CN103773744A - 一种黄斑蓝子鱼l-氨基酸氧化酶在毕赤酵母的表达方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,它采用基因重组技术将黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶基因克隆到表达载体上,构建成表达重组质粒,并转化进入毕赤酵母,组建成表达工程菌,经发酵和表达上清浓缩,获得由毕赤酵母表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液,该粗酶液对鱼类革兰氏阳性病原菌(无乳链球菌)和革兰氏阴性病原菌(温和气单胞杆菌)具有抑菌作用,可用于后续抗菌制剂的开发。
Description
技术领域
本发明属于生物防治技术领域,具体涉及基因重组技术,指采用基因重组技术将黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的基因克隆到表达载体上,构建表达重组质粒,并转化入毕赤酵母,组建表达工程菌。经发酵、表达上清浓缩,获得由毕赤酵母表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液,该粗酶液对鱼类革兰氏阳性病原菌(无乳链球菌)和革兰氏阴性病原菌(温和气单胞杆菌)具有抑菌作用。
背景技术
在之前的研究中,我们从黄斑蓝子鱼血清中分离纯化了一种抗微生物活性蛋白,通过对该活性蛋白N端测序,质谱测序分析,设计兼并引物进行PCR,利用RACE技术最终获得了该活性蛋白基因全长序列,并确认该活性蛋白是一种黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶(发明专利号:ZL201010577872.6)。
L-氨基酸氧化酶(LAAO)是一种以FAD或FMN为辅基的黄素蛋白酶,在有氧条件下,能催化L-氨基酸的氧化脱氨反应,产生相应的α-酮酸、氨和H2O2。LAAO在生物体内(如细菌、真菌、藻类、动植物体)有广泛的分布并可参与L-氨基酸的代谢过程。该酶在细胞凋亡、细胞毒性、浮肿、溶血、出血、血小板凝集、杀寄生虫和抗微生物等方面都具有活性。该蛋白家族中的蛇毒L-氨基酸氧化酶(SV-LAAO)在蝰科、响尾蛇科及眼镜蛇科中具有广泛分布,并因其含量高、酶活性强、易于纯化,成为该类酶中研究最多的一类。
无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)和温和气单胞杆菌(Aeromonas sobria)分别为养殖鱼类常见并具有代表性的革兰氏阳性病原菌和革兰氏阴性病原菌。近年来,由于我国水产养殖的超负荷发展,养殖环境的恶化,鱼类细菌病已经成为大范围、经常性爆发的一类疾病,给我国渔业造成了非常严重的危害,抗生素和违禁药品的大量使用,这给食品安全造成严重威胁,因此开发新型药物迫在眉睫。
发明内容
本发明提供一种黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶在毕赤酵母的表达方法,具体如下(见实施例一)和通过该方法诱导表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液的应用(见实施例二)。
本发明是以黄斑蓝子鱼脾脏总cDNA为模板,通过PCR技术获得带有限制性酶切位点(Xho I、Not I),α-factor信号肽核苷酸序列,翻译起始密码子ATG以及切除信号肽的黄斑蓝子鱼LAAO基因的核苷酸序列,将该黄斑蓝子鱼LAAO基因的核苷酸序列克隆到pMD18-T载体上,进行DNA序列测定,然后从pMD18-T载体上切下,克隆到表达载体pPICZαA上,建成表达重组质粒pPICZαA-LAAO,将此构建的黄斑蓝子鱼LAAO重组质粒转入宿主菌毕赤酵母GS115内,组成工程菌,通过诱导工程菌发酵、发酵液浓缩,获得诱导表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液(见实施例一)。
本发明提供的方法制备的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液,通过实验证明,对鱼类革兰氏阳性病原菌(无乳链球菌)和革兰氏阴性病原菌(温和气单胞杆菌)具有抑菌作用(见实施例二)。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明:
图1.黄斑蓝子鱼LAAO基因DNA片段制备的PCR扩增引物。
A:正向引物;B:反向引物。
图2.PCR检测酵母工程菌基因组插入LAAO基因电泳图(1:酵母工程菌基因组提取电泳图;2:LAAO基因特异引物PCR结果电泳图)。
M:DNA maker;1,3:转入pPICZαA载体的毕赤酵母工程菌;2,4:转入
pPICZαA-LAAO载体的毕赤酵母工程菌。
图3.表达产物Western Blotting检测(1:SDS-PAGE电泳图;2:Western blotting杂交分析)。
M:蛋白Maker;1:毕赤酵母菌株诱导表达上清浓缩产物;2:转入pPICZαA
载体的毕赤酵母工程菌诱导表达上清浓缩产物;3:转入pPICZαA-LAAO载体的毕赤酵母工程菌诱导表达上清浓缩产物。
图4.黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶毕赤酵母表达粗酶液的琼脂孔穴平板扩散抑菌结果(1:温和气单胞杆菌;2:无乳链球菌)。
A:转入pPICZαA载体的毕赤酵母工程菌诱导表达上清浓缩产物;B:转入pPICZαA-LAAO载体的毕赤酵母工程菌诱导表达上清浓缩产物;C:氟苯尼考;D:PBS。
具体实施方式
实施例一:黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶在毕赤酵母的表达方法
1.材料
