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Hepcidin是一种由肝脏表达的富含半胱氨酸残基的小分子肽,对于调节机体铁离子代谢平衡发挥着重要作用。与许多富含半胱氨酸的抗菌肽类似,hepcidin同样具有广谱的抗菌作用。本文对构建的分泌表达人hepcidin巴斯德毕赤酵母重组pPICZα A-Hepc菌株的高表达发酵条件进行优化,研究了重组人-hepcidin的纯化工艺,通过抑菌及小鼠内皮细胞的转染实验证实酵母表达重组人-hepcidin25具有抗微生物活性及调节细胞内铁代谢活性。
巴斯德毕赤酵母作为外源蛋白表达系统有很多优点,但也有其不足之处,比如产量普遍较低。提高产量,除了可选用强启动子,使用酵母偏爱的密码子及外源基因高拷贝整合等方法,在发酵过程中控制生物反应状态,使细胞生长至高的密度并使细胞生理状态维持高的活力,以获得尽可能多的产品也至关重要。针对这一问题,本文优化巴斯德毕赤酵母发酵培养基的组成以及培养条件,考察了不同培养基C源N源对细胞生长及外源基因表达的影响。在摇瓶中,对发酵条件进行了研究.发现较适合的培养条件为:基础发酵培养基以葡萄糖20g/L为碳源,蛋白胨20g/L,0.1mol/L磷酸钾缓冲,起始pH6.0,250 ml摇瓶装液量25ml,生物素4×10-4g/L,YNB13.4g/L(同比总体积量分批加入诱导培养基),甲醇诱导浓度0.5%,发酵3d后,目的蛋白产量可达150mg/L。
对重组毕赤酵母(Pichia pastoris)分泌至胞外存在于发酵液的hepcidin进一步分离纯化,选用等电沉淀,硫酸铵分级沉淀,阴离子交换层析,阳离子交换层析,凝胶过滤纯化,反相色谱纯化等步骤,确定纯化工艺为等电沉淀,凝胶分子筛层析,反相色谱精纯,得到的目的蛋白电泳检测样品呈现单一条带,纯度不低于90%。质谱分析重组hepcidn分子量与计算一致,CD光谱证实重组hepcidin结构与天然类似。
通过抑菌实验、转染小鼠内皮细胞w estern blot检测胞内GFP-FPN1及TfR1的变化测定重组hepcidin的生理活性。研究发现重组hepcidin具有抗菌活性,对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌抗菌效果明显,对大肠杆菌无明显作用效果。转染内皮细胞证实重组hepcidin可影响内皮细胞GFP-FPN1及TfR1的表达;通过流式细胞仪检测了重组hepcidin-25处理不同时间后细胞LIP的变化。实验证实酵母表达的重组hepcidin具有调节铁代谢活性,对研究hepcidin与铁代谢的相关分子吸收机制及药物开发应用奠定了基础,对潜在的医学诊断治疗具有重要意义。