期 彭统全等 牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及抗病毒活性鉴定 干扰素 / %, 属于 型干扰素 是迄今发现的最大的一个干扰素基因家族 具有抑制病毒增殖 抗肿瘤以及加强, 细胞杀伤病原 感染细胞的能力 年 - $ 等从病毒感染的牛肠上皮细胞中克隆出 &2%, 牛 2%,&2%, 多基因家

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1 畜牧兽医学报 牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及抗病毒活性鉴定 彭统全 邵建伟 张润祥 曹 罛 马 波 高明春 王君伟 东北农业大学动物医学学院 哈尔滨 摘 要 克隆牛 干扰素 &2%, 成熟肽基因 使其在真核细胞中表达 并研究其表达蛋白质的活性 通过 -$3 方法扩增得到 &2%, 成熟肽基因 然后将其连接到含分泌信号肽序列的 )( ( 表达载体 -2$=" 上 构建重组质粒 -2$="&2%, 重组质粒经 $ 酶切线性化后电转化宿主菌! 转化子经 ( 7 *9 筛选和 -$3 鉴定 阳性重组菌经甲醇诱导后实现了 &2%, 在毕赤酵母系统中的分泌表达 结果表明!;!-" ' 和 6/ 1 ) / 结果显示表达产物相对分子质量约为 和 4 推测表达产物发生了一定程度的糖基化 细胞病变抑制试验结果表明 重组 &2%, 具有较高的抗病毒活性 达到 # < ( 这些研究结果为牛 2%, 的更深层次应用奠定了基础 关键词 牛 &2%, 亚型 巴斯德毕赤酵母 分泌表达 抗病毒活性中图分类号! 文献标志码 " 文章编号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收稿日期 基金项目 现代农业 奶牛 产业技术体系 $"3! # 国家科技支撑计划项目 &";& 国家科技支撑计划子课题 &";& 黑龙江省科技攻关项目 " & 作者简介 彭统全 # 男 河南商丘人 硕士生 主要从事兽医微生物与免疫学研究 '/E 通信作者 王君伟 教授 '( 高明春 ' ( (

2 期 彭统全等 牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及抗病毒活性鉴定 干扰素 / %, 属于 型干扰素 是迄今发现的最大的一个干扰素基因家族 具有抑制病毒增殖 抗肿瘤以及加强, 细胞杀伤病原 感染细胞的能力 年 - $ 等从病毒感染的牛肠上皮细胞中克隆出 &2%, 牛 2%,&2%, 多基因家族至少由 个亚型基因组成 亚型之间同源性很高 已报道的牛 2%, " & $ ; ' % + 八个亚型核苷酸相似性在 : #: 氨基酸相似性在 : : 核苷酸和氨基酸相似性均超过了 : 以上 牛 2%, 和人 2%, 鼠 2%, 氨基酸序列相似性分别为 : 和 #: 不同亚型可能是由不同细胞或同一细胞在不同时期分泌的 但由于缺乏系统的对比研究 其生物学活性是否有差异目前还不 清楚 作者根据牛 2%, 基因在牛 号染色体上的序列位置 命名本研究的干扰素 亚型为 2%, &4,9 # 牛 干扰素蛋白是由 # 个核苷酸编码一个开放阅读框 3% 其中 个氨基酸编码其信号肽 个氨基酸组成其成熟多肽 &2%, 核苷酸与已知的牛 干扰素亚型相似性均在 : 以上 最高为 : 最低为 :&2%, 成熟肽由 个氨基酸组成 >>(! 10 1 预测含有 个 糖基化位点 无, 糖基化位点 "1( * 1 为保守残基 为保守区域 $$ 和 $ $ 组成两个二硫键 二级结构主要由 "' 个 螺旋组成 毕赤酵母表达系统是最近二十年发展起来的一种成熟的真核表达系统 是高 效表达外源蛋白质的理想系统 研究表明 重组 &2%, 在体外具有抗多种病毒的作用和多种免疫 调节功能 本研究实现了重组牛 2%, 亚基因在毕赤酵母中的高效表达 并对其表达产物进行了抗病毒活性研究 本研究为新型抗病毒制剂的研制与临床应用准备了基础材料 材料与方法, 菌株 载体和试剂 酵母表达所用质粒 -2$=" 载体和菌株! 购自美国 2 0/1( 公司 大肠杆菌 ;+ 水泡性口炎病毒 8!8 为本实验室保存 蛋白质 购自 % 1 / 公司 限制性内切酶和 *;," 连接酶购自 * 3 公司 7 *9 为 2 0/1 ( 公司产品 生物素购自华美生物工程 公司 其他试剂均为国产或进口分析纯 牛肾细胞 9;& 由本实验室保存 ;9'9 培养基为 2 0/1( 公司产品 胎牛血清购自天津灏阳公司 毕赤酵母专用培养基 &99> &9 > >-; 等参考 2 0/1( 公司毕赤酵母培养基说明书配制, 重组质粒 '* < 3-73 的构建 -$3 扩增的牛 干扰素基因胶回收产物和表达载体 -2$=" 用 9 和 3 进行双酶切按 I 的摩尔比混匀 连接过夜 转化氯化钙法制备的 ;+ 感受态大肠杆菌 挑取低盐 & 平板上的 7 抗性菌落 提质粒 用 9 和 3 进行双酶切鉴定和测序验证 将获得的阳性重组质粒命名为 -2$="&2%,,/ 电转及筛选 将重组质粒 -2$="&2%, 以 $ 酶切线性化 按照毕赤酵母表达说明书制备! 感受态 取 与 #$ 单酶切线性化的重组质粒混匀 然后转移到冰预冷的 的电转化杯中 把电转化杯在冰上放置 后再在电穿孔仪上用脉冲电流电击一次 电击条件 电压 8 电容 % 电阻 ' 温度 电击结束 立即加入 冰预冷的 山梨醇 轻轻混匀 把电转化杯放入 温育 左右 加入 >-; 培养基至 '- 管中 1 取 菌液涂在含有 ( 7 抗生素的 >-;! 固体培养基平板上 置 恒温培养 挑取典型菌落 接种于 >-; 培养基中 1 振荡培养, 转化子的 * & 检测 按照文献 介绍的煮沸法提取酵母基因组 用醇氧化酶 "? 基因特异引物和目的片段的特异性引物鉴定牛 干扰素基因是否插入 "? 启动子部位 扩增程序 # 个循环 # 扩增结束 取 反应液做琼脂糖电泳观察 如果是阳性重组酵母菌株 通过上述引物对扩增的片段为 ) 左右 用目的片段的特异性引物鉴定 扩增的片段长度应为 ) 左右, 酵母重组子的诱导表达 挑取阳性转化子于 &9 > 培养基中培养至 ; 为 1 离心 加 &99> 培养基悬浮至 ; 为 转至挡板三角

