中华水蛇PLIγ在毕赤酵母中的表达、纯化及活性测定

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磷脂酶 A2是一类可催化细胞膜和脂蛋白磷脂二位酰基(Sn-2)水解,释放溶血磷脂及游离脂肪酸的酶族,从而参与人体花生四烯酸通路,进一步的产生大量的炎症因子,造成机体损伤。磷脂酶 A2在生物个体中分布广泛,在多种蛇类蛇毒中已发现多种类型的PLA2,含量丰富,毒性多样,表现出细胞毒性、神经毒性、肌肉毒性以及出血毒性等多种毒性,可以作为开发抗蛇毒药物的关键靶点。据研究发现,一些种类的蛇的肝脏可以表达一种蛋白质,可以特异性中和蛇毒组分 PLA2,从而保护自己不被自身毒液所伤害,这种蛋白称为 PLA2抑制剂( phospholipase A2 inhibitors, PLI)。实验室前期研究中,我们从中华水蛇血清中纯化得到一个新PLIγ,它对五步蛇svPLA2酶活性和出血毒均有强抑制效果。由于蛇资源缺乏且血量较少,从中提取大量 PLI较为困难,实验室前期构建中华水蛇PLIγ原核表达系统,但蛋白以没有生物活性的包涵体形式存在,复性效率低,对其酶活有所影响,故将采用真核表达方式得到中华水蛇PLIγ。  目的:  为更加方便快捷的得到活性更高的中华水蛇PLIγ蛋白,构建pPICZαA-PLIγ重组表达载体,转化进毕赤酵母中进行真核表达,进一步的进行活性测定,为开发新型抗蛇毒药物奠定基础。  方法:  采用琼脂糖活性平板实验,根据形成透明圈的面积,检测中华水蛇血清PLIγ对3种蛇毒酶活的抑制活性;分别向小鼠皮下注射3种蛇毒粗毒,造成小鼠皮下出血形成血斑,注射天然血清与蛇毒混合溶液,比较出血斑的大小,从而证明中华水蛇天然PLIγ的广谱抗蛇毒作用。  设计分别带有EcoR I和Not I酶切位点的上下游引物,对实验室前期构建的原核表达载体pET28c(+)-PLIγ进行扩增,从而得到全长为570 bp的PLIγ基因,经双酶切之后,连接至酵母表达载体pPICZαA上,转化至DH5α中进行扩增。设置参数1.5 KV,25μF,电转时间5 ms,将线性化后pPICZαA-PLIγ重组质粒,电转化至毕赤酵母 GS115中,利用博来霉素筛选阳性克隆。提取阳性克隆酵母DNA,利用PCR进行鉴定。在30℃、250 rpm条件下,使用终浓度0.5%甲醇对筛选的转化子进行诱导,连续培养120 h,每隔24 h收集发酵液上清, western bolt使用anti-His抗体检测目的蛋白PLIγ表达效果,确定最佳诱导时间。  采用镍柱亲和层析分离纯化 PLIγ,SDS-PAGE检测纯度。使用琼脂糖平板法检测PLIγ对五步蛇毒粗毒酶活的抑制作用,测量透明圈直径,计算抑制率。利用小鼠皮下注射实验,对比血斑面积,检测PLIγ对五步蛇粗毒的出血毒性抑制效果。  结果:  在针对五步蛇毒和蝮蛇蛇毒的琼脂糖平板实验中,中华水蛇PLIγ实验组透明圈直径减小。在眼镜蛇粗毒组,中华水蛇PLIγ实验组与阳性对照组相比,透明圈直径无明显变化。在小鼠皮下注射实验中,注射中华水蛇PLIγ蛋白致使五步蛇毒和蝮蛇毒的造成的出血斑的面积减小。在眼镜蛇毒组,注射中华水蛇PLIγ蛋白使小鼠的存活时间延长0.5-1 h。  成功从pET28c(+)-PLIγ质粒克隆得到目的基因,长度为570 bp,并经过双酶切构建pPICZαA-PLIγ重组质粒,经过测序发现PLIγ基因没有发生任何突变。重组质粒经ScaI酶线性化,成功电转至酵母GS115细胞中,在含博来霉素平板上长出菌落,PCR鉴定其为阳性转化子。甲醇诱导,取发酵液上清,通过western bolt检测到目的蛋白PLIγ的表达,在23 kDa左右处出现条带,并在培养时间为72 h时蛋白表达量最多。发酵液经亲和层析分离纯化后,SDS-PAGE检测得到单一PLIγ蛋白条带。琼脂糖活性平板实验中,PLIγ使透明圈面积减小,对五步蛇毒酶活的抑制效率为84%。五步蛇毒小鼠背部出血试验中, PLIγ显著改善血管破损症状,出血斑面积减小。  结论:  中华水蛇PLIγ对蛇毒粗毒的酶活性和出血毒性、神经毒性有较好抑制效果,具有广谱抗蛇毒作用。pPICZαA-PLIγ重组质粒在酵母GS115细胞中,可被甲醇诱导产生PLIγ蛋白,且对五步蛇毒的酶活及出血毒性表现出较好的抑制作用,但发酵条件有待进一步优化。
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