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鲫鱼肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶的重组表达及其酶学特性研究
作 者: 韩龙
导 师: 杜翠红
学 校: 集美大学
专 业: 微生物学
关键词: 鲫鱼 肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶 毕赤酵母表达系统 酶学特性 新型蛋白工具酶
分类号: S917.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
鱼类肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶(MBSP)与胰蛋白酶的底物特异性类似,但其热稳定性优于哺乳动物的胰蛋白酶,可作为胰蛋白酶替代品。另外,在鱼糜加工过程中,MBSP降解肌原纤维蛋白是造成鱼糜凝胶劣化的主要原因之一。因此,对鱼类MBSP的重组表达及其酶学特性研究,可为开发MBSP作为蛋白质质谱鉴定中的工具酶及研制鱼类MBSP抑制剂提供理论依据。本文以淡水鲫鱼为研究对象,以鲫鱼肌肉中总RNA为模板,采用RT-PCR技术获得了鲫鱼MBSP基因(MBSP)片段,其开放阅读框为729bp,编码242个氨基酸残基,在其N-末端存在一个含20个氨基酸残基的信号肽。因此,成熟鲫鱼MBSP基因(MBSP2)大小为669bp,编码222个氨基酸残基。通过基因重组技术将成熟鲫鱼MBSP基因片段(MBSP2)整合到毕赤酵母的染色体上,成功构建了重组酵母表达菌株GS115/pPIC9K-MBSP2。将该菌株在摇瓶中用1.0%甲醇进行诱导表达,在发酵液上清中可检测到分子量约36kDa的重组蛋白。Western blotting鉴定该重组蛋白为重组鲫鱼MBSP。同时,PAS染色证明了该重组鲫鱼MBSP为糖蛋白。在7L发酵罐中对重组酵母表达菌株GS115/pPIC9k-MBSP2进行高密度发酵,获得其适宜的工艺条件为:发酵温度在28.5-29.5℃之间、pH范围在5.2-5.8之间、溶氧量保持在30%以上、流加方式为溶氧控制、间断补加甲醇诱导32h。发酵结束时,发酵液OD600可达56.2,菌体湿重为123.9g/L。通过对不同分离纯化技术进行合理组合及其工艺条件的优化,建立了一套重组鲫鱼MBSP的分离纯化工艺流程:7L发酵罐中发酵→离心取发酵液上清→30-60%硫酸铵沉淀→透析→Q-Sepharose阴离子交换层析→超滤脱盐及浓缩→冷冻干燥。最终获得了重组鲫鱼MBSP的固体产品,可用于酶学性质分析及其应用研究。重组鲫鱼MBSP的酶学性质研究包括底物特异性、最适温度和温度稳定性、最适pH和酸碱稳定性、酶抑制剂和金属离子对其酶活的影响。底物特异性研究表明,重组鲫鱼MBSP可水解蛋白质中赖氨酸的羧基端肽键,而不识别精氨酸残基,这与蛋白质质谱鉴定中的工具酶Lys-C的水解特性相类似;其最适反应温度和pH分别为55℃和pH7.5;该酶具有较好的热稳定性和酸碱稳定性;丝氨酸蛋白酶抑制剂及高浓度金属离子可显著抑制其活性。此外,重组鲫鱼MBSP能快速降解鲫鱼肌原纤维蛋白,这与天然鲫鱼MBSP特性类似。将重组鲫鱼MBSP与蛋白质质谱鉴定中的工具酶Lys-C的酶学性质进行比较。结果表明,重组鲫鱼MBSP具有热稳定性高、pH适用范围宽、对底物的亲和力强及反应速度快等优势。另外,重组鲫鱼MBSP能有效降解如牛血清白蛋白(BSA)和精氨酸激酶等典型蛋白质。因此,重组鲫鱼MBSP有望作为蛋白质质谱鉴定中的工具酶。