3 畜 牧 兽 医 学 报 卷 摇瓶 1 培养 每隔 添加甲醇至终体积分数为 : 以保持诱导的持续表达, 表达产物的处理和 5 # 检测 将发酵液 1 离心 取上清经 : 硫酸铵浓缩 沉淀用 -&! 重悬 -&! 透析后经 &$" 蛋白检测试剂盒检测分泌蛋白质的蛋白质质量浓度 用 滤膜过滤上清 用于蛋白质抗病毒活性鉴定 参照分子克隆实验方法指南! 第 版 进行 6/ 1 ) / 检测 对表达的蛋白质按常规方法进行!;!-" ' 转印至醋酸纤维素膜上 ( 脱脂乳 封闭过夜 -&!* 洗膜 次 一抗为本实验室制备的兔源抗 &2%, 多抗血清 免疫原为本实验室表达纯化后的 &2%, " 亚型蛋白 #L$ 恒温摇床 1 作用 二抗为 +3- 标记羊抗兔 2(# 恒温摇床 1 作用 -&!* 洗膜 次 经 $, 显色出现反应条带后 去离子水冲洗终止反应 观察结果,6 表达产物的抗病毒活性测定 用 孔细胞培养板常规培养 9;& 细胞至单层后每孔加入 倍倍比稀释的 &2%, # 孵育 后用 *$2; 8!8 攻毒 后观察细胞病变的抑制结果 同时设细胞对照和病毒对照 以抑制 : 细胞病变 $-' 的最高干扰素稀释度为 个活性单位 < 结 果, 目的基因的扩增和重组质粒的构建扩增 &2%, 获得大小约为 ) 的目的片段 图 将 &2%, 基因克隆至载体 -2$=" 中 获得重组质粒 -2$="&2%, 并进行酶切和测序验证 酶切结果如图 &3 单酶切片段大小为 ) 左右 3 和 9 双酶切一条带大小 ) 另一条带大小 ) 左右 测序结果表明目的序列与 & /12%, $2%,"$ &4,9 # 相似性达到 : -2$="&2%, 构建正确, 含 -73 基因的重组酵母菌株的鉴定 通过 9 基因特异性引物对和目的片段特异性引物做 -$3 鉴定 以重组 &2%, 基因的酵母菌株染色体为模板 分别扩增出现 ) 图 " 的条带和 ) 图 & 左右的条带,/ 阳性重组酵母的诱导表达和 5 # 鉴定 通过不同时段取样的电泳分析 发现重组酵母 9*1 ;," 相对分子质量标准 &2%, 的 -$3 产物 9*1-;," 相对分子质量标准 -2$="&2%, 的 3 酶切产物 -2$=" &2%, 的 3 和 9 酶切产物 9*1 ;," 14 1-$3 1/.&2%, 9*1 - ;," $="&2%, (/ ) 3-2$="&2%,(/ ) 3 9 图 * & 扩增 及重组载体 '* < 3-73 的酶切鉴定 -, '!# # * &' % # ;($ # ( $ '* < 3-73 在诱导 时的表达量最高 表达产物相对分子质量约为 和 4 图 " 而根据 &2%, 成熟肽和 $ 端融合蛋白的编码基因推导的蛋白质大小为 4 其中一条表达蛋白质大小比其推导相对分子质量大 4 推测可能是因为表达产物发生了一定程度的糖基化 6/ 1 ) / 结果显示在 和 4 处可见特异性条带 图 & 证实均为 &2%, 基因表达产物 并且 &2%, 为可溶性分泌表达, 表达产物的抗病毒活性检测 经 : 饱和硫酸粗纯后的重组 &2%, 用于抗病毒活性鉴定 重组 &2%, 孵育 9;& 孔 后接毒 8!8*$2; 孔 后用显微镜观察细胞病变情况 显示高浓度的重组 &2%, 对病毒的抑制作用明显 对细胞的保护率达到 : 但随着稀释度的增加 重组 &2%, 对细胞的保护率下降 稀释度达到 # 时对细胞没有保护作用 图 结果表明 分泌型 &2%, 具有良好的抗病毒活性 经 3 9 法计算 重组 &2%, 在 9;& 8!8 系统中抗病毒活性为 # < ( / 讨 论 2%, 基因是一类无内含子的多基因家族 主要在病毒感染的外周血白细胞 淋巴瘤细胞或骨髓瘤细胞中表达 从动物体内纯化的 2%, 中发现