(1)T4DNA Ligase,高保真酶PrimeSTARTM HS DNA Polymerase,PrimixTaq,限制性内切酶Xho I和Not I购自Takara公司。
(2)菌株与质粒:DH5、Pichiapastori GS115菌株为本实验室保存,pMD18-T载体购自Takara公司,pPICZαA表达载体购自Invitrogen公司。
(3)试剂盒:重组质粒DNA的小量抽提试剂盒购自北京天根公司,PCR产物回收试剂盒购自Takara公司,E.Z.N.ATM Gel Extraction kit购自OMEGA公司,NBT显色试剂盒购自北京中杉金桥公司。
(4)试剂:TEMED、Zeocin购自Invitrogen公司,SDS-PAGE分子量标准购自MBI Fermentas公司,2×Loading buffer购自北京普博欣公司,碱性磷酶标记的山羊抗小鼠酶标二抗购自北京中杉金桥公司,抗黄斑蓝子鱼LAAO小鼠多克隆抗体为本实验室制备。
(5)PCR扩增引物合成和DNA序列测定由上海英骏生物技术有限公司完成。
2.方法
(1)黄斑蓝子鱼LAAO基因DNA片段制备
A.根据黄斑蓝子鱼LAAO成熟肽基因序列和载体pPICZαA的多克隆位点设计1对扩增引物(见图1),上游引物中引入Xho I限制性酶切位点,α-factor信号肽和翻译起始密码子ATG,下游引物中引入Not I限制性酶切位点和6个组氨酸序列,以黄斑蓝子鱼脾脏总cDNA为模板,扩增LAAO成熟肽基因序列,采用的高保真酶PrimeSTARTMHS DNA Polymerase扩增体系和反应体系如下:
PCR扩增体系
PCR反应体系
B.将PCR产物用1.0%的琼脂糖凝胶进行电泳,在紫外灯下观察并切下预期大小的DNA片段,使用OMEGA公司E.Z.N.ATMGel Extraction kit胶回收试剂盒进行纯化,方法参见该试剂盒说明书。
(2)表达载体pPICZαA-LAAO的构建及工程菌组建
A.分别以两种限制性内切酶Xho I、Not I对成熟肽基因序列和pPICZαA序列进行双酶切,37℃处理过夜,双酶切体系如下:
B.使用T4DNA Ligase,在灭菌的0.5mL EP管中,将经双酶切的DNA insert及pPICZαA的胶回收产物进行连接,反应条件为16℃水浴过夜,反应体系如下:
C.将5μL连接产物加入到100-200μL,E.coli感受态细胞DH5α中,轻轻旋转离心管混匀内容物,冰上静置30min;42℃水浴热激转化90s,立即于冰上放置5min;每管加入500μL,LB培养基(室温放置),37℃,160-180rpm振荡培养45-60min;在含有Zeocin的选择性平板上加入100μL菌液,用无菌涂布棒轻轻涂布均匀;将培养皿正放,37℃培养60min后,倒置平板继续培养10-16h,将通过双酶切及菌液PCR筛选的阳性克隆,进行测序,将测序鉴定正确的质粒经过Sal I酶切线性化,电转化至Pichiapastoris GS115酵母感受态细胞,将菌液涂布到含有300μg/mL Zeocin的YPDS平板上,28℃倒置培养2-3d,获得重组转化子;组建成黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白的表达工程菌。
D.将黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白的表达工程菌提取酵母基因组,用LAAO基因特异引物(laao F,laao R)进行PCR,扩增体系和反应体系如下:
PCR扩增体系
PCR反应体系
(3)黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白表达工程菌的发酵
取鉴定正确的新鲜重组菌落接种于25mL BMGY(pH6.0)培养基中,28℃,250r/min培养48h,至OD600为2-6,于室温2000r/min离心5min,收集菌体;将菌体转移至200mL BMMY培养基中,28℃,250r/min培养,每隔24h补加一次为培养基体积0.5%的甲醇,诱导表达72h。
(4)黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白表达工程菌诱导表达的上清液浓缩
在冰浴下,将工程菌的发酵上清液加入80%硫酸铵,用磁力搅拌器缓慢搅拌10-30min,于4℃10000r/min,离心30min,弃去上清,将沉淀悬浮于2倍沉淀物体积的缓冲液中,通过透析除盐,获得黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液。
(5)黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白的检测
将制备的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液进行SDS-PAGE电泳,将电泳结束的胶片小心剥下,放置于转移装置中,100mA恒流转膜1h,转膜结束后,将NC膜转移至封闭液(10%脱脂奶粉,溶剂为TBS/T),4℃振摇过夜。用TBS/T振摇漂洗NC膜3次,加入经稀释1000倍的I抗(抗黄斑蓝子鱼LAAO小鼠多克隆抗体),室温脱色摇床孵育2h;TBS/T振摇漂洗NC膜3次,每次15min。加入经稀释2000倍的II抗,室温脱色摇床孵育2h;TBS/T振摇漂洗NC膜3次,每次15min。将NC膜置于配制好的NBT溶液中,轻轻摇动,显色10-15min,用ddH2O漂洗终止显色反应;最后将NC膜转移至PBS溶液中,拍照。
3.结果
(1)PCR检测酵母基因组LAAO基因插入
将黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白的表达工程菌提取酵母基因组,用LAAO基因特异引物(laao F,laao R)进行PCR,得到约1600bp大小的目的片段,与LAAO基因大小一致(见图2)
(2)Western Blotting检测表达产物
