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目的:
在大肠杆菌中高效表达产朊假丝酵母尿酸酶,建立该蛋白的高效纯化方法,测定其生物学活性并解析重组蛋白的晶体结构。
方法:
1)重组质粒的构建根据GenBank中产朊假丝酵母尿酸酶基因的序列(登录号:D32043)设计PCR引物,扩增其编码序列,克隆至pET-42a(+)载体中,构建重组质粒。
2)目标蛋白的诱导表达与纯化将重组质粒转化入大肠杆菌BL21(DE3)中,用IPTG诱导表达,用SDS-PAGE和质谱分析表达的目标蛋白。然后用亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤纯化目标蛋白。
3)生物学活性的测定测定纯化后目标蛋白的酶活性及相关生物学活性。
4)蛋白结晶与结构解析使用Hampton Research公司的晶体生长试剂盒对纯化好的蛋白进行晶体生长条件筛选,对初筛的生长条件进行优化,以期得到适于X线衍射的单晶,通过同步辐射加速器收集晶体衍射数据,借助于CCP4等一系列蛋白结构解析软件进行结构解析。
结果:
1)产朊假丝酵母尿酸酶在大肠杆菌中高效可溶表达,经SDS-PAGE及质谱鉴定分析,证明所表达的蛋白为产朊假丝酵母尿酸酶。
2)通过对产朊假丝酵母尿酸酶表达及纯化条件的优化,确立了该蛋白的纯化工艺,经SDS-PAGE分析,最终得到纯度高达98%的目标蛋白。
3)经测定,纯化后的尿酸酶比活为38.4 IU/mg,酶反应的最适pH为8.5,最适温度为37℃,在最适温度和pH条件下该酶的Km值为33.7μmol/L。
4)使用Hampton Research公司的晶体生长试剂盒对晶体生长条件进行了筛选,得到了产朊假丝酵母尿酸酶蛋白晶体的生长条件,通过改变蛋白的浓度、缓冲液的pH和添加剂的种类,对晶体的生长条件进行了优化,得到了衍射良好的晶体。
5)在上海同步辐射光源收集产朊假丝酵母尿酸酶晶体的X线衍射数据,晶体衍射达到1.93(A)的分辨率,用分子置换法成功解析了该蛋白的结构,并对结构与功能的关系进行了分析。
结论:
成功地在大肠杆菌中表达了产朊假丝酵母尿酸酶蛋白,建立了完善的纯化工艺,测定了其生物学活性并成功解析了该蛋白的结构。通过对结构与功能的分析,为阐明该酶的作用机制和开发新一代治疗高尿酸血症和痛风的药物提供理论依据。