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-12 第1章 引言 12-16 1.1 鲫鱼简介 12-13 1.2 肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶的研究现状 13-14 1.3 大肠杆菌表达系统和酵母表达系统 14-15 1.4 蛋白质质谱鉴定中的工具酶 15 1.5 研究目的和意义 15-16 第2章 鲫鱼 MBSP 的基因克隆及毕赤酵母表达菌株的构建 16-42 2.1 材料 16-20 2.1.1 实验动物 16 2.1.2 试剂及药品 16 2.1.3 菌株及载体 16-17 2.1.4 实验所需溶液及其配制 17-18 2.1.5 主要培养基配制 18-19 2.1.6 所用主要仪器 19-20 2.2 方法 20-29 2.2.1 引物设计 20-21 2.2.2 总 RNA 的提取 21 2.2.3 cDNA 的合成及 MBSP 基因序列的扩增 21-22 2.2.4 鲫鱼 MBSP 基因(MBSP)的 T 克隆、测序及其序列分析 22-24 2.2.5 重组酵母表达质粒 pPIC9K-MBSP2 的构建 24-25 2.2.6 重组鲫鱼 MBSP 酵母表达菌株的构建 25-29 2.3 结果与分析 29-41 2.3.1 鲫鱼 MBSP 基因的扩增 29-31 2.3.2 鲫鱼 MBSP 基因的 T 克隆及测序 31-32 2.3.3 鲫鱼 MBSP 基因片段测序及其序列分析 32-34 2.3.4 鲫鱼 MBSP 理化参数预测 34 2.3.5 重组酵母表达质粒 pPIC9K-MBSP2 的构建 34-37 2.3.6 重组鲫鱼 MBSP 毕赤酵母表达菌株的构建 37-41 2.4 本章小结 41-42 第3章 重组鲫鱼 MBSP 表达菌株的高密度发酵及重组鲫鱼 MBSP 的纯化 42-56 3.1 材料 42-45 3.1.1 菌种 42 3.1.2 主要试剂及药品 42 3.1.3 实验所需溶液及其配制 42-43 3.1.4 主要培养基配制 43-44 3.1.5 所用主要仪器 44-45 3.2 方法 45-49 3.2.1 种子培养 45 3.2.2 发酵过程 45 3.2.3 发酵过程中的参数测定 45-46 3.2.4 硫酸铵沉淀 46-47 3.2.5 离子交换层析 47 3.2.6 超滤脱盐、浓缩及冷冻干燥 47 3.2.7 酶活测定 47-49 3.3 结果与讨论 49-54 3.3.1 发酵过程中取样实测数据 49 3.3.2 发酵过程中的生长曲线和湿重曲线 49-50 3.3.3 发酵过程培养基上清的 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测 50-51 3.3.4 硫酸铵分级沉淀中硫酸铵饱和度范围的确定 51-52 3.3.5 离子交换层析结果 52-54 3.3.6 重组鲫鱼 MBSP 的纯化表格 54 3.3.7 重组鲫鱼 MBSP 的生产工艺流程 54 3.4 本章小结 54-56 第4章 重组鲫鱼 MBSP 的酶学特性及其作为蛋白工具酶的应用研究 56-72 4.1 材料 56-57 4.1.1 实验动物 56 4.1.2 主要试剂及药品 56 4.1.3 实验所需溶液及其配制 56-57 4.1.4 所用仪器 57 4.2 方法 57-60 4.2.1 重组鲫鱼 MBSP 的酶学特性研究 57-60 4.2.2 重组鲫鱼 MBSP 作为蛋白工具酶的应用研究 60 4.3 结果与讨论 60-70 4.3.1 重组鲫鱼 MBSP 的底物特异性分析 60-61 4.3.2 重组鲫鱼 MBSP 的性质分析 61-63 4.3.3 不同蛋白酶抑制剂、表面活性剂、还原剂、变性剂和金属离子对重组鲫鱼 MBSP 的影响 63-65 4.3.4 重组鲫鱼 MBSP 对鲫鱼肌原纤维蛋白的降解情况 65-66 4.3.5 重组鲫鱼 MBSP 与蛋白内切酶 Lys-C 的酶动力学参数及酶学性质比较 66-69 4.3.6 重组鲫鱼 MBSP 对几种典型蛋白质的降解情况 69-70 4.4 本章小结 70-72 第5章 结论和展望 72-74 5.1 结论 72-73 5.2 展望 73-74 致谢 74-75 参考文献 75-78 附录 78-80 在学期间发表的学术文章 80
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中图分类: > 农业科学 > 水产、渔业 > 水产基础科学 > 水产生物学 > 水产动物学
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