表达产物经SDS-PAGE转移至NC膜上进行Western Blotting检测,检测结果在分子量72kD处的电泳蛋白条带被小鼠抗黄斑蓝子鱼LAAO多克隆抗体所反应,证明表达产物是黄斑蓝子鱼LAAO重组蛋白。(见图3)
实施例二:黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶毕赤酵母表达的粗酶液对无乳链球菌和温和气单胞杆菌的抑菌作用
1.方法
吸取培养好的菌液30μl加入到含有100ml经融解并冷却至45-50℃的BHI固体培养基的锥形瓶中,使菌液终浓度为1×105CFU/ml,迅速振荡摇匀,使菌体均匀分散,随即倒入直径为90mm×90mm的一次性培养皿中,凝固后用直径为0.532cm的打孔器在平板上均匀打孔。孔中各加入30μl诱导表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液。置于28℃温箱中培养24-48h。实验同时用50μg/ml氟苯尼考抗生素作为阳性对照,用转入空载体的毕赤酵母诱导表达上清浓缩产物作为阴性对照。
2.结果
黄斑蓝子鱼的L-氨基酸氧化酶毕赤酵母表达粗酶液对养殖鱼类代表性革兰氏阳性病原菌一无乳链球菌和革兰氏阴性病原菌一温和气单胞杆菌均具有抑菌活性(见图4)。
Claims (7)
1.一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于工艺步骤为:
(1)根据黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶基因的ORF核苷酸序列和表达载体pPICZαA的核苷酸序列设计引物;
(2)通过PCR技术获得带有限制性酶切位点和切除信号肽的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶基因的核苷酸序列;
(3)将上述获得的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶基因的核苷酸序列克隆到pMD18-T载体上,进行DNA序列测定,然后从pMD18-T载体上切下,克隆到表达载体pPICZαA上,建成表达重组质粒pPICZαA-LAAO;
(4)将构建重组质粒pPICZαA-LAAO,经过Sal I酶切线性化,电转化至Pichia pastoris GS115酵母感受态细胞,将菌液涂布到含有300μg/mLZeocin的YPDS平板上,28℃倒置培养2-3d,获得重组转化子;
(5)提取转化子基因组,通过特异PCR的方法鉴定获得已经正确插入目的基因的重组子;
(6)接种鉴定验证正确的重组转化子于25mL BMGY(pH6.0)培养基中,28℃,250r/min培养48h,至OD600为2-6,于室温离心2000r/min,5min,收集菌体;将菌体转移至200mL BMMY培养基中,28℃,250r/min培养,每隔24h补加一次为培养基体积0.5%的甲醇,诱导表达24-96h;
(7)所得上清液即为表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液。
2.根据权利要求1所述一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于表达载体pPICZαA含有α-factor核苷酸序列,Zeocin抗性基因的核苷酸序列,AOX1TT基因的核苷酸序列。
3.根据权利要求1所述一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于采用PCR技术制备黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的DNA序列的5’端带有Xho I限制性核酸内切酶对应酶切的核苷酸序列,α-factor信号肽对应的核苷酸序列和翻译起始密码子ATG核苷酸序列,3’端带有Not I限制性核酸内切酶对应酶切的核苷酸序列和6个组氨酸对应的核苷酸序列;将黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的DNA序列亚克隆到pMD18-T载体上,经过转化、提取质粒、酶切鉴定、DNA测序,将正确的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶DNA片段经Xho I和Not I限制性核酸内切酶消化,从pMD18-T载体上切下,同时将表达载体pPICZoA按同样的方式酶切,按一定方式拼接构建重组表达载体pPICZαA-LAAO。
4.根据权利要求1所述一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于重组表达载体pPICZαA-LAAO转化进入毕赤酵母GS115受体菌中组成黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶重组蛋白表达工程菌,所得工程菌发酵培养。
5.根据权利要求1所述一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于诱导表达时间为72h。
6.根据权利要求1所述一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法,其特征在于诱导表达的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液经过80%饱和硫酸铵浓缩。
7.一种权利如要求1所述的一种利用毕赤酵母表达黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶的方法制备的黄斑蓝子鱼L-氨基酸氧化酶粗酶液在制备抗无乳链球菌和温和气单胞杆菌的制剂中的应用。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140507 |