型相 H】。 Mut。和Mut 重组子对甲醇代谢速率不同。这对重组 菌株表达外源蛋白产生一定的影响,主要表现在外 源蛋白表达产率和细胞比生长速率等方面。 本实验将BmK AngM1基因转入毕赤酵母,得到 Mut 和Mut 重组子,采用实时荧光定量PCR方法, 筛选出均含单拷贝BmK AngM1基因的重组子,进而 在基因转录和蛋白表达水平比较了这两种重组子在 表达BmK AngM1水平上的差异。 材料与方法 菌株和质粒重组质粒pPIC9K.BmK AngM1由 本实验室构建。BmKAngMl基因根据其cDNA序列 (GenBank:AF062563)并结合毕赤酵母的密码子偏 爱性人工合成。本研究使用的菌株和质粒见表1。 Table 1 Strains and plasmids used in the research Strain/plasmid Description Origin Escherichia coli Maint ained in a recA.endA E Purchased fi-om Topl0 TIANGEN Biotech Pichia pastoris Host strain for BmK AngM1 Purchased from GSl15 Expression Invitrogen pPIC9K- BmKAngM1,AOX1 promoter,Our lab BmK AngM1 signal sequence and Amp/ Kan resistance 试剂和仪器试剂:普通Taq聚合酶(北京全式 金生物技术有限公司);质粒提取试剂盒和酵母基因 组DNA提取试剂盒(天根生化科技有限公司);酵母 RNA提取试剂盒和实时荧光定量PCR试剂盒(康为 世纪生物有限公司);高效率逆转录试剂(TOYOBO 公司1:其他试剂均为国产分析纯。仪器:3K18型低 温高速离心机(Sigma公司);HZQ—Q型振荡器(哈尔 滨东联电子技术开发有限公司);Mini 2D型电泳仪 (Bio—Rad公司);PCR仪(Eppendorf公司);实时荧光 定量PCR仪(Roche公司)。 培养基YPD培养基(1%酵母提取物、2%胰蛋 白胨、2%葡萄糖、固体培养基加1.5%琼脂);LB培 养基(0.5%酵母提取物、1%胰蛋白胨、l%氯化钠、 固体培养基加1.5%琼脂);BMGY培养基(1%酵母提 取物、2%胰蛋白胨、1%甘油、0.1 mol・L1磷酸钾缓 冲液pH 6.0、1.34%YNB、4x10 %生物素1;MD平 板(2%葡萄糖、1.34%YNB、4x10 %生物素、1.5% 琼脂);MM平板(2%葡萄糖、0.5%无水甲醇、1.34% YNB、4x10 %生物素、1.5%琼脂1。 毕赤酵母转化和重组子筛选 参照The Pichia Expression Kit说明书,将重组质粒pPIC9K—BmK AngM1经 II酶切线性化后,切胶回收带有目的基 因的大片段,通过LiC1/SS Carrier DNA/PEG方法转 化毕赤酵母l】 ,涂布MD平板,30℃培养2~3天。提 取转化子基因组DNA,以5’AOX/3’AOX为引物(表 2)进行PCR扩增。PCR反应体系:Taq聚合酶(2×) 7.5 IxL、5'AOX弓I物(10 ̄tmol-L一。)1 L、3'AOX弓I 物(10 ̄tmol‘L1)1 L、基因组DNA(20 ng)l 、 ddH204.5 。PCR反应程序:94℃5 arin,(94℃30 S, 52℃30 S,72℃2 min)×25循环,72℃10 min。通过  并进一步验证其表型,获得含单拷贝BmK AngM1基 因的Mut。重组子。将重组质粒pPIC9K. AngM1 PCR鉴定目的基因是否整合到毕赤酵母基因组中,王庆华等:毕赤酵母Mm。与Mut 重组子表达蝎毒镇痛活性肽BmKAngM1水平比较 ・915・ 【2】 Tan YH,Guo JS. Research advances in chemical component and analgesic effect of Buthus martensii Karsch[J].Hunan Guiding J Tradit Chin Med Pharmacol(湖南中医药导报), 2001.7:210—212. [3】 Wang C,St Leger RJ.A scorpion neurotoxin increases the potency of a fungal insecticide[J].Nat Biotechnol,2007,25: 1455-1456. 【4】 Han S,Yi H,Yin SJ,et a1.Structural basis of a potent peptide inhibitor designed for Kv1.3 channel,a therapeutic target of autoimmune disease[J].J Biol Chem,2008,283:19058— 19065. 【5] Hockaday DC,Shen S,Fiveash J,et a1. Imaging glioma extent with 131I-TM一601[J】.J Nucl Med,2005,46:580— 586. [6】 Dai C,Ma Zhao Z,et a1.Mucroporin,the first cationic host defense peptide from the venom of Lychas mucronatus[J】 Antimicrob Agents Chemother,2008,52:3967—3972. [7] Ma Zhao R,He et a1.Transcriptome analysis of the venom gland of the scorpion Scorpiops jendeki:implication ofr the evolution of the scorpion venom arsenal[J】.BMC Genomics,2009,10:290. [8] Cao Z Mi ZM,Cheng GF,et a1.Purification and characterization of a new peptide with analgesic effect from the scorpion Buthus martensi Karch[J].J Pept Res,2004, 64:33-41. 【9】 Li J.Peng YY Expression ofphytase gene in Pichiapastoris Mut and Mut recombinants and enzyme properties of phytase [J].Boiotechnol Bull(生物技术通报),2006,(03):58—62. [1O】 Cregg JM,Barringer KJ,Hessler A et a1.Pichia pastoris as a host system for transformations[J】.Mol Cell Biol,1985, 5:3376-3385. Kupcsulik B,Sevella B,Ballagi A,et a1.Evaluation of three methanol feed strategies for recombinant Pichia pastoris Mut。 fermentation[J].ActaAliment,2001,30:99—111. f12】 Vellanki RN,Potumarthi R'Mangamoori LN.Constitutive expression and optimization of nutrients for streptokinase pro— duction by Pichia pastoris using statistical methods[J].Appl Biochem Biotechnol,2009,1 58:25—4O. [13】 Shen Q,Wu M,Wang HB,et a1.The effect of gene copy number and co・expression of chaperone on production of albumin fusion proteins in Pichia pastoris[J]_ Appl Microbia1 Biotechnol,2012,96:763—772. [14] Chiurvolu Cregg JM,Meagher MM.Recombinant protein production in an alcohol oxidase—defective strain of Pichia pastoris in fedbatch fermentations[J]. Enzyme Microbial Technol,1997,21:277—283. [15] Brierley RA,Bussineau C,Kosson R,et a1.Fermentation development of recombinant Pichia pastoris expressing the heterologous gene:bovine lysozyme[J】.Ann Acad Sci,1 990, 589:350-362. 【16】 Orman MA,( ̄ahk P,Ozdamar TH.The influence of carbon sources on recombinant human growth hormone production by Pichia pastoris is dependent on phenotype:a comparison of Mut。and Mut strains[J].Biotechnol Appl Biochem,2009, 52:245-255. [17] Cos O,Serrano A,Montesinos JL,et a1. Combined effect of the methanol utilization(Mut )phenotype and gene dosage on recombinant protein production in Pichia pastoris fed—batch cultures[J】.J Biotechnol,2005,116:321—335. [18】 Pla IA,Damasceno LM,Vannelli L et a1. Evaluation of Mut and Mut。Pichia pastoris phenotypes for high level extracellular scFv expression under feedback control of the methanol concentration【J].Biotechnol Prog,2006,22:881— 888. 

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