4 期 彭统全等 牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及抗病毒活性鉴定 # " 9 扩增 &&2%, 扩增 9*1 ;," 相对分子质量标准 选择的 株重组酵母的 -$3 产物 " 9./ &&2%,./ 9*1 ;," /.-$3.1/ 图 * & 鉴定酵母中 -73 基因 -,! 蛋白质分子质量标准 选择的 株重组酵母的表达产物 阳性重组菌的培养上清 # 阴性对照 9!/ 1 1/ 14 1'5 1 1/.1 / $/ 11//./0 /1#, ( /0 /1 图 / 表达产物的 + +3* 0 分析 和 5 # 检测 -,/+ +3* 0 (# # 5 # 1' # ' %# 横坐标 系 分别为 时的稀释度.5 5//F 图 重组 -73 的活性检测 -, ( # ( $-73 有多种序列和性质上存在差异的亚型 在人的基因组中克隆出了 种基因属于 2%, 家族 鼠体内 2%, 编码基因存在 种亚型 其中 2%,2%, 2%, 亚型比其他亚型有更高的活性 2%, # 与其他亚型比较活性较低?* 等克隆了大熊猫 2%, 的 个亚型 研究发现 2%, 三个亚型比其他亚型有更高的抗病毒活性 比 2%, 高出四倍 然而 2%,# 的活性比 2%, 更低 &2%, 由 # 个核苷酸编码 个开放阅读框 3% 其中包括 个氨基酸的信 号肽和 个氨基酸的成熟多肽 并且它们之间存在着不同的活性 但各个亚型之间差异性却鲜有报道 毕赤酵母是一种新型的外源基因表达系统 已有多种蛋白质在此系统中高效表达 它是一种甲基营养型酵母 在缺乏葡萄糖 甘油等碳源时 可利用甲醇作为唯一碳源而生长 其醇氧化酶 "? 启动子受甲醇的严格控制 可调控外源蛋白质的高效表达 其既具有原核表达系统的高表达量 可大规模培养和成品低廉的优点 又具有真核表达系统可进行蛋白翻译后修饰 加工和折叠等优 点 本研究获得的稳定分泌表达重组牛 干扰素的酵母菌株在 &99> 培养基中经甲醇诱导发酵 后 发酵上清经 : 饱和硫酸铵沉淀 -&! 透析后用 &$" 蛋白检测试剂盒测得其质量浓度为 # ( 比活为 # < ( 而崔子寅 李学仁利用毕赤酵母表达 &2%," 奶牛 干扰素在 9;& 8!8 系统抗病毒活性为 < ( 和 < ( 比较后发现 &2%, 抗病毒活性较 &2%," 低 略高于奶牛

