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二硫键氧化还原酶DsbA/DsbC协助瑞替普酶包涵体体外复性研究

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摘要

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 蛋白质体外复性过程

1.2.1 包涵体的形成

1.2.2 包涵体的分离、纯化与溶解

1.2.3 蛋白质复性机制

1.2.4 蛋白质体外复性方法

1.3 二硫键氧化还原酶DsbA/DsbC及其在协助蛋白质折叠中的应用

1.3.1 蛋白质二硫键的形成

1.3.2 二硫键氧化还原酶Dsb家族蛋白

1.3.3 DsbA的结构和性质

1.3.4 DsbC的结构和性质

1.3.5 DsbA/DsbC在协助蛋白质体内外折叠中的应用

1.4 重组组织型纤溶酶原激活剂变异体——Reteplase

1.4.1 组织型纤溶酶原激活剂

1.4.2 重组组织型纤溶酶原激活剂变异体

1.4.3 Reteplase包涵体的体外重折叠复性研究现状

1.5 本文研究思路及内容

第二章 重组reteplase包涵体制备及稀释复性研究

2.1 引言

2.2 材料与仪器

2.2.1 质粒与菌株

2.2.2 工具酶与试剂

2.2.3 培养基

2.2.4 缓冲液

2.2.5 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 重组reteplase表达载体的构建

2.3.2 重组质粒鉴定

2.3.3 菌种筛选

2.3.4 菌种保藏

2.3.5 重组reteplase的发酵及诱导表达

2.3.6 重组reteplase包涵体制备及纯化

2.3.7 重组reteplase包涵体的溶解交性及重折叠复性

2.4 分析方法

2.4.1 细胞生长测定

2.4.2 琼脂糖凝胶电泳

2.4.3 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

2.4.4 考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度

2.4.5 重组reteplase的活性测定

2.4.6 重组reteplase复性过程的高级结构分析

2.5 结果与讨论

2.5.1 Reteplase表达载体构建与重组质粒鉴定

2.5.2 重组reteplase的发酵

2.5.3 重组reteplase包涵体的分离纯化和溶解

2.5.4 重组reteplase的稀释复性

2.5.5 利用正交试验设计考察高蛋白浓度下reteplase的复性效果

2.5.6 复性reteplase的荧光光谱分析

2.6 本章小结

第三章 固定化DsbA/DsbC协助reteplase包涵体体外复性研究

3.1 引言

3.2 材料与仪器

3.2.1 质粒与菌株

3.2.2 工具酶与试剂

3.2.3 培养基

3.2.4 缓冲液

3.2.5 实验仪器

3.3 实验方法

3.3.1 重组DsbA/DsbC表达载体的构建

3.3.2 重组质粒鉴定

3.3.3 菌种筛选

3.3.4 菌种保藏

3.3.5 重组DsbA/DsbC的发酵及诱导表达

3.3.6 Ni-NTA亲和层析纯化DsbA/DsbC

3.3.7 DsbA/DsbC的固定化

3.3.8 固定化DsbA/DsbC的稳定性测试

3.3.9 固定化DsbA/DsbC协助reteplase体外复性

3.4 分析方法

3.5 结果与讨论

3.5.1 DsbA/DsbC表达载体构建与重组质粒鉴定

3.5.2 重组DsbA/DsbC的发酵

3.5.3 DsbA/DsbC的分离纯化

3.5.4 DsbA/DsbC的固定化及稳定性

3.5.5 固定化DsbA/DsbC协助reteplase体外复性

3.6 本章小结

第四章 固定化DsbC复合层析柱及其协助reteplase包涵体柱上复性研究

4.1 引言

4.2 材料与仪器

4.2.1 实验材料

4.2.2 缓冲液

4.2.3 实验仪器

4.3 实验方法

4.3.1 复合层析复性柱的构建

4.3.2 固定化DsbC复合层析柱协助reteplase柱上复性

4.4 分析方法

4.5 结果与讨论

4.5.1 SEC柱体积对固定化DsbC协助reteplase柱上复性的影响

4.5.2 洗脱流速对固定化DsbC协助reteplase柱上复性的影响

4.5.3 上样方式对固定化DsbC协助reteplase柱上复性的影响

4.5.4 固定化DsbC协助reteplase连续批次柱上复性

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简介

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摘要

富含二硫键重组蛋白在大肠杆菌中表达时由于二硫键的错配极易形成包涵体,其体外重折叠复性问题一直是生物下游过程的瓶颈,研究新型重组蛋白复性策略,发展适合于大规模生产此类蛋白的高效复性方法具有重要实际意义。本文以瑞替普酶(reteplase)为研究对象,将二硫键氧化还原酶DsbA/DsbC引入复性体系以促进二硫键的正确形成,围绕reteplase包涵体制备及DsbA/DsbC协助复性开展研究。
  首先,成功构建了reteplase的E.coli表达载体,制备得到了reteplase包涵体。细胞破碎后,每升发酵液可分离得到粗制包涵体1.7g。经洗涤纯化和溶解后,reteplase变性液的纯度可达85%以上。随后,采用稀释复性法对变性reteplase进行了简单复性研究,在对低蛋白浓度下reteplase复性条件进行单因素考察的基础上,运用正交试验设计对高蛋白浓度(800μg/mL)下的reteplase体外复性过程进行了优化,其活性收率呈现明显的提高。
  其次,发酵制备得到了重组DsbA与DsbC蛋白,采用Ni-NTA亲和层析进行了纯化,DsbA/DsbC蛋白产量分别为166 mg DsbA/L发酵液与78 mg DsbC/L发酵液,且纯度分别可达到98%和95%。将纯化后的DsbA/DsbC固定化于NHS-activatedSepharose4 Fast Flow凝胶上,稳定性测试表明其固定化后稳定性能良好,且固定化率高。研究了不同固定化DsbA/DsbC添加量、氧化还原环境、复性温度、pH、尿素浓度等因素对固定化DsbA/DsbC协助reteplase复性效果的影响。结果显示,相较于固定化DsbA,DsbC能更有效协助reteplase包涵体的复性,复性后活性收率可达65.8%,比稀释复性提高了40.3%。
  最后,结合固定化DsbC与SEC层析技术构建了复合层析柱,详细研究了固定化DsbC协助reteplase柱上复性效果。考察了SEC柱体积、洗脱流速、上样方式等参数对复性过程的影响,优化后活性收率提高到81.3%以上。8批次连续实验结果显示复合层析柱具有优异的协助复性性能、良好的操作稳定性和较高的重复利用率。
  本文通过二硫键氧化还原酶DsbA/DsbC的引入实现了reteplase包涵体蛋白的体外高效复性。尤其是DsbC在诱导二硫键异构、促进蛋白质重折叠中发挥着重要的作用,是针对富含二硫键蛋白质的一种极具应用潜力的折叠酶。

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