5 畜 牧 兽 医 学 报 卷 干扰素 差异不明显 但高于原核表达的牛 干扰 素 倍以上 分析其原因 与原核表达系统相比 巴斯德毕赤酵母对分泌的目的蛋白可以进行类似高等真核生物的信号肽的剪切 二硫键形成 糖基化 磷酸化修饰等蛋白质加工过程 而且酵母表达的重组牛 干扰素不需要变性 复性等生产工艺 因此更易进行大规模的生产 本研究对发酵上清采用饱和硫酸铵沉淀蛋白质 离心浓缩 -&! 透析 尽可能排除培养基长时间发酵对蛋白质活性的影响 也利于蛋白质的保存 目前 2%, 的研究多以人 2%, 为主 人用重组 2%, 主要用于抗肿瘤和抗 # 病毒研究 已用于临床 市场上已有商品化的重组猪 2%, 和重组犬 2%,&2%, 研究相对 较少 而对 &2%, 各个亚型抗病毒活性差异的系统研究更少 本研究为以后研究 &2%, 各个亚型的生物活性差异奠定基础 并对未来研究高效 &2%, 抗病毒制剂提供物质和理论基础 参考文献 & # - "*2!;%!*'3 3+( 5 11.( 1/ 17 /.1 ) / / 1. 1 )1 (* )# ;2 &> 9 36',*+" 6$ ( 5 1./ 4 / 1. 1 ( "# 8/( $+"- 2, - ',*32$", ' ;'3 2 / $ () ( /0/. )0 / 1. 1 /.1 //. 1/ 01./."#8/( 史喜菊 汪 明 夏 春 牛干扰素研究进展 中国兽医杂志!+2? 6", 9?2"$ /*11 1 (1.)0 / 1. 1 ( # 1& $ 欧阳立明 张惠展 张嗣良 等 巴斯德毕赤酵母的基因表达系统研究进展 生物化学与生物物理进展 # <>", 9=+", + ==+",!/ "0/ /.-/1/ 1 ((5 1 /(+ $( & + )((# $ 李学仁 重组奶牛 干扰素的研制及其抗病毒作用 ; 南京 南京农业大学 2?3* 0//01/0/.1 ) /)0 / 1. 1( ;,(,( "(1 / 1< 0 1 / $ # $+"3 '!*, &%3"> 9 ;&"2 ',*! / ' / )/.1//./ / / /) // /. 1 // 2 / 1. 1, # -'3 '3!$+6'2='3 9 <, 2* 6 /& ) /1 (.1 1 /1(( 1/)/ 1. 1 / //, # $+2,!", "3"9-2$$,' 9 ' 3<&9", 9 ") /..//01/.1 E/ 1 / / 1. ) // 1. 1 # '!-"3="2,='= $82J<' " ''./. / 1. 1 / 1. 1 ( / 1 1./1 " / 1 / 1 (, # 崔子寅 具抗病毒活性无冗余氨基酸牛 干扰素 " 亚型 表达策略研究 ; 哈尔滨 东北农业大学 $<2= >'5 1 /1 / (11./01 /0/ / 1 )0 / 1. 1 " ; + 1),1// "(1 / 1< 0 1 /$ 8", -'!$+ 8 ",">" +3',"< ; $ / $1/ 17 /./ 1 / 1. 1 (. # *",?*", >>", > /( E ( 5 1 ) ( /0/.(/ "1 / "$$ # 李学仁 曹瑞兵 李 斐 等 奶牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及其生物活性测定 中国生物工程杂志 2? 3$" 3& 2% /!1 /5 1.)0 / 1. 1 )( (/ /01/0// 1 / + $

6 期 彭统全等 牛 干扰素在毕赤酵母中的分泌表达及抗病毒活性鉴定 郭雨刚 毕赤酵母表达系统及其应用 ; 合肥 中国科学技术大学 < > " / )( ( 5 1 / ; +. < 0 1 /.! * (.$ 刘 颖 刘华兰 杨利国 等 奶牛 干扰素克隆表达和生物学活性分析 中国兽医学报 2< > 2< + >", /$ ( 5 1. / )0/ / 01/0/( # $ # 徐冬梅 干扰素 在治疗慢性乙型肝炎中的应用 中外医疗?< ; 9" /. / 1. 1 //1/ /.1// &' 1& 0$ $ 王 靖 张晓乐 阿德福韦酯和重组人干扰素 ) 治疗慢性乙型肝炎的药物经济学评价 中国医院药学杂志 6",=+",? -10 /.1//1/ /.1// &.. 01/ 1 1 ) / / 1. 1) ( # () $ $ 王延群 张 璐 李玉明 等 牛 干扰素在毕赤酵母中的高效分泌表达及活性鉴定 中国预防兽医学报 6", > =+", 2> 9 /+( 0 1 / )0 / 1. 1 )( (( #!! 1& $ 编辑 白